一种大倾角工作面采空区灌浆防灭火系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种大倾角工作面采空区灌浆防灭火系统及方法，包括搅拌混合系统、固化泡沫注入系统和稠化浆体注入系统，搅拌混合系统通过其行进式搅拌机以特定的行进速度在搅拌池往复运动，同时搅拌桨叶在往复运动过程中对搅拌池内的水和黄泥进行旋转搅拌，从而形成区域性湍流保证黄土与水的充分搅拌，接着固化泡沫材料或稠化材料以反向螺旋线的形式均匀喷洒至处于区域性湍流的浆体中，这种正反向的相互配合实现了固化泡沫材料或稠化材料、水和黄泥的充分均匀混合；然后将制备的固化泡沫浆体和稠化浆体通过固化泡沫注入系统和稠化浆体注入系统先后注入采空区内，从而在保证全面覆盖采空区内纵深处前提下，大大降低注浆所需的量。的量。的量。

【技术实现步骤摘要】
一种大倾角工作面采空区灌浆防灭火系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种灌浆防灭火系统及方法，具体为一种大倾角工作面采空区灌浆防灭火系统及方法，属于煤矿采空区防灭火


技术介绍

[0002]我国矿产资源丰富，煤炭依然是我国能源消费结构中的主要来源，由于工作面煤炭采出后在后方顶板垮落形成采空区，该区域存在大量的遗煤，容易发生自燃并引发火灾。随着我国煤矿开采机械化水平的提高、煤炭纵深开采速度的加深加快，导致采空区面积扩大、遗煤增多，采空区发火隐患更加突出，火灾发生率高、危害性大。
[0003]大倾角工作面采空区由于倾角大、工作面开采时期顶板煤岩非规则垮落，导致采空区遗煤自燃较为隐蔽，自燃防治难度加大。而且现有的稠化浆体、凝胶、三相泡沫、阻化剂等注入后由于在制备阶段无法实现均匀混合，导致制成的浆体内部成分分布不均匀，部分浆体的黏度及流动性均不符合要求，使得在注入采空区后部分浆体向下部流动较快，难以全面覆盖采空区内纵深处，防灭火效能降低，防灭火难度显著增加；另外由于大倾角工作面采空区下方会存在一些裂隙，使得流经的稠化浆体会进入裂隙内，造成材料使用的浪费，因此基于上述两个问题，目前需要持续加大稠化浆体的注入量，才能尽可能满足全面覆盖采空区内纵深处，这样会使得注浆成本持续增大，无法实现推广应用。
[0004]因此，如何提供一种系统及方法，能在浆体制备阶段有效实现均匀混合的效果，并在后续向采空区注浆时，能减少浆体进入采空区下方裂隙的量，从而在保证全面覆盖采空区内纵深处前提下，大大降低注浆所需的量，是本行业的研究方向之一。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种大倾角工作面采空区灌浆防灭火系统及方法，能在浆体制备阶段有效实现均匀混合的效果，并在后续向采空区注浆时，能减少浆体进入采空区下方裂隙的量，从而在保证全面覆盖采空区内纵深处前提下，大大降低注浆所需的量。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种大倾角工作面采空区灌浆防灭火系统，包括搅拌混合系统、固化泡沫注入系统和稠化浆体注入系统，搅拌混合系统处于地面，固化泡沫注入系统和稠化浆体注入系统均处于矿井内，所述搅拌混合系统包括行进式搅拌装置、聚浆池、缓浆池和渣浆泵，
[0007]所述行进式搅拌装置包括汇浆渠和多个搅拌池，每个搅拌池均为矩形，且呈各个搅拌池相互平行并排设置，所述汇浆渠的出液主管与聚浆池连接，汇浆渠的多个进液分支管分别与各个搅拌池的一端连接，用于将各个搅拌池搅拌混合后的浆体汇合后输送至聚浆池；
[0008]所述每个搅拌池上均设有行进轨道，每个行进轨道上均装有行进式搅拌机，所述行进式搅拌机包括支架、旋转电机、搅拌桨叶、进料器、出料管、行星齿轮组和固定连接架，
支架两侧分别装有多个轨道轮，各个轨道轮均处于行进轨道上，且其中一个轨道轮与行进电机，行进电机转动后能带动轨道轮转动，使行进式搅拌机沿着行进轨道往复运动；所述旋转电机装在支架内，旋转电机的主动轴朝向搅拌池底部，搅拌桨叶通过法兰与主动轴同轴连接，使主动轴转动时能带动搅拌桨叶同步转动对搅拌池内的浆体进行搅拌混合；所述进料器为两个，两个进料器对称设置在旋转电机两侧，且两个进料器下部均装有万向滑轮，在支架上以旋转电机为圆心、设有同心圆轨道，两个进料器通过各自的万向滑轮分别装在同心圆轨道上，所述固定连接架中部与主动轴固定连接、两端分别与两个进料器固定连接，当主动轴转动时能带动两个进料器沿着同心圆轨道同步旋转运动；两个进料器下部均装有连接管，连接管上装有出料阀门，所述连接管通过密封轴承与出料管同轴连接，使连接管与出料管相互独立转动；所述行星齿轮组分别与主动轴和两个出料管传动连接，使主动轴转动时能带动两个出料管反向转动；
[0009]所述聚浆池与缓浆池通过管路连接，用于将聚浆池内的浆体输送至缓浆池；所述缓浆池内装有固定式搅拌机，用于对浆体进行持续搅拌，并通过渣浆泵及注浆管使浆体输送至固化泡沫注入系统和稠化浆体注入系统。
[0010]进一步，所述出料管的出浆口为T型三通。这种结构使得出料管排出材料时，能呈螺旋喷洒的形式，使混合更均匀。
[0011]进一步，所述搅拌桨叶的形状与搅拌池底部相匹配，且其材质为碳化硅纤维。这样能保证搅拌桨叶的强度，且能对搅拌池内的浆体进行更好的搅拌混合。
[0012]进一步，所述主动轴与出料管的传动比为1:4。这种传动比使出料管比主动轴转动速度快3倍，实现更好的制浆效果。
[0013]进一步，所述搅拌池底部为弧形。该形状便于搅拌桨叶对浆体的搅拌。
[0014]上述大倾角工作面采空区灌浆防灭火系统的工作方法，具体步骤为：
[0015]步骤一、系统布设：先确定大倾角工作面的倾斜方向，将固化泡沫注入系统布设在靠近工作面采空区低处的顺槽内，稠化浆体注入系统布设在靠近工作面采空区高处的顺槽内，接着完成搅拌混合系统组装并分别与固化泡沫注入系统和稠化浆体注入系统连接；
[0016]步骤二、固化泡沫浆体制备与注入：先设定固化泡沫浆体制备所需的行进速度和搅拌转速，根据需要按照配比将水和黄泥分别注入各个搅拌池，并将固化泡沫材料放入两个进料器内，此时出料阀门处于关闭状态；启动行进电机和旋转电机，使行进式搅拌机以设定的行进速度沿着搅拌池往复运动，同时旋转电机的主动轴以设定的搅拌转速带动搅拌桨叶和两个进料器同步转动，使搅拌桨叶在往复运动过程中对水和黄泥进行旋转搅拌，从而形成区域性湍流保证黄土与水的充分搅拌；持续一段时间后，打开出浆阀门，由于主动轴在转动时能带动两个出料管反向转动，且出料管的转动速度大于主动轴的转动速度，并且两个进料器持续随着主动轴同步旋转，此时固化泡沫材料经过出料管以螺旋线的形式均匀喷洒至处于区域性湍流的浆体中，实现固化泡沫材料、水和黄泥的充分均匀混合，持续一段时间后，通过汇浆渠将各个搅拌池制备的固化泡沫浆体经过聚浆池汇聚后输送至缓浆池，缓浆池的固定式搅拌机持续对进入的浆体进行搅拌，确保固化泡沫浆体在向采空区灌注的时候不会结块；并通过渣浆泵和注浆管使固化泡沫浆体输送至固化泡沫注入系统，固化泡沫注入系统经预埋管注入到工作面采空区与该顺槽的交叉处，固化泡沫浆体在采空区内快速固化，对工作面采空区下方的裂隙进行封堵，完成后停止搅拌混合系统的工作；
[0017]步骤三、稠化浆体制备与注入：重新设定稠化浆体制备所需的行进速度和搅拌转速，根据需要按照配比将水和黄泥分别注入各个搅拌池，并将稠化浆体材料放入两个进料器内，此时出料阀门处于关闭状态；启动行进电机和旋转电机，使行进式搅拌机以设定的行进速度沿着搅拌池往复运动，同时旋转电机的主动轴以设定的搅拌转速带动搅拌桨叶和两个进料器同步转动，使搅拌桨叶在往复运动过程中对水和黄泥进行旋转搅拌，从而形成区域性湍流保证黄土与水的充分搅拌；持续一段时间后，打开出浆阀门，由于主动轴在转动时能带动两个出料管反向转动，且出料管的转动速度大于主动轴的转动速度，并且两个进料器持续随着主动轴同步旋转，此时稠化浆体材料经过出料管以螺旋线的形式均匀喷洒至处于区域性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大倾角工作面采空区灌浆防灭火系统，包括搅拌混合系统、固化泡沫注入系统和稠化浆体注入系统，搅拌混合系统处于地面，固化泡沫注入系统和稠化浆体注入系统均处于矿井内，其特征在于，所述搅拌混合系统包括行进式搅拌装置、聚浆池、缓浆池和渣浆泵，所述行进式搅拌装置包括汇浆渠和多个搅拌池，每个搅拌池均为矩形，且呈各个搅拌池相互平行并排设置，所述汇浆渠的出液主管与聚浆池连接，汇浆渠的多个进液分支管分别与各个搅拌池的一端连接，用于将各个搅拌池搅拌混合后的浆体汇合后输送至聚浆池；所述每个搅拌池上均设有行进轨道，每个行进轨道上均装有行进式搅拌机，所述行进式搅拌机包括支架、旋转电机、搅拌桨叶、进料器、出料管、行星齿轮组和固定连接架，支架两侧分别装有多个轨道轮，各个轨道轮均处于行进轨道上，且其中一个轨道轮与行进电机，行进电机转动后能带动轨道轮转动，使行进式搅拌机沿着行进轨道往复运动；所述旋转电机装在支架内，旋转电机的主动轴朝向搅拌池底部，搅拌桨叶通过法兰与主动轴同轴连接，使主动轴转动时能带动搅拌桨叶同步转动对搅拌池内的浆体进行搅拌混合；所述进料器为两个，两个进料器对称设置在旋转电机两侧，且两个进料器下部均装有万向滑轮，在支架上以旋转电机为圆心、设有同心圆轨道，两个进料器通过各自的万向滑轮分别装在同心圆轨道上，所述固定连接架中部与主动轴固定连接、两端分别与两个进料器固定连接，当主动轴转动时能带动两个进料器沿着同心圆轨道同步旋转运动；两个进料器下部均装有连接管，连接管上装有出料阀门，所述连接管通过密封轴承与出料管同轴连接，使连接管与出料管相互独立转动；所述行星齿轮组分别与主动轴和两个出料管传动连接，使主动轴转动时能带动两个出料管反向转动；所述聚浆池与缓浆池通过管路连接，用于将聚浆池内的浆体输送至缓浆池；所述缓浆池内装有固定式搅拌机，用于对浆体进行持续搅拌，并通过渣浆泵及注浆管使浆体输送至固化泡沫注入系统和稠化浆体注入系统。2.根据权利要求1所述大倾角工作面采空区灌浆防灭火系统，其特征在于，所述出料管的出浆口为T型三通。3.根据权利要求1所述大倾角工作面采空区灌浆防灭火系统，其特征在于，所述搅拌桨叶的形状与搅拌池底部相匹配，且其材质为碳化硅纤维。4.根据权利要求1所述大倾角工作面采空区灌浆防灭火系统，其特征在于，所述主动轴与出料管的传动比为1:4。5.根据权利要求1所述大倾角工作面采空区灌浆防灭火系统，其特征在于，所述搅拌池底部为弧形。6.一种根据权利要求1至5任一项所述大倾角工作面采空区灌浆防灭火系统的工作方法，其特征在于，具体步骤为：步骤一、系统布设：先确定大倾角工作面的倾斜方向，将固化泡沫注入系统布设在靠近工作面采空区低处的顺槽内，稠化浆体注入系统布设在靠近工作面采空区高处的顺槽内，接着完成搅拌混合系统组装...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，路建军，史正景，花锦宝，韩银，黄勇，鲁义，郭鑫，邢舜博，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：