[发明专利]一种采空区阻化剂高效喷洒方案

说明书

技术领域

本发明涉及采矿安全，特别是涉及煤矿自燃发火治理。

背景技术

矿井火灾是直接威胁矿井安全生产的主要灾害之一。我国煤矿自然条件复杂，具有自然发火危险的煤矿所占比例大、覆盖面广，自然发火现象严重。煤炭自燃发生火灾，轻则影响生产，重则可能烧毁煤炭资源和矿井设备，甚至可能引起瓦斯煤尘爆炸或火烟毒化矿井，给煤矿生产与安全造成极大的损失与危害。据统计，我国有56％的煤矿存在自然发火问题，占总矿井火灾的90％以上，严重影响和威胁煤矿的安全生产。

氮气和气雾阻化剂一起注入采空区，可以降低采空区氧浓度，缩小氧化带范围，降低采空区浮煤的氧化速度，减少浮煤氧化产生的热量，延长自然发火期，从而达到预防和治理采空区自然发火的目的。实际上还能降低采空区瓦斯爆炸的危险性和可能性。

然而实践证明，即使采用了氮气和气雾阻化剂喷洒防灭火技术，采空区遗煤自燃并没有得到完全控制，不同矿井采用该技术时其防灭火效果也不尽相同。原因在于氮气和气雾阻化剂防灭火是一个复杂的系统工程，要根据矿井的条件，选取不同的制氮装置、注氮方式及技术参数。同时气雾阻化剂在扩散运移过程中表现出粘结与蒸发特性，导致实际传播范围不确定。因此，模拟氮气和气雾阻化剂在采空区的流场，分析比较各流量下氮气和气雾阻化剂的惰化及降温效果得出最佳流量，优化注氮工艺，以达到最佳的防灭火效果，对现场防灭火工作有着现实意义。

发明内容

1.一种采空区阻化剂高效喷洒方案，其特征在于，建立采空区阻化剂高效喷洒系统，该系统由2部分组成：回风巷设置一移动式阻化泵站和采空区深部进行阻化剂二次喷洒，可用于煤矿自燃发火治理。

2.根据权利要求1所述一种采空区阻化剂高效喷洒方案，其特征在于，回风巷设置一移动式阻化泵站，包括储液箱、阻化泵、过滤器、压力表等，工作面敷设专用高压胶管一趟，每个液压支架后部安设高效喷头一组，喷嘴向采空区；该部分可实现采空区遗煤的初次全面喷洒，喷洒步距即工作面一个推进循环。

3.根据权利要求1所述一种采空区阻化剂高效喷洒方案，其特征在于，为解决采空区深部遗煤阻化效果降低导致的自燃隐患，需向采空区深部进行阻化剂二次喷洒；由于采空区漏风风压较小，难以作为汽雾阻化剂的高效输送载体，考虑输送载体不宜对遗煤自燃起催化 作用，最终选择高压惰性气体N2；因此，在8号煤轨道联络巷中安装移动制氮机組，Ф70mm输氮管路敷设至进风巷直至埋入采空区；同时，进风巷设置一移动式阻化泵站，阻化液制备包括储液箱、阻化泵、过滤器等，管路系统包括高压胶管、高压球阀及接头，雾化部分由雾化器组成，雾化液滴范围50～200μm；输氮管路每隔60m安装带有压力表的异径“三通”，“三通”与输氮管路夹角小于30°，且与阻化液雾化器密封连接；采空区内N2与汽雾阻化剂释放口按向上45°倾角高于底板1～2m，并在释放口管路布置Φ5mm花眼，以利于汽雾阻化剂顺畅排出。

4.根据权利要求1所述一种采空区阻化剂高效喷洒方案，其特征在于，采用注氮与注气雾阻化剂一体化防灭火技术将N2和气雾阻化剂一起输送到工作面采空区的氧化带内，N2、阻化剂同时起到防止遗煤自燃的作用，可实现双保险。

5.根据权利要求1所述一种采空区阻化剂高效喷洒方案，其特征在于，气雾阻化防火系统包括雾化泵站、管路系统及雾化器3部分。雾化泵站设有:储液箱、过滤器、阻化液泵、电气开关等。管路系统由高压管、高压球阀及接头组成。在4101工作面终采线以外的2101巷掘一个气雾阻化硐室，安装2台气雾阻化泵(1使1备)，1台阻化液泵箱及配电设备，连接输送阻化液管路、雾化器，并将雾化器密封在2101巷注氮支管路距工作面最近的“三通”上。

6.根据权利要求1所述一种采空区阻化剂高效喷洒方案，其特征在于，注氮防火系统由制氮泵站、管路系统等组成。在注氮支管路上，每间隔100m设置1个角度小于45°的“三通”，用于连接阻化剂雾化器，并将其中1个备用的通口用挡板密封。在应用气雾阻化防火技术时，将阻化剂配置成混合型阻化液，距工作面端头50m处在主要输送管路上安装异径“三通”连接1条60～80m长Φ16高压胶管与高压阀门，调试工作完成后，将雾化器安装在Φ16高压胶管管路末端，高压胶管一端与雾化器连接后，将雾化器与注氮管路中的距工作面最近的“三通”密封连接。

附图说明

图1 8#原煤样

图2 8#1％cacl2

图3 8#1％mgcl2

图4 8#4％cacl2

图5 8#4％mgcl2

图6 11#原煤样