一种抑制采空区煤升温氧化的灭火地雷及其布置方法技术

本发明专利技术公开了一种抑制采空区煤升温氧化的灭火地雷及其布置方法，灭火地雷包括内壳、内保温层、外保温层、三通管、气动开关、阀杆和蝶阀；其中内壳用于盛放液氮，内保温层和外保温层均起到降低内壳与外界的热交换效率，同时外保温层内在外界温度升高后气体受热膨胀增加的气压为气动开关的启动提供驱动力，气动开关通过阀杆与三通管内的蝶阀连接，当气动开关中的活塞杆受压移动时，其能带动阀杆转动，进而使蝶阀开启，此时内壳中液氮快速气化并经过三通管向周围喷出，使其能在采空区的煤处于升温氧化阶段即进行降温防止其发展成煤自燃，并且降温时无需从采空区外部铺设管道，从而避免了被下落的矸石砸毁的情况发生，最终保证对采空区的防灭火效果。空区的防灭火效果。空区的防灭火效果。

【技术实现步骤摘要】
一种抑制采空区煤升温氧化的灭火地雷及其布置方法


[0001]本专利技术属于采空区煤自燃防治
，具体涉及一种抑制采空区煤升温氧化的灭火地雷及其布置方法。

技术介绍

[0002]采空区是地下煤矿资源开采过后遗留的空间，因其围岩失稳而发生位移、开裂、破碎垮落，直到上覆岩层整体下沉、弯曲引起地表变形和破坏的区域和范围。此外，采空区中还存在着大量遗煤和矸石，煤矿的开采导致采空区中遗煤与氧气接触而进行氧化产热，当氧化产生的热量集聚到一定温度时(即氧化升温阶段)，就会发生自燃现象。为了使地下煤炭资源不受损失以及不影响煤炭的安全生产，需对采空区煤自燃问题提出合理的解决方案。
[0003]目前，针对采空区煤自燃的防治存在许多技术措施，例如公开号为CN102434189A的中国专利技术专利，该专利技术公开了一种针对采空区煤自燃防治的高位钻孔注浆灭火技术，指在距离采空区煤自燃区域较近的顺槽内施工钻孔，并通过钻孔向采空区内灌注黄土泥浆，以有效控制采空区煤自燃的危险区域的范围，降低危险区域温度及有毒、有害气体的浓度；公开号为CN110847948A的中国专本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制采空区煤升温氧化的灭火地雷，其特征在于，包括内壳、内保温层、外保温层、三通管、气动开关、阀杆和蝶阀；所述内保温层包裹在内壳外部，外保温层包裹在内保温层外部，所述外保温层为囊体，囊体内充入一定量的混合气体，所述三通管处于内壳上方，三通管由一个进气段和两个排气段组成，三通管的进气段与内壳的内部腔体连通；所述内壳上开设注氮孔，注氮孔穿过内保温层和外保温层，使内壳内部腔体与外界连通，通过注氮孔向内壳内部腔体注入液氮，并通过密封塞对注氮孔进行密封；所述气动开关包括气缸、活塞、活塞杆、调压弹簧和曲柄，所述活塞为两个，两个活塞分别固定在活塞杆两端，活塞杆处于气缸内部，且两个活塞与气缸的内壁滑动密封，调压弹簧处于气缸内部，且其一端通过弹簧固定座与气缸的上端固定连接，调压弹簧另一端与活塞杆其中一个活塞连接，气缸竖直固定在三通管的进气段一侧，气缸下端与外保温层内部连通；所述阀杆和蝶阀处于进气段内，且蝶阀固定在阀杆上，阀杆一端穿过进气段侧部及气缸侧部进入气缸内，阀杆一端通过曲柄与活塞杆中部连接，当活塞杆在气缸内上下移动时，能通过曲柄带动阀杆转动，进而使蝶阀转动对进气段进行封闭或打开。2.根据权利要求1所述的一种抑制采空区煤升温氧化的灭火地雷，其特征在于，所述囊体内充入的混合气体为氩气与氦气混合形成。3.根据权利要求1所述的一种抑制采空区煤升温氧化的灭火地雷，其特征在于，所述内保温层为内壳与外保温层之间的夹层，在内壳外表面和外保温层内壁上均贴有金属箔，夹层内充填低导热系数的玻璃纤维布，且对夹层抽真空使其真空度保持在1.333
×
10
‑1到1.333
×
10
‑6Pa。4.根据权利要求1所述的一种抑制采空区煤升温氧化的灭火地雷，其特征在于，所述内壳的形状为球形。5.一种根据权利要求1至4任一项所述抑制采空区煤升温氧化灭火地雷的布置方法，其特征在于，具体步骤为：步骤一、确定阀门开启温度在所需布设灭火地雷的采空区现场采集煤样，将采集的煤样通过程序升温实验，测得该煤样的煤自燃临界温度T1，并将该温度确定为阀门开启温度；初始状态由于调压弹簧对活塞杆的初始力使蝶阀对进气段进行封闭；步骤二、确定外保温层混合气体中各个气体的浓度，包括以下步骤：A、设气动开关的启动压力为P1，在等容积的条件下，当外保温层中混合气体温度达到T1时，混合气体对活塞产生的推力应大于等于气动开关的启动压力P1；B、设外保温层混合气体的初始温度为T0、初始压强为P0、氩气的物质的量为n
A
、氦气的物质的量为n
B
、氩气的体积膨胀系数为α、氦气的体积...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁义，万朝骏，施式亮，邵淑珍，陈世强，谷旺鑫，李贺，李敏，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：