煤矿井下防灭火系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种煤矿井下防灭火系统。该系统包括液氮储存设备、液氮输送模块、控制站、检测模块、控制模块和报警模块；液氮储存设备安装在矿井的地面上，液氮输送模块包括液氮输送总管和与液氮输送总管连通的液氮输送支管，每个综采区和采空区均设置有一根液氮输送支管，每根液氮输送支管另一端端头开放，控制站安装在矿井的地面上，控制模块和报警模块均安装在控制站内，检测模块设置在综采区和采空区内，控制模块分别与检测模块、液氮输送模块和报警模块连接，控制报警模块报警和/或液氮输送模块开闭。本发明专利技术的煤矿井下防灭火系统能够对矿井进行实时监测，及时发现着火或着火隐患，及时将液氮输送到着火点，并及时停止。

Fire prevention and extinguishing system and method in coal mine

The invention discloses a fire prevention and extinguishing system under a coal mine. The system includes liquid nitrogen storage equipment, liquid nitrogen transport module, control station, detection module, control module and alarm module; liquid nitrogen storage equipment is installed on the ground of mine, and liquid nitrogen transport module includes liquid nitrogen transport main pipe and liquid nitrogen transport branch pipe connected with liquid nitrogen transport main pipe. Each fully mechanized mining area and goaf is equipped with liquid nitrogen transport main pipe. A branch pipe for liquid nitrogen transportation is open at the other end of each branch pipe. The control station is installed on the ground of the mine. The control module and the alarm module are installed in the control station. The detection module is set in the fully mechanized mining area and the goaf. The control module is connected with the detection module, the liquid nitrogen transmission module and the alarm module respectively. The system alarm module alarms and/or the liquid nitrogen transport module opens and closes. The underground fire prevention and extinguishing system of the present invention can monitor the mine in real time, discover the hidden danger of fire or ignition in time, transport liquid nitrogen to the ignition point in time, and stop in time.

【技术实现步骤摘要】
煤矿井下防灭火系统及方法
本专利技术涉及煤矿开采
，尤其涉及一种煤矿井下防灭火系统及方法。
技术介绍
煤炭自燃火灾是当前矿井的主要灾害之一，煤矿火灾事故不但会产生大量有毒有害气体，严重威胁井下作业人员的生命安全，更甚的是会间接引发煤尘、瓦斯爆炸等次生灾害而导致更严重的人员伤亡和财产损失。近年来，煤炭自燃防治理论与技术得到了较好的发展，特别是一些新技术、新工艺、新材料的应用，能够有效地防治矿井的煤炭自燃，保障矿井的安全开采。其中，注氮防灭火技术是目前煤矿井下防火灭火最有效的措施，尤其适用于防治采空区的遗煤自燃。在标准大气压下，液氮温度为－196℃，液氮气化吸热，通过利用液氮气化吸热能够使环境温度低于可燃物的着火点，并且气化后的氮气不可燃，在密闭空间可用于隔绝氧气，阻止物料继续燃烧，非常适用于地下矿井灭火。目前，煤矿矿井在采用液氮灭火时，直接在着火综采区或采空区上方钻孔，孔打通后，把钢管连接后穿进钻好的孔中，在钢管到达指定的位置后，将孔洞注浆填实；在地面上连接好液氮槽车或液氮储罐、汽化器、调节阀组与注氮口之间的管道，且在整个系统检查好之后方能开始排液氮灭火。灭火时液氮经由液氮储罐或液氮槽车进入汽化器，经汽化器加热后变为氮气，氮气再经减压后通入着火区灭火。专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：无论是同一区域还是不同区域发生火灾时，进行注氮灭火时，都需要重复制定灭火方案、定位钻孔点、钻孔、安装管道、孔洞注浆，造成极大的人力与物力浪费，且由于进行注氮灭火前需要做大量的准备工作，耗费大量的时间，会导致错过最佳灭火时机；无法充分利用液氮的气化吸热，浪费了液氮的冷量，降低了灭火的效果，且不能有效地控制喷入的氮气量，造成氮气使用的不足或浪费。
技术实现思路
为解决上述现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种可控可扩展且反应迅速的煤矿井下防灭火系统及方法。为此本专利技术公开了一种煤矿井下防灭火系统。该煤矿井下防灭火系统包括液氮储存设备、液氮输送模块、控制站、检测模块、控制模块和报警模块；所述液氮储存设备安装在矿井的地面上，用于向所述矿井内提供液氮，所述液氮储存设备出口端设置有主控制阀门，所述主控制阀门包括一个手动阀和一个电磁阀，用于控制所述液氮储存设备出口的开闭；所述液氮输送模块包括液氮输送总管和与所述液氮输送总管连通的液氮输送支管，所述液氮输送总管包括一根敷设于整个所述矿井的两端封堵的主管和从所述主管引出的与所述液氮储存设备出口连通的一根分管，所述矿井的每个综采区和每个采空区均设置有一根所述液氮输送支管，每根所述液氮输送支管一端与所述液氮输送总管连通，另一端端头开放，每根所述液氮输送支管上均设置有一个分控制阀门，所述分控制阀门包括一个电磁阀，用于控制所述液氮输送支管的开闭；所述控制站安装在所述矿井的地面上，所述控制模块和所述报警模块均安装在所述控制站内；所述检测模块设置在所述综采区和所述采空区内，用于检测各个所述综采区和所述采空区的温度和氧气含量；所述控制模块分别与所述检测模块、所述电磁阀和所述报警模块连接，用于接收并处理所述温度和氧气含量信息，并根据处理结果分别控制所述报警模块报警和/或所述电磁阀开闭。进一步地，在所述煤矿井下防灭火系统中，所述液氮储存设备为液氮储罐或液氮槽车。进一步地，在所述煤矿井下防灭火系统中，所述检测模块包括温度变送器和氧气检测变送器，每个所述综采区和所述采空区均设置有一个所述温度变送器和一个所述氧气检测变送器，用于检测所述综采区和所述采空区的温度和氧气含量。进一步地，在所述煤矿井下防灭火系统中，所述控制模块包括若干个氧含量分析仪、一台PLC控制柜和一台微机工作站；所述氧含量分析仪的数量与所述氧气检测变送器相同，每个所述氧含量分析仪连接有一个所述氧气检测变送器，用于接收并处理所述氧气检测变送器检测到的氧气含量信息；所述PLC控制柜分别连接所述温度变送器、所述氧含量分析仪、所述报警模块和所述电磁阀，用于接收所述温度变送器和所述氧含量分析仪检测到的温度和氧气含量信息，以及用于控制所述报警模块报警和/或所述电磁阀开闭；所述微机工作站连接所述PLC控制柜，所述微机工作站配置有与所述PLC控制柜配套的控制程序，所述微机工作站接收所述PLC控制柜内的所有信息，并显示所述矿井内各个所述综采区和所述采空区相对应的温度和氧气含量，所述微机工作站的所述控制程序向所述PLC控制柜发送指令，所述PLC控制柜根据所述指令控制所述报警模块和/或所述电磁阀开闭。进一步地，在所述煤矿井下防灭火系统中，所述报警模块包括声光报警器，所述声光报警器与所述PLC控制柜连接。进一步地，在所述煤矿井下防灭火系统中，所述主管两端通过法兰堵板封堵。进一步地，在所述煤矿井下防灭火系统中，所述液氮输送总管和所述液氮输送支管均为低温流体输送管道。进一步地，在所述煤矿井下防灭火系统中，所述主管与所述分管固定连接，所述主管与所述液氮输送支管固定连接，所述主管上相邻的两个固定连接点间均安装有补偿器。进一步地，在所述煤矿井下防灭火系统中，所述分管上安装有安全阀。此外，本专利技术还公开了一种利用上述煤矿井下防灭火系统实施的防灭火方法，该防灭火方法包括：根据矿井情况在所述控制模块的所述控制程序上设置一个温度区间[Tl，Th]；所述检测模块探测各个所述综采区和所述采空区的温度，并将所述温度发送到所述控制模块；所述控制模块接收并处理所述温度信息，当温度值超过Th时，所述控制模块发出指令控制所述报警模块报警，并显示温度值超过Th的区域；确认是否需要进行灭火，当需要进行灭火时，确认灭火区域是否无人停留；人工打开所述液氮储存设备出口端的所述手动阀；运行所述控制模块的所述控制程序；所述控制程序发出指令控制所述液氮储存设备出口端的所述电磁阀和灭火区域所对应的所述液氮输送支管上的所述电磁阀打开；所述检测模块实时检测所述矿井各个区域的温度和氧气含量，并将所述温度和氧气含量发送到所述控制模块；当检测到的灭火区域的温度高于Tl或氧气含量高于2％时，继续保持所述液氮储存设备出口端的所述电磁阀和所述液氮输送支管上的所述电磁阀为开启状态；当检测到的灭火区域的温度低于Tl且氧气含量低于2％时，所述控制模块发出指令控制所述液氮储存设备出口端的所述电磁阀关闭；经过设定时间t后，所述控制模块发出指令控制灭火区域所对应的所述液氮输送支管上的所述电磁阀关闭；结束运行所述控制模块的所述控制程序；人工关闭所述液氮储存设备出口端的所述手动阀。本专利技术技术方案的主要优点如下：本专利技术提供的煤矿井下防灭火系统通过设置液氮储存设备、液氮输送模块、检测模块、控制模块和报警模块，能够对整个矿井的综采区和采空区进行实时监测，及时发现着火或着火隐患，同时利用控制模块控制液氮输送模块能精确地将液氮储存设备中的液氮输送到着火点，并能及时停止液氮输送，确保井下液氮的及时供应和减少液氮浪费，操作方便、具有扩展性，且能重复利用。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术一个实施例提供的煤矿井下防灭火系统的示意图；图2为利用图1所示的煤矿井下防灭火系统实施的防灭火方法的流程图。附图标记说明：1-液氮储存本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤矿井下防灭火系统，其特征在于，所述防灭火系统包括液氮储存设备(1)、液氮输送模块(2)、控制站(3)、检测模块(4)、控制模块(5)和报警模块(6)；所述液氮储存设备(1)安装在矿井的地面上，用于向所述矿井内提供液氮，所述液氮储存设备(1)出口端设置有主控制阀门(101)，所述主控制阀门(101)包括一个手动阀和一个电磁阀，用于控制所述液氮储存设备(1)出口的开闭；所述液氮输送模块(2)包括液氮输送总管(201)和与所述液氮输送总管(201)连通的液氮输送支管(202)，所述液氮输送总管(201)包括一根敷设于整个所述矿井的两端封堵的主管(2011)和从所述主管(2011)引出的与所述液氮储存设备(1)出口连通的一根分管(2012)，所述矿井的每个综采区和每个采空区均设置有一根所述液氮输送支管(202)，每根所述液氮输送支管(202)一端与所述液氮输送总管(201)连通，另一端端头开放，每根所述液氮输送支管(202)上均设置有一个分控制阀门(2021)，所述分控制阀门(2021)包括一个电磁阀，用于控制所述液氮输送支管(202)的开闭；所述控制站(3)安装在所述矿井的地面上，所述控制模块(5)和所述报警模块(6)均安装在所述控制站(3)内；所述检测模块(4)设置在所述综采区和所述采空区内，用于检测各个所述综采区和所述采空区的温度和氧气含量；所述控制模块(5)分别与所述检测模块(4)、所述电磁阀和所述报警模块(6)连接，用于接收并处理所述温度和氧气含量信息，并根据处理结果分别控制所述报警模块(6)报警和/或所述电磁阀开闭。...

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下防灭火系统，其特征在于，所述防灭火系统包括液氮储存设备(1)、液氮输送模块(2)、控制站(3)、检测模块(4)、控制模块(5)和报警模块(6)；所述液氮储存设备(1)安装在矿井的地面上，用于向所述矿井内提供液氮，所述液氮储存设备(1)出口端设置有主控制阀门(101)，所述主控制阀门(101)包括一个手动阀和一个电磁阀，用于控制所述液氮储存设备(1)出口的开闭；所述液氮输送模块(2)包括液氮输送总管(201)和与所述液氮输送总管(201)连通的液氮输送支管(202)，所述液氮输送总管(201)包括一根敷设于整个所述矿井的两端封堵的主管(2011)和从所述主管(2011)引出的与所述液氮储存设备(1)出口连通的一根分管(2012)，所述矿井的每个综采区和每个采空区均设置有一根所述液氮输送支管(202)，每根所述液氮输送支管(202)一端与所述液氮输送总管(201)连通，另一端端头开放，每根所述液氮输送支管(202)上均设置有一个分控制阀门(2021)，所述分控制阀门(2021)包括一个电磁阀，用于控制所述液氮输送支管(202)的开闭；所述控制站(3)安装在所述矿井的地面上，所述控制模块(5)和所述报警模块(6)均安装在所述控制站(3)内；所述检测模块(4)设置在所述综采区和所述采空区内，用于检测各个所述综采区和所述采空区的温度和氧气含量；所述控制模块(5)分别与所述检测模块(4)、所述电磁阀和所述报警模块(6)连接，用于接收并处理所述温度和氧气含量信息，并根据处理结果分别控制所述报警模块(6)报警和/或所述电磁阀开闭。2.根据权利要求1所述的煤矿井下防灭火系统，其特征在于，所述液氮储存设备(1)为液氮储罐或液氮槽车。3.根据权利要求1所述的煤矿井下防灭火系统，其特征在于，所述检测模块(4)包括温度变送器(401)和氧气检测变送器(402)，每个所述综采区和所述采空区均设置有一个所述温度变送器(401)和一个所述氧气检测变送器(402)，用于检测所述综采区和所述采空区的温度和氧气含量。4.根据权利要求3所述的煤矿井下防灭火系统，其特征在于，所述控制模块(5)包括若干个氧含量分析仪(501)、一台PLC控制柜(502)和一台微机工作站(503)；所述氧含量分析仪(501)的数量与所述氧气检测变送器(402)相同，每个所述氧含量分析仪(501)连接有一个所述氧气检测变送器(402)，用于接收并处理所述氧气检测变送器(402)检测到的氧气含量信息；所述PLC控制柜(502)分别连接所述温度变送器(401)、所述氧含量分析仪(501)、所述报警模块(6)和所述电磁阀，用于接收所述温度变送器(401)和所述氧含量分析仪(501)检测到的温度和氧气含量信息，以及用于控制所述报警模块(6)报警和/或所述电磁阀开闭；所述微机工作站(503)连接所述P...

【专利技术属性】
技术研发人员：原丽军，孙全利，任俊，李新春，程昭，左微，雒新杰，
申请(专利权)人：山西太钢工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14