CN107677026A - 一种矿用液氮加注系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矿用液氮加注系统，它包括储液罐（1）和管路（9），储液罐（1）的液氮出口端与管路（9）连接，所述管路（9）上依次设置有一级液氮电磁阀（2）、气液相分离机构（3）、一级增压机构（4）、二级液氮电磁阀（5）和矿用液氮加注头（6）；矿用液氮加注头（6）上套有密封装置（7）；解决了现有技术对三软煤层开采过程采用锚固支护和金属骨架支护；存在的钢骨架很笨重不方便工作面工人的施工，即影响施工周期又存在一些安全隐患，这些支护技术中使用的材料大多是一次性，大量使用也会增加煤矿企业的经济负担等技术问题。

Description

一种矿用液氮加注系统
技术领域
本发明属于煤层治理技术，尤其涉及一种矿用液氮加注系统。
背景技术
在煤矿生产过程中，三软煤层开采一直是一个很困难的事情，尤其是在三软煤层工作面设计时采用什么样的开采技术是最困难的一 件事情。因为所选的开采技术不仅要满足开采需要，而且也要符合国家相应的安全规程及相关行业标准；而后者的规程和标准是三软煤层工作面设计中首先考虑的环节，采用一种什么样的工艺技术，既能保证安全又不妨碍生产是本发明解决问题的思路核心。目前，国内外煤矿在三软煤层开采过程一般采用锚固支护技术、金属骨架支护技术等，这些支护技术大多是采用金属材料，其材料本身的自重很重会给采掘过程中工人带来很多麻烦，例如：钢骨架很笨重不方便工作面工人的施工，即影响施工周期又存在一些安全隐患。这些支护技术中使用的材料大多是一次性，大量使用也会增加煤矿企业的经济负担等技术问题。
发明内容：
本发明要解决的技术问题：提供一种矿用液氮加注系统，以解决现有技术对三软煤层开采过程一般采用锚固支护技术、金属骨架支护技术等，这些支护技术大多是采用金属材料，其材料本身的自重很重会给采掘过程中工人带来很多麻烦，钢骨架很笨重不方便工作面工人的施工，即影响施工周期又存在一些安全隐患，这些支护技术中使用的材料大多是一次性，大量使用也会增加煤矿企业的经济负担等技术问题。
本发明技术方案：
一种矿用液氮加注系统，它包括储液罐和管路，储液罐的液氮出口端与管路连接，所述管路上依次设置有一级液氮电磁阀、气液相分离机构、一级增压机构、二级液氮电磁阀和矿用液氮加注头；矿用液氮加注头上套有密封装置。
所述一级液氮电磁阀和二级液氮电磁阀均固定安装在防爆箱内。
所述储液罐为圆筒形结构，顶端设置有液氮注入口，储液罐侧面下部设置有液氮出口，液氮出口与管路连接；储液罐内层为液氮罐内胆，外层为钢结构，液氮罐内胆与外层之间设置有绝热材料。
所述管路为三层结构，最里层为铝膜，铝膜外层包裹钢网，钢网外层包裹有橡胶。
所述气液相分离机构上部为圆筒形结构，下部为圆锥形结构，圆筒形结构与圆锥形结构连接处设置有气液过滤网，上部圆筒形结构两侧分别设置有液氮气体进口和液氮气体出口，圆筒形结构内部液氮气体进口和液氮气体出口下方依次设置有一级分液板、二级分液板和三级分液板，圆筒形结构内部顶端固定有导流板；圆锥形结构底端为集水器，集水器的出水管上设置有放水阀。
导流板的板面正对液氮气体进口；导流板的长度从顶端一直延伸至二级分液板和三级分液板之间；导流板宽度为圆筒形结构直径的50—70%。
所述液氮加注头尾端为连接头，管路与连接头连接，液氮加注头顶端为锥形头；连接头为螺纹管，管路和锥形头与连接头分别通过螺纹连接。
本发明的有益效果：
通过本发明，将液氮快速注入三软煤层，使煤层冻结，提高煤层的强度和硬度，取消锚固支护技术或金属骨架支护等；本发明利用氮气的物理特性作为液化的氮气气化时吸收大量热，从而制冷，又因为氮气沸点很低，所以会使煤体周围温度降到很低，提高煤体承受上部载荷的能力。其特点具有施工简便、成本较少、效果好且承载面积范围大，承载载荷能力优良，本发明管路采用新型钢网橡胶+铝膜复合而成，具有抗拉力、抗压、抗老化、防渗透、防水、阻燃、绝缘、耐酸碱、使用寿命长等特点；本发明一方面通过使用液氮吸收煤体温度来增强煤体的承载力，有效地将上部荷载均匀的转递下去；另一方面通过改造传统的液氮储罐及液氮加注管路，液氮储罐采用优质不锈钢材料双层罐体使之强度高，中间采用填充绝热材料解决液氮气体恒温储存的问题；液氮加注管路使用橡胶、钢网+铝膜复合而成，从技术上提高了液氮加注管路抗拉力、抗压、抗老化、防渗透、防水、阻燃、绝缘、耐酸碱和使用寿命； 解决了现有技术对三软煤层开采过程一般采用锚固支护技术、金属骨架支护技术等，这些支护技术大多是采用金属材料，其材料本身的自重很重会给采掘过程中工人带来很多麻烦，钢骨架很笨重不方便工作面工人的施工，即影响施工周期又存在一些安全隐患，这些支护技术中使用的材料大多是一次性，大量使用也会增加煤矿企业的经济负担等技术问题。
附图说明：
图1 本发明结构示意图；
图2为本发明储液罐结构示意图；
图3为本发明管路结构示意图；
图4为本发明气液相分离机构结构示意图；
图5为本发明液氮加注头结构示意图。
具体实施方式：
一种矿用液氮加注系统（见图1），它包括储液罐1和管路9，储液罐1的液氮出口端与管路9连接，所述管路9上依次设置有一级液氮电磁阀2、气液相分离机构3、一级增压机构4、二级液氮电磁阀5和矿用液氮加注头6；矿用液氮加注头6上套有密封装置7；矿用液氮加注头6伸入到钻孔8内，密封装置7覆盖在钻孔8上，密封装置7采用橡胶等密封材料制成，覆盖在钻孔8上放置氮气泄漏。
所述一级液氮电磁阀2和二级液氮电磁阀5均固定安装在防爆箱内；防止爆炸事故发生。
所述储液罐1为圆筒形结构，顶端设置有液氮注入口15，储液罐1侧面下部设置有液氮出口14，液氮出口14与管路9连接；储液罐1内层为液氮罐内胆13，外层12为钢材，液氮罐内胆13与外层12之间设置有绝热材料11。
所述管路9为三层结构，最里层为铝膜22，铝膜22外层包裹钢网23，钢网23外层包裹有橡胶21。
所述气液相分离机构3上部为圆筒形结构，下部为圆锥形结构，圆筒形结构与圆锥形结构连接处设置有气液过滤网37，上部圆筒形结构两侧分别设置有液氮气体进口31和液氮气体出口38，圆筒形结构内部液氮气体进口31和液氮气体出口38下方依次设置有一级分液板32、二级分液板33和三级分液板34，圆筒形结构内部顶端固定有导流板39；圆锥形结构底端为集水器36，集水器36的出水管上设置有放水阀35。
导流板39的板面正对液氮气体进口31；导流板39的长度从顶端一直延伸至二级分液板33和三级分液板34之间；导流板39宽度为圆筒形结构直径的50—70%。
液氮气体进口31进入的氮气直接吹到导流板39上，气体中的液体通过导流板39往下滴，气体从液氮气体出口38出去，为了进一步吸附氮气中的液体，采用在液氮气体进口31和气体从液氮气体出口38下方设置一级分液板32、二级分液板33和三级分液板34。
所述液氮加注头6 尾端为连接头62，管路9与连接头62连接，液氮加注头6顶端为锥形头63；连接头62为螺纹管，管路9和锥形头63与连接头62分别通过螺纹连接，方便拆卸和清洗部件。

Claims (7)

1.一种矿用液氮加注系统，它包括储液罐（1）和管路（9），储液罐（1）的液氮出口端与管路（9）连接，其特征在于：所述管路（9）上依次设置有一级液氮电磁阀（2）、气液相分离机构（3）、一级增压机构（4）、二级液氮电磁阀（5）和矿用液氮加注头（6）；矿用液氮加注头（6）上套有密封装置（7）。
2.根据权利要求1所述的一种矿用液氮加注系统，其特征在于：所述一级液氮电磁阀（2）和二级液氮电磁阀（5）均固定安装在防爆箱内。
3.根据权利要求1所述的一种矿用液氮加注系统，其特征在于：所述储液罐（1）为圆筒形结构，顶端设置有液氮注入口（15），储液罐（1）侧面下部设置有液氮出口（14），液氮出口（14）与管路（9）连接；储液罐（1）内层为液氮罐内胆（13），外层（12）为钢结构，液氮罐内胆（13）与外层（12）之间设置有绝热材料（11）。
4.根据权利要求1所述的一种矿用液氮加注系统，其特征在于：所述管路（9）为三层结构，最里层为铝膜（22），铝膜（22）外层包裹钢网（23），钢网（23）外层包裹有橡胶（21）。
5.根据权利要求1所述的一种矿用液氮加注系统，其特征在于：所述气液相分离机构（3）上部为圆筒形结构，下部为圆锥形结构，圆筒形结构与圆锥形结构连接处设置有气液过滤网（37），上部圆筒形结构两侧分别设置有液氮气体进口（31）和液氮气体出口（38），圆筒形结构内部液氮气体进口（31）和液氮气体出口（38）下方依次设置有一级分液板（32）、二级分液板（33）和三级分液板（34），圆筒形结构内部顶端固定有导流板（39）；圆锥形结构底端为集水器（36），集水器（36）的出水管上设置有放水阀（35）。
6.根据权利要求5所述的一种矿用液氮加注系统，其特征在于：导流板（39）的板面正对液氮气体进口（31）；导流板（39）的长度从顶端一直延伸至二级分液板（33）和三级分液板（34）之间；导流板（39）宽度为圆筒形结构直径的50—70%。
7.根据权利要求1所述的一种矿用液氮加注系统，其特征在于：所述液氮加注头（6） 尾端为连接头（62），管路（9）与连接头（62）连接，液氮加注头（6）顶端为锥形头（63）；连接头（62）为螺纹管，管路（9）和锥形头（63）与连接头（62）分别通过螺纹连接。
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