一种基于CO2水合物的煤矿采空区自燃防控系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术属于煤矿火灾防控技术领域，本发明专利技术提供了一种基于CO2水合物的煤矿采空区自燃防控系统，包含CO2水合物、内部橡胶壳、一号出气口、一号可调节钢针、固体阻化剂、一号导流管、防回流挡板、二号出气口、二号可调节钢针、二号导流管、活塞、喷射孔和喷射管。本发明专利技术还提供了一种煤矿采空区自燃防控系统的使用方法。本发明专利技术的自燃防控系统使遗煤的上下表面都由阻化液包裹起来，释放的CO2气体使得采空区内部氧气含量大幅降低，这种分阶段的多重防自燃灭火方式，能最大限度、最长时间抑制采空区煤体自燃。燃。燃。

【技术实现步骤摘要】
一种基于CO2水合物的煤矿采空区自燃防控系统及其使用方法


[0001]本专利技术涉及煤矿火灾防控
,尤其涉及一种基于CO2水合物的煤矿采空区自燃防控系统及其使用方法。

技术介绍

[0002]随着煤矿开采强度和深度的增加，采空区的煤炭自燃现象急剧增加，采空区自燃是氧气与遗落在采空区内的浮煤发生物理、化学吸附以及化学反应，煤氧化产生大量热量，热量得不到及时的疏散，造成热量积聚最终使得煤体发生自燃。漏入采空区内的气体温度、渗流速度、氧气浓度等因素相互作用引起采空区气体和煤岩的温度变化。且采空区散热带离开采工作面有一定距离,漏风流速、漏风量和孔隙率相对变小，导致该区域遗煤氧化产生的热量难以被带走。若不采取措施进行控制，随着煤氧化的持续，当热量积聚到一定程度，一旦该区域温度突破燃点，煤就会自燃；造成采空区内部温度积聚，采空区内部温度的变化加剧遗煤氧化速度，氧化速度加快进一步升高采空区内部温度，会使自燃进一步扩大，造成更严重的自燃事故。
[0003]当自燃事故发生时，由于矿井空间较为狭小，人员视线和活动受很大影响，一旦发生火灾，人员躲避或逃生比较困难，大型救火设备短时间难以运抵现场，灭火相对较难。同时，矿井巷道、工作面通风供氧有限，一旦发生火灾，因燃烧消耗氧气，造成空气供应不足，人员呼吸不到空气而窒息。另外，燃烧产生高温和大量有毒、有害气体，人员长时间接触或过量吸入，会造成中毒伤亡。
[0004]当前国内外对于采空区自动防灭火的装置及设备不多，大多数都属于半自动，因此，全自动采空区自燃防控装置在今后的矿井生产中具有很大的潜力。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于为了克服现有技术的不足而提供一种基于CO2水合物的煤矿采空区自燃防控系统及其使用方法。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种基于CO2水合物的煤矿采空区自燃防控系统，包含一号反应装置、二号反应装置和阻化液喷射装置；
[0008]所述一号反应装置包含CO2水合物1、内部橡胶壳2、一号出气口3、一号可调节钢针4、固体阻化剂5、一号导流管6和防回流挡板7；
[0009]所述二号反应装置包含CO2水合物1、内部橡胶壳2、固体阻化剂5、二号出气口8、二号可调节钢针9和二号导流管10；
[0010]所述阻化液喷射装置包含活塞11、喷射孔12和喷射管13。
[0011]作为优选，所述二号出气口8和喷射管13连接，二号导流管10安装在二号反应装置外部；防回流挡板7设置在一号导流管6中。
[0012]作为优选，所述喷射管13的中间设置两个活塞11，前端设有多个喷射孔12。
[0013]作为优选，所述一号反应装置中的阻化液经一号导流管6流入喷射管13，并在两个活塞11的中间储存；
[0014]所述二号反应装置中的阻化液经二号导流管10覆盖到遗煤下表面；
[0015]阻化液由固体阻化剂5和水混合得到。
[0016]作为优选，所述一号反应装置中，内部橡胶壳2胀裂释放出的CO2气体通过一号出气口3释放到采空区；
[0017]所述二号反应装置中，内部橡胶壳2胀裂释放出的CO2气体通过二号出气口8释放，用于推动两个活塞11移动。
[0018]作为优选，所述一号可调节钢针4和二号可调节钢针9用于控制内部橡胶壳2的胀裂时间。
[0019]本专利技术还提供了一种所述的煤矿采空区自燃防控系统在采空区的使用方法，自燃防控系统分别设置在采空区的两侧，阻化液通过阻化液喷射装置喷洒到遗煤的上表面。
[0020]本专利技术的有益效果包括：
[0021]本专利技术提供的一种基于CO2水合物的煤矿采空区自燃防控系统通过对采空区煤体自燃时的必须条件进行分析，采取多阶段灭火方式，利用CO2水合物和阻化剂抑制煤体自燃的优点，将CO2水合物能大量储存CO2气体的特点与阻化剂溶液防自燃原理相结合。同时，以多阶段双重灭火为核心，CO2水合物为辅，在没有人为干扰的情况下，随着采空区自燃温度升高，一号反应装置中的橡胶CO2水合物球(包含CO2水合物、内部橡胶壳和固体阻化剂)自动胀裂，自动释放出CO2气体的同时生成阻化剂溶液，将CO2气体充分释放到采空区，同时水与阻化剂生成阻化液，流入阻化液喷射装置。如果温度持续升高，二号反应装置同时触发，释放的CO2气体推动一号反应装置生成的阻化液散布到采空区，同时下部的水与阻化剂反应生成阻化液，通过导流管流入采空区上表面，本专利技术的自燃防控系统使遗煤的上下表面都由阻化液包裹起来，释放的CO2气体使得采空区内部氧气含量大幅降低，这种分阶段的多重防自燃灭火方式，能最大限度、最长时间抑制采空区煤体自燃。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的一种基于CO2水合物的煤矿采空区自燃防控系统的结构示意图，其中，1为CO2水合物、2为内部橡胶壳、3为一号出气口、4为一号可调节钢针、5为固体阻化剂、6为一号导流管、7为防回流挡板、8为二号出气口、9为二号可调节钢针、10为二号导流管、11为活塞、12为喷射孔、13为喷射管；
[0023]图2为本专利技术的煤矿采空区自燃防控系统的一号反应装置的结构示意图，其中，1为CO2水合物、2为内部橡胶壳、3为一号出气口、4为一号可调节钢针、5为固体阻化剂、6为一号导流管、7为防回流挡板；
[0024]图3为本专利技术的煤矿采空区自燃防控系统的二号反应装置的结构示意图，其中，1为CO2水合物、2为内部橡胶壳、5为固体阻化剂、8为二号出气口、9为二号可调节钢针、10为二号导流管；
[0025]图4为本专利技术的煤矿采空区自燃防控系统的阻化液喷射装置的结构示意图，其中，11为活塞、12为喷射孔、13为喷射管、14为阻化液；
[0026]图5为本专利技术的煤矿采空区自燃防控系统用于采空区的布置图，其中，12为喷射
孔、13为喷射管，15为采空区遗煤；
[0027]图6为本专利技术的一种基于CO2水合物的煤矿采空区自燃防控系统的工作流程图。
具体实施方式
[0028]本专利技术提供了一种基于CO2水合物的煤矿采空区自燃防控系统，包含一号反应装置、二号反应装置和阻化液喷射装置，如图1所示；具体包含CO2水合物1、内部橡胶壳2、一号出气口3、一号可调节钢针4、固体阻化剂5、一号导流管6、防回流挡板7、二号出气口8、二号可调节钢针9、二号导流管10、活塞11、喷射孔12和喷射管13。
[0029]本专利技术所述一号反应装置包含CO2水合物1、内部橡胶壳2、一号出气口3、一号可调节钢针4、固体阻化剂5、一号导流管6和防回流挡板7，如图2所示。
[0030]本专利技术所述二号反应装置包含CO2水合物1、内部橡胶壳2、固体阻化剂5、二号出气口8、二号可调节钢针9和二号导流管10，如图3所示。
[0031]本专利技术所述阻化液喷射装置包含活塞11、喷射孔12和喷射管13，如图4所示。
[0032]本专利技术所述二号出气口8和喷射管13连接，二号导流管10安装在二号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于CO2水合物的煤矿采空区自燃防控系统，其特征在于，包含一号反应装置、二号反应装置和阻化液喷射装置；所述一号反应装置包含CO2水合物(1)、内部橡胶壳(2)、一号出气口(3)、一号可调节钢针(4)、固体阻化剂(5)、一号导流管(6)和防回流挡板(7)；所述二号反应装置包含CO2水合物(1)、内部橡胶壳(2)、固体阻化剂(5)、二号出气口(8)、二号可调节钢针(9)和二号导流管(10)；所述阻化液喷射装置包含活塞(11)、喷射孔(12)和喷射管(13)。2.根据权利要求1所述的煤矿采空区自燃防控系统，其特征在于，所述二号出气口(8)和喷射管(13)连接，二号导流管(10)安装在二号反应装置外部；防回流挡板(7)设置在一号导流管(6)中。3.根据权利要求1或2所述的煤矿采空区自燃防控系统，其特征在于，所述喷射管(13)的中间设置两个活塞(11)，前端设有多个喷射孔(12)。4.根据权利要求3所述的煤矿采...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐永亮，王兰云，巩想军，刘泽健，吴晋东，焦昆鹏，孙萌，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：