急倾斜煤层自燃凝胶泡沫立体防控体系制造技术

本发明专利技术实施例公开了急倾斜煤层自燃凝胶泡沫立体防控体系，旨在向急倾斜煤层自燃带注入凝胶泡沫进行火灾治理。该体系包括智能式拖动小车、材料箱体、添加模块、发泡模块和分配模块；智能式拖动小车，移动方式采用轨道式，用以放置泡沫箱体、添加模块、发泡模块和分配模块，并与工作面的推进速度保持一致；添加模块和发泡模块并列安装在材料箱体的左方，添加模块用以添加A料和B料；发泡模块用以产生和均匀混合泡沫液并生成凝胶泡沫；分配模块用以分配生成的泡沫，将凝胶泡沫输送至自燃区域。将上述装置集于一体，可采用在煤层的回风侧埋管、采空区插管和底板巷插管三种工艺方式向采空区自燃带灌注凝胶泡沫。

【技术实现步骤摘要】
急倾斜煤层自燃凝胶泡沫立体防控体系
本专利技术急倾斜煤层自燃凝胶泡沫立体防控体系，涉及向急倾斜煤层自燃区域灌注凝胶泡沫治理煤层发火，属于急倾斜煤层的火灾防控领域。
技术介绍
采空区是煤层最易发生自燃且最为严重的区域，在开采过程中，急倾斜煤层比缓倾斜煤层和倾斜煤层更容易自燃。急倾斜上部煤层多为露头带与浅埋藏，地表裂隙漏风通道多，连续供氧条件充足，增加治理难度。急倾斜煤层由于煤层倾角过大，回风巷与进风巷会有一定的垂直高度从而造成风流向上的趋势，开采急倾斜煤层时受采动影响，地表将进一步塌陷，产生大量裂隙，使火区漏风通道增多、漏风量加大。所以当急倾斜煤层的采空区发生煤自燃时，自燃火区呈立体蔓延趋势逐渐发展为立体火区，原来的自燃带区域因为火风压的影响致使上部自燃区域向外扩大，导致火灾治理难度加大。为了有效防治急倾斜煤层自燃，针对急倾斜煤层倾角大的特点相应提出回风侧埋管、采空区插管和底板巷插管三种方法注入凝胶泡沫进行灭火，并提出将凝胶泡沫的制备和灌注集成于一体，并实现集成装置的前进速度与工作面的推进速度保持一致，从而实现凝胶泡沫注入急倾斜煤层采空区自燃带的智能化。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供急倾斜煤层自燃凝胶泡沫立体防控体系，实现对急倾斜煤层自燃区域的有效治理。本专利技术实施例一提供急倾斜煤层自燃凝胶泡沫立体防控装置，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；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A料、B料和发泡剂；添加模块，安装在泡沫箱体的右侧，包括用以添加A料和B料的泵和盛放A料和B料的混合液箱体；发泡模块，与添加模块并列安装在材料箱体的右侧，包括发泡箱体和发泡器装置，用以充分混合形成泡沫液并产生凝胶泡沫；分配单元，安装在智能式拖动小车的最右侧，用以分配并输送凝胶泡沫至煤层自燃区域。可选的，所述智能式拖动小车下设有轨道，采用工作面已有的轨道移动，行进速度与工作面的推进速度保持一致。可选的，所述添加模块中的两个添加泵通过管道分别与盛放A料和B料的箱体相连，并通过第一管道和第二管道添加A料和B料至混合液箱体中，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控制A料和B料的添加。可选的，所述添加模块的混合液箱体与外接压水管道相连，水流通过压水管道进入混合液箱体充分搅拌形成混合液。可选的，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。可选的，所述发泡模块包括发泡箱体和发泡器装置，所述材料箱体中的发泡剂通过第三管道进入泡沫液箱体，与混合液混合均匀形成泡沫液，所述发泡器装置与所述泡沫液箱体通过软管连接。可选的，所述发泡器装置最前端与外接压风管道连接，用以产生凝胶泡沫。可选的，所述连接软管前端为渐缩管道，所述软管处为负压添加，所述渐缩管道长度为3～5cm，收缩角度β1为10～15°。可选的，所述发泡器装置的软管连接后端采用旋转叶片将A料、B料和发泡剂再次充分混合均匀，并利用两端的压力差使泡沫液进入所述发泡器装置。可选的，所述发泡器装置与所述外接压风管道连接，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r1为30～60°，叶片的扭向斜度r2为30～40°。可选的，所述旋转叶片由管道固定在发泡器腔壁，风流通过管道进入并从旋转叶片中间的圆孔流出，加大风流的流量，增加泡沫液体的发泡数量。可选的，所述发泡器喷嘴采用渐扩管，扩散角β2为10～30°。可选的，所述发泡器通过网面进行发泡，所述网面与所述发泡器腔壁的夹角β3为8～15°，所述网面中部区域的网孔密度大且网孔直径较小，随着远离网面中心的外围网孔密度逐渐减小。可选的，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同心圆结构，内圆与外圆的直径比为0.85～0.95，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。本专利技术实施例二提供急倾斜煤层自燃凝胶泡沫立体防控方法，包括：凝胶泡沫向急倾斜煤层灌注时，可采用在煤层的回风侧埋管、采空区插管和底板巷插管三种工艺方式。采用回风侧埋管时，将管道沿回风侧设置，使管道的端部埋至采空区自燃带的边缘。随着工作面的推进，管道保持相同的向前移动，保证端部始终位于自燃带边缘。采用采空区插管的工艺方法时，管道从工作面插入采空区自燃带，最靠近回风侧的插管位于采空区自燃带的边缘，下部插管随着与回风侧距离的增加，插管的长度也相应增加，在采空区中部插管长度达到最长，相邻两个插管的间距也逐渐增加，根据工作面的实际长度调整插管的数量及距离。采用底板巷插管时，通过相邻已开采煤层的巷道布置钻场，通过钻孔插入注凝胶泡沫的管道。可选的，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，凝胶泡沫堆积扩散至采空区的这个自燃带区域，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。可选的，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自燃带，相邻插管的间距随与回风巷距离增大而增大。可选的，所述插管在急倾斜煤层的工作面非等距离分布，即随着与回风巷的距离增大，相邻两个插管间距增大，所述相邻插管的间距成等比，即L2/L1＝1.1～1.3。可选的，所述插管的长度在自燃带的中部较长，中部向上向下的位置逐渐变短，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。可选的，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。本专利技术实施例提供的急倾斜煤层自燃凝胶泡沫立体防控体系，将凝胶泡沫的制备和灌注集成于一体，实现集成装置的前进速度与工作面的推进速度保持一致，保证埋管的端头始终位于采空区自燃带的边缘，灌注的凝胶泡沫堆积扩散至整个自燃带，有效解决急倾斜煤层由于倾角过大灭火材料不易覆盖整个着火区域的问题。而且，将凝胶泡沫的制备单元集成于一体，实现凝胶材料的添加和发泡一体化，在治理矿井自燃火灾时整个装置的移动灵活性增加。另外，制备单元的动力来源于井下风流，减小产生电火花的可能性，提高了装置的安全性能。在向采空区自燃带灌注凝胶泡沫时可以采用回风巷埋管、采空区插管和底板巷插管三种不同的工艺方法，根据急倾斜煤层的角度调整埋管的长度和插管的间距，确保凝胶泡沫覆盖至整个采空区自燃带，从而实现对采空区煤自燃全面快速防控，为矿井的安全生产提供技术保障。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
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：/n智能式拖动小车，行进速度与工作面的推进速度保持一致，用以放置泡沫箱体、添加模块、发泡模块和分配单元；/n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材料；/n添加模块，安装在泡沫箱体的右侧，用以添加清水、A料和B料；/n发泡模块，与添加模块并列安装在泡沫箱体的右侧，用以产生和均匀混合泡沫液并生成凝胶泡沫；/n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。/n

【技术特征摘要】
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，用以放置泡沫箱体、添加模块、发泡模块和分配单元；
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材料；
添加模块，安装在泡沫箱体的右侧，用以添加清水、A料和B料；
发泡模块，与添加模块并列安装在泡沫箱体的右侧，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。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述智能式拖动小车下设有轨道，采用工作面已有的轨道移动，通过数据计算使行进速度与工作面的推进速度保持一致。


3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述材料箱体包括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。


4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述添加模块中包括添加泵和混合液箱体，所述混合液箱体通过管道和添加泵泡沫箱体相连，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。


5.根据权利要求1所述的系统，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。


6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发泡模块包括泡沫液箱体和发泡器装置，所述泡沫液箱体后侧连接所述混合液箱，左侧设置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发泡箱体通过软管连接，用以产生凝胶泡沫。


7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，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，叶片与竖直平面的夹角为30～60°，叶片的扭向斜度为30～40...

【专利技术属性】
技术研发人员：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，
类型：发明
国别省市：北京;11