【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤炭开采，具体涉及一种防治采空区浮煤自燃的系统及方法。
技术介绍
1、煤炭在开采后，会出现较多的采空区，在采空区会遗留有大量的浮煤。由于煤炭具有自燃特性，在浮煤堆积，适当的漏风供氧和蓄热条件下，浮煤易发生自然发火的现象，也称自燃。煤矿采空区自燃的危害性极大，其会引起煤矿火灾，进而会给煤矿造成较大的财产损失，甚至会引发严重的安全事故，导致人员伤亡。
2、现有煤矿采空区防灭火技术主要为注入预防性浆液或阻化剂。注入预防性浆液是被动式防灭火的方式，其需要在工作面巷道中铺设注浆管路，一般铺设在回风巷中(俗称回风顺槽)，随工作面向前推进，注浆管路的末端逐渐进入采空区，当管路末端开口处进入采空区一段距离后，开始利用注浆管路进行注浆作业。随着工作面向前推进至注浆位置一定距离时，停止注浆作业，并在回风隅角处将注浆管路断开，形成的新的注浆管路末端。在工作面继续向前推进的过程中，至新的注浆管路末端伸入采空区达一段距离时，重新进行注浆作业。对于自燃发火严重的矿井，为保证注浆防灭火效果，要求对采空区进行不间断的注浆作业。由于采空区注浆口与工作面之间的距离要保持在一定的范围内，如20m～40m，这就要求注浆管路末端在采空区中的位置始终处于20m～40m的范围内。为满足既要不间断连续注浆，又要保证注浆管路末端在采空区中的位置始终处于一定的范围内，如20m～40m，矿井通常采用两趟注浆管路交互注浆的措施，如图1所示，即在工作面巷道4中平行铺设两根注浆管路17，两根注浆管路17上均每隔40m在隅角处断开，形成截断出浆口18，两根注浆管路
3、针对现有采空区防灭火技术中管路消耗量大、安装工作量大、需要频繁切换的问题、作业人员劳动负荷量大、实际应用效果较差的现状，亟需提供一种能够有效防治采空区浮煤自燃的系统及方法，以有效提高矿井的安全生产作业。
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供防治采空区浮煤自燃的系统及方法，该系统运行维护量小，可以便捷地实现不间断地注浆或注氮作业，能有效解决现有煤矿采空区防灭火技术中管路消耗大的问题，同时，能有效降低管路的安装工作量，并可显著降低作业人员的劳动负荷。该方法实施过程简单、运行维护量小、经济效益好、加注效率高，可有效确保煤矿安全的生产作业，并能提高煤矿工人作业的安全系数，可有效确保煤矿安全的生产作业，适合大面积推广应用。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供一种防治采空区浮煤自燃的系统，包括加注管路、旁支管路和水溶塞堵头；
3、所述加注管路铺设或吊装于工作面巷道中巷帮的一侧；
4、多根旁支管路沿长度方向均匀地分布于加注管路的同一侧，且每根旁支管路的进口端均与加注管路贯通地连接，每根旁支管路的中部均安装有控制阀，每根旁支管路的出口端外部均设置有外螺纹结构；旁支管路用于将加注管路中的浆液或氮气输送至采空区中；
5、多个水溶塞堵头与多根旁支管路一一相对应设置；所述水溶塞堵头由压盖、水溶性密封圈和圆形挡板组成，所述压盖为由套筒和限位环组成，所述套筒右端的内部开设有环形安装凹槽，套筒的内部于环形安装凹槽以左的部分设置有内螺纹结构，并通过螺纹配合固定套装于旁支管路出口端的外部；所述限位环同轴地固定连接在套筒右端的内侧；所述水溶性密封圈由水溶性材料制成；水溶性密封圈相适配地安装在环形安装凹槽中，其内径小于限位环的内径，水溶性密封圈的内部于靠左的一侧设置有环形定位台阶，环形定位台阶的内径小于限位环的内径；所述圆形挡板的尺寸与环形定位台阶的尺寸相适配，并固定安装于环形定位台阶中。
6、作为一种优选，相邻两根旁支管路的距离为40m。
7、本专利技术中，通过在加注管路的长度方向均匀地连接多根旁支管路，可以便于在工作面推进的过程中依次利用多根旁支管路来作为注浆口或注氮口，从而在不需要截断加注管路的情况下即可切换不同的注浆口或注氮口位置，极大提高了加注过程的便利性，并显著地降低了作业人员的工作量，提高了作业的安全系数。在每根旁支管路的出口端外侧设置有外螺纹结构，可以便于通过螺纹配合来装配堵头，从而提高了堵头装配的便利性，并有效确保了所装配堵头的可靠性和稳定性。使水溶性堵头的压盖由套筒和限位环组成，并于套筒的右端内部开设环形安装凹槽，于环形安装凹槽的左部设置有内螺纹结构，可以便于通过螺纹配合将压盖装配在旁支管路出口端的外侧，同时，还可以便于利用环形安装凹槽来限位安装水溶性密封圈。使水溶性密封圈内部的靠左一侧开设有环形定位台阶，再于环形定位台阶中安装圆形挡板，这样，便可以通过圆形挡板配合水溶性密封圈将限位环内部的通孔区域进行有效的封堵，从而可以使水溶性堵头为封闭式结构。使水溶性密封圈由水溶性材料制成，这样，当水接触到水溶性密封圈一定时间后，可以使水溶性密封圈自动地溶解，进而不需要作业人员的控制即可自动地使水溶性密封圈由环形安装凹槽中脱离，由于环圆形挡板的外径小于限位环的内径，因此，在水溶性密封圈溶解后，圆形挡板便可以在内部浆液或氮气的冲击作用下由限位环中快速冲出，从而可以使加注管路的浆液或氮气通过导通后的旁支管路顺畅加注到采空区中。通过在每根旁支管路上均串接有控制阀，可以便于通过控制阀的动作来控制旁支管路的通断，从而可以在不停注的情况下于旁支管路的出口端安装水溶性堵头。
8、本专利技术仅在工作面巷道中巷帮一侧布置一根加注管路即可实现完全不间断地注浆或注氮作业，相较于传统技术中采用两根注浆管路进行交互注浆的方式，管路消耗量减少约50％，且相应的管路安装工作量和管路维护工作量也降低约50％。由于水溶性堵头可以在水作用设定时间后自动地打开，从而能在工作面同步推进的过程中较为自动地实现预定的注浆或注氮作业，显著地提高了加注作业的自动化程度。该系统运行维护量小，可以便捷地实现不间断地注浆或注氮作业，有效解决了现有煤矿采空区防灭火技术中管路消耗大的问题，同时，有效降低了管路的安装工作量，并降低了作业人员的劳动负荷。
9、本专利技术还提供了一种防治采空区浮煤自燃的方法，采用一种防治采空区浮煤自燃的系统，包括以下步骤：
10、步骤一：在工作面巷道中设置一根加注管路，并使加注管路进口端与制浆站连接；
11、步骤二：在加注管路的一侧沿长度方向每隔设定距离连接一根旁支管路，其中，每根旁支管路上均串接有控制阀；
12、步骤三:在每根旁支管路的出口端安装封闭堵头进行封堵，并关闭每根旁支管路上的控制阀；
13、步骤四：利用制浆站进行浆液的制备，并将制得本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种防治采空区浮煤自燃的系统，包括加注管路(5)，其特征在于，还包括旁支管路(6)和水溶塞堵头(9)；
2.根据权利要求1所述的一种防治采空区浮煤自燃的系统，其特征在于，相邻两根旁支管路(6)的距离为40m。
3.一种防治采空区浮煤自燃的方法，采用如权利要求1至2任一项所述的一种防治采空区浮煤自燃的系统，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种防治采空区浮煤自燃的方法，其特征在于，所述封闭堵头(2)通过螺纹配合连接在旁支管路(6)出口端的外部。
5.根据权利要求3所述的一种防治采空区浮煤自燃的方法，其特征在于，在步骤五和步骤七中，设定时间为水溶性密封圈(8)的溶解时间t，其单位为d，溶解时间t通过公式(1)进行确定；
6.根据权利要求5所述的一种防治采空区浮煤自燃的方法，其特征在于，所述浆液为浓度为20％的黄泥浆。
7.根据权利要求6所述的一种防治采空区浮煤自燃的方法，其特征在于，在步骤五和步骤七中的设定距离为20m。
8.一种防治采空区浮煤自燃的方法，采用如权利要求1至2任一
9.根据权利要求8所述的一种防治采空区浮煤自燃的方法，其特征在于，在S6和S8中的设定距离为20m。
...【技术特征摘要】
1.一种防治采空区浮煤自燃的系统，包括加注管路(5)，其特征在于，还包括旁支管路(6)和水溶塞堵头(9)；
2.根据权利要求1所述的一种防治采空区浮煤自燃的系统，其特征在于，相邻两根旁支管路(6)的距离为40m。
3.一种防治采空区浮煤自燃的方法，采用如权利要求1至2任一项所述的一种防治采空区浮煤自燃的系统，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种防治采空区浮煤自燃的方法，其特征在于，所述封闭堵头(2)通过螺纹配合连接在旁支管路(6)出口端的外部。
5.根据权利要求3所述的一种防治采空区浮煤自燃的方法，其特征在于，在...
【专利技术属性】
技术研发人员：周家宝，郑丽娜，
申请(专利权)人：江苏世安健康科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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