一种利用细水雾防治煤层巷道隐蔽火灾的自动装置的制作方法

本实用新型属于防治煤层巷道火灾技术领域，尤其涉及一种利用细水雾防治煤层巷道隐蔽火灾的自动装置。

背景技术：

火灾是煤矿的一种主要灾害，其中在我国大量煤矿存在煤炭自然发火。煤炭自然发火不仅造成了严重的煤炭资源浪费，而且威胁着井下作业人员的人身安全。煤炭自然发火中很大一部分为巷道隐蔽火灾，而且近年来巷道隐蔽火灾呈现上升趋势。巷道隐蔽火灾指的是发生在煤层巷道煤柱或实体煤中、距离巷道一定距离内发生的煤炭自然发火，煤层巷道隐蔽火灾发生的原因是由于煤层巷道受到采动压力影响，煤体深部产生大量的空隙、裂隙，巷道风流中氧气的不断扩散渗透到煤体深部的孔隙、裂隙中，煤体发生氧化蓄热，由于煤体深部散热条件差，导致温度不断增高，最终导致火灾的发生。由于煤层巷道隐蔽火灾发生在煤体深部、火源点难以确定，治理工作难度大。对于煤层巷道隐蔽火灾，目前通常采用钻孔注水、注浆或者注胶体材料等方式进行治理。在这些方法中，注胶体材料和注水泥浆成本高、运输工作面大，大量注水在浪费水资源的同时容易引发水流外溢到巷道中，恶化生产环境，影响工作面正常的生产。为此，本实用新型提出一种利用细水雾防治煤层巷道隐蔽火灾的自动装置及方法，以解决上述治理措施存在的问题。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种利用细水雾防治煤层巷道隐蔽火灾的自动装置，以解决现有煤层巷道火灾防治中存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型专利采取以下技术方案：

一种利用细水雾防治煤层巷道隐蔽火灾的自动装置，包括：若干沿煤层巷道布置的钻孔和布设在钻孔中的带有若干细孔的喷水管，钻孔沿煤巷巷道贴近巷道顶板每隔一定距离布置一个，所述喷水管布置在所述钻孔中，喷水管由若干段长1m，直径15～20mm的铁管或硬质胶管组成。喷水管通过三通和布置在巷道煤壁上的输水管连通，输水管为铁管，每节输水管的长度和钻孔间距相等。输水管外侧和巷道中的加压泵连通。加压泵一端连接输水管，另一端连接水箱。加压泵由煤体水分反馈自动控制系统控制，该自动控制系连接煤体水分监测系统，煤体水分监测系统实时监测防治区域煤体中的水分，水箱和煤层巷道中的巷道水管连通，巷道水管上设有开关，以控制水箱中的水量。

更进一步的，喷水管之间通过丝扣连接，喷水管最前端采用堵头封死。

更进一步的，每段喷水管距离两端每隔250mm处在同一横断面对称布置4个直径为1～ 2mm的细孔，若干段的喷水管连接好后每隔500mm在一个断面上形成4个喷雾细孔。

更进一步的，钻孔最外端1.5～2m采用无细孔普通喷水管，喷水管与钻孔之间采用封孔材料封堵。

更进一步的，输水管2直径25～30mm。

更进一步的，水箱上设有水箱盖板。

更进一步的，设置有与水箱连通的阻化剂箱，阻化剂和水混合均匀后经加压泵输送至输水管。

防治煤层巷道隐蔽火灾的具体实施方法如下：在煤层巷道中使用煤电钻距离巷道顶板一定高度每隔一定距离施工一个钻孔。将喷水管连接好插入钻孔，钻孔外侧使用封孔材料封好。煤层松软时，可直接将喷水管插入煤层中。将安设好的喷水管和巷道中的输水管接通。将加压泵和输水管及水箱连接好。加压泵由煤体水分反馈自动控制系统控制启停，而自动控制系统与煤体水分监测系统连接。将阻化剂箱与水箱连接好。打开巷道水管，将一定量的水放入水箱，达到要求的水量时关闭开关。打开阻化剂箱开关，按照配比要求将一定量的阻化剂溶液放入水箱。使用搅拌杆搅拌，保证阻化剂溶液和水充分混合。启动加压泵，水流经过加压后，经过输水管、喷水管、喷水管细孔，最后以细水雾的形式喷射并渗流到煤体上，随着喷射时间的增加，通过渗透和扩散，自上而下煤体中的水分不断增加，水分不断吸收煤体中的热量，从而降温和消除火灾隐患。根据现场煤层湿润情况，自动控制系统根据煤体水分监测系统监测到的煤体水分情况，每隔一定时间从复上述过程，保证氧化高温区域煤体中的含水率始终处于一个合理水平。

钻孔间距根据煤体空隙分布特征及不同水压下形成的细水雾的渗透距离确定，钻孔深度取决于煤层中高温氧化区域所处位置及宽度。

在安装喷水管时，为保证水雾效果，要使安装后的喷水管两侧的喷水孔对称处于水平面上。

本实用新型专利由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本实用新型专利实施比较简便、快捷，在煤层松软的情况下，可以直接将喷水管插入煤体；

2、水分以细水雾的形式渗透到煤体氧化高温区，水分分布比较均匀，降温吸热效果好；

3、实时监测煤体中的水分，可以充分保证喷雾后的降温、吸热效果；

4、采用自动控制、间歇喷雾形式进行防治，节省人力，用水量小，在保证煤体中水分的同时可有效减低对巷道正常使用的影响；

5、由于在不同的煤体深度均布有喷雾细水孔，细水雾的覆盖范围大，可以防治不同深度的煤体隐蔽火灾。

6、由于沿煤巷同时布置有大量的钻孔，在水压的作用下，通过水雾的扩散与渗透作用，可以覆盖两个钻孔之间的煤体，从而可以防治不同长度的隐蔽火灾或煤炭高温氧化区域

7、可以将一定量的阻化剂溶液加入水箱中，搅拌均匀，经加压最后通过喷水管细孔将阻化剂喷洒、渗透到煤体中，提高了防治效果。

附图说明

图1利用水雾防治煤层巷道隐蔽火灾的设施及方法布设示意图

图2分段喷水管示意图

图3喷水管喷雾细孔示意图

图4煤壁钻孔示意图

图中：1-喷水管；2-输水管；3-煤体水分监测系统；4-阻化剂箱；5-阻化剂箱开关；6-巷道水管；7-开关；8-水箱；9-水箱盖板；10-加压泵；11-煤体水分反馈自动控制系统

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型专利进行详细的说明。

如图1-4所示，一种利用水雾防治煤层巷道隐蔽火灾的装置，包括：若干沿煤层巷道布置的钻孔和布设在钻孔中的带有若干细孔的喷水管1，所述钻孔沿煤巷巷道贴近巷道顶板每隔一定距离布置一个，使用煤电钻钻进形成，钻孔深度取决于煤炭隐蔽火灾氧化高温区域的宽度，钻孔间距取决于水在煤体中的渗透性。所述喷水管1布置在上述煤层钻孔中，喷水管 1由若干段长1m，直径15～20mm的铁管或硬质胶管组成，每段喷水管1距离两端每隔250mm 处在同一横断面对称布置4个直径为1～2mm的细孔，喷水管1连接好后每隔500mm在一个断面上形成4个喷雾细孔。喷水管1之间通过丝扣连接，喷水管最前端采用堵头封死。钻孔最外端1.5～2m采用无细孔普通喷水管1，喷水管1与钻孔之间采用封孔材料封堵。喷水管布设好之后，通过三通和布置在巷道煤壁上的输水管2连通，输水管2为直径25～30mm的铁管，每节输水管2的长度和钻孔间距相等。输水管2外侧和巷道中的加压泵10连通。加压泵10 用来提高输水管2中的水压。加压泵10一端连接输水管2，一端连接水箱8。加压泵10由煤体水分反馈自动控制系统11控制，该自动控制系统11连接煤体水分监测系统3，煤体水分监测系统3实时监测防治区域煤体中的水分，当监测到区域煤体中的水分不足时，煤体水分监测系统3将信息传递给煤体水分反馈自动控制系统11，自动控制系统11启动加压泵10。水箱8和煤层巷道中的巷道水管6连通，水管6上设有开关7，以控制水箱8中的水量。为防止杂物进入水箱8，水箱8上设有盖板9。为了提高水雾防治煤炭氧化的效果，另设一个阻化剂箱4，阻化剂箱4和水箱8连通，通过阻化剂箱4可以将一定比例的阻化剂加入水箱8 中的水中。将阻化剂和水在水箱8中搅拌均匀后，启动加压泵10加压，加压后的高压水经输水管2、喷水管1、喷水管细孔向外喷射形成水雾。通过水雾的不断扩散、渗透作用，水分可以湿润一定范围内的煤体，而且越向下湿润范围越大。随着喷雾时间的增加，水雾进入煤体内部，在降低煤体温度的同时不断增加煤体中的水分，有效防治周边煤体的高温氧化，从而达到防治煤巷隐蔽火灾的目的。在利用水雾防治煤层巷道隐蔽火灾时，采用自动控制间歇式喷雾方式，保证煤体中充足水分的同时，减少注水量，从而降低大量注水对巷道的影响，有利于煤矿井下生产。

首先沿煤巷巷道贴近巷道顶板每隔一定距离布置一个钻孔，钻孔间距根据煤体空隙分布特征及不同水压下形成的细水雾的渗透距离确定，一般情况下钻孔间距2m～3m，钻孔深度取决于煤层中高温氧化区域所处位置及宽度。

钻孔完成后，根据钻孔深度在钻孔内安设喷水管，在安装喷水管时，为保证水雾效果，要使安全后的喷水管两侧的喷水孔对称处于水平面上，每段喷水管之间通过丝扣连接，喷水管最前端采用堵头封死。喷水管布置好后，钻孔外侧采用封孔材料封孔一定长度。喷水管安装好后，通过三通和巷道中输水管连通，每节输水管的长度和钻孔间距相等。输水管最前端采用堵头封死，输水管后端连接加压泵。加压泵由煤体水分反馈自动控制系统控制，加压泵和水箱连通。水箱外接巷道水管，水箱同时连通阻化剂溶液箱

具体操作时，先将一定量的水放入水箱，然后按照一定的比例加入阻化剂，使用搅拌杆搅拌均匀后通过加压泵输送输水管、喷水管，最后通过细孔形成细水雾喷洒到钻孔周围的煤体上，在水压的作用下，水分不断扩散和渗透到煤体中，在吸收热量降低温度的同时，不断增加煤体中的水分，达到防治巷道煤体氧化、降温的目的。当煤体水分监测系统监测煤体中的水分达到防治煤层高温氧化要求的有效水分时，自动控制系统将停止加压泵工作。当煤体中的水分达不到防治煤层高温氧化时，自动控制系统将自动启动加压泵。

防治煤层巷道隐蔽火灾的具体实施方法如下：在煤层巷道中使用煤电钻距离巷道顶板一定高度每隔一定距离施工一个钻孔。将喷水管1连接好插入钻孔，钻孔外侧使用封孔材料封好。煤层松软时，可直接将喷水管1插入煤层中。将安设好的喷水管1和巷道中的输水管2 接通。将加压泵10和输水管2及水箱8连接好。加压泵10由煤体水分反馈自动控制系统11 控制启停，而自动控制系统11与煤体水分监测系统3连接。将阻化剂箱4与水箱8连接好。打开巷道水管6，将一定量的水放入水箱8，达到要求的水量时关闭开关7。打开阻化剂箱开关5，按照配比要求将一定量的阻化剂溶液放入水箱8。使用搅拌杆搅拌，保证阻化剂溶液和水充分混合。启动加压泵10，水流经过加压后，经过输水管2、喷水管1、喷水管细孔，最后以细水雾的形式喷射并渗流到煤体上，随着喷射时间的增加，通过渗透和扩散，自上而下煤体中的水分不断增加，水分不断吸收煤体中的热量，从而降温和消除火灾隐患。根据现场煤层湿润情况，自动控制系统11根据煤体水分监测系统3监测到的煤体水分情况，每隔一定时间从复上述过程，保证氧化高温区域煤体中的含水率始终处于一个合理水平。钻孔间距根据煤体空隙分布特征及不同水压下形成的细水雾的渗透距离确定，钻孔深度取决于煤层中高温氧化区域所处位置及宽度。在安装喷水管1时，为保证水雾效果，要使安装后的喷水管1 两侧的喷水孔对称处于水平面上。

上述实施例仅用于说明本实用新型专利，其中煤体水分监测系统、煤体水分反馈自动控制系统、钻孔布设方式、喷水管、输水管的直径变化及各部件的保护连接方式以及喷射细水孔的位置和形式等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型专利技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型专利的保护范围之外。