一种工作面移架防火花泡沫喷洒工艺装备及方法与流程

1.本发明属于煤层注水及防灭火技术领域，具体涉及一种工作面移架防火花泡沫喷洒工艺装备及方法。


背景技术：

2.煤炭是我国的主要能源，在国民经济能源结构中占据很重要的位置，在原煤产量快速增长的同时，必须保证矿井的安全高效开采，矿井火灾是煤矿的主要自然灾害之一。一直以来防灭火都是煤矿“一通三防”工作中的重点，同时矿井火灾更是传统五大灾害之一，容易引起瓦斯、煤尘爆炸等二次事故。当煤矿发生火灾时，不仅会造成设施、设备的损坏，还会造成资源的浪费和生产接续的困难，严重的威胁着井下作业人员的生命安全。而在液压支撑架移动过程中由于顶板与支架之间摩擦产生火花从而引起井下瓦斯爆炸也是造成矿井火灾事故的原因之一。常规泡沫灭火剂是水成膜泡沫灭火剂，主要以氟碳表面活性剂和碳氢表面活性剂为基料，在灭火时会在燃烧物表面形成一层水膜，靠水膜和泡沫的共同作用来进行灭火，因此水成膜泡沫灭火剂灭火快、抗烧性强。但氟碳表面活性剂化学性质稳定，在环境中很难降解，会造成环境的污染。近年来环境友好型灭火剂成为研究的热点。另外传统的灭火系统不能实时的跟随液压支撑架的移动而移动，一旦产生火花不能及时将其熄灭。因此煤层防灭火领域急需新型的防火花增效技术，来解决实时跟踪以及泡沫产出难降解两个问题，来符合绿色节能矿山环境建设的宗旨，有利于煤矿行业的长远发展。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种工作面移架防火花泡沫喷洒工艺装备及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种工作面移架防火花泡沫喷洒工艺装备及方法，包括井下火焰探测系统、泡沫产出系统、泡沫自动喷洒系统和自移动系统；
5.上述井下火焰探测系统包括火焰传感器、烟雾传感器、语音声光报警器、电源；
6.上述泡沫产出系统包括分隔储存室、发泡充填装置、二氧化碳钢瓶、二氧化碳运输管道、输泡泵电机、发泡压力表、输水阀门和蓄水槽；
7.上述自移动系统包括红外距离感应器、移动小车、自动升降机和液压支撑架；
8.上述自动喷洒系统包括第二压力表、泡沫喷头、输泡流量控制管路和调速阀；
9.优选的，上述分隔储存室是在整个腔室内等分成两个小腔室，两个小腔室内分别装有发泡剂-sds、稳泡剂-黄原胶。
10.优选的，上述火焰传感器采用的是紫红外双重火焰传感器，传感器具有窄带滤波功能,工作在中心频率波长4.4μm处，通过高性能的微处理器和先进的数学算法模型进行积分运算，只有符合火焰特征的辐射频谱才会被确认为火焰信号，而其他的干扰因素形成的虚假火焰信号则会被排除。响应速度和灵敏度到达毫秒级要求。
11.优选的，上述火焰传感器、烟雾传感器位于自动升降机顶部。
12.优选的，上述语音声光报警器、疏散指示灯位于自动升降机侧壁右侧偏上位置；上述红外距离传感器位于自动升降机侧壁左侧正对液压支撑架位置；上述发泡压力表位于发泡充填装置外壁上方。
13.优选的，上述二氧化碳钢瓶的气阀门处连接第一压力表。
14.优选的，上述发泡充填装置能够储存来自分隔储存室和二氧化碳钢瓶的物质并在加入水后能通过发泡充填装置的搅拌装置自动进行搅拌混合产出大量泡沫。
15.优选的，上述的稳泡剂选择的是黄原胶，稳泡效果好，抗烧效果好应用广泛；上述的发泡剂选择的是sds，其粘度较低，铺展性较好；二者按照质量分数均为3％进行复配，得到的泡沫铺展性能和稳泡性能达到最佳；
16.一种工作面移架防火花泡沫喷洒工艺方法，应用上述的工作面移架防火花泡沫喷洒工艺装备；
17.上述方法包括如下步骤：
18.s1、开启电源启动整个系统；
19.s01、泡沫产出系统中的分隔储存室和二氧化碳钢瓶的气阀门开启通过运输管道进入发泡充填装置，开启蓄水槽的输水阀门，水经过运输管道进入发泡充填装置并进行充分搅拌混合以产出大量泡沫；在产出泡沫的过程中可根据发泡压力表来实时检测发泡充填装置内压力；
20.s01、当出现火花或烟雾时，火焰传感器或烟雾传感器被触发，语音声光报警器发出警报并闪烁，通过传输电缆连通泡沫产出系统和泡沫自动喷洒系统；
21.s02、产出的泡沫通过管道运输到泡沫自动喷洒系统，通过自移动系统上的红外距离感应器实时跟踪液压支撑架移动位置自动跟随，经过泡沫自动喷洒系统内部的泡沫喷头将泡沫喷洒至产生火花处；
22.s2、语音声光报警器发出警报并闪烁则表示火焰传感器或烟雾传感器检测到有火花或烟雾；
23.s3、发泡充填装置外壁的压力表读数开始上升从0mpa开始上升，则表示发泡剂-sds、稳泡剂-黄原胶、二氧化碳和水四者开始混合，进入产生泡沫阶段；二氧化碳钢瓶的气阀门处第一压力表读数开始下降从6-8mpa开始下降，则表示二氧化碳正经过管道运输到发泡充填装置；二氧化碳钢瓶压力表读数小于0.7mpa时，需要重新更换钢瓶；
24.s4、随着发泡压力表上的读数持续上升直至轻微浮动浮动范围不超过 0.1mpa时，则表示进入泡沫产出完成阶段；
25.s5、接着当液压支撑架开始移动时，自动升降机前臂的红外距离感应器亮起，移动小车跟随液压支撑架进行移动，则表示进入了自动跟踪阶段；
26.s6、当语音声光报警器发出警报和闪烁时，则表示火焰传感器或烟雾传感器检测到了火花或烟雾，进入了泡沫自动喷洒阶段；
27.s7、大量泡沫通过运输管道被运移至自动升降机顶部，经过顶部的泡沫喷头喷洒至顶板产生火花或烟雾处，扑灭火花或烟雾，完成防火花过程；
28.s8、经常观察发泡充填装置外壁的发泡压力表读数，若下降至0mpa附近，则表示发泡充填装置内泡沫被消耗殆尽，此时要停止液压机架的移动，重启泡沫自动产出系统，待达到s4阶段时，可重新移动液压支撑架。
29.该工作面移架防火花泡沫喷洒工艺装备及方法的技术效果和优点：本发明的工作面移架防火花泡沫喷洒方法，应用本发明的工作面移架防火花泡沫喷洒装备，在液压支撑架开始移动时启动整个系统，通过泡沫产出系统的处理进行合成适量泡沫，当在移动过程中摩擦产生火花或烟雾时，通过火焰探测系统中的火焰传感器或烟雾传感器传输信号到泡沫产出系统和泡沫自动喷洒系统，在液压支撑架移动过程中通过自移动系统上的红外距离感应器来实时跟踪其移动方向和距离来扑灭火花或烟雾，最终防止井下工作面火灾事故的发生。整个防火花过程，通过火焰探测系统的火焰传感器和烟雾传感器协同泡沫产出系统，通过自移动系统实时跟踪液压支撑架移动方向来时实现泡沫的自动喷洒，精简了工艺流程，保护了井下的工作环境，降低了能耗、节省了成本的投入。
附图说明
30.图1为本发明实施例的结构示意图；
31.图2为本发明图1中实施例沿a-a处的剖视图；
32.图3为本发明图2中b处实施例的放大图。
33.图中：1、移动小车；2、泡沫喷头；3、火焰传感器；4、烟雾传感器；5、液压支撑架；7、语音声光报警器；9、红外距离感应器；10、自动升降机； 11、输泡泵电机；12、电源；13、发泡充填装置；14、输水阀门；15、蓄水槽；16、分隔储存室；17、二氧化碳钢瓶；20、气阀门；21、第一压力表。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
35.请参阅如图1-图3所示的一种工作面移架防火花泡沫喷洒工艺装备及方法，包括井下火焰探测系统、泡沫产出系统、泡沫自动喷洒系统和自移动系统；
36.井下火焰探测系统包括火焰传感器3、烟雾传感器4、语音声光报警器7，该部分全部位于自动升降机10上；其中火焰传感器3和烟雾传感器4位于自动升降机10顶部，语音声光报警器7位于自动升降机10侧壁外侧上部，火焰传感器3采用的是紫红外双重火焰传感器，传感器具有窄带滤波功能,工作在中心频率波长4.4μm处，通过高性能的微处理器和先进的数学算法模型进行积分运算，只有符合火焰特征的辐射频谱才会被确认为火焰信号，而其他的干扰因素形成的虚假火焰信号则会被排除。响应速度和灵敏度到达毫秒级要求；
37.泡沫产出系统包括分隔储存室16、发泡充填装置13、二氧化碳钢瓶17、二氧化碳运输管道、输泡泵电机11、发泡压力表、输水阀门14、蓄水槽15，分隔储存室16是在整个腔室内等分成两个小腔室，两个小腔室内分别装有发泡剂-sds、稳泡剂-黄原胶，的稳泡剂选择的是黄原胶，稳泡效果好，抗烧效果好应用广泛；的发泡剂选择的是sds，其粘度较低，铺展性较好；二者按照质量分数均为3％进行复配，得到的泡沫铺展性能和稳泡性能达到最佳；
38.泡沫产出系统中的分隔储存室16和二氧化碳钢瓶17的气阀门20开启通过运输管道进入发泡充填装置13，二氧化碳钢瓶17的气阀门20处连接第一压力表21，开启蓄水槽15的输水阀门14，发泡充填装置13能够储存来自分隔储存室16和二氧化碳钢瓶17的物质并在加入水后能通过发泡充填装置13 的搅拌装置自动进行搅拌混合产出大量泡沫，在产出泡
沫的过程中可根据发泡压力表18来实时检测发泡充填装置13内压力；
39.自移动系统包括红外距离感应器9、移动小车1、自动升降机10、液压支撑架5，通过自移动系统上的红外距离感应器9实时跟踪液压支撑架5移动位置自动跟随，经过泡沫自动喷洒系统内部的泡沫喷头2将泡沫喷洒至产生火花处；
40.自动喷洒系统包括第二压力表、泡沫喷头2、输泡流量控制管路、调速阀。
41.一种工作面移架防火花泡沫喷洒工艺方法，应用的工作面移架防火花泡沫喷洒工艺装备；
42.方法包括如下步骤：
43.s1、开启电源12启动整个系统；
44.s01、泡沫产出系统中的分隔储存室16和二氧化碳钢瓶17的气阀门20 开启通过运输管道进入发泡充填装置13，开启蓄水槽15的输水阀门14，水经过运输管道进入发泡充填装置13并进行充分搅拌混合以产出大量泡沫；在产出泡沫的过程中可根据发泡压力表18来实时检测发泡充填装置13内压力；
45.s01、当出现火花或烟雾时，火焰传感器3或烟雾传感器4被触发，语音声光报警器7发出警报并闪烁，通过传输电缆连通泡沫产出系统和泡沫自动喷洒系统；
46.s02、产出的泡沫通过管道运输到泡沫自动喷洒系统，通过自移动系统上的红外距离感应器9实时跟踪液压支撑架5移动位置自动跟随，经过泡沫自动喷洒系统内部的泡沫喷头2将泡沫喷洒至产生火花处；
47.s2、语音声光报警器7发出警报并闪烁则表示火焰传感器3或烟雾传感器4检测到有火花或烟雾；
48.s3、发泡充填装置13外壁的压力表读数开始上升从0mpa开始上升，则表示发泡剂-sds、稳泡剂-黄原胶、二氧化碳和水四者开始混合，进入产生泡沫阶段；二氧化碳钢瓶17的气阀门20处第一压力表21读数开始下降从6-8mpa 开始下降，则表示二氧化碳正经过管道运输到发泡充填装置13；二氧化碳钢瓶17压力表读数小于0.7mpa时，需要重新更换钢瓶；
49.s4、随着发泡压力表18上的读数持续上升直至轻微浮动浮动范围不超过 0.1mpa时，则表示进入泡沫产出完成阶段；
50.s5、接着当液压支撑架5开始移动时，自动升降机10前臂的红外距离感应器9亮起，移动小车1跟随液压支撑架5进行移动，则表示进入了自动跟踪阶段；
51.s6、当语音声光报警器7发出警报和闪烁时，则表示火焰传感器3或烟雾传感器4检测到了火花或烟雾，进入了泡沫自动喷洒阶段；
52.s7、大量泡沫通过运输管道被运移至自动升降机10顶部，经过顶部的泡沫喷头2喷洒至顶板产生火花或烟雾处，扑灭火花或烟雾，完成防火花过程；
53.s8、经常观察发泡充填装置13外壁的发泡压力表18读数，若下降至0mpa 附近，则表示发泡充填装置13内泡沫被消耗殆尽，此时要停止液压机架的移动，重启泡沫自动产出系统，待达到s4阶段时，可重新移动液压支撑架5。
54.以上所述，仅为发明较佳的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在发明揭露的技术范围内，根据发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在发明的保护范围之内。