[发明专利]一种采空区气体循环利用防灭火系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种采空区气体循环利用防灭火系统及控制方法，包括输气管路、回气管路、阻燃系统、风流阻断系统和气体发生装置，输气管路包括输气主管和输气支管，回气管路包括吸气主管和立柱支管，其中输气主管和吸气主管均由多段直管通过三通阀衔接而成；阻燃系统包括阻燃剂箱、阻燃剂管路、注水管和喷射头，其中，注水管平行于阻燃剂管路的一段接有若干喷射头；风流阻断系统由缝隙采用泡沫封堵的液压支架和煤矸石石堆组成；气体发生装置包括氮气生产机组、氮气工作站和气体回收装置，该部分置于巷道中。整个系统结构简单，工作过程连贯且效率高，能够极大的降低采空区自燃火灾的发生率。

技术领域

本发明涉及一种适用于煤矿井下防止采空区自燃的防灭火系统。

背景技术

煤炭矿井自燃火灾一直是我国乃至世界煤矿的重大灾害之一，井下自燃火灾的防治一直也是我国煤炭行业关注的重点问题。煤炭矿井自燃火灾的危害极大，且扑灭难度较大，不仅会造成巨大的煤炭资源浪费，更有甚者，会造成井下设备损坏，使井下系统瘫痪，进而危及到井下工作人员的生命安全。

目前，采空区注氮防灭火是国内预防采空区自燃的主要措施之一，是将氮气送至采空区氧化带内，排除火区内的空气，降低氧气浓度，从而达到抑制氧化带内煤自燃的效果。现在最常用的注氮方法是埋管注氮法，具体来说，在注氮管路埋入采空区一定长度后开始注氮，同时准备铺设第二条注氮管路，当第二条注氮管路铺设在采空区散热带与氧化带的接触部位时开始向采空区注氮，此时停止第一趟管路的注氮，同时准备铺设第三条注氮管路，如此循环进行下去，直到工作面采完为止。由于传统方法注氮区域较小，采用单一管路注氮，氮气扩散较慢，因此不能快速降低采空区的氧气浓度，且在工作面正常供风时，会有空气进入采空区，增加了采空区发生自燃火灾的可能性，此外，传统方法也存在氮气利用率较低的问题。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种采空区气体循环利用防灭火系统及控制方法，降低采空区自燃火灾的发生率。

技术方案：一种采空区气体循环利用防灭火系统，包括输气管路、回气管路、阻燃系统、风流阻断系统和气体发生装置；

所述输气管路包括输气主管和输气支管，所述输气主管分别布设在综采面的进风大巷和回风大巷，输气主管由多段输气直管通过第一三通阀衔接而成，每个第一三通阀的第三接口通过第一L型短管及直角接头连接输气支管，所述输气支管沿采空区宽度方向布置，各输气支管间隔分布；

所述回气管路包括吸气主管和立柱支管，所述吸气主管分别布设在综采面的进风大巷和回风大巷，吸气主管由多段回气直管通过第二三通阀衔接而成，每个第二三通阀的第三接口连接第二L型短管，第二L型短管上连接若干间隔分布的立柱支管，每个立柱支管的顶部接锥形顶，锥形顶的底端面上开有若干吸气孔，立柱支管和锥形顶总的高度接近采高；

所述阻燃系统包括阻燃剂箱、阻燃剂管路、注水管，阻燃剂箱输出端接阻燃剂管路，所述阻燃剂管路沿采空区宽度方向布置，注水管平行于阻燃剂管路的位置接有若干喷射头，所述喷射头竖直向上；

所述风流阻断系统包括堆积于综采面上隅角和下隅角处的煤矸石石堆，煤矸石石堆通过喷射固体泡沫填补空隙形成风口隔离墙；

所述气体发生装置包括氮气生产机组和气体回收装置，所述输气主管连接氮气生产机组，所述吸气主管连接气体回收装置。

进一步的，所述输气主管中第一三通阀与其连接的输气支管的水平距离为50m；同一采空区域进风大巷和回风大巷的输气支管间隔20-22m。

进一步的，所述立柱支管内设有多道过滤网，每个第二L型短管上的若干立柱支管的中间位置正对综采面另一侧的输气支管。

进一步的，所述煤矸石石堆的高度接近采高，位于上隅角和下隅角处的煤矸石石堆正对布置。

进一步的，所述输气支管上间隔设置若干注气孔，所述注气孔背向采煤工作面。