[實用新型]一種煤礦采空區惰性氣體防護系統

有效

• 申請號: 201420102655.5
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN203717026U
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 汪映標;張宗勤;孟石如;張寧甲;楊曦
• 申請（專利權）人: 四川威特龍消防設備有限公司
• 主分類號: E21F11/00
• 分類號: E21F11/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 劉凱

技術領域

本實用新型屬于消防安全技術領域，具體涉及一種煤礦采空區惰性氣體防護系統。

背景技術

因地下煤層在成煤的同時，受高溫、高壓的環境影響，通過物理和化學作用將不斷會生成瓦斯，致使在煤礦開采過程，同時產生大量的瓦斯、一氧化碳氣體可燃氣體。加之，隨著采煤區向遠端的不斷延伸，采煤區的煤層被不斷挖掘空，形成了采空區，根據國家對煤礦開采作業規程要求，需要在靠近采煤工作區、沿采煤工作區反方向，按規范要求的間隔距離及范圍內，對形成采空區的頂部利用工裝進行加固支撐，此加固支撐工裝為一組可拆式工裝支架，需要不斷進行拆除、移位。其作用：一是用以保護采煤工工作時的人身安全，二是便于將開采出的原煤送至采煤區一旁的運煤傳輸裝置上被運走。其可拆式工裝支架的拆卸方式是采取拆遠端、移到近端的加固的循環拆卸、移位加固方式，從而實現了對采空區頂部受壓層的移位支撐。隨著采空區頂部支撐被拆除，該采空區巷道上部形成了懸空狀，受采空區巷道頂部地層壓應力的作用及采煤時機械敲擊或采煤高速旋轉的采煤刀具交變應力的振動力的作用，無支撐的采空區上部逐漸塌陷，直至采空區被垮落成若干區域，使該部位形成了相對密閉的空間。隨著時間的推移，該采空區密閉空間，可能因來自于地下滲出的瓦斯、一氧化碳氣體濃度不斷加大，同時，在煤礦開采過程中采空區存在大量遺留的浮煤，而浮煤的存在為煤礦自燃提供了物質條件，為瓦斯氣體的燃燒及爆炸提供了條件，從而使得煤礦因自燃、瓦斯爆炸嚴重威脅著煤礦的安全生產、制約著煤礦的生產。

通常，采煤工作面回采結束后，必須在45天內進行永久性封閉。目前國內外采取的對采空區進行封閉的方法主要有：預防性灌漿、噴灑阻化劑、注凝膠材料、巷道局部充填、注惰性氣體等幾種。其中：預防性灌漿、噴灑阻化劑、注凝膠材料、巷道局部充填的施工工作量大、需要操作者近距離進行施工，但井下各巷道內、采空區中會漂浮有來自從相對密閉空間滲出的瓦斯、一氧化碳氣體及浮煤可能對操作者的身體健康及人身安全構成威脅。而現有的注惰性氣體法需要在采煤工作區的煤采作業全部開掘完后，再安裝惰性氣體注氣管道，待注氣管道完成后，才能向多段被堵的采空區注入惰性氣體。這樣的施工方法主要有兩個弊端：一是二次布管只能在緊鄰采煤作業區完成的最遠端的最后一個局部坍塌部位的外部進行，且所注入的惰性氣體主要集中在非采空區的巷道，雖然注入惰性氣體后對整個井下巷道區域進行了惰化保護，但是要注入的惰性氣體量大，且隨著整個煤礦的煤層不斷向多段塌落的采空區滲入瓦斯氣體、一氧化碳氣體，因此需要通過煤礦設置的瓦斯氣體集中收集裝置進行二次處理，造成氣體收集裝置的建設成本、使用成本及后期的維護成本加大；二是國內外現有的惰性氣體裝置對分段塌落、形成的各自相對密閉空間的采空區注入惰性氣體保護的工序與采煤作業不是同步進行，盡管采煤作業區為了保護采煤人員的健康及人生安全，采煤工作區的沿途分段布置有通風管道，但對已塌落、形成的各自相對密閉空間的采空區里殘余的浮煤及滲透到該采空區里的瓦斯、一氧化碳氣體，因采煤區正在采掘的采煤設備在采煤工作過程中遇到硬點形成的刀具切削產生的阻力的突然加大產生振動，有可能觸發塌落的采空區里的瓦斯氣體在達到燃燒或爆炸的臨界條件時引發采空區的二次大面積坍塌，因此，仍然存在有一定的安全隱患。

實用新型內容

本實用新型的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種能夠對每一個坍塌形成的相對密閉空間的采空區進行有效的惰化保護，同時實現采煤作業與采空區惰化保護可以同步進行的煤礦采空區惰性氣體防護系統。

本實用新型的技術方案是這樣實現的：一種煤礦采空區惰性氣體防護系統，其特征在于：包括布置在采礦區地基處的惰性氣體過氣主管道以及置于豎直巷道內的垂直巷道進井管道，所述垂直巷道進井管道下端與惰性氣體過氣主管道一端連通，其上端通過惰性氣體入井前主管道與惰性氣體發生裝置出氣口連通，所述惰性氣體過氣主管道另一端設置有端面密封堵頭，在所述惰性氣體過氣主管道上設置有若干水平支管組，所述采礦區內采空區對應的惰性氣體過氣主管道上的水平支管組與間隔式橫排管件連接，所述采礦區內采礦作業區對應的惰性氣體過氣主管道上的水平支管組端面設置有堵頭，所述惰性氣體發生裝置進氣口與煤礦瓦斯氣體排放管道系統連通。

本實用新型所述的煤礦采空區惰性氣體防護系統，其在所述間隔式橫排管件上設置有若干向采空區延伸的噴氣管組。

本實用新型所述的煤礦采空區惰性氣體防護系統，其在所述噴氣管組上端面設置有堵頭。

本實用新型所述的煤礦采空區惰性氣體防護系統，其所述垂直巷道進井管道通過管道固定塊固定在豎直巷道內。