[发明专利]一种用于煤矿防灭火的胶体泡沫产生装置及其使用方法

说明书

一种用于煤矿防灭火的胶体泡沫产生装置及其使用方法，包括：进料管；与进料管相连的文丘里管；与文丘里管相连的泡沫发生器；与泡沫发生器相连的混流装置；设置于文丘里管前端的高压气体进管和水进管；设置于泡沫发生器入口处的文丘里管，并在文丘里管的负压区设置进料管；设置于文丘里管出口处的可拆卸多维发泡网；设置于混流装置内部的叶轮；在混流装置中轴上设置搅拌叶轮。本发明在泡沫发生装置后加设混流搅拌装置，使胶体和泡沫混合均匀，保证胶体完全包裹泡沫形成三维网络结构，包裹泡沫的胶体分子作为骨架极大延迟泡沫半衰期和保水性，能对煤体火灾进行有效覆盖隔绝氧气同时包裹的水起到降温的作用，达到很好的灭火效果，结构紧凑合理，发泡量大且胶体泡沫质量好，适用于煤矿井下快速扑灭煤自燃火灾。

技术领域

本发明涉及一种用于煤矿防灭火的胶体泡沫产生装置及其使用方法，是一种用于防止和扑灭煤矿火灾的胶体泡沫产生装置。

背景技术

采空区煤炭自燃是我国煤矿主要灾害之一，每年因煤炭自燃造成大量经济损失约200亿，烧毁煤量达1000-1360万吨，且常诱发瓦斯爆炸等次生灾害。此外煤炭中含有大量碳和硫元素，自燃过程中产生许多CO、SO₂、CO₂等有害气体，严重污染大气。近年来为了有效防治煤自燃事故，国内外在传统水基泡沫、无机固化泡沫、三相泡沫、胶体泡沫等领域取得了较好的效果。

传统的煤矿防灭火技术存在明显不足，如采用注水、灌浆技术，水和浆液在采空区中只是沿着地势低的地方流动，不能对采空区进行均匀地覆盖，且不能向高处堆积；惰气易随漏风逸散，降低灭火能力，传统铵盐胶体对环境影响大，在其胶凝过程中会释放出对人体有害的刺激性气体；泡沫以及三相泡沫虽然扩散范围大具有一定的堆积性，但泡沫稳定时间短。针对这些问题提出了胶体泡沫防灭火材料，但现有设备仍存在发泡倍数低，胶体和泡沫混合不均匀的问题。

发明内容

本发明提供了一种结构简单，设计合理，发泡量高且易检修的煤矿防灭火的胶体泡沫产生装置，大幅度提高泡沫的发泡体积，又可提高泡沫的稳定性，生成的胶体泡沫既有较好的覆盖性能，胶体包裹大量水又可起到降温冷却的作用，操作简单。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术解决方案：一种用于煤矿防灭火胶体泡沫产生装置及其使用方法，包括：进料管；与进料管相连的文丘里管；与文丘里管相连的泡沫发生器；与泡沫发生器相连的混流装置；设置于文丘里管前端的高压气体进管(a)和水进管(b)；设置于泡沫发生器入口处的文丘里管，并在文丘里管的负压区设置胶凝剂进管(c)和发泡剂、交联剂进管(d)；设置于文丘里管出口处的可拆卸多维发泡网；设置于混流装置内部的叶轮；在混流装置中轴上设置搅拌叶轮。本发明在泡沫发生装置后加设混流搅拌装置，使胶体和泡沫混合均匀，保证胶体完全包裹泡沫形成三维网络结构，包裹泡沫的胶体分子作为骨架极大延迟泡沫半衰期和保水性，能对煤体火灾进行有效覆盖隔绝氧气同时包裹的水起到降温的作用，达到很好的灭火效果，结构紧凑合理，发泡量大且胶体泡沫质量好，适用于煤矿井下快速扑灭煤自燃火灾。

优选的，文丘里管前端的高压气体进管(a)和水进管(b)，高压气体来源于矿井地下高压通风管，水来源于矿井下高压地下水。

优选的，文丘里管工作原理在于：当气体或液体在文丘里管里面流动，在管道的最窄处，动态压力达到最大值，静态压力达到最小值，气体/液体的速度因为通流横截面面积减小而上升。整个涌流都要在同一时间内经历管道缩小过程，因而压力也在同一时间减小。进而产生压力差，这个压力差用于测量或者给流体提供一个外在吸力。

优选的，文丘里管的负压区设置进料管分别连接胶凝剂罐和交联剂与发泡剂罐。

优选的，泡沫发生器内壁上设置有间隔均匀的发泡网。

优选的，发泡网为锥形且可拆卸，便于多维发泡网后期维护。

优选的，发泡网为50-100目细铁丝网制成。

优选的，搅拌叶轮螺旋设置在所述混流装置中轴上。