[发明专利]一种井下快速防火抗爆承压密闭复合结构及实施方法

说明书

本发明涉及一种井下快速防火抗爆承压密闭复合结构及实施方法，属于井下灾变防护技术领域。所述承压密闭复合结构包括承压骨架、密闭结构和堵漏结构；承压骨架包括两个楔入巷道壁的支撑架，两个支撑架之间存在间隔，每个支撑架均包括若干个单体液压支柱、横向承压支柱和横向楔入支柱，若干个单体液压支柱相邻布置，每个单体液压支柱的顶部均设有钻头，每两个相邻的单体液压支柱均通过若干个横向承压支柱连接，对位于两个边缘处的单体液压支柱，均连接有若干个横向楔入支柱；密闭结构包括袋式气囊和填充在袋式气囊内的复合凝胶材料，袋式气囊位于两个支撑架之间的间隔内，堵漏结构为喷涂在密闭结构与巷道壁之间的缝隙内的防火纤维材料。

技术领域

本发明涉及井下灾变防护技术领域，特别涉及一种井下快速防火抗爆承压密闭复合结构及实施方法。

背景技术

近年来，随着煤炭开采技术的发展，采煤设备越来越大，工作面单产率不断提高，巷道延伸越来越长，随之而来的通风系统变得较为复杂，煤矿灾害也越来越严重，防治难度进一步加大，严重制约着煤矿的安全高效生产。随着工作面采空区的管理风险越来越高，高效治理越来越困难，总结得出，在井下可能发生爆炸灾害的区域，造成人员伤亡的主要原因有两方面：一是爆炸的冲击波致死，二是有毒有害气体导致人员中毒窒息。因此，在事故发生之前，实现对事故的有效防御，对灾区进行有效隔离、快速密闭有毒有害气体，减缓冲击波是至关重要的。

目前，就火灾、瓦斯爆炸、煤岩动力等灾害演化来看，针对灾区的应急隔离与控制方法的研究显得尤为重要。现有的矿井密闭墙的质量与强度较差，矿井工作人员易受到爆炸冲击波带来的危害以及受到有毒气体的危害。

发明内容

本发明提供一种井下快速防火抗爆承压密闭复合结构，所述承压密闭复合结构包括承压骨架、密闭结构和堵漏结构；

承压骨架包括两个楔入巷道壁的支撑架，两个支撑架之间存在间隔，每个支撑架均包括若干个单体液压支柱、横向承压支柱和横向楔入支柱，若干个单体液压支柱相邻布置，每个单体液压支柱均竖直支撑在巷道内，每个单体液压支柱的顶部均设有钻头，钻头楔入巷道壁，每两个相邻的单体液压支柱均通过若干个横向承压支柱连接，支撑在巷道内的若干个单体液压支柱中，对位于两个边缘处的单体液压支柱，均连接有若干个横向楔入支柱，若干个横向楔入支柱楔入巷道壁；

密闭结构包括袋式气囊和填充在袋式气囊内的复合凝胶材料，袋式气囊位于两个支撑架之间的间隔内，且袋式气囊与两个支撑架紧密接触，堵漏结构为喷涂在密闭结构与所述巷道壁之间的缝隙内的防火纤维材料。

所述复合凝胶材料包括基料、骨料、稠化剂、发泡剂和水，所述基料为水玻璃，所述骨料为石灰与水泥的混合物，所述稠化剂为聚丙烯酰胺或聚丙烯酸钠，所述发泡剂为1,1,1,3,3-五氟丁烷与1,1,1,3,3-五氟丙烷的混合物。

所述复合凝胶材料各组分的质量分别为：所述复合凝胶材料各组分的质量比为：水玻璃：石灰与水泥的混合物：聚丙烯酰胺或聚丙烯酸钠：1,1,1,3,3-五氟丁烷与1,1,1,3,3-五氟丙烷的混合物：水为60：18：6：1：220，其中，石灰与水泥的质量比为1：5，1,1,1,3,3-五氟丁烷与1,1,1,3,3-五氟丙烷的质量比为7:3~3:7。

所述防火纤维材料由苯酚、脲素、多聚甲醛和添加剂组成，其质量比分别为8：3：8：1。

每个所述单体液压支柱均包括上活柱组件、连接套、下活柱组件和三用阀；

上活柱组件包括上活柱和套接在上活柱外的上油缸，所述钻头安装在上活柱的顶部；

下活柱组件包括下活柱和套接在下活柱外的下油缸，下活柱的底部设有底座；

连接套内设有四通孔，三用阀安装于四通孔的径向孔内，四通孔的轴向孔内分别安装一个上活塞和下活塞，上油缸和下油缸各通过一个油缸底座安装在连接套内，上活塞内设有与上活柱内腔连通的孔，下活塞内设有与下活柱内腔连通的孔。