一种采空区注气防灭火系统及防灭火方法技术方案

本发明专利技术提供一种采空区注气防灭火系统及方法，包括设置在采煤机端头支架两端的注气系统，所述注气系统包括抽气管、防爆空气压缩机、送气管，防爆空气压缩机安装在采煤机端头支架底座上，用于随端头支架移动，空气压缩机进气口与抽气管连通，抽气管的抽气端口位于采空区的窒息带内；空气压缩机出气口与送气管连通，送气管的送气端口位于采空区的氧化带内。本发明专利技术系统可以随工作面移动，始终使释放口位于氧化带内的最佳位置，同时损耗小、灭火效果佳。

A gas injection fire-fighting system and method in Goaf

【技术实现步骤摘要】
一种采空区注气防灭火系统及防灭火方法
本专利技术属于煤矿采空区的防灭火领域，具体涉及一种采空区注气防灭火系统及注气灭火方法。
技术介绍
煤炭自燃火灾一直是我国煤矿的重大灾害之一。据统计，在我国的现有煤矿中，国有重点煤矿54.9％的矿井有自然发火危险，煤矿的自燃火灾次数占火灾总数的90%以上。煤炭自燃火灾给国家和矿井带来了极大的危害及经济损失，除此，煤炭自燃不仅浪费了煤炭资源，而且还给人类的生存环境、生态平衡带来了极大的危害。前人通过对采空区遗煤的空间分布的分析，对自燃三带作出了解释，以煤氧复合理论为依据，对采空区自燃三带作出了划分，即“散热带”（氧气浓度大于18%）、“氧化带”（氧气浓度介于8%和18%之间）和“窒息带”（氧气浓度小于8%），采空区的自燃多发生在氧化带内。目前，采空区注氮防灭火是国内预防采空区自燃的主要措施之一，是将氮气送至采空区氧化带内，排除火区内的空气，降低氧气浓度，从而达到抑制氧化带内煤自燃的效果。现在最常用的注氮方法是埋管注氮法，具体来说，在巷道内布置氮气制备系统，经由输送管道将氮气输送到采空区；在工作面进风侧沿采空区向里埋设一条注氮管路，埋入到采空区氧化带时，开始注氮；同时埋设第二条注氮管路，当第二条管路管口进入氧化带时，第二条管路开始注氮；此时埋入第三跟管道，如此循环，直到工作面采完为止。目前来说，采空区注氮方式存在以下缺陷：（1）注氮管丢弃在采空区内不能回收，造成巨大浪费；（2）埋管注氮在空间上不连续，且不能保证全断面注氮，注氮效果不佳；（3）井下氮气制备和输送设备庞大，成本较高。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种采空区注气防灭火系统。同时提供一种适用于该系统的采空区注气防灭火方法。本专利技术的技术方案是：一种采空区注气防灭火系统，包括设置在采煤机端头支架两端的注气系统，所述注气系统包括抽气管、防爆空气压缩机、送气管、三通阀、横向输送管，所述防爆空气压缩机，安装在采煤机端头支架底座上，用于随端头支架移动，空气压缩机进气口与抽气管连通，出气口与三通阀连通，所述三通阀一个出气口沿采空区延伸方向设置，与送气管连通；另一个出气口沿工作面方向设置，与横向输送管连通，所述横向输送管上连通若干沿采空区延伸方向设置的送气管，所述若干送气管平行设置，送气管的送气端口位于采空区的氧化带内，所述抽气管的抽气端口位于采空区的窒息带内。进一步的，所述抽气端口为防静电聚氯乙烯材质。进一步的，所述抽气端口设置有双层防尘网。进一步的，抽气端口顶部固定连接有保护尖帽，保护尖帽为上尖下宽结构。进一步的，所述送气端口设置有弯头。优选的，所述弯头为直角端头。所述采煤机支架两端端头的注气系统中与三通阀连通的送气管分别对应巷道进风侧和巷道回风侧。相较于现有技术，本专利技术提供的一种采空区注气防灭火系统具有以下优点：1.气体释放口跟随工作面推进而移动，始终使释放口位于氧化带内的最佳位置；2.输气管路不会丢弃在采空区，减少浪费；3.可以实现采空区全断面注气，防灭火效果好；4.设备简单，操作简便，投入成本低。一种采空区注气防灭火方法，包括如下步骤：步骤1、将两个空气压缩机分别安装在采煤机端头支架底座两侧端，空气压缩机出气口连接三通阀门；步骤2、将抽气管与空气压缩机入气口连接，并将抽气管的抽气端口深入采空区的窒息带；步骤3、将一个横向输送管沿工作面方向设置，并与三通阀连接；三通阀另一个出气口与送气管连通，所述两侧空气压缩机三通阀连接的送气管的位置分别对应于巷道回风侧或进风侧；步骤4、在横向输送管上设置送风管，步骤3、步骤4的送风管的送风端口深入采空区的氧化带。上述方法，不在需要提前埋设管路，并通入氮气，通过合理的设置，可以有效降低采空区低漏风量，从根源上降低采空区自然发火的可能性。附图说明图1是本专利技术系统的结构示意图。图2是抽气端口截面示意图。图3是送气端口结构示意图。1、抽气端口、2、抽气管；3、送气管；4、防爆空气压缩机；5、送气端口；6、三通阀；7、过滤网；8、保护尖帽；9、弯头；10、横向输气管；100、注气系统。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1-3所示，一种采空区注气防灭火系统，包括设置在采煤机端头支架两端的注气系统，注气系统包括抽气管2、防爆空气压缩机4、送气管3、三通阀6、横向输送管10，防爆空气压缩机4，安装在采煤机端头支架底座上，用于随端头支架移动，可实现不间断实时注气。空气压缩机进气口与抽气管2连通，出气口与三通阀6连通，三通阀两个出气口，一个向采空区方向延伸，连通送气管3，该送气管位置分别对应巷道的进风侧和回风侧，进风侧和回风侧同时向氧化带内注入气体，注气的同时也增加了漏风通道的阻力。由达西定律，在漏风压差固定的条件下，采空区漏风量与工作面通风量成反比，可降采空区低漏风量，从根源上降低采空区自然发火的可能性。从两个方向同时注气，使注气范围更广，达到全断面注气的效果；另一个向工作面方向延伸，连通横向输送管10，横向输送管上连通2个沿采空区延伸方向设置的送气管，也可以根据工作面宽度、自燃发火期长短、注气有效扩散半径等因素，来调整气体释放口的数量。送气管的送气端口位于采空区的氧化带内，送气端口设置有直角弯头，改变气体释放方向，使气体由原来的纵向释放变为横向释放，更加深入氧化带深部，增强注气效果。所述抽气管的抽气端口位于采空区的窒息带内，抽气端口为防静电聚氯乙烯材质，机械强度好，化学性质稳定，可以防止管口被砸坏；抽气端口设置有双层防尘网，可以避免煤尘进入输气管道；抽气端口顶部固定连接有保护尖帽，保护尖帽为上尖下宽结构，当上方有冒落岩石时，岩石会沿着斜面滑落，从而有效降低上方冒落岩石对抽气端口的破坏。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采空区注气防灭火系统，其特征在于：包括设置在采煤机端头支架两端的注气系统，所述注气系统包括抽气管、防爆空气压缩机、送气管、三通阀、横向输送管，/n所述防爆空气压缩机，安装在采煤机端头支架底座上，用于随端头支架移动，空气压缩机进气口与抽气管连通，出气口与三通阀连通，所述三通阀一个出气口沿采空区延伸方向设置，与送气管连通；另一个出气口沿工作面方向设置，与横向输送管连通，/n所述横向输送管上连通若干沿采空区延伸方向设置的送气管，/n所述若干送气管平行设置，送气管的送气端口位于采空区的氧化带内，/n所述抽气管的抽气端口位于采空区的窒息带内。/n

【技术特征摘要】
1.一种采空区注气防灭火系统，其特征在于：包括设置在采煤机端头支架两端的注气系统，所述注气系统包括抽气管、防爆空气压缩机、送气管、三通阀、横向输送管，
所述防爆空气压缩机，安装在采煤机端头支架底座上，用于随端头支架移动，空气压缩机进气口与抽气管连通，出气口与三通阀连通，所述三通阀一个出气口沿采空区延伸方向设置，与送气管连通；另一个出气口沿工作面方向设置，与横向输送管连通，
所述横向输送管上连通若干沿采空区延伸方向设置的送气管，
所述若干送气管平行设置，送气管的送气端口位于采空区的氧化带内，
所述抽气管的抽气端口位于采空区的窒息带内。


2.根据权利要求1所述的采空区注气防灭火系统，其特征在于：所述抽气端口为防静电聚氯乙烯材质。


3.根据权利要求1所述的采空区注气防灭火系统，其特征在于：所述抽气端口设置有双层防尘网。


4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：白璐，范红斌，王振刚，张红鸟，张玮，
申请(专利权)人：山西潞安环保能源开发股份有限公司常村煤矿，
类型：发明
国别省市：山西;14