CN1411876A - 一种用于防治煤炭自燃的防灭火技术 - Google Patents

一种用于防治煤炭自燃的防灭火技术 Download PDF

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张仁贵
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Abstract

一种用于防治煤炭自燃的防灭火技术,它包括防治煤炭自燃的三相泡沫的制备方法和用于防治煤炭自燃的三相泡沫制备方法的系统,利用矿井的注浆和注氮系统,在注浆管路中加入一定量的发泡剂并引入氮气,通过发泡装置而形成气、液、固三相泡沫,粉煤灰或黄泥浆液经发泡后形成的三相泡沫体积量大幅度增加,被封装在泡沫之中的氮气能长时间滞留在采空区中,充分发挥氮气的窒息防灭火功能,同时附在气泡壁上的粉煤灰或黄泥,可持久有效地隔离煤对氧的吸附,防止煤的氧化,不仅能有效地防止煤炭自燃,还能进行现场灭火,三相泡沫成本低廉,防灭火效果显著,具有广泛的实用性。

Description

一种用于防治煤炭自燃的防灭火技术
一、技术领域
本发明涉及一种灭火技术,尤其是一种用于煤炭自燃的防灭火技术。
二、背景技术
煤炭自燃是我国矿井主要自然灾害之一。在我国国有重点煤矿中,煤炭自燃火灾引起的火灾约占矿井火灾总数的90%,我国的新疆、宁夏、内蒙等省还存在着大面积的煤田火灾,每年烧损煤量1000~1360万吨,经济损失超过200亿元,此外煤炭自燃还产生大量的SO2、CO、CO2气体,严重污染环境,造成人员伤亡。为了防治煤炭自燃,通常在易发生煤炭自燃的采空区中喷洒一层隔离空气的防灭火材料,目前,国内外广泛采用灌浆、喷洒阻化剂、注惰气、凝胶、胶体泥浆、阻化气雾、泡沫树脂,压注惰性泡沫等防灭火技术,用于防止采空区漏风、覆盖煤层和降低采空区CO浓度。这些技术虽然对防治煤炭的自燃起到了重要作用,但都只是用气、液、固三相中的一相或两相作为防灭火介质,因此防灭火效果不理想。中国专利号为:93120630公开了一种三相泡沫灭火技术,它主要用于灭一般固体火灾和油场火灾,其组份构成是以空气为气相介质,化学干粉材料为固相介质,由于矿井下特殊的自然与工作环境,因此该技术不适用于煤炭自燃的防治和灭火。
三、技术内容
(1)发明目的
鉴于已有技术的不足之处,本发明目的是提供一种用防治煤炭自燃的含有氮气、水、粉煤灰或黄泥的三相泡沫防灭火技术,该技术包括防治煤炭自燃的三相泡沫的制备方法和用于防治煤炭自燃的三相泡沫制备方法的系统。
(2)技术方案
本发明一种用于防治煤炭自燃的防灭火制备方法,它包括从制浆站将水与粉煤灰或黄泥按比例混合成浆液后,通过注浆管到达注浆地点,采用调节阀调节所需注浆管中的浆液量,采用防爆电机、无级变速器、发泡剂箱和螺杆泵将药剂箱中的发泡剂加压后注入注浆管,添加发泡剂的使用浓度为0.1~0.5%,发泡剂与定量的粉煤灰浆或黄泥浆在混合器中进行充分的混合,然后进入设有文丘里管的发泡器中,在与文丘里管相通设置的氮气管同时注入氮气,经发泡器将氮气和含有发泡剂的粉煤灰浆或黄泥浆充分混合形成稳定的三相泡沫。
本发明一种用于防治煤炭自燃的防灭火制备方法的系统,它包括将水与粉煤灰或黄泥按比例混合成浆液的制浆站,注浆管,采用将发泡剂送入注浆管中的由防爆电机、无级变速器、发泡剂箱和螺杆泵组成的发泡剂定量供料装置;与所述注浆管连接设置混合器和带有文丘里管的发泡器,混合器内设置的多块障碍板,并按一定间距交叉布置,与混合器相连的发泡器中设有由连接轴固定设置的集流器、活动叶轮和调节杆组成的射流调节器;采用将氮气注入发泡器文丘里管喉部处的矿用防灭火制氮装置,发泡器筒体对应文丘里管喉部处设有与氮气管相联的入口,与制浆站连接的注浆管上设有所需浆液量调节阀,发泡剂定量供料装置与注浆管连接管路上设有逆止阀,发泡器筒体和矿用防灭火制氮装置的联接管路上设有注氮气逆止阀。
(3)技术效果
本发明一种用于防治煤炭自燃的防灭火技术,为了克服目前防治煤炭自燃的各种防灭火技术的不足,利用矿井的注浆和注氮系统,在注浆管路中加入一定量的发泡剂并引入氮气,通过发泡装置而形成气、液、固三相泡沫,粉煤灰或黄泥浆液经发泡后形成的三相泡沫体积量大幅度增加,泡沫发泡倍数大于20~30倍,泡沫稳定时间大于12h,在注入区中泡沫可向高处堆积,对低、高处的浮煤都能覆盖;被封装在泡沫之中的氮气能长时间滞留在采空区中,充分发挥氮气的窒息防灭火功能,同时,附在气泡壁上的粉煤灰或黄泥,可持久有效地隔离煤对氧的吸附,防止煤的氧化,从而有效地防治煤炭自然发火,不仅能有效地防止煤炭自燃,还能进行现场灭火,三相泡沫成本低廉,防灭火效果显著,具有广泛的实用性。
四、附图说明:
图1是本发明系统结构示意图。
图2是本发明流程示意图。
五、具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步说明:
本发明一种用于防治煤炭自燃的防灭火技术,它包括防治煤炭自燃的三相泡沫制备方法和完成该制备方法的系统。其防灭火制备方法:从制浆站1将水与粉煤灰或黄泥按比例混合成浆液后,通过注浆管2到达注浆地点,用调节阀5调节所需注浆管2中的浆液量,采用防爆电机11、无级变速器12和螺杆泵13将药剂箱6中的发泡剂加压后通过连接管4注入注浆管2中,发泡剂的使用浓度为0.1~0.5%。将定量的粉煤灰浆或黄泥浆和发泡剂同时注入混合器8中进行充分的混合,然后进入设有文丘里管的发泡器9中,在与文丘里管相通设置的氮气管14同时注入氮气,氮气由矿用防灭火制氮装置3提供,经发泡器9将氮气和含有发泡剂的粉煤灰浆或黄泥浆充分混合形成稳定的三相泡沫15。
其工作过程:在粉煤灰浆或黄泥浆和氮气均到达工作地点后,启动螺杆泵13,根据所需浆量大小,将发泡药剂定量加压抽送至注浆管路中,然后缓慢打开分流管路上的截止阀5进泥浆,将浆量控制在需要的范围内;发泡剂进入到注浆管道中后,与泥浆同时进入混合器8进行充分混合,再进入到发泡器9,同时氮气也引入到发泡器9中,氮气和含发泡剂的粉煤灰或黄泥浆经过发泡器9充分混合后变成三相泡沫15,含氮气的三相泡沫被直接注入到火区或被防止发火的区域。
上述用于防治煤炭自燃的防灭火制备方法的系统:它包括将水与粉煤灰或黄泥按比例混合成浆液的制浆站1,与制浆站1连接的注浆管2,设置混合器8和带有文丘里管的发泡器9,混合器8的入口与注浆管2相连,注浆管2靠近混合器8管口处设有用以调节进入三相泡沫泥浆量的调节阀5;设置发泡剂定量供料装置,发泡剂定量供料装置由防爆电机11、无级变速器12,发泡剂箱6和螺杆泵13组成,定量装置由连接管4与注浆管2连接,通过定量供料装置中的螺杆泵13,将发泡剂箱6中的发泡剂根据浆量的大小注入注浆管2,定量发泡剂浓度为0.1~0.5%,发泡剂定量供料装置的连接管路上设有逆止阀7。混合器8内设有的多块障碍板,障碍板为矩形,按一定间距交叉布置,混合器8与发泡器9相连,发泡器9中设有由连接轴固定设置的集流器、活动叶轮和调节杆组成的射流调节器,发泡器9筒体对应文丘里管喉部处设有与氮气管14相联的入口。采用已有的矿用防灭火制氮装置3,将氮气注入发泡器9文丘里管喉部处与发泡剂和浆液充分混合,发泡器9筒体和矿用防灭火制氮装置3的联接管路上设有注氮气逆止阀10。

Claims (8)

1.一种用于防治煤炭自燃的防灭火制备方法,它包括从制浆站(1)将水与粉煤灰或黄泥按比例混合成浆液后,通过注浆管(2)到达注浆地点,其特征在于:采用调节阀(5)调节所需注浆管(2)中的浆液量,采用防爆电机(11)、无级变速器(12)和螺杆泵(13)将药剂箱(6)中的发泡剂加压后注入注浆管(2),发泡剂与定量的粉煤灰浆或黄泥浆在混合器(8)中进行充分的混合,然后进入设有文丘里管的发泡器(9)中,在与文丘里管相通设置的氮气管(14)同时注入氮气,经发泡器(9)将氮气和含有发泡剂的粉煤灰浆或黄泥浆充分混合形成稳定的三相泡沫(15)。
2.根据权利要求1所述的一种用于防治煤炭自燃的防灭火制备方法,其特征在于:所述发泡剂的使用浓度为0.1~0.5%。
3.根据权利要求1所述的一种用于防治煤炭自燃的防灭火制备方法的系统,它包括将水与粉煤灰或黄泥按比例混合成浆液的制浆站(1),注浆管(2),其特征在于:采用将发泡剂送入注浆管(2)中的由防爆电机(11)、无级变速器(12)、发泡剂箱(6)和螺杆泵(13)组成的发泡剂定量供料装置;与所述注浆管(2)连接设置混合器(8)和带有文丘里管的发泡器(9);采用将氮气注入发泡器(9)文丘里管喉部处的矿用防灭火制氮装置(3),发泡器(9)筒体对应文丘里管喉部处设有与氮气管(14)相联的入口。
4.根据权利要求3所述的一种用于防治煤炭自燃的防灭火系统,其特征在于:所述混合器(8)内设置的多块障碍板,并按一定间距交叉布置。
5.根据权利要求3或4所述的一种用于防治煤炭自燃的防灭火系统,其特征在于:与混合器(8)相连的发泡器(9)中设有由连接轴固定设置的集流器、活动叶轮和调节杆组成的射流调节器。
6.根据权利要求3或所述的一种用于防治煤炭自燃的防灭火系统,其特征在于:所述发泡剂定量供料装置与注浆管(2)连接管路上设有逆止阀(7)。
7.根据权利要求3所述的一种用于防治煤炭自燃的防灭火系统,其特征在于:所述的注浆管(2)上设有浆液量调节阀(5)。
8.根据权利要求3所述的一种用于防治煤炭自燃的防灭火系统,其特征在于:所述发泡器(9)筒体和矿用防灭火制氮装置(3)的联接管路上设有注氮气逆止阀(10)。
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