CN111734474B

CN111734474B - 一种固化脱氧泥胶泡沫防治煤矿高冒区火灾方法及装备

Info

Publication number: CN111734474B
Application number: CN202010644010.4A
Authority: CN
Inventors: 陆新晓; 王成岩; 王明扬; 薛雪; 史国钰
Original assignee: China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Current assignee: China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority date: 2020-07-05
Filing date: 2020-07-05
Publication date: 2022-05-20
Anticipated expiration: 2040-07-05
Also published as: CN111734474A

Abstract

本发明公开了一种固化脱氧泥胶泡沫防治煤矿高冒区火灾方法及装备，涉及添加煤矿防灭火液体物料。该工艺主要包括进风接头、固化脱氧泥胶泡沫发生装置、高冒区冲孔装置、注射控制器、高压喷射管等；该装备主要将固化脱氧泥胶泡沫发生装置和冲孔装置高度集成为一套性能稳定、操作简易的完整装备；固化脱氧泥胶泡沫兼具脱氧、发泡、封堵、抗烧等优势；集成装备冲孔及充填效果良好，注射工艺简单有效，固化脱氧泥胶泡沫可快速充填多孔高冒火区，完成贫氧环境下强力脱氧、快速起泡固化、持久封堵裂隙及耐热；实现置换高帽火区热量、消耗并隔绝火区氧气、惰化高冒火区环境的效果；该发明装备结构简单，可靠性高。

Description

一种固化脱氧泥胶泡沫防治煤矿高冒区火灾方法及装备

技术领域

本发明涉及一种矿用固化脱氧泥胶泡沫防治煤矿高冒区火灾方法及装备，适用于煤矿井下防灭火领域，尤其针对巷道高冒区火灾，属于矿山安全工程技术领域。

背景技术

煤层自燃是常见的矿井火灾之一，常发生在采空区、巷道高冒区等地方。由于高冒区孔洞周围存在大量孔裂隙，煤体极为破碎，若巷道有大量风流通过，在漏风供氧和蓄热持续一定时间的情况下，易引发巷道高冒区煤层自燃。巷道高冒区煤层自燃产生大量的烟尘、CO等有毒有害气体会迅速进入其他巷道，严重威胁矿井安全生产。近年来，我国发生多起因煤炭自燃引发的大型事故，如2019年11月19日，山东济宁梁宝寺煤矿3306皮带顺槽迎头后高帽点处发生火灾并起烟，皮带顺槽门以里300米处CO浓度达到400ppm，事故发生点附近温度很高，救援人员无法进入，造成11人被困，救援难度大；经分析得知事故原因是通防工区对高帽点进行注高分子喷涂材料，造成高分子材料反应发热，发生自燃冒烟；故高冒区防灭火材料的选择对于煤矿的安全生产是尤为重要的。

目前，国内外主要采用灌浆的防灭火技术来防治采空区和巷道煤自燃，但是泥浆被注入火区后，由于泥浆自身属于流体性质，受重力作用只能流向地势低的部位，不能向高处堆积，对中、高及顶板煤体无法起到防治作用，尤其很难到达高冒区上部的防火区域；浆体不能均匀覆盖浮煤，覆盖面积小且容易流失，会产生裂隙导致无法堵漏并隔绝氧气，泥浆的流失还会恶化井下的工作环境；随灌浆后时间流逝，泥浆大量的脱水会造成吸收热量减少，火区降温灭火效果明显减弱，脱水后泥浆发生溃散，影响煤质。

针对巷道高冒区火灾防治过程中材料流失严重、防灭火效率低下等问题，研发了快速固化型脱氧泥胶泡沫材料，具有快速固化、含水量高、附着力强，脱隔氧能力强、堵漏效果好等特点，同时，应用工艺简单，制泡装置简易安全，采用高位钻孔向高冒区定向压注固化脱氧泥胶泡沫火材料。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种固化脱氧泥胶泡沫防治煤矿高冒区火灾的工艺及装备，能够提高煤矿高冒区全区域的火灾防控效果。

本发明实施例一提供一种固化脱氧泥胶泡沫防治煤矿高冒区火灾的工艺系统，包括：固化脱氧泥胶泡沫发生及冲孔装置，其进口段分别与进浆接头、进料接头、分流转换器相连，出口端与泥浆管相连，生产固化脱氧泥胶泡沫以及为注射控制器提供压力水及固化脱氧泥胶泡沫；注射控制器，进口段与所述泥浆管相连，用于压力水或固化脱氧泥胶泡沫的压注；煤尘采收装置，与煤尘收集箱相连，用于冲孔后煤尘的回收。

优选的，所述固化脱氧泥胶泡沫发生及冲孔装置包括固化脱氧泥胶泡沫发生装置和冲孔装置，所述固化脱氧泥胶泡沫发生装置和所述冲孔装置被集成在同一设备中。入口端设置有三个进口，其中包括：驱动力进口、泥浆进口、添加剂进口；驱动力进口设有2个进口阀，用于调节压风或压力水的进入，所述驱动力进口与分流转换器相连，所述分流转换器分别与进风接头和进水接头相连，所述进风接头为固化脱氧泥胶泡沫发生装置提供压风驱动力所述进水接头为冲孔装置提供压力水驱动力；所述泥浆进口设置有1个进口阀，用于调节泥浆的进入，所述泥浆进口与进浆接头相连；所述添加剂进口与进料接头相连。出口端根据所述进口阀的调节输出压力水或固化脱氧泥胶泡沫，用于高冒区的煤隙冲孔或固化脱氧泥胶泡沫压注。

优选的，所述固化脱氧泥胶泡沫发生装置包括添加射流器和发泡筒。添加射流器沿压风的流向包括彼此联通的射流喷嘴、负压腔、喉管；所述射流喷嘴呈入口大出口小的渐缩式结构，该入口与所述驱动力进口相连，该出口与所述负压腔相连；所述负压腔一端与所述射流喷嘴腔出口相连，另一端与所述喉管相连，第三端与所述添加剂进口相连；所述喉管一端与所述负压腔相连，另一端与发泡筒及泥浆进口相连。

优选的，所述压风气流从所述驱动力进口进入所述射流喷嘴时，由于射流截面面积减小，气流速度逐渐增大，所述射流喷嘴内的气流压力逐渐降至大气压以下，并在所述喉管前端附近达到负压，进而实现复合添加剂的吸取，通过连接所述添加剂接头的吸液口被吸入所述负压腔，与所述压风混合形成第一混合流体，所述第一混合流体经过所述喉管，与从所述泥浆进口进入的泥浆混合，形成第二混合流体，所述第二混合流体进入发泡筒，所述第二混合流体与所述挡板碰撞，由于流体的分离剪切和旋转作用，以及所述发泡剂的作用产生泥胶泡沫，从泥浆管进入注射控制器，所述注射控制器与高压喷射管相连，所述固化脱氧泥胶泡沫从所述高压喷射管喷出注入高冒区，迅速充填煤隙，消耗氧气。

优选的，所述冲孔装置包括增压泵和高压水管，所述增压泵可将水压提升至100MPa，所述增压泵与所述驱动进口相连，压力水从所述驱动压力口进入后，在所述增压泵加压后，从泥浆管进入注射控制器，所述注射控制器与高压喷射管相连，所述压力水从所述高压喷射管喷出注入高冒区，所述高压的压力水被注入高冒区后，会冲刷高冒区煤隙间的煤层及煤屑，使煤隙更加显露，从而为后续固化脱氧泥胶泡沫的注入填充提供便利。

优选的，所述注射控制器设置有≥3个高压喷射管接头，与所述高压喷射管相连，所述高压喷射管采用高位钻孔和水平钻孔向高冒区定向压注固化脱氧泥胶泡沫或压力水。

优选的，所述压力水冲刷高冒区煤尘后，携带着煤尘被采尘罩收集，所述采尘罩覆盖高冒区的注射区域，并通过吸尘管与煤尘收集箱相连。

优选的，所述固化脱氧泥胶泡沫发生装置中设有发泡筒，所述发泡筒为圆柱形，筒中布置有≥4片半圆形挡板，所述半圆形挡板上设置有3个圆孔，孔径为发泡简直径的1/5，每2个挡板间隔为发泡筒直径的1/2，每2片所述半圆形挡板纵向位置旋转90°；每个挡板的弧面上每隔90°设置有1个固定栓槽，共3个固定栓槽，与发泡筒设计的固定栓位置相对应，固定栓上两头均有螺纹，外侧螺纹在发泡筒外部与固定卡圈相连接，每个半圆形挡板都是可拆卸的。

本发明实施例一提供一种固化脱氧泥胶泡沫，兼具脱氧、发泡、封堵、抗烧等优势；连二亚硫酸钠的加入使得固化脱氧泥胶泡沫具有对高冒区煤中氧的脱、隔双重效应；其中含亲水基团及端-NCO的预聚体、亲水性单体(二胺或三胺)可以使得泡沫快速固化，填充煤隙，隔绝外部氧气，可堆积性和隔热性能良好；脱氧剂(连二亚硫酸钠)与泥胶泡沫结合，消耗火区大量的氧气，清除煤表面的活性自由基；含水的泥胶泡沫可以包裹媒体，吸收煤的氧化热，减少煤的热积累，最终抑制煤的进一步氧化和自燃。固化脱氧型泥胶泡沫对煤进行处理后形成贫氧环境，降低了煤的氧化活性。

优选的，所述脱氧剂即连二亚硫酸钠，具有很强的吸收氧气以及清除自由基的能力，它与活性自由基竞争氧，大大降低了与自由基反应的氧的浓度，抑制烷基和羟基的氧化、阻止羰基、羧基活性官能团形成，减少羰基、羧基分解；它还通过提供电子迅速中和ROO·形成H₂O₂，H₂O₂可以迅速被分解为H₂O和O₂；既可吸收高冒区煤隙间的氧气，又可与煤体内部氧反应，并与过氧化物中间体反应形成稳定物质，起到清除煤内部氧化活性自由基的作用，进而阻断煤复燃自由基链式反应过程。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的结构横截面示意图；

图3为本发明固化脱氧泥胶泡沫发生与冲孔装置的结构示意图；

图4为本发明固化脱氧泥胶泡沫发生装置的主体结构图；

图5为图3中发泡筒侧面示意图；

图6为图3中发泡筒横截面示意图；

图7为图1中注射控制器主体结构图；

图8为固化脱氧泥胶泡沫作用脱氧充填阻化示意图；

图9为脱氧阻化机制原理图。

图中：1、进浆接头，2、泥浆管，3、进料接头，4、水管，5、进风接头，6、高压风管，7、进水接头，8、高压水管，9、分流控制器，10、固化脱氧泥胶泡沫发生及冲孔装置，10-1、进浆截止阀，10-2、压力表，10-3、进风截止阀，10-4、固化脱氧泥胶泡沫发生装置，10-4-1、进风口，10-4-2、射流喷嘴，10-4-3、负压腔，10-4-4、喉管，10-4-5、进浆口，10-4-6、发泡筒，10-4-7、收缩腔，10-4-8、出泡口，10-4-9、吸液口，10-4-10、扩散腔，10-5、压力表，10-6、进水截止阀，10-7、增压泵，10-8、出泡口，11、泥浆管，12、注射控制器，13、高压喷射管，14、采尘罩，15、煤尘收集箱，16、吸尘管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1、图2所示，本发明提供一种固化脱氧泥胶泡沫防治煤矿高冒区火灾方法及装备，包括进风接头1、进浆接头5、进风接头9、分流控制器，10、固化脱氧泥胶泡沫发生及冲孔装置12、注射控制器等；固化脱氧泥胶泡沫发生及冲孔装置10通过泥浆管2与进浆接头1相连接，通过水管4与进料接头3相连接，通过泥浆管与分流控制器9相连接，通过泥浆管与注射控制器12相连接；分流控制器9通过高压风管6与进风接头5相连接，通过高压水管8与进水接头7相连接；注射控制器12与多个高压喷射管相连接，高压喷水管被钻孔固定夹固定在高冒区内；采尘罩14通过吸尘管16与煤尘收集箱15相连接。

如图1、图2所示，本发明提供一种固化脱氧泥胶泡沫防治煤矿高冒区火灾方法及装备，为了使得固化脱氧泥胶泡沫能够更好进入且在高冒区堆积充填，发明中使用固化脱氧泥胶泡沫发生及冲孔装置10，采用一种先冲孔后填充的方法，对高冒区进行处理；所述方法主要分为两个步骤，一的对高冒区的煤隙进行冲孔作业，二是对冲孔后的煤隙进行压注泡沫填充作业。

冲孔作业工作原理：上述高冒区的煤隙进行冲孔作业，由于高冒区煤隙间存在很多破碎体、煤屑等，且泡沫注射时的注射压力不足，故本发明利用高速水压力，实现对破碎区的破碎体及煤屑等进行冲刷，起到扩孔的作用，使得破碎区的缝隙更加开阔，为后续固化脱氧泥胶泡沫的压注提供空间。所述扩孔作用为压力水通过高压喷射管被喷射进入破碎区煤隙间，首先进入破碎区的较大裂隙之间，由于高速水的压力作用，较大裂隙间的破碎体及煤屑等被携带冲刷出破碎区，随后压力水侵入小裂隙间，清除小孔中的煤屑等，高速水的清理使破碎区的裂隙更加明显，利于泡沫的进入，大大降低了对泡沫压注压力的要求，提高了装备的可操作性。

填充作业工作原理：在上述高冒区的煤隙进行冲孔作业之后，高冒区的破碎区域的裂隙更加明显且容易进入，随后进行对冲孔后的煤隙进行压注泡沫填充作业；固化脱氧泥胶泡沫被高压喷射管喷射进入破碎区煤隙间后，由于泡沫的可流动性以及更好的可堆积性，使得固化脱氧泥胶泡沫迅速在裂隙间填充，首先进入之前被冲扩开的缝隙间，脱氧剂发挥所用迅速吸收裂隙间的氧气，使得破碎区裂隙间存在较小的负压状态，这促进了泡沫进一步进入更加细小的煤隙之间，从而发挥良好包裹煤体，吸收氧气，惰化高冒区环境的作用；由于含亲水基团及端-NCO的预聚体、亲水性单体(二胺或三胺)的加入，在氧气被吸收消耗的短时间内，可以使泡沫快速固化，迅速填充严实破碎区，隔绝外部氧气；由于泥胶泡沫含水量大，泡沫包裹媒体产生固化的同时，水会吸收煤体的热量，降低煤的可燃性。

如图3所示，优选地，固化脱氧泥胶泡沫发生及冲孔装置10内部分为固化脱氧泥胶泡沫发生装置10-4和冲孔装置，通过调节进风截止阀10-3和进水截止阀10-6可以变换装置的功能，根据实际工况选择泡沫充填或者冲孔作业。所述固化脱氧泥胶泡沫发生装置10-4与冲孔装置的连接方式为并联，两个支路均设有截止阀，用来控制进口段进风、进水和进浆；进行冲孔作业时，关闭进风截止阀10-3以及进浆截止阀10-1，打开进水截止阀10-6，压力水在增加泵处加压到10MPa，保证高速水的压力充足，能够破碎区裂隙，为泡沫的压注提供条件，在出泡口处及进浆口处均设有压力表，出泡口处压力表用来监测冲孔作业时高速水的水压是否到达冲孔压力要求以及固化脱氧泥胶泡沫的注泡压力，进浆口处压力表用来监测泥浆的注入压力，压力表的设计是保证工作时所承受的压力在设备的承受压力极限以下，还要达到在工作使用要求压力，压力表的范围是1-100MPa。固化脱氧泥胶泡沫发生及冲孔装置10，通过打开进风截止阀10-3以及进浆截止阀10-1，关闭进水截止阀10-6，在发泡装置中吸取复合添加剂，添加泥浆，在发泡筒发泡后，注入高冒区。所述固化脱氧泥胶泡沫发生及冲孔装置10将两种作业的装置并联，高度集成在一个装备中，简化了操作步骤，减少了设备维护的工作量，增强设备的实用性；上述设备具有良好的稳定性，对作业区域的水动力与风动力的要求降低，适用性有所提高，同时泡沫出口压力有较大增加，泡沫输送距离增加，非常适用于进行长距离、高位地点泡沫的灌注和高出口压力泡沫的喷射，尤其适用于防控高冒区火灾。

优选的，所述一种先冲孔后填充的方法及具体的装备操作流程是：首先对高冒区的煤隙进行冲孔作业，即煤矿井下压力水通过进水接头7进入分流控制器9，然后进入固化脱氧泥胶泡沫发生及冲孔装置10，通过关闭进风截止阀10-3以及进浆截止阀10-1，打开进水截止阀10-6，压力水进入增压泵10-7加压到10MPa，通过泥浆管11运输到注射控制器12，随后分流到各个高压喷射管13，压力水冲刷高冒区内部煤隙间的煤尘及细小的煤屑，使煤隙更加明显且容易进入，压力水携带煤尘流入采尘罩14，通过吸尘管16进入煤尘收集箱。然后对高冒区压注固化脱氧泥胶泡沫，即煤矿井下压风通过进风接头1进入分流控制器9，随后进入固化脱氧泥胶泡沫发生及冲孔装置10，通过打开进风截止阀10-3以及进浆截止阀10-1，关闭进水截止阀10-6，使压风进入固化脱氧泥胶泡沫发生装置10-4，经过负压腔10-4-3时，吸液口10-4-9吸取复合添加剂，形成混合压风，同时泥浆通过进浆接头1进入，通过泥浆管2，由进浆口10-4-5进入固化脱氧泥胶泡沫发生及冲孔装置10；混合压风通过喉管10-4-9进入扩散腔10-4-10，与从进浆口10-4-5进入的泥浆混合，形成混合流体，混合流体进入发泡筒10-4-6，在其中产生脱氧泥胶泡沫，由出泡口10-8导出，通过泥浆管11运输到注射控制器12中，随后分流到各个高压喷射管13，最后被喷射进入已经冲刷的煤隙之间，迅速固化形成固化脱氧泥胶泡沫，包裹煤体，充填煤隙，脱氧剂吸收氧气，惰化煤体，使高冒区形成贫氧环境。

如图4所示，优选的，固化脱氧泥胶泡沫发生装置10-4包括添加射流器和发泡筒。所述添加射流器主要利用文丘里作用添加复合添加剂，即受限流动在通过缩小的过流断面时，流体出现流速增大的现象，其流速与过流断面成反比。而由伯努利定律知流速的增大伴随流体压力的降低，通俗地讲，在高速流动的流体附近会产生低压，从而产生吸附作用。所述复合添加剂被吸入射流器内，与压风混合后进入发泡筒，随后与泥浆混合发泡；整套发生装置以煤矿井下已有的压风为动力，无需电源驱动，避免了电气设备，具有本质安全性，利用高速射流吸取复合添加剂，使得泡沫液添加更简单，提高泡沫发泡倍数与发泡量。

添加及发泡过程：压风通过进风接头5进入，由高压风管6运输通过分流控制器9进入固化脱氧泥胶泡沫发生装置10的射流喷嘴10-4-2，由于射流喷嘴10-4-2内为圆台收缩状，风速将逐渐增大，所述射流喷嘴内的气流压力逐渐降至大气压以下，并在所述喉管前端附近达到最低负压，周围空气被大量卷吸，进而实现在负压腔10-4-3处通过吸液口10-4-9控制吸取复合添加剂；压风与添加剂混合形成混合流体，经过喉管10-4-4进入扩散腔10-4-10，与从泥浆进口进入的泥浆混合，形成混合流体，混合流体进入发泡筒10-4-6，混合流体与发泡筒内挡板碰撞，由于冲击、剪切和旋转等作用产生泡沫，发泡过程阻力损失小，泡沫喷射力度大，产生的泡沫更稳定。气体射流吸液方法简化了添加环节的操作，使添加剂的加入更加稳定且安全，提高了泡沫灭火核心装备适用性。

如图5、图6所示，优选的，所述固化脱氧泥胶泡沫发生装置中设有发泡筒，所述发泡筒为圆柱形，筒中布置有≥4片半圆形挡板，所述半圆形挡板上设置有3个圆孔，孔径至少为发泡筒直径的1/5，每2个挡板间隔为发泡筒直径的1/2，这考虑到泥浆的添加使得气液泡沫转换为气液固泡沫，泡沫质量增加，体积增大，孔径过小容易堵塞；每2片所述半圆形挡板纵向位置旋转90°，使泡沫不易破裂，保证泥浆与固化脱氧发泡液可以在所述发泡筒中充分混合、剪切，有效增加管路的最大流量，增加发泡量，同时管路阻力损失较小，利于泡沫喷射和现场作业，每个挡板的弧面上每隔90°设置有1个固定栓槽，共3个固定栓槽，与发泡筒设计的固定栓位置相对应，防止发泡过程中挡板移动；固定栓上两头均有螺纹，外侧螺纹在发泡筒外部与固定卡圈相连接，每个半圆形挡板都可拆卸，防止部件的损坏，延长设备的使用寿命。

如图7所示，优选的，注射控制器12上设置有≥3个高压注射管接头，根据实际工况选择高压注射管13的数量以及角度，可在180°范围内自由调控高压注射管13的钻孔角度，提高了冲孔及泡沫压注的效果，使固化泡沫全方位覆盖高冒区的煤。所述的注射控制器12为立方体结构，其中一侧连接所述出泡口的泥浆管11，另外五侧均设置有旋转连接基座，所述旋转连接基座四侧均设置有基座固定螺丝，所述旋转连接基座可连接所述高压喷射管13，旋转连接基座与高压喷射管之间用适应密封皮罩进行密封处理，所述适应密封皮罩采用材质柔软的橡胶，保证所述高压喷射管13可在所述旋转连接基座所在平面内各方向180°内任意旋转，大大增强了装置的可使用性。

优选的，高压注射管接头13和采尘罩14由钻孔固定夹固定在顶板上，固定夹采用可拆卸型；采尘罩14采用胶皮材质，既可以防止煤尘飞扬还可以防止高速水流到巷道内，将煤尘及水均收集到煤尘收集箱，轻便易于拆卸，增加装置的实用性。

如图8所示，本发明提出一种固化脱氧泥胶泡沫，所述固化脱氧泥胶泡沫属一种复合型泡沫，其中制备原料连二亚硫酸钠的加入，使固化脱氧泥胶泡沫具备贫氧环境下快速脱氧的性能，脱氧剂与泥胶泡沫的结合，消耗火区大量的氧气，清除煤表面的活性自由基；成含亲水基团及端-NCO的预聚体、亲水性单体(二胺或三胺)及水混合形成水性聚氨酯-脲，在高速搅拌的情况下加入后，固化脱氧泥胶泡沫可快速固化，填充煤隙，隔绝外部氧气，可堆积性和隔热性能良好；而十二烷基硫酸钠的添加增强泡沫的发泡性和粘附性，泥胶的加入使泡沫表面周围具有粘弹性壳，可以减缓泡沫的液体流失和粗化速度，表现出良好的稳定性和保水性；这支持连二亚硫酸钠稳定吸收煤裂隙中的氧气；含水的泥胶泡沫可以包裹媒体吸收煤的氧化热，减少煤的热积累，最终抑制煤的进一步氧化和自燃。固化脱氧型泥胶泡沫对煤进行处理后形成贫氧环境，降低了煤氧化活性。

如图9所示，优选的，本发明所提出的所述脱氧剂即连二亚硫酸钠，其阻化煤体的主要机理为：既可吸收高冒区煤隙间的氧气，又可与煤体内部氧反应，并与过氧化物中间体反应形成稳定物质，起到清除煤内部氧化活性自由基的作用，进而阻断煤复燃自由基链式反应过程。连二亚硫酸钠具有很强的吸收氧气以及清除自由基的能力，它与活性自由基竞争氧，大大降低了与自由基反应的氧的浓度，抑制烷基和羟基的氧化、阻止羰基、羧基活性官能团形成，减少羰基、羧基分解；它还通过提供电子迅速中和ROO·形成H₂O₂，H₂O₂可以迅速被分解为H₂O和O₂。因此，链传播反应被终止，导致其他自由基的生成被打断，从而抑制的羰基和羧基的形成，减少了H₂O CO和CO₂的生成。随着温度升高，连二亚硫酸钠的活性中心逐渐被破坏，它对ROO·自由基和H₂O₂的清除活性会逐渐减弱，但是覆盖在煤表面的泥胶层可以保持水分，防止化学键的均裂产生R·，并将煤与氧隔离，防止活性基团氧化形成表面氧化物。有水的泡沫体系可以吸收煤的氧化热，减少煤的热积累，最终抑制煤的进一步氧化和自燃。脱氧型凝胶泡沫对煤进行处理后形成贫氧环境，降低了煤的氧化活性，是一种有效的抑制煤的方法。

固化脱氧泥胶泡沫的压注工艺为：采用工作面现有的注浆(氮气)管或通过工作面底(顶)板巷道打钻灌注至高冒区，钻孔时，需确保钻孔终端落在前面所述的水平范围内。

固化脱氧泥胶泡沫具有良好的可堆积性，和可塑性，固化时间短；一般液固介质难以到达的高冒区高位火源区域，然后利用泡沫的冷却性、阻化性抑制煤自燃，快速驱替高冒区内煤自燃产生的高温热量，实现对高冒区高位隐蔽火源的快速治理，保障矿山安全生产。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims

1.一种固化脱氧泥胶泡沫防治煤矿高冒区火灾装备，其特征在于，包括：固化脱氧泥胶泡沫发生及冲孔装置、进风接头、进浆接头、分流转换器、注射控制器、高压喷射管、吸尘管；

所述固化脱氧泥胶泡沫发生及冲孔装置有三个进口，分别是进浆口、进料口、进水口，其中进浆口通过泥浆管与所述进浆接头相连，进料口通过高压水管与进料接头相连，进水口通过高压水管与所述分流转换器相连，所述分流转换器分别与所述进风接头和进水接头相连；所述固化脱氧泥胶泡沫发生及冲孔装置有1个出口，出口通过泥浆管与所述注射控制器相连所述高压喷射管被安插固定在高冒区内，所述注射控制器与所述高压喷射管相连，所述高压喷射管喷嘴将压力水及固化脱氧泥胶泡沫喷入高冒区使用采尘罩覆盖高冒区的注射区域，并通过吸尘管与煤尘收集箱相连。

2.根据权利要求1所述的一种固化脱氧泥胶泡沫防治煤矿高冒区火灾装备，其特征在于，所述固化脱氧泥胶泡沫发生及冲孔装置包括有1个固化脱氧泥胶泡沫发生装置、1个冲孔装置和3个进口截止阀；所述截止阀分别调控进风、进水和进浆，通过操作截止阀可以选择进行发泡填充工作或进行冲孔工作；所述固化脱氧泥胶泡沫发生装置利用高速气体射流吸液的方法，吸取复合添加剂后与泥浆混合发泡形成固化脱氧泥胶泡沫；所述冲孔装置包括增压泵和高压水管，将井下压力水加压后，从所述固化脱氧泥胶泡沫发生及所述冲孔装置的出口喷出。

3.根据权利要求1所述的一种固化脱氧泥胶泡沫防治煤矿高冒区火灾装备，其特征在于，所述固化脱氧泥胶泡沫发生及冲孔装置设置有挡板式发泡筒，所述发泡筒为圆柱形，筒中布置有4片半圆形挡板，所述半圆形挡板上设置有3 个圆孔，每相邻的2片所述半圆形挡板位置相距90°，以保证泥浆与固化脱氧发泡液可以在所述发泡筒中充分混合、剪切，使固化脱氧泥胶泡沫发泡效果良好；在每个挡板的弧面上，每隔90°设置有1个固定栓槽，共设置3个固定栓槽，与发泡筒设计的固定栓的位置相对应；固定栓的两端均设置有螺纹，外侧螺纹在发泡筒外部与固定卡圈相连接，使得每个半圆形挡板都是可拆卸的，以防止发泡过程中挡板移动。

4.根据权利要求1所述的一种固化脱氧泥胶泡沫防治煤矿高冒区火灾装备，其特征在于，所述的注射控制器为正立方体结构，立方体的侧边长度均为30厘米，其中一侧连接出泡口的泥浆管，另外五侧均设置有旋转连接基座，所述旋转连接基座四侧均设置有基座固定螺丝，所述旋转连接基座可连接所述高压喷射管，所述旋转连接基座与高压喷射管之间用适应密封皮罩进行密封处理，所述适应密封皮罩采用材质柔软的橡胶，保证所述高压喷射管可在所述旋转连接基座所在平面内各方向180°内任意旋转，从而增强装备的可适应性。

5.根据权利要求1-4任一固化脱氧泥胶泡沫防治煤矿高冒区火灾装备的使用方法，其特征在于，所述进水接头进入的压力水通过所述高压水管经所述分流控制器调节后进入所述固化脱氧泥胶泡沫发生及冲孔装置，在所述固化脱氧泥胶泡沫发生及冲孔装置中加压后，通过高压水管进入所述注射控制器后被喷射到高冒区煤与煤之间的缝隙中压力水夹杂煤屑、煤尘被所述采尘罩收集，通过所述吸尘管进入所述煤尘收集箱；所述进风接头进入的压风通过所述高压风管经所述分流控制器调节后进入所述固化脱氧泥胶泡沫发生及冲孔装置，同时，复合添加剂于所述进料接头进入，经高压水管运输在所述固化脱氧泥胶泡沫发生及冲孔装置的吸液口处进入，所述复合添加剂是由十二烷基硫酸钠、连二亚硫酸钠、成含亲水基团及端-NCO的预聚体、亲水性单体及水混合形成的脱氧水性聚氨酯-脲，其中亲水性单体是二胺或三胺，同时，所述进浆接头进入的泥浆通过泥浆管在所述固化脱氧泥胶泡沫发生及冲孔装置的进浆口处进入，所述压风吸取所述复合添加剂后，与所述泥浆混合发泡，产生的固化脱氧泥胶泡沫从所述固化脱氧泥胶泡沫发生及冲孔装置的出泡口经泥浆管进入所述注射控制器后，再经所述高压喷射管喷入高冒区，迅速吸收煤隙中的氧气，并且形成固化泡沫填充裂隙。