隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術。該隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術使用了一種可充氣膨脹的隔離裝置，使得充氣膨脹后的該隔離裝置與采空區未冒落或冒落不充分的頂、底板密實接觸以隔離采空區。根據本發明提供的隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術，可有效將采空區隔離，使采空區內的氧氣含量低于臨界值，既可避免煤層自然發火，也可預防采空區瓦斯爆炸，同時也可防止采空區中的瓦斯外泄。
【專利說明】隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術
【技術領域】
[0001]本發明涉及煤礦采煤工程領域，具體地涉及一種隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術。
【背景技術】
[0002]煤層自燃的條件:⑴具有低溫氧化性，即有自燃傾向的煤以破碎狀態存在；(2)有大于12%氧含量的空氣通過這些碎煤；(3)空氣流動速度適中，使破裂煤體有積聚氧化熱的環境；只有這3個條件同時具備，并持續一定的時間，煤炭自燃發火才可發生。
[0003]瓦斯爆炸的條件:(1)瓦斯濃度為5% -16%，它還受溫度、壓力以及煤塵、其它可燃性氣體、惰性氣體的混入等因素的影響；(2)引火溫度為650°C-750°C。但因受瓦斯的濃度、火源的性質及混合氣體的壓力等因素影響而變化；(3)氧氣的濃度不低于12% ;只有這三個條件同時具備，才可發生瓦斯爆炸。
[0004]從發生自燃和爆炸的條件可知，均離不開氧氣的存在，且不低于12%，如何在煤層開采過程中，降低或消除采空區中的氧含量或控制在12%的臨界值以下，是防止采空區煤層自燃和瓦斯爆炸的關鍵。
[0005]在開采過程中，正常推進時采空區頂板能及時冒落，充填滿開采的空間，即可有效防止采空區漏風及瓦斯涌出；但當工作面不能或正常推進，若頂板不能及時冒落，則會出現采空區漏風增大，致使氧含量增加，使浮煤或裸露的煤層氧化，而且采空區中的瓦斯向工作面及回風流中釋放。目前，在開采過程中，預防自燃或爆炸事故，一般采取采空區注氮、噴灑黃泥或灌漿(有的采取噴灑阻化劑)、工作面上下隅角砌筑一定長度的矸石或黃泥袋子隔離墻、工作面采空區側懸掛擋風簾等措施，但實際效果均不能達到要求，不能達到預防的目的。
[0006]因此，為了解決現有技術中的上述不足，本發明提出了一種新的解決方案。
【發明內容】
[0007]為了解決現有技術中的上述問題，本發明提供了一種隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術，可有效將采空區隔離，使采空區內的氧氣含量低于臨界值，既可避免煤層自然發火，也可預防采空區瓦斯爆炸，同時也可防止采空區中的瓦斯外泄，進入工作面回風。
[0008]根據本發明提供的一種隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術，該技術使用了一種可充氣膨脹的隔離裝置，包括以下步驟:
[0009](I)在各工作面協助敷設未充氣的所述隔離裝置；
[0010](2)采空區隔離:在采空區一側敷設未充氣的所述隔離裝置，使所述隔離裝置長度適宜，然后使所述隔離裝置充氣膨脹，使得膨脹后的隔離裝置與采空區未冒落或冒落不充分的頂板和底板密實接觸。
[0011]進一步地，所述隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術還包括步驟(3)，采空區隔離后向采空區注入氮氣或惰性氣體，把采空區內的氧氣置換出來，使隔離后的采空區內的氧氣含量降到10%以下。
[0012]優選地，步驟(I)中在放頂煤工作面采用后溜協助敷設，其他工作面采用運輸機協助敷設或者預設敷設裝置協助敷設。
[0013]優選地，步驟(2)中在采空區一側敷設未充氣的所述隔離裝置，沿切頂排支柱進行敷設，或沿綜采工作面液壓支架尾部進行敷設，或沿工作面傾斜方向進行敷設。
[0014]可選地，步驟(2)中所述隔離裝置長度為與工作面的傾斜長度相等，或上下順槽端各余2-3m，或根據采煤工作面冒落，或其他地點使用等的具體情況，具體確定隔離裝置的長度，或搭接組合使用。
[0015]根據本申請提供的隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術，能夠帶來至少以下有益效果之一:
[0016](I)有效對采空區進行隔離和封閉。本發明提供的隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術，其中使用了可充氣膨脹的隔離裝置，該隔離裝置充氣膨脹后與采空區未冒落或冒落不充分的頂、底板密實接觸，形成一面密封的隔離墻，使采空區內的氧氣含量低于臨界值(12% )，可有效避免煤層自然發火，預防采空區瓦斯爆炸，同時也可防止采空區中的瓦斯外泄，進入工作面回風；
[0017](2)設計合理，使用方便、安全。本發明提供的隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術，其中使用了可充氣膨脹的隔離裝置，未充氣的隔離裝置可折疊存放和運輸，充氣膨脹后的隔離裝置的形狀可根據擬封閉區域的巷道形狀而定，此隔離裝置可快速隔離采空區及時控制災害區域，實現煤礦安全生產；
[0018](3)有效預防煤層自然發火和瓦斯爆炸。本發明提供的隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術，將采空區有效隔離后向采空區注入氮氣或惰性氣體，把采空區內的氧氣置換出來，使隔離后的采空區內的氧氣含量降到10%以下，使采空區處于窒息狀態，可有效預防煤層自然發火，也可有效控制瓦斯的涌出和采空區發生瓦斯爆炸。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1示出了本發明實施例提供的隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術中使用的充氣膨脹后的隔離裝置的使用及位置關系示意圖；
[0020]圖2示出了本發明實施例提供的隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術中使用的充氣膨脹后的隔離裝置的立體結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面參照附圖詳細介紹本發明的示例性實施例。提供這些示例性實施例的目的是為了使得本領域普通技術人員能夠清楚地理解本發明，并且根據這里的描述能夠實現本發明。附圖和具體實施例不旨在對本發明進行限定，本發明的范圍由所附權利要求限定。
[0022]圖1示出了本發明實施例提供的隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術中使用的充氣膨脹后的隔離裝置的使用及位置關系示意圖。參照圖1，本發明提供了一種隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術，該技術使用了一種可充氣膨脹的隔離裝置，包括以下步驟:
[0023](I)在各工作面協助敷設未充氣的所述隔離裝置；
[0024](2)采空區隔離:在采空區一側敷設未充氣的所述隔離裝置，使所述隔離裝置長度適宜，然后使所述隔離裝置充氣膨脹，使得膨脹后的隔離裝置與采空區未冒落或冒落不充分的頂板和底板密實接觸。
[0025]步驟(I)中在放頂煤工作面采用后溜協助敷設，其他工作面采用運輸機協助敷設或者預設敷設裝置協助敷設。本發明提供的預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸的隔離裝置要充氣膨脹后才可將采空區隔離，該隔離裝置沒充氣前是癱軟的，需要找好敷設位置后將其舒展開，然后再進行充氣。因此，將上述充氣前的該隔離裝置在敷設位置進行舒展開需要進行協助敷設來完成。上述后溜協助敷設、運輸機協助敷設或者預設敷設裝置協助敷設，均是現有技術中本領域已有的。
[0026]步驟(2)中在采空區一側敷設未充氣的所述隔離裝置，沿切頂排支柱進行敷設，或沿綜采工作面液壓支架尾部進行敷設，或沿工作面傾斜方向進行敷設。
[0027]步驟(2)中所述隔離裝置長度為與工作面的傾斜長度相等，或上下順槽端各余2_3m，或根據采煤工作面冒落，或其他地點使用等的具體情況，具體確定隔離裝置的長度，或搭接組合使用。
[0028]本發明提供的一種隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術，還可以包括步驟(3)，采空區隔離后向采空區注入氮氣或惰性氣體，把采空區內的氧氣置換出來，使隔離后的采空區內的氧氣含量降到10%以下，使采空區處于窒息狀態，可有效預防煤層自然發火，也可有效控制瓦斯的涌出和采空區發生瓦斯爆炸。
[0029]上述采空區隔離后向采空區注入氮氣或惰性氣體，可在采空區被完全隔離前敷設比本隔離裝置要長的管路，該管路的材質為具有阻燃、抗靜電的特性，比如鐵管、PVC管等。
[0030]圖2示出了本發明實施例提供的隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術中使用的充氣膨脹后的隔離裝置的立體結構示意圖。參照圖2，本發明提供的一種隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術中使用的可充氣膨脹的隔離裝置，其包括可充氣膨脹的氣囊本體I和氣體控制器2，該氣囊本體I上開設有通氣孔3，上述氣體控制器2可開合地安裝于上述通氣孔3上。
[0031]上述氣體控制器2為氣體閥門控制器或安全閥自動鎖氣控制器，但并不局限于這兩種氣體控制器，可以是現有技術中已有的其他可行的氣體控制器，只要是可安全地控制本隔離裝置的充氣和放氣的裝置即可。
[0032]上述氣囊本體I內充入壓力為0.6-lMPa的氮氣或惰性氣體，其中氣囊本體I內若充入氮氣則由現有技術中已有的注氮機注入氮氣即可。
[0033]上述通氣孔3與上述氣體控制器2是配套使用的，所以通氣孔3與氣體控制器2在數量上是相同的。上述通氣孔3可以設置為一個，也可以設置為2個或者多個，以方便使用者對本隔離裝置進行敷設和多方向的充氣。但上述通氣孔3最好設置為2個，分別位于上述氣囊本體I的兩側，即可滿足方便使用者對本隔離裝置進行敷設和多方向的充氣的要求。此外，上述通氣孔3的個數設置的越多，成本越大，而且使得本隔離裝置越不結實。
[0034]上述氣囊本體I的長度和充氣膨脹后的形狀根據工作面現狀的具體情況而確定，通常情況下，該氣囊本體I的長度為10-50m，充氣膨脹后的形狀為圓柱型。
[0035]上述氣囊本體I充氣膨脹后的高度為采高的1.2-1.5倍，通常情況下，氣囊本體I充氣膨脹后的形狀為圓柱型，氣囊本體I充氣膨脹后在工作面使用時是放倒的圓柱體，則氣囊本體I充氣膨脹后的高度為該圓柱體上下底面圓的直徑，該直徑越大，其密封性越好，本發明提供的預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸的隔離裝置隔離采空區的效果就越好。
[0036]上述氣囊本體I由抗靜電阻燃材料制成，如橡膠、橡膠內襯的尼龍紡織布、玻璃纖維或具有彈性的塑性材料，但并不局限于上述這四種材料，可以是現有技術中已有的其他任何材料，只要能夠具有抗靜電阻燃特性的材料即可。
[0037]需要注意的是，本發明提供的一種隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術中使用的可充氣膨脹的隔離裝置，并不局限于上述實施例中所述的隔離裝置，只要能對采空回進行隔離，不論是充氣氣囊，還是其他具備隔離功能的裝置均可。
[0038]本發明提供的隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術，應用廣泛，可適用于以下情況:
[0039](I)防止或抑制煤層自燃和有害氣體外泄的所有盲巷；
[0040](2)采煤工作面生產過程中，或開采結束后的快速封閉和隔離；
[0041](3)掘進工作面生產過程中，或采掘活動結束時的快速封閉和隔離；
[0042](4)當采掘工作面發生災害需要快速封閉，而構筑永久密閉需準備及施工時間長，一時難以實施，為控制災害擴大、減輕災害影響，以及保護構筑密閉墻的施工人員不受災害影響，均可利用此技術進行臨時快速封閉；同時可達到對受災工作面進、回風同時封閉，杜絕次生災害發生；
[0043](5)適宜任何采高、煤厚、傾角及采煤工藝；
[0044](6)適用于其他任何可進行隔離防火防爆的地點。
[0045]本發明提供的隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術，具有至少以下有益效果之一:
[0046](I)可代替目前預防采空區煤層自燃懸掛擋風簾、砌袋子墻等臨時措施；
[0047](2)可有效杜絕采空區煤層(浮煤)自燃現象；
[0048](3)消除了瓦斯爆炸的條件；
[0049](4)有效抑制采空區瓦斯涌出；
[0050](5)可替代黃泥灌漿滅火系統，與注氮系統配合使用，進行綜合預防性防滅火，防止煤層自然發火；
[0051](6)消除或控制煤礦重大災害事故發生，實現煤礦安全生產；
[0052](7)運輸使用方便，可折疊運輸；
[0053](8)成本低，制造簡單。
[0054](9)對煤礦或非煤礦山災害事故應急救援，快速封閉災害區域，防止事故擴大將會產生非常重要的作用。
[0055]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術，該技術使用了一種可充氣膨脹的隔離裝置，包括以下步驟: (1)在各工作面協助敷設未充氣的所述隔離裝置； (2)采空區隔離:在采空區一側敷設未充氣的所述隔離裝置，使所述隔離裝置長度適宜，然后使所述隔離裝置充氣膨脹，使得膨脹后的隔離裝置與采空區未冒落或冒落不充分的頂板和底板密實接觸。
2.根據權利要求1所述的隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術，還包括步驟(3)，采空區隔離后向采空區注入氮氣或惰性氣體，把采空區內的氧氣置換出來，使隔離后的采空區內的氧氣含量降到10%以下。
3.根據權利要求2所述的隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術，其中，步驟(I)中在放頂煤工作面采用后溜協助敷設，其他工作面采用運輸機協助敷設或者預設敷設裝置協助敷設。
4.根據權利要求2所述的隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術，其中，步驟(2)中在采空區一側敷設未充氣的所述隔離裝置，沿切頂排支柱進行敷設，或沿綜采工作面液壓支架尾部進行敷設，或沿工作面傾斜方向進行敷設。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的隔離法預防采空區煤層自然發火和瓦斯爆炸技術，其中，步驟(2)中所述隔離裝置長度為與工作面的傾斜長度相等，或上下順槽端各余2_3m，或根據采煤工作面冒落，或其他地點使用等的具體情況，具體確定隔離裝置的長度，或搭接組合使用。
【文檔編號】E21F5/00GK104047628SQ201410328925
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年7月8日 優先權日:2014年7月8日
【發明者】李繼水 申請人:李繼水