[发明专利]一种井下液态CO2

权利要求书

1.一种井下液态CO₂相变动力多功能灌注系统，其包括动力系统和用于向采空区灌注防灭火材料的注浆系统和泡沫系统，其特征在于：

所述的动力系统包括液态CO₂贮运罐和与所述的液态CO₂贮运罐连接的主管道，在所述的主管道上分别设置有汽化器、温度控制单元和温度监测单元，所述的汽化器用于对液态CO₂贮运罐中的液态CO₂进行汽化，并通过所述的温度控制单元和温度监测单元对所述的主管道内的CO₂的温度进行实时监测和控制；

所述的主管道的另一端分别连接两条支路管道，分别为第一支路管道和第二支路管道；

所述的注浆系统包括物料储罐、相关阀门、雾化喷嘴及所述的第一支路管道，所述的物料储罐、相关阀门及雾化喷嘴均位于所述的第一支路管道上；

所述的泡沫系统包括发泡器、相关控制阀门及第二支路管道，所述的发泡器及相关控制阀门均位于所述的第二支路管道上；

在所述的物料储罐的尾端连接有两条管道，分别为第三管道和第四管道，所述的第三管道通入采空区，所述的第四管道连接在所述的发泡器上；

当液态CO₂在汽化器的作用下汽化后，通过所述的第一支路管道进入所述的物料储罐中，经加压后的物料储罐具有充足的动力，并通过所述的第三管道向采空区内灌注防灭火材料；当需要灌注泡沫凝胶类防灭火材料时，经加压后的物料储罐通过连通所述的第四管道，再结合与第二支路管道连接的泡沫系统，通过发泡器向采空区内灌注泡沫凝胶类防灭火材料；

所述的液态CO₂贮运罐通过井上的液态CO₂罐车为其充入液态CO₂，充满后的液态CO₂贮运罐被运送至井下，所述的温度控制单元为温度控制器，所述的温度监测单元为温度探测器，所述的汽化器、温度控制器、温度探测器分别自前往后布置在所述的主管道上；在所述的液态CO2贮运罐与所述的汽化器之间的主管道上还设置有进出液总阀；

所述的注浆系统中的相关阀门，包括第一流量控制阀、第一稳压阀、第一单向阀、第一压力表、第一截断阀、第二截断阀、第一泄压阀及第二泄压阀，其中，所述的第一流量控制阀、第一稳压阀、第一单向阀分别自前往后设置在所述的第一支路管道上，在所述的第一稳压阀和第一单向阀之间的第一支路管道上设置有第一金属软管，所述的物料储罐设置在所述的第一单向阀的后面，所述的第一压力表连接在所述的物料储罐上方，所述的第一截断阀及第二泄压阀依次连接在所述的第三管道上，所述的第二截断阀及第一泄压阀依次连接在所述的第四管道上；

所述的物料储罐中的物料包括促凝剂、阻化剂、水、发泡剂、膨润土或其混合物；

所述的泡沫系统中的相关控制阀门包括依次设置在第二支路管道上的第三截断阀、第二流量控制阀、第二稳压阀、第二压力表及第二单向阀，所述的发泡器位于所述的第二单向阀的后面，在所述的第二稳压阀和第二压力表中间的第二支路管道上设置有第二金属软管；

所述的发泡器包括发泡器主体，在所述的发泡器主体上设置有浆液入口、二氧化碳气体入口及防灭火材料出口，在所述的发泡器主体内设置有二氧化碳气体引入空隙、文丘里管、集流器、发泡网；

当灌注泡沫凝胶、阻化泡沫和三相泡沫的防灭火材料时，泡沫系统作用；当进行灌浆、喷洒阻化剂、注水时，注浆系统作用。

2.根据权利要求1所述的一种井下液态CO₂相变动力多功能灌注系统，其特征在于：所述的发泡网包括不锈钢十字固定架、不锈钢螺栓、不锈钢圆盘及不锈钢网，所述的不锈钢螺栓固定在所述的不锈钢十字固定架的中间，所述的不锈钢十字固定架的端部恰好卡接在所述的不锈钢圆盘的内壁上。

3.根据权利要求1所述的一种井下液态CO₂相变动力多功能灌注系统，其特征在于：所述的雾化喷嘴为可拆卸式设计。

4.根据权利要求1～3任一项所述的一种井下液态CO₂相变动力多功能灌注系统的使用方法，其特征在于：依次包括以下步骤：

a、将所述的多功能灌注系统依次连接，并检查气密性；

b、通过注浆系统向采空区内灌注防灭火材料：

接通与采空区相通的第三管道并关闭第四管道，打开与液态CO₂贮运罐连接的进出液总阀，调节汽化器观察温度监测单元，打开温度控制单元，保持温度适宜；

调节注浆系统的相关阀门，观察物料储罐上压力表数值适宜，安装雾化喷头喷洒阻化剂，拆卸雾化喷头注水、灌黄泥浆；

c、通过泡沫系统向采空区内灌注泡沫凝胶类防灭火材料：

关闭第三管道，接通第四管道，打开与液态CO₂贮运罐连接的进出液总阀，调节汽化器观察温度监测单元，打开温度控制单元，保持温度适宜；

调节泡沫系统的相关控制阀门，待物料储罐上压力表数值持续稳定后，利用发泡器灌注阻化泡沫、三相泡沫或泡沫凝胶。