本发明专利技术公开了一种井上井下协同配合的防灭火凝胶定量制备压注系统，包括控制机构、水玻璃添加机构、注水机构、粉煤灰添加机构、井上混合搅拌池、碳酸氢钠制备机构、井下混合压注箱，注水机构包括外接注水水管和压强传感器；粉煤灰添加机构包括粉煤灰存储容器和自动开闭阀门；本方案采用一种井上井下协同配合的矿用防灭火凝胶定量制备压注方法，包括以下步骤：步骤S1、采用系统；步骤S2、输入现场参数；步骤S3、水玻璃存储容器内传感器监测数据；步骤S4、实时监控井上混合搅拌池液面高度，步骤S5、输送至采空区，步骤S6、井上、井下的机构停运，步骤S7、检验各物质储量，具有精确调配物料配重比、保证凝胶灭火效果、准确制备碳酸氢钠溶液等优点。液等优点。液等优点。
【技术实现步骤摘要】
井上井下协同配合的防灭火凝胶定量制备压注系统及方法
[0001]本专利技术属于矿井防灭火胶体制备压注
，具体涉及井上井下协同配合的防灭火凝胶定量制备压注系统及方法。
技术介绍
[0002]由于煤层深度不断延伸的现状，导致大量地下采空区和复杂漏风通道等问题，造成了巨大的矿井煤层自然发火隐患，数据统计，在我国的一百三十多座大中型矿区中，其中90％以上的煤层自燃倾向性为易自燃(Ⅰ类)或自燃(Ⅱ类)，煤层自然发火频率高危害大，对煤炭企业的安全生产存在巨大危险隐患，为解决煤炭自然发火问题、减少事故灾害带来的人员伤害和财产损失，众多专家学者研究开发了适应不同环境的防灭火技术，其中，对高温火源有明显作用的凝胶防灭火技术得到广泛应用和发展。
[0003]但随着矿井开采范围的不断扩大，目前广泛采用的人工配制防灭火胶体的弊端明显，当井下工作面需要进行防灭火注胶作业时，现有的注凝胶方式往往需要在每个环节都进行人工操作，各环节同时需要密切的沟通与配合，这大大降低了防灭火注胶的工作效率和胶体质量，且人工操作占用人力资源过多，施工人员的任务繁重，容易在高强度的操作中操作流程不规范、操作失误，因此不能保证注胶流程的科学性、安全性和规范性，此外，在防灭火注胶的过程中，对于井下部分而言，在碳酸氢钠溶液制备的流程中，因工业用碳酸氢钠固体颗粒大小难以保证，因此现有的设备往往无法做到准确定量制备指定浓度的碳酸氢钠溶液，导致制备凝胶效果不佳。
技术实现思路
[0004]本专利技术旨在提供井上井下协同配合的防灭火凝胶定量制备压注系统及方法，流程全自动化，防灭火凝胶制备材料精准配重，制备效果佳，解决采用人工调控凝胶制备环节导致失误概率大，以及井下部分无法做到准确定量制备指定浓度的碳酸氢钠溶液导致制备凝胶效果不佳问题。
[0005]为此，本专利技术所采用的技术方案为：一种井上井下协同配合的防灭火凝胶定量制备压注系统，包括控制机构、均位于井上的水玻璃添加机构、注水机构、粉煤灰添加机构、井上混合搅拌池和均位于井下的碳酸氢钠制备机构、井下混合压注箱，所述水玻璃添加机构、注水机构、粉煤灰添加机构均通过管道输送物料至井上混合搅拌池；所述水玻璃添加机构、注水机构、井上混合搅拌池的出口端管道上均设有电磁阀；所述水玻璃添加机构包括水玻璃存储容器和用于监控水玻璃存储容器内的液面监测传感器、压强检测传感器、浓度传感器；所述注水机构包括外接注水水管和监控水管内流体的注水压强传感器；所述粉煤灰添加机构包括粉煤灰存储容器和位于粉煤灰存储容器出料口并通过电动机控制的自动开闭阀门；所述碳酸氢钠制备机构包括储料仓、驱动电机和碳酸氢钠输送管，所述储料仓出料口与碳酸氢钠输送管连通，且储料仓出料口安装有蜗轮，所述碳酸氢钠输送管内安装有与蜗轮啮合的蜗杆，所述蜗杆与驱动电机通过垂直齿轮箱连接，当驱动电机通过垂直齿轮箱控
制蜗杆自转时，蜗轮被带动旋转，从而使储料仓内的碳酸氢钠初步碾碎并进入碳酸氢钠输送管；所述井下混合压注箱包括井下混合池和将井下混合池内混合后形成的防灭火凝胶输送至采空区的送料管道，所述送料管道安装有输送泵，所述井上混合搅拌池、井下混合池内设有搅拌桨和液面监测传感器。
[0006]作为上述方案的优选，所述碳酸氢钠输送管内壁设有与蜗杆啮合的磨削齿轮，从而进行再次研磨细化，保证碳酸氢钠粉末能被完全溶解；所述蜗杆底端设有轴承，所述碳酸氢钠输送管对应轴承处设有向内延伸并固定在蜗杆底端轴承外圈的镂空固定架，从而不会阻碍碳酸氢钠的传输，也能固定蜗杆下端在碳酸氢钠输送管内壁上，结构稳固；所述碳酸氢钠输送管底部呈水平折弯，且在折弯段上部环向设有喷头，从而对研磨后的碳酸氢钠粉末混合形成溶液流入井下混合池内。
[0007]进一步优选为，所述蜗轮、蜗杆传动比为30:1，设计合理，碳酸氢钠研磨细化效果好；所述蜗轮采用铸铝铁青铜材质，蜗轮直径为500mm～600mm，宽度为150mm～200mm，尺寸合理，所述蜗杆采用5
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5铸锡青铜材质，选材合理。
[0008]进一步优选为，所述压强检测传感器安装在靠近水玻璃存储容器出口端，从而能精确监测出口附近的压强，所述浓度传感器安装在水玻璃存储容器出口端的管道上，监测位置布置合理，方便对输出的水玻璃浓度进行监测，从而传送到控制机构，改变对应电磁阀开关大小，控制输送物料质量。
[0009]本方案还采用步骤S1、采用上述的一种井上井下协同配合的防灭火凝胶定量制备压注系统，先通过控制机构检验各物质储量，当控制机构出现存量不足的指示时，需工作人员加量至存量满足需求；
[0010]步骤S2、工作人员在控制机构的显示屏上输入现场注胶的工作面与地面垂直落差、压注距离、压注体积三个参数，从而自动运算出水玻璃添加机构、粉煤灰添加机构、碳酸氢钠制备机构的最低所需物质质量，以及制备的理论防灭火凝胶总量；
[0011]步骤S3、通过水玻璃存储容器内的液面监测传感器、压强检测传感器、浓度传感器监测的数据，通过注水压强传感器传递的注水压强数据，控制机构控制自动开闭阀门、对应处电磁阀开口大小，从而按运算配比输送制备防灭火凝胶所需的粉煤灰量、水玻璃量、注水量以及碳酸氢钠量；
[0012]步骤S4、通过井上混合搅拌池的液面监测传感器实时监控井上混合搅拌池液面高度，当液面高度超过井上混合搅拌池池内高度的三分之一时，井上混合搅拌池的搅拌桨自动启动，驱动电机，并通过控制机构根据蜗轮、蜗杆传动比控制驱动电机转速，当液面高度超过井上混合搅拌池池内高度的三分之二时，井上混合搅拌池的出口端电磁阀完全打开，混合液进入井下混合池；
[0013]步骤S5、当检测到液面高度超过井下混合池池内高度的三分之一时，井下混合池的搅拌桨自动启动，当检测到液面高度超过井下混合池池内高度的二分之一时，输送泵采用来自控制总成的压强设定值，也就是与现场注胶的工作面与地面垂直落差、压注距离、压注体积三个参数相匹配的压强将井下混合池内混合后形成的防灭火凝胶输送至采空区；
[0014]步骤S6、当剩余十分钟就达到控制机构计算出的理论防灭火凝胶总量时，控制机构依次控制井上、井下的机构停止运行，待井下混合池液位传感器检测到池内液体全部被输送泵排出后，控制总成发送指令关闭输送泵及各机构的传感器。
[0015]作为上述方案的优选，还包括步骤S7、工作人员最后检验各物质储量，并加量至存量满足下一次需求，最后关机结束本次注胶。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017](1)相比于需要在每个环节都进行人工操作，各环节同时需要密切的沟通与配合，本方案采用全自动调控制备矿用防灭火凝胶，工作人员只需要在控制机构的显示屏上输入现场注胶的工作面与地面垂直落差、压注距离、压注体积三个参数，就能自动运算出水玻璃添加机构、粉煤灰添加机构、碳酸氢钠制备机构的最低所需物质质量，制备效率高，精确调配物料配重比，保证凝胶灭火效果，提高灭火效率，减少操作失误的可能。
[0018](2)相比于井下部分无法做到真实的准确定量制备指定浓度的碳酸氢钠溶液导致制备凝胶效果不佳本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种井上井下协同配合的防灭火凝胶定量制备压注系统，其特征在于：包括控制机构(1)、均位于井上的水玻璃添加机构(2)、注水机构(3)、粉煤灰添加机构(4)、井上混合搅拌池(5)和均位于井下的碳酸氢钠制备机构(6)、井下混合压注箱(7)，所述水玻璃添加机构(2)、注水机构(3)、粉煤灰添加机构(4)均通过管道输送物料至井上混合搅拌池(5)；所述水玻璃添加机构(2)、注水机构(3)、井上混合搅拌池(5)的出口端管道上均设有电磁阀(9)；所述水玻璃添加机构(2)包括水玻璃存储容器(21)和用于监控水玻璃存储容器(21)内的液面监测传感器、压强检测传感器(22)、浓度传感器(23)；所述注水机构(3)包括外接注水水管(31)和监控水管内流体的注水压强传感器(32)；所述粉煤灰添加机构(4)包括粉煤灰存储容器(41)和位于粉煤灰存储容器(41)出料口并通过电动机控制的自动开闭阀门(42)；所述碳酸氢钠制备机构(6)包括储料仓(61)、驱动电机(62)和碳酸氢钠输送管(63)，所述储料仓(61)出料口与碳酸氢钠输送管(63)连通，且储料仓(61)出料口安装有蜗轮(65)，所述碳酸氢钠输送管(63)内安装有与蜗轮(65)啮合的蜗杆(64)，所述蜗杆(64)与驱动电机(62)通过垂直齿轮箱连接，当驱动电机(62)通过垂直齿轮箱控制蜗杆(64)自转时，蜗轮(65)被带动旋转，从而使储料仓(61)内的碳酸氢钠初步碾碎并进入碳酸氢钠输送管(63)；所述井下混合压注箱(7)包括井下混合池(71)和将井下混合池(71)内混合后形成的防灭火凝胶输送至采空区的送料管道(72)，所述送料管道(72)安装有输送泵(721)，所述井上混合搅拌池(5)、井下混合池(71)内设有搅拌桨(8)和液面监测传感器。2.根据权利要求1所述的一种井上井下协同配合的防灭火凝胶定量制备压注系统，其特征在于：所述碳酸氢钠输送管(63)内壁设有与蜗杆(64)啮合的磨削齿轮(631)，所述蜗杆(64)底端设有轴承(641)，所述碳酸氢钠输送管(63)对应轴承处设有向内延伸并固定在蜗杆(64)底端轴承外圈的镂空固定架(632)，所述碳酸氢钠输送管(63)底部呈水平折弯，且在折弯段上部环向设有喷头(633)。3.根据权利要求2所述的一种井上井下协同配合的防灭火凝胶定量制备压注系统，其特征在于：所述蜗轮(65)、蜗杆(64)传动比为30:1；所述蜗轮(65)采用铸铝铁青铜材质，蜗轮(65)直径为500mm～600mm，宽度为150mm～200mm，所述蜗杆(64)采用5
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5铸锡青铜材质。4.根据权利要求1所述的一种井上井下协同配...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢军，刘润杭，陈大伟，王怡，岳子琦，孟庆尧，焦文龙，张靖怡，杨乾，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：
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