CN220193859U - 一种用于煤矿井下高冒区的防灭火装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于煤矿井下高冒区的防灭火装置，包括自上而下设置的第一箱体和第二箱体，用于混合阻化剂和水以获得阻化剂溶液的第一箱体上开设阻化剂投加口和输水口。第一箱体内部设置有混合阻化剂和水的搅拌组件，第一箱体的底部开设溶液出口以使阻化剂溶液进入依次设置在第二箱体内的送料组件以及输出组件。送料组件的进料端位于溶液出口的正下方；输出组件与设置在第二箱体上的出料口连接。第二箱体内设置供水管路，供水管路的两端分别与第二箱体上的进水口以及第一箱体的输水口连接，进水口与巷道内的高压水源连接；搅拌组件与巷道内的高压工业风源连接。本实用新型的防灭火装置操作简单、成本较低、适用范围广，且不影响正常生产。
Description
技术领域
本实用新型属于煤矿井下设备技术领域，具体涉及一种用于煤矿井下高冒区的防灭火装置。
背景技术
高冒区是受地质构造变化、煤层赋存条件和煤质影响，在巷道掘进成巷的过程中形成的。对于开采容易自然煤层的井工煤矿井而言，巷道中的顶煤会直接破碎冒落，容易形成高冒区。高冒区内的煤体呈破碎状态，并且具有适宜的漏风供氧通道和蓄热环境，易引起自然发火。另外，这些地点往往呈不规则状零星分布，点多面广，集中治理困难，灭火后极易反复，因此成为矿井防灭火管控的重点和难点。
现有技术中，经常采用打钻注水法、注氮法、挑顶法、喷浆堵漏、高分子材料喷涂法，疏导法等灭火手段对巷道高冒区和煤体松散区进行防灭火。然而上述灭火手段还存在如下问题：
打钻注水法的施工条件要求苛刻，一般支设钻机需要足够的空间，会耗费较多的人力物力，并且在采用打钻注水法进行防火或者灭火时还会影响正常生产。注氮法利用了氮气的不燃特性，稀释空气中的氧气，通过缺氧窒息实现灭火。注氮法需要铺设专用管路，且持续注氮成本较高，效率低，危险性大。挑顶法以及疏导法只适用于小范围冒顶和失修点防治，对于深度高，范围大的高冒区则不能根治。喷浆堵漏法虽能将煤体与外界空气有效隔绝，但浆皮长时间承压容易开裂变形，二次形成漏风通道，使得煤体自燃复发，所以不能从根本上预防自燃。高分子材料喷涂法是通过注入阻化剂以浸润煤体，这种方法虽能有效阻化煤体，延缓蓄热，防止自燃，但掘进巷道本身空间狭小，高冒区则呈不规则状零散分布，注入阻化剂需要间歇性进行，安装阻化泵对火灾进行集中治理较为费时费工，同时也会影响正常生产。
因此，需要一种操作更加简单，成本更低，不影响正常生产并且能够对大范围高冒区进行防灭火的装置。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术中存在的目前的灭火手段操作复杂、成本高、适用范围小、防灭火过程中影响正常生产的问题，本实用新型提供一种用于煤矿井下高冒区的防灭火装置。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：
一种用于煤矿井下高冒区的防灭火装置，包括自上而下依次设置的第一箱体和第二箱体；
用于混合阻化剂和水以获得阻化剂溶液的第一箱体上开设阻化剂投加口和输水口；所述第一箱体内部设置有混合所述阻化剂和水的搅拌组件，所述第一箱体的底部开设溶液出口以使阻化剂溶液进入依次设置在所述第二箱体内的送料组件以及输出组件；
所述送料组件的进料端位于所述溶液出口的正下方；所述输出组件与设置在所述第二箱体上的出料口连接；
所述第二箱体内设置供水管路，所述供水管路的两端分别与所述第二箱体上的进水口以及所述第一箱体的输水口连接，所述进水口与巷道内的高压水源连接；所述搅拌组件与巷道内的高压工业风源连接。
如上所述的用于煤矿井下高冒区的防灭火装置，优选地，所述供水管路包括主管以及第一支管；所述第一支管的两端分别与所述主管以及所述第一箱体连接，所述主管的一端与所述进水口连接，另一端与所述输出组件的进料端连接；
所述搅拌组件包括风动马达，以及位于所述第一箱体内部，并与所述风动马达的转子连接的搅拌杆；所述风动马达与巷道内的高压工业风源连接。
如上所述的用于煤矿井下高冒区的防灭火装置，优选地，所述送料组件包括螺旋送料器以及液动马达，所述液动马达用于驱动所述螺旋送料器将阻化剂溶液输送至所述输出组件；
所述供水管路还包括第二支管，所述第二支管的一端与所述主管或者所述第一支管连接，另一端与所述液动马达连接；
所述螺旋送料器的料槽位于所述溶液出口的正下方；所述螺旋送料器的出料端与所述输出组件连接。
如上所述的用于煤矿井下高冒区的防灭火装置，优选地，所述输出组件包括涡轮泵，所述搅拌杆贯穿所述第一箱体，与所述涡轮泵的涡轮连接，所述涡轮泵的泵体的进料端与所述螺旋送料器的出料端连接，所述涡轮泵的泵体的出料端与所述出料口连接；
所述主管的另一端与所述涡轮泵的泵体的进料端连接。
如上所述的用于煤矿井下高冒区的防灭火装置，优选地，所述第一支管上设置第一调节阀以及第一逆止阀，所述第二支管上设置第二调节阀；
所述出料口依次通过高压胶管以及插管与高冒区钻设的钻孔连接，所述出料口上还设置第二逆止阀。
如上所述的用于煤矿井下高冒区的防灭火装置，优选地，所述阻化剂投加口处设置一级过滤件，所述溶液出口处设置二级过滤件。
如上所述的用于煤矿井下高冒区的防灭火装置，优选地，所述搅拌杆上还设置搅拌叶轮。
如上所述的用于煤矿井下高冒区的防灭火装置，优选地，所述阻化剂投加口的外侧还设置第一箱体密封盖，所述第一箱体密封盖上设置手柄。
如上所述的用于煤矿井下高冒区的防灭火装置，优选地，所述第一箱体内设置第一压力表，所述第二支管上设置第二压力表。
如上所述的用于煤矿井下高冒区的防灭火装置，优选地，所述第一箱体上还设置液位计。
(三)有益效果
本实用新型的有益效果是：
第一，本实用新型的防灭火装置与巷道内已有的高压水源以及高压工业风源连接，以高压水、工业风为动力源，体积轻小，操作简单，即插即用，在使用过程中可以挂设在巷道中，不会占用巷道内的大量空间，不影响正常的安全生产。
第二，本实用新型的防灭火装置的防灭火成本较低，只需要投加阻化剂即可，能够实现对高冒区的低成本多点连续阻化。
第三，本实用新型的防灭火装置能够对高冒区松软煤体的高位、中位以及低位蓄热点的煤体进行大范围、全方位的覆盖，并通过阻化剂粘附煤体裂隙中实现对煤体的全面浸润阻化，保持长久冷却，达到阻燃目的。
第四，本实用新型的防灭火装置的复用率高，实用性广，能够对高冒区、破碎带、失修点实现点对点的防火和灭火，不受环境条件限制。
附图说明
图1为本实用新型的防灭火装置的整体结构示意图；
图2为本实用新型的防灭火装置的剖视图；
图3为防灭火装置在巷道高冒区内的使用场景图。
【附图标记说明】
1：第一箱体；2：第二箱体；3：阻化剂投加口；4：进水口；5：出料口；6：巷道；7：井下高压供水管道；8：井下风压管道；9：断裂下沉带；10：离层区；11：破碎区；12：高压胶管；13：插管；14：风动马达；15：搅拌杆；16：搅拌叶轮；17：主管；18：第一支管；19：第二支管；20：第一调节阀；21：第一逆止阀；22：第二调节阀；23：第二逆止阀；24：螺旋送料器；25：液动马达；26：涡轮泵；27：第二压力表；28：一级过滤件；29：二级过滤件；30：第一箱体密封盖；31：手柄；32：液位计；33：进风口；34：出风口。
具体实施方式
为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。
实施例1
如图1-3所示，本实施例提供一种用于煤矿井下高冒区的防灭火装置，包括自上而下依次设置的第一箱体1和第二箱体2。用于混合阻化剂和水以获得阻化剂溶液的第一箱体1上开设阻化剂投加口3和输水口，第二箱体2上设置进水口4以及出料口5。通过阻化剂投加口3可以向第一箱体1中投加阻化剂，例如氯化镁等。第一箱体1内部设置有混合阻化剂和水的搅拌组件，第一箱体1的底部开设溶液出口以使阻化剂溶液进入依次设置在第二箱体2内的送料组件以及输出组件。本实施例中，送料组件的作用是用于将阻化剂溶液输送到设置在第二箱体2内的输出组件中。送料组件的进料端位于溶液出口的正下方以便阻化剂溶液进入送料组件，送料组件的出料端与输出组件连接。输出组件与出料口5连接，输出组件的作用是将阻化剂溶液通过出料口5输出防灭火装置，使其达到高冒区进行防灭火工作。
第二箱体2内设置供水管路，供水管路的两端分别与第二箱体2上的进水口4以及第一箱体1的输水口连接。进水口4与巷道6内的高压水源连接，搅拌组件与巷道6内的高压工业风源连接。巷道6内的水源进入第一箱体1内与投加到到第一箱体1中的阻化剂进行混合。本实施例中的搅拌组件包括风动马达14，以及位于第一箱体1内部，并与风动马达14的转子连接的搅拌杆15。风动马达14与巷道6内的高压工业风源连接，在高压工业风源的带动下，风动马达14驱动搅拌杆15对第一箱体1中的水和阻化剂进行搅拌，得到均匀的阻化剂溶液。
进料口5通过高压胶管12与巷道6内的井下高压供水管道7连接，井下高压供水管道7即为巷道6内的高压水源。风动马达14上分别设置进风口33以及出风口34，进风口33还通过高压胶管12与巷道6内的高压水源即井下风压管道8连接。
本实施例中，阻化剂与高压水在第一箱体中搅拌均匀，形成阻化剂溶液，阻化剂溶液依次通过送料组件和输出组件进行送料和输出，达到高冒区的钻孔，喷出后沿着裂缝渗透，阻化剂溶液形成伞状浸润圈，达到灭火或者防火的效果。
本实施例的防灭火装置与巷道内已有的高压水源以及高压工业风源连接，以高压水、工业风为动力源，体积轻小，操作简单，即插即用，在使用过程中，本实施例的防灭火装置可以挂设在巷道中，不会占用巷道内的大量空间，不影响正常的安全生产。本实施例的防灭火装置的防灭火成本较低，只需要投加阻化剂，通过高压水溶解阻化剂形成阻化溶液，然后将阻化溶液输送至高冒区进行防火或者灭火，能够实现对高冒区的低成本多点连续阻化。本实施例的防灭火装置能够对高冒区松软煤体的高位、中位以及低位蓄热点的煤体进行大范围、全方位的覆盖，并通过阻化剂粘附煤体裂隙中实现对煤体的全面浸润阻化，保持长久冷却，达到阻燃目的。本实施例的防灭火装置的复用率高，实用性广，能够对高冒区、破碎带、失修点实现点对点的防火和灭火，不受环境条件限制。
优选地，阻化剂投加口3处设置一级过滤件28，溶液出口处设置二级过滤件29。一级过滤件28的作用是将阻化剂中较大的固体杂质过滤去除，二级过滤件29的作用是过滤去除阻化剂溶液中的不溶解杂质，避免对各个管道、螺旋送料器以及涡轮泵等部件造成损坏。阻化剂投加口3的外侧还设置第一箱体密封盖30，用于将阻化剂投加口3封闭，避免阻化剂溶液溅出。进一步地，第一箱体密封盖30上还设置手柄31，以便将第一箱体密封盖安装在阻化剂投加口的外侧或者将第一箱体密封盖取下。
送料组件包括螺旋送料器24以及液动马达25，输出组件包括涡轮泵26。液动马达25用于驱动螺旋送料器24将阻化剂溶液输送至涡轮泵26。螺旋送料器24的料槽位于溶液出口的正下方，螺旋送料器24的出料端与涡轮泵26连接。液动马达25上除了进水口之外，还设置出水口，该出水口与第一箱体1连通。
优选地，供水管路包括主管17、第一支管18以及第二支管19。第一支管18的两端分别与主管17以及第一箱体1连接，主管17的一端与进水口4连接，另一端与涡轮泵26的泵体的进料端连接。第二支管19的一端与主管17连接，或者第一支管18连接，另一端与液动马达25连接。第一箱体1的内部设置第一压力表，第一箱体1上还设置液位计32，以便操作者随时了解第一箱体1内的液位情况，进行适时的液位补充。第二支管19上还设置第二压力表27，第二压力表27的作用是确定液动马达的功率是否合适。
搅拌杆15贯穿第一箱体1，并与涡轮泵26的涡轮连接，用于带动涡轮旋转。搅拌杆15上还设置搅拌叶轮16，以增加与液体的接触面积，提升搅拌效果。涡轮泵26的泵体的进料端与螺旋送料器24的出料端连接，涡轮泵26的泵体的出料端与出料口5连接。螺旋送料器24的出料端可以与主管17连接，然后再实现与涡轮泵26的连接。
第一支管18上设置第一调节阀20以及第一逆止阀21，第二支管19上设置第二调节阀22。第一调节阀20以及第二调节阀22通过打开或者关闭决定第一支管18以及第二支管19中的水流量，第一逆止阀21用于确保水只能单向流入第一箱体1而不发生逆流。出料口5依次通过高压胶管12以及插管13与高冒区钻设的钻孔连接，出料口5上还设置第二逆止阀23，第二逆止阀用于确保阻化剂溶液只能单向输出而不发生逆流。
本实施例中，高压水可以通过第一支管18到达第一箱体中，与第一箱体1中的投加的阻化剂混合形成阻化剂溶液。高压水还可以通过第二支管19到达液动马达25，并驱动液动马达25带动螺旋送料器24将阻化剂溶液输送至涡轮泵26。高压水还可以通过主管17到达涡轮泵26，并与涡轮泵26中输出的阻化剂溶液一同到达高冒区。
具体地，在进行高冒区的防灭火工作时，关闭第二支管19上的第二调节阀22以及主管17上的球阀，向第一箱体1投加阻化剂之后，开启第一调节阀20，向第一箱体1中注水，同时打开进风口33上的球阀，使搅拌杆15不断地对第一箱体1中的液体以及阻化剂进行搅拌。第一箱体1内注满水之后，关闭第一调节阀20，然后打开第二调节阀22，高压水通过驱动液动马达25旋转，进而带动螺旋送料器24将阻化剂溶液输送至涡轮泵26，然后涡轮泵26将阻化剂溶液输出第二箱体2，并通过高压胶管12以及插管13到达高冒区。本实施例中，一台防灭火装置可以同时与一个或者多个插管13连接，多个插管13还可以分别与高冒区中的不同区带连接，例如图3中所示的断裂下沉带9、离层区10或者破碎区11等，以便对煤体进行大范围、全方位的覆盖。另外，进风口33上的球阀也可以在第一调节阀20关闭之后，第二调节阀22打开之前打开。
上述先打开第一调节阀20向第一箱体1内注水，然后关闭第一调节阀20，打开第二调节阀22启动螺旋送料器24向外输送阻化剂溶液的情况适用于火灾防治的区域比较小，或者整个防灭火装置使用一次就可以结束的任务。如果火灾防治区域较大，需要持续地向高冒区输送阻化剂溶液时，则可以先打开第一调节阀20向第一箱体1中注水，然后始终保持第一调节阀20处于打开状态，再打开第二调节阀22，并且根据需要每间隔一段时间就向第一箱体1中投加阻化剂，以持续不断地向高冒区输送阻化剂溶液。
为了防止长时间使用后阻化剂对防灭火装置中的各个组件造成腐蚀损坏等，在防灭火工作结束后，还可以单独向第一箱体注入清水，清水再通过螺旋送料器以及涡轮泵输出，对各个部件中残留的阻化剂进行清洗。
当高冒区中钻设的钻孔较深，例如深度大于10m时，所需要的阻化剂溶液的输出压力也就比较大，此时增加阻化剂溶液的输出压力。具体可以在第二调节阀22打开时同时打开主管17上的球阀，使高压水直接通过涡轮泵26与阻化剂溶液一同输出至需要进行防灭火的高冒区，增加了阻化剂溶液的输出压力，使其能够到达高冒区中更深的位置。另外，当投加粘度较大的阻化剂时，就需要降低阻化剂溶液的粘度以防止造成堵塞，此时也在第二调节阀22打开时同时打开主管17上的球阀，使高压水直接通过涡轮泵26与阻化剂溶液一同输出至需要进行防灭火的高冒区，实现阻化剂溶液的稀释。
本实施例中进水口4、出料口5以及进风口33上均设置球阀，可以根据实际需要对球阀进行开关。
实施例2
本实施例提供一种实施例1的用于煤矿井下高冒区的防灭火装置的使用方法，包括如下步骤：
1、利用钻机在高冒区、煤体松软区施工进行施工，钻设若干7-10m的钻孔，并在钻孔内插入配套的插管13，插管13的另一端安装高压胶管12。
2、将防灭火装置挂在高冒区附近的巷道帮部的煤壁，通过高压胶管12将井下高压供水管道7以井下风压管道8分别与进水口4、进气口33连接。接着把阻化剂通过阻化剂投加口3加入第一箱体1中，旋紧第一箱体密封盖30，确保封闭严实。开启第一调节阀20，向第一箱体1内注水，通过通过搅拌杆15以及搅拌叶轮16搅拌器将水和阻化剂搅拌均匀。
3、根据实际需要将第一调节阀20关闭或者保持打开状态，打开出料口5以及第二调节阀22，使阻化剂溶液沿高压胶管和预埋的插管输送到高冒区煤体蓄热点，并在煤体上部形成伞状浸润圈，从而达到较好的预防自燃的效果。当阻化剂溶液较为粘稠或者钻孔深度过大时，打开出料口5以及第二调节阀22之后或者同时打开主管17上的球阀。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种用于煤矿井下高冒区的防灭火装置，其特征在于，包括自上而下依次设置的第一箱体(1)和第二箱体(2)；
用于混合阻化剂和水以获得阻化剂溶液的第一箱体(1)上开设阻化剂投加口(3)和输水口；所述第一箱体(1)内部设置有混合所述阻化剂和水的搅拌组件，所述第一箱体(1)的底部开设溶液出口以使阻化剂溶液进入依次设置在所述第二箱体(2)内的送料组件以及输出组件；
所述送料组件的进料端位于所述溶液出口的正下方；所述输出组件与设置在所述第二箱体(2)上的出料口(5)连接；
所述第二箱体(2)内设置供水管路，所述供水管路的两端分别与所述第二箱体(2)上的进水口(4)以及所述第一箱体(1)的输水口连接，所述进水口(4)与巷道(6)内的高压水源连接；所述搅拌组件与巷道(6)内的高压工业风源连接。
2.根据权利要求1所述的用于煤矿井下高冒区的防灭火装置，其特征在于，所述供水管路包括主管(17)以及第一支管(18)；所述第一支管(18)的两端分别与所述主管(17)以及所述第一箱体(1)连接，所述主管(17)的一端与所述进水口(4)连接，另一端与所述输出组件的进料端连接；
所述搅拌组件包括风动马达(14)，以及位于所述第一箱体(1)内部，并与所述风动马达(14)的转子连接的搅拌杆(15)；所述风动马达(14)与巷道(6)内的高压工业风源连接。
3.根据权利要求2所述的用于煤矿井下高冒区的防灭火装置，其特征在于，所述送料组件包括螺旋送料器(24)以及液动马达(25)，所述液动马达(25)用于驱动所述螺旋送料器(24)将阻化剂溶液输送至所述输出组件；
所述供水管路还包括第二支管(19)，所述第二支管(19)的一端与所述主管(17)或者所述第一支管(18)连接，另一端与所述液动马达(25)连接；
所述螺旋送料器(24)的料槽位于所述溶液出口的正下方；所述螺旋送料器(24)的出料端与所述输出组件连接。
4.根据权利要求3所述的用于煤矿井下高冒区的防灭火装置，其特征在于，所述输出组件包括涡轮泵(26)，所述搅拌杆(15)贯穿所述第一箱体(1)，与所述涡轮泵(26)的涡轮连接，所述涡轮泵(26)的泵体的进料端与所述螺旋送料器(24)的出料端连接，所述涡轮泵(26)的泵体的出料端与所述出料口(5)连接；
所述主管(17)的另一端与所述涡轮泵(26)的泵体的进料端连接。
5.根据权利要求3所述的用于煤矿井下高冒区的防灭火装置，其特征在于，所述第一支管(18)上设置第一调节阀(20)以及第一逆止阀(21)，所述第二支管(19)上设置第二调节阀(22)；
所述出料口(5)依次通过高压胶管(12)以及插管(13)与高冒区钻设的钻孔连接，所述出料口(5)上还设置第二逆止阀(23)。
6.根据权利要求1所述的用于煤矿井下高冒区的防灭火装置，其特征在于，所述阻化剂投加口(3)处设置一级过滤件(28)，所述溶液出口处设置二级过滤件(29)。
7.根据权利要求2所述的用于煤矿井下高冒区的防灭火装置，其特征在于，所述搅拌杆(15)上还设置搅拌叶轮(16)。
8.根据权利要求1所述的用于煤矿井下高冒区的防灭火装置，其特征在于，所述阻化剂投加口(3)的外侧还设置第一箱体密封盖(30)，所述第一箱体密封盖(30)上设置手柄(31)。
9.根据权利要求3所述的用于煤矿井下高冒区的防灭火装置，其特征在于，所述第一箱体(1)内设置第一压力表，所述第二支管(19)上设置第二压力表(27)。
10.根据权利要求1所述的用于煤矿井下高冒区的防灭火装置，其特征在于，所述第一箱体(1)上还设置液位计(32)。
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| CN202320691711.2U CN220193859U (zh) | 2023-03-31 | 2023-03-31 | 一种用于煤矿井下高冒区的防灭火装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202320691711.2U CN220193859U (zh) | 2023-03-31 | 2023-03-31 | 一种用于煤矿井下高冒区的防灭火装置 |
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