[发明专利]急倾斜煤层自燃凝胶泡沫立体防控体系有效
申请号: | 202010774981.0 | 申请日: | 2020-08-05 |
公开(公告)号: | CN111894652B | 公开(公告)日: | 2022-08-30 |
发明(设计)人: | 陆新晓;刘梦华;沈聪;宋思远;幸运;史国钰;王明扬;陈斌 | 申请(专利权)人: | 中国矿业大学(北京) |
主分类号: | E21F5/06 | 分类号: | E21F5/06;E21F5/00;E21F17/00 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 100083 *** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 倾斜 煤层 自燃 凝胶 泡沫 立体 体系 | ||
1.急倾斜煤层自燃凝胶泡沫立体防控体系,其特征在于,包括:
智能式拖动小车,行进速度与工作面的推进速度保持一致,用以放置材料箱体、添加模块、发泡模块和分配单元;
智能式拖动小车,其下设有轨道,采用工作面已有轨道进行移动,并通过数据计算使其行进速度与工作面的推进速度保持一致;
材料箱体,安装在智能式拖动小车左侧位置,用以盛放产生凝胶泡沫的材料,其包括A料箱体、B料箱体和发泡剂箱体,A料箱体和B料箱体左右放置,共同安装在发泡剂箱体后侧;
添加模块,安装在材料箱体的右侧,包括添加泵箱体与混合液箱体,用以添加清水、A料和B料;
发泡模块,包括泡沫液箱体和发泡器装置,与添加模块并列安装在材料箱体的右侧,所述泡沫液箱体后侧连接所述混合液箱体,左侧通过第三管道与所述发泡剂箱体相连,用以添加发泡剂并混合形成泡沫液,所述发泡器装置与所述泡沫液箱体通过软管连接,用以产生和均匀混合泡沫液并生成凝胶泡沫;
分配单元,安装在智能式拖动小车的最右侧,用以分配输送凝胶泡沫至煤层自燃区域,泡沫灌注时采用回风侧埋管、采空区插管和底板巷插管工艺方式,泡沫主管通过同心圆结构与泡沫支管相连接随小车保持向前移动,保证回风巷埋管与采空区插管的端头始终位于采空区自然带的边缘,底板巷插管始终覆盖自燃带,确保凝胶泡沫覆盖整个采空区自燃带;
凝胶泡沫灌注工艺方式,采用回风侧埋管时,管道的最前端位于急倾斜煤层的自燃带边缘,凝胶泡沫可以扩散至采空区的自燃带,埋管长度L与工作面的倾角α大小有关,即L=kα,k的范围为1.1~1.5;
采用采空区插管时,在采煤工作面间隔一定的距离设置三通,插管由三通引出进入采空区,相邻插管的间距随与回风巷距离的增大而增大,采空区插管长度总体呈弧状分布,采空区中部的插管长度最长,中部两侧位置的插管长度不同程度的缩短;
采用底板巷插管时,由相邻底板巷打钻向采空区注入泡沫,钻场布置间距为15~30m。
2.根据权利要求1所述的体系,其特征在于,所述添加模块中包括添加泵箱体和混合液箱体,所述混合液箱体通过管道和添加泵箱体、材料箱体相连,并通过第一管道和第二管道分别添加A料和B料,所述第一管道和第二管道上分别装有第一阀门和第二阀门分别控制A料和B料的添加,所述第一阀门和所述第二阀门不能同时打开添加A料和B料进入混合液箱体中。
3.根据权利要求1所述的体系,其特征在于,所述添加模块中的混合液箱体右侧设置孔口连接外接压水管道,控制清水的添加,混合液箱体中装有搅拌装置用以均匀混合液体。
4.根据权利要求1所述的体系,其特征在于,所述软管前端为渐缩管道,所述渐缩管道长度为3~5cm,收缩角度β1为10~15°,所述发泡器装置前端采用旋转叶片将A料、B料和发泡剂充分混合均匀,并利用两端的压力差使混合液进入所述发泡器装置,所述发泡器装置与外接压风管道连接,用以提供所述旋转叶片的动力,所述旋转叶片的转速为400~1000r/min,叶片与竖直平面的夹角为30~60°,叶片的扭向斜度为30~40°。
5.根据权利要求4所述的体系,其特征在于,发泡器喷嘴采用渐扩管,扩散角β2为10~30°,发泡网面采用多层网状结构,所述发泡器装置通过网面进行发泡,所述发泡网面与腔壁的夹角为8~15°,所述发泡网面中部区域的网孔密度大且网孔直径较小,随着远离网面中心,外围网孔密度逐渐减小。
6.根据权利要求1所述的体系,其特征在于,所述分配单元由泡沫主管与所述发泡器装置连接,泡沫支管通过多个三通与所述泡沫主管相连,右侧与托管连接,所述泡沫支管与所述托管的连接口采用三层的同心圆结构,内圆与外圆的直径比为0.85~0.95,外圆与内圆的外层圆环用橡胶塞连接,所述同心圆结构可以保持外圆连接的小车水平移动,内圆的内层圆环连接的所述托管可以随着装置的移动而不停旋转,以减小移动过程中掉落碎煤的压力。
7.根据权利要求1所述的体系,其特征在于,所述插管在急倾斜煤层的工作面非等距离分布,相邻插管的间距成等比,即L2/L1=1.1~1.3,中部以上位置的相邻两个所述插管长度A1/A2=1.2~1.3,中部以下位置的相邻两个所述插管长度满足A2/A3=1.0~1.2。
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