CN219452114U - 一种煤岩体裂隙自修复装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及煤岩体裂隙自修复装置，可有效解决煤岩体裂隙产生的问题，其解决的技术方案是，包括控制装置、气液装置，控制装置包括支架、填堵液罐、显示屏、氮气罐和控制器，支架上装有填堵液罐、氮气罐，填堵液罐经第一管道与控制器相连接，氮气罐经第二管道与控制器相连接，控制器与显示屏相连接，气液装置由气液分离开关、气液分离开关管道和气液共存注浆管道构成，气液分离开关包括正反舵机、传动轴、固定架，正反舵机装在固定架上，正反舵机的传动轴上装有中心半圆挡板，本实用新型能最大限度、最长时间修复煤岩体产生的危害性裂隙，是煤岩体裂隙自修复装置上的创新。

Description

一种煤岩体裂隙自修复装置

技术领域

本实用新型涉及煤矿安全领域，特别是一种煤岩体裂隙自修复装置。

背景技术

安全是煤矿生产的第一要义，煤岩体裂隙的产生会大大加剧安全隐患的存在。在矿井通风系统中，风流沿着细小裂隙会发生漏风现象，漏风会造成工作面有效风量减小，容易导致瓦斯煤尘积聚，气温升高，不仅导致生产效率低下而且影响井下工作人员的身体健康。在存有大量浮煤的采空区、封闭巷道以及被压碎的破坏煤柱等区域，若发生裂隙漏风，极易导致煤炭自燃发火。同时，当发生地下煤火灾害时，地表裂隙的存在会将大量有毒有害气体带出地表，造成环境污染，巷道存在裂隙时，燃烧生成的有毒有害气体会通过裂隙漏入井下安全区域，容易使井下安全区域遭受危害，严重危害井下人员生命安全，威胁安全生产。因此，设计煤岩体裂隙自修复装置，提供有效防止煤岩体裂隙产生的方法具有重要意义。

发明内容

针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种煤岩体裂隙自修复装置，可有效解决煤岩体裂隙产生的问题。

本实用新型解决的技术方案是，包括控制装置、气液装置，控制装置包括支架、填堵液罐、显示屏、氮气罐和控制器，支架上装有填堵液罐、氮气罐，填堵液罐经第一管道与控制器相连接，氮气罐经第二管道与控制器相连接，控制器与显示屏相连接，气液装置由气液分离开关、气液分离开关管道和气液共存注浆管道构成，气液分离开关包括正反舵机、传动轴、固定架，正反舵机装在固定架上，正反舵机的传动轴上装有中心半圆挡板，中心半圆挡板上装有外部半圆挡板，正反舵机与控制器相连接，气液分离开关装在气液分离开关管道内，气液分离开关管道包括氮气挡板、浆液挡板、第一外部大管、第一内部小管，第一外部大管内装有第一内部小管，第一外部大管-与第一内部小管之间设置有氮气挡板，第一内部小管上设置有浆液挡板，气液分离开关管道与气液共存注浆管道相连接，气液共存注浆管道包括第二外部大管、第二内部小管、填堵液喷射管、表面微孔，第二外部大管内装有第二内部小管，第二外部大管上设有表面微孔，第二外部大管、第二内部小管之间设置有多个填堵液喷射管。

本实用新型利用XZZJ-J矿用无机注浆加固材料作为填堵液进行修复，在没有人为干扰的情况下，当煤岩产生裂隙，氮气通过裂隙流出引起气压阀变化，变化数据传输给控制装置的同时显示到显示屏上，相关人员可分析数据变化的过程，控制器通过分析后触发气液分离开关工作，打开填堵液关闭氮气，填堵液通过气液共存注浆管道喷洒到煤岩裂隙处，完成裂隙的修复过程。通过反馈系统可以检测裂隙是否填堵完成，裂隙填堵完成后，控制器再次触发气液分离开开关工作，打开氮气，关闭填堵液，继续使用氮气来检测煤岩是否有裂隙产生，这种高效循环裂隙填堵方式，能最大限度、最长时间修复煤岩体产生的危害性裂隙，是煤岩体裂隙自修复装置上的创新。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型的控制装置结构示意图。

图3为本实用新型的气液分离开关结构示意图。

图4为本实用新型的气液分离开关管道结构示意图。

图5为本实用新型的气液共存注浆管道结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1-5给出，本实用新型包括控制装置、气液装置，控制装置21包括支架、填堵液罐1、显示屏3、氮气罐7和控制器4，支架上装有填堵液罐1、氮气罐7，填堵液罐1经第一管道与控制器4相连接，氮气罐7经第二管道与控制器4相连接，控制器4与显示屏3相连接，气液装置由气液分离开关22、气液分离开关管道23和气液共存注浆管道24构成，气液分离开关22包括正反舵机10、传动轴11、固定架14，正反舵机10装在固定架14上，正反舵机10的传动轴11上装有中心半圆挡板12，中心半圆挡板12上装有外部半圆挡板13，正反舵机10与控制器4相连接，气液分离开关22装在气液分离开关管道23内，气液分离开关管道23包括氮气挡板15、浆液挡板16、第一外部大管17-1、第一内部小管18-1，第一外部大管17-1内装有第一内部小管18-1，第一外部大管17-1与第一内部小管18-1之间设置有氮气挡板15，第一内部小管18-1上设置有浆液挡板16，气液分离开关管道23与气液共存注浆管道24相连接，气液共存注浆管道24包括第二外部大管17-2、第二内部小管18-2、填堵液喷射管19、表面微孔20，第二外部大管17-2内装有第二内部小管18-2，第二外部大管17-2上设有表面微孔20，第二外部大管17-2、第二内部小管18-2之间设置有多个填堵液喷射管19。

为了保证使用效果，所述的第一管道上装有第一开关阀2，所述的第二管道上装有第二开关阀9。

所述的氮气罐7上安装有气压阀8。

所述的填堵液罐1内装有填堵液，填堵液为XZZJ-J矿用无机注浆加固材料。

所述的固定架14固定在第一外部大管17-1上，正反舵机10和传动轴11装在第一内部小管18-1内。

所述的第二外部大管17-2和第二内部小管18-2通过填堵液喷射管道19连接固定在一起；外部大管17表面存在大量微孔20，在表面没有煤岩堵塞，则大量氮气可通过微孔20释放。

所述的控制器4和显示屏3外接电源5。

所述的控制器4为PLC可编程逻辑控制器。

所述的传动轴11伸入第一内部小管18-1内并与其固定在一起。

所述的第一外部大管17-1与第二外部大管17-2直径相匹配，第一内部小管18-1与第二内部小管18-2直径相匹配。

所述的控制装置21装在安装架6上。

本实用新型的使用情况是，开关阀2用于手动控制填堵液1的释放，方便用于替换新的填堵液，填堵液为XZZJ-J矿用无机注浆加固材料，优点有细度高、渗透性能好、早期流动性能好、后期强度增长快，能够快速填堵细微小裂隙；外接电源5用于为整个装置提供电力，安装架6用于将整个装置固定在煤岩壁附近，气压阀8变化的压力信号转变为电信号并传递给显示屏3，当显示屏3接收到气压阀8传递的变化信号，经过分析将信号传递给气液分离开关，气液分离开关中正反舵机10在接收到控制器的裂隙信号后转动180°，当填堵开始后一段时间，控制器会控制舵机10每隔半小时旋转180°，此过程同时关闭填堵液 1打开氮气7，若气压阀8不发生变化，说明裂隙已填堵完成，氮气7则保持连通用于裂隙检测；若气压阀8发生变化，说明裂隙依旧存在，控制器控制舵机10再次旋转180°，反复进行直到气压阀8不发生变化，也就是裂隙彻底填堵完成时，氮气7继续贯通煤岩体进行裂隙检测，中心半圆挡板12、外部半圆挡板13、氮气挡板15和浆液挡板16的结构设计可以实现氮气流通时填堵液关闭，填堵液流通时氮气关闭，当舵机10接收到信号时，通过传送轴11联动的中心半圆挡板12和外部半圆挡板13同时旋转180°，位于外部大管中的氮气挡板15和浆液挡板16在旋转180°过程中总有一个关闭，而另一个打开，同时，关闭或者打开的信号都会经过信号传输给显示屏3，进而帮助控制器做出判断，也可以通过按钮4进行人为干预控制，确保装置能够安全高效工作。

气液共存注浆管道第二外部大管17-2和第二内部小管18-2通过填堵液喷射管道19连接固定，填堵液流通时，通过气液分离开关的填堵液通过第二内部小管18-2和填堵液喷射管19渗流到煤岩裂隙中，氮气流通时，则通过第二外部大管17-2和第二内部小管18-2经表面微孔20分布于整个煤岩，氮气是一种无色、无味、无毒、无腐蚀、稳定性非常好的气体，制作简单、经济成本低、基本不会对环境造成污染，同时，氮气的注入还会抑制遗煤的氧化，因此，本实用新型采用氮气来检测煤岩是否存在裂隙。

下面结合实施例对本实用新型提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本实用新型保护范围的限定。

实施例

在本实用新型煤岩体裂隙自修复装置安装后，手动打开氮气和填堵液开关阀并接通电源，此时，管道内同时存在填堵液和氮气，但由于气液分离开关的作用，它们并不会相混，氮气气压阀的实时压力数据经过控制器分析会显示到显示屏，氮气同时也贯穿整个装置，在气液共存注浆管道内通过大量微孔与煤岩壁相接触，若煤岩壁产生裂隙，引起氮气气瓶内流速发生变化，流速的变化可通过气压阀检测到变化，将变化数据传输给控制器并同时显示到显示屏上，以供相关人员记录分析，控制器分析数据变化后触发气液分离开关工作，气液分离开关舵机带动传动轴转动180°，此时管道内氮气关闭，填堵液打开，填堵液通过填堵液喷射管喷洒到煤岩壁裂隙处，当裂隙填堵一段时间后，控制装置控制气液分离开关，舵机转动180°，打开氮气，关闭填堵液，此时若氮气气压阀依然发生变化，则再次启动气液分离开关，继续填堵直到完全修复裂隙；当裂隙完全修复结束后，氮气再次打开，充满整个系统用于检测裂隙。

本实用新型控制装置用于分析触发及反馈系统传输的信号，当有裂隙信号时，启动气液分离开关，同时，通过气压阀监测氮气瓶和填堵液的剩余量，并将剩余量实时显示出来；气液分离开关在接收到控制装置的信号后开启舵机，将运行两种模式：首先关闭氮气，打开填堵液，用于填堵裂隙；其次关闭填堵液，打开氮气，用于监测裂隙；气液共存注浆管道可将两种不同状态的物质同时通过一条管道运输，以确保将填堵液准确填堵到泄露氮气的位置，能够实时监测煤岩层裂隙并进行准确填堵，利用填堵液和氮气相结合的方法，起到准确检测裂隙以及及时填堵裂隙，整个系统可长期使用，这种循环往复式检测-填堵-检测方法，能最大限度、最长时间减少煤岩体内部裂隙产生，是煤岩体裂隙自修复装置上的创新，具有良好的经济和社会效益。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种煤岩体裂隙自修复装置，包括控制装置、气液装置，其特征在于，控制装置(21)包括支架、填堵液罐(1)、显示屏(3)、氮气罐(7)和控制器(4)，支架上装有填堵液罐(1)、氮气罐(7)，填堵液罐(1)经第一管道与控制器(4)相连接，氮气罐(7)经第二管道与控制器(4)相连接，控制器(4)与显示屏(3)相连接，气液装置由气液分离开关(22)、气液分离开关管道(23)和气液共存注浆管道(24)构成，气液分离开关(22)包括正反舵机(10)、传动轴(11)、固定架(14)，正反舵机(10)装在固定架(14)上，正反舵机(10)的传动轴(11)上装有中心半圆挡板(12)，中心半圆挡板(12)上装有外部半圆挡板(13)，正反舵机(10)与控制器(4)相连接，气液分离开关(22)装在气液分离开关管道(23)内，气液分离开关管道(23)包括氮气挡板(15)、浆液挡板(16)、第一外部大管(17-1)、第一内部小管(18-1)，第一外部大管(17-1)内装有第一内部小管(18-1)，第一外部大管(17-1)与第一内部小管(18-1)之间设置有氮气挡板(15)，第一内部小管(18-1)上设置有浆液挡板(16)，气液分离开关管道(23)与气液共存注浆管道(24)相连接，气液共存注浆管道(24)包括第二外部大管(17-2)、第二内部小管(18-2)、填堵液喷射管(19)、表面微孔(20)，第二外部大管(17-2)内装有第二内部小管(18-2)，第二外部大管(17-2)上设有表面微孔(20)，第二外部大管(17-2)、第二内部小管(18-2)之间设置有多个填堵液喷射管(19)。

2.根据权利要求1所述的煤岩体裂隙自修复装置，其特征在于，所述的第一管道上装有第一开关阀(2)，所述的第二管道上装有第二开关阀(9)。

3.根据权利要求1所述的煤岩体裂隙自修复装置，其特征在于，所述的氮气罐(7)上安装有气压阀(8)。

4.根据权利要求1所述的煤岩体裂隙自修复装置，其特征在于，所述的填堵液罐(1)内装有填堵液，填堵液为XZZJ-J矿用无机注浆加固材料。

5.根据权利要求1所述的煤岩体裂隙自修复装置，其特征在于，所述的固定架(14)固定在第一外部大管(17-1)上，正反舵机(10)和传动轴(11)装在第一内部小管(18-1)内。

6.根据权利要求1所述的煤岩体裂隙自修复装置，其特征在于，所述的第二外部大管(17-2)和第二内部小管(18-2)通过填堵液喷射管(19)连接固定在一起。

7.根据权利要求1所述的煤岩体裂隙自修复装置，其特征在于，所述的控制器(4)和显示屏(3)外接电源(5)。

8.根据权利要求1所述的煤岩体裂隙自修复装置，其特征在于，所述的控制器(4)为PLC可编程逻辑控制器。

9.根据权利要求1所述的煤岩体裂隙自修复装置，其特征在于，所述的传动轴(11)伸入第一内部小管(18-1)内并与其固定在一起。

10.根据权利要求1所述的煤岩体裂隙自修复装置，其特征在于，所述的第一外部大管(17-1)与第二外部大管(17-2)直径相匹配，第一内部小管(18-1)与第二内部小管(18-2)直径相匹配。