[发明专利]防治煤矿采空区火灾的泡沫、制备系统和方法及灌注工艺

权利要求书

1.一种防治煤矿采空区火灾的泡沫，其特征在于，所述泡沫为固、液、气三相材料，包括粉煤灰/黄土池作为固相，氮气作为气相，水作为液相。

2.一种防治煤矿采空区火灾的泡沫制备系统，其特征在于，包括用于制备水相的水池(3)和水泵(4)、用于制备固相的粉煤灰/黄土池(1)和转载机(2)、及用于制备气相的制氮机(15)；

所述水池(3)通过水泵(4)与搅拌池(5)连接，所述粉煤灰/黄土池(1)通过转载机(2)与搅拌池(5)连接，所述搅拌池(5)通过注浆管(9)与沉降包(10)连接，注浆管(9)上接有发泡剂储液罐(8)和定量泵(7)；

所述沉降包(10)通过管路一与泡沫发生器(12)连接，管路一上安装有调节阀(11)；所述制氮机(15)通过管路二与泡沫发生器(12)连接，管路二上安装有调节阀(11)和逆止阀(16)；所述泡沫发生器(12)通过管路三与泡沫管(14)连接，管路三上安装有调节阀(11)和观察孔(13)；所述管路一、管路三间设有与泡沫发生器(12)并联的管路四，管路四上设有调节阀(11)；所述泡沫管(14)的端部设有圆柱形网状的花管(17)。

3.根据权利要求2所述的一种防治煤矿采空区火灾的泡沫制备系统，其特征在于，所述粉煤灰/黄土池(1)、转载机(2)、水池(3)、水泵(4)、搅拌池(5)、定量泵(7)和发泡剂储液罐(8)均处于地面；

所述沉降包(10)、泡沫发生器(12)、观察孔(13)、泡沫管(14)、制氮机(15)和花管(17)均设置在井下。

4.根据权利要求2所述的一种防治煤矿采空区火灾的泡沫制备系统，其特征在于，所述泡沫发生器(12)为文丘里式结构，进口锥角大于出口，在文丘里的喉部设置有进风小孔。

5.根据权利要求2所述的一种防治煤矿采空区火灾泡沫的制备系统，其特征在于，所述沉降包(10)包括圆柱部(10-2)、倒圆台部(10-4)和排渣支架(10-6)；

所述圆柱部(10-2)和倒圆台部(10-4)组成容纳浆液的腔体，圆柱部(10-2)的一侧下端设有进浆口(10-1)、另一侧的上端设有出浆口(10-3)，倒圆台部(10-4)的底部设有排渣口，排渣口处设有排渣阀门(10-5)，排渣阀门(10-5)下部设有可供清理渣体的排渣支架(10-6)。

6.一种防治煤矿采空区火灾的泡沫制备方法，其特征在于，制备泡沫时，分别开启转载机(2)和水泵(4)，将粉煤灰/黄土池(1)内的粉煤灰/黄土、水池(3)内的清水灌注到搅拌池(5)内，并进行充分的搅拌，形成悬浮状的浆液，经过滤网(6)过滤，进入注浆管(9)，同时采用定量泵(7)控制发泡剂储液罐(8)向注浆管(9)内加注发泡剂，形成阻化泥浆，通过自流作用，输送到井下；

通过制氮机(15)向泡沫发生器(12)内加入压缩氮气，通过观察孔(13)观察喷出的泡沫效果，调节氮气量和浆液量，最终制备出大流量、高倍数阻化泡沫，经泡沫管(14)输送到采空区。

7.根据权利要求6所述一种防治煤矿采空区火灾的泡沫制备方法，其特征在于，流经沉降包(10)的浆液由水平方向进入泡沫发生器(12)，氮气由垂直方向进入泡沫发生器(12)。

8.一种防治煤矿采空区火灾的泡沫灌注工艺，其特征在于，采用交替埋管灌注、工作面架间插管灌注或底板钻孔灌注。

9.根据权利要求8所述的一种防治煤矿采空区火灾的泡沫灌注工艺，其特征在于，当进行交替埋管灌注时，埋管间距为30～50m，埋管最前端处于采空区氧化自燃带(Ⅱ)；

当进行架间插管灌注时，沿工作面每隔20m预留三通，插管由三通引出，插管位于掩护梁后端0.5～1m，插管随工作面推进移动；

当采用底板钻孔灌注时，钻场间距20～30m布置，钻孔前端下方设有花管(17)。