一種惰性氣體煤礦巷道管道預埋方法及防護系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種惰性氣體煤礦巷道管道預埋方法及防護系統(tǒng)，通過對采空區(qū)管道的預埋，實現(xiàn)了當監(jiān)測到采空區(qū)的坍塌區(qū)域形成的相對密封空間內瓦斯氣體和一氧化碳氣體濃度超標時，將自動啟動惰性氣體裝置通過事先預埋在采空區(qū)的間隔式橫排管件上多組噴氣管組，向該危險區(qū)域充入惰性氣體，隨著對惰性氣體的注入、加之該危險區(qū)內的氣體通過煤礦瓦斯氣體排放管道系統(tǒng)送入惰性氣體發(fā)生裝置進行處理，從而使已坍塌的采空區(qū)密閉空間內易燃氣體濃度降低至安全范圍內，從而實現(xiàn)了對煤礦采空區(qū)多段密閉空間的惰化保護，達到采煤作業(yè)與采空區(qū)惰化防護同步進行的目的。
【專利說明】一種惰性氣體煤礦巷道管道預埋方法及防護系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于消防安全【技術領域】，具體涉及一種惰性氣體煤礦巷道管道預埋方法及防護系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]因地下煤層在成煤的同時，受高溫、高壓的環(huán)境影響，通過物理和化學作用將不斷會生成瓦斯，致使在煤礦開采過程，同時產生大量的瓦斯、一氧化碳氣體可燃氣體。加之，隨著采煤區(qū)向遠端的不斷延伸，采煤區(qū)的煤層被不斷挖掘空，形成了采空區(qū)，根據國家對煤礦開采作業(yè)規(guī)程要求，需要在靠近采煤工作區(qū)、沿采煤工作區(qū)反方向，按規(guī)范要求的間隔距離及范圍內，對形成采空區(qū)的頂部利用工裝進行加固支撐，此加固支撐工裝為一組可拆式工裝支架，需要不斷進行拆除、移位。其作用:一是用以保護采煤工工作時的人身安全，二是便于將開采出的原煤送至采煤區(qū)一旁的運煤傳輸裝置上被運走。其可拆式工裝支架的拆卸方式是采取拆遠端、移到近端的加固的循環(huán)拆卸、移位加固方式，從而實現(xiàn)了對采空區(qū)頂部受壓層的移位支撐。隨著采空區(qū)頂部支撐被拆除，該采空區(qū)巷道上部形成了懸空狀，受采空區(qū)巷道頂部地層壓應力的作用及采煤時機械敲擊或采煤高速旋轉的采煤刀具交變應力的振動力的作用，無支撐的采空區(qū)上部逐漸塌陷，直至采空區(qū)被垮落成若干區(qū)域，使該部位形成了相對密閉的空間。隨著時間的推移，該采空區(qū)密閉空間，可能因來自于地下滲出的瓦斯、一氧化碳氣體濃度不斷加大，同時，在煤礦開采過程中采空區(qū)存在大量遺留的浮煤，而浮煤的存在為煤礦自燃提供了物質條件，為瓦斯氣體的燃燒及爆炸提供了條件，從而使得煤礦因自燃、瓦斯爆炸嚴重威脅著煤礦的安全生產、制約著煤礦的生產。
[0003]通常，采煤工作面回采結束后，必須在45天內進行永久性封閉。目前國內外采取的對采空區(qū)進行封閉的方法主要有:預防性灌漿、噴灑阻化劑、注凝膠材料、巷道局部充填、注惰性氣體等幾種。其中:預防性灌漿、噴灑阻化劑、注凝膠材料、巷道局部充填的施工工作量大、需要操作者近距離進行施工，但井下各巷道內、采空區(qū)中會漂浮有來自從相對密閉空間滲出的瓦斯、一氧化碳氣體及浮煤可能對操作者的身體健康及人身安全構成威脅。而現(xiàn)有的注惰性氣體法需要在采煤工作區(qū)的煤采作業(yè)全部開掘完后，再安裝惰性氣體注氣管道，待注氣管道完成后，才能向多段被堵的采空區(qū)注入惰性氣體。這樣的施工方法主要有兩個弊端:一是二次布管只能在緊鄰采煤作業(yè)區(qū)完成的最遠端的最后一個局部坍塌部位的外部進行，且所注入的惰性氣體主要集中在非采空區(qū)的巷道，雖然注入惰性氣體后對整個井下巷道區(qū)域進行了惰化保護，但是要注入的惰性氣體量大，且隨著整個煤礦的煤層不斷向多段塌落的采空區(qū)滲入瓦斯氣體、一氧化碳氣體，因此需要通過煤礦設置的瓦斯氣體集中收集裝置進行二次處理，造成氣體收集裝置的建設成本、使用成本及后期的維護成本加大；二是國內外現(xiàn)有的惰性氣體裝置對分段塌落、形成的各自相對密閉空間的采空區(qū)注入惰性氣體保護的工序與采煤作業(yè)不是同步進行，盡管采煤作業(yè)區(qū)為了保護采煤人員的健康及人生安全，采煤工作區(qū)的沿途分段布置有通風管道，但對已塌落、形成的各自相對密閉空間的采空區(qū)里殘余的浮煤及滲透到該采空區(qū)里的瓦斯、一氧化碳氣體，因采煤區(qū)正在采掘的采煤設備在采煤工作過程中遇到硬點形成的刀具切削產生的阻力的突然加大產生振動，有可能觸發(fā)塌落的采空區(qū)里的瓦斯氣體在達到燃燒或爆炸的臨界條件時引發(fā)采空區(qū)的二次大面積坍塌，因此，仍然存在有一定的安全隱患。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于:針對上述存在的問題，提供一種能夠對每一個坍塌形成的相對密閉空間的采空區(qū)進行有效的惰化保護，同時實現(xiàn)采煤作業(yè)與采空區(qū)惰化保護可以同步進行的惰性氣體煤礦巷道管道預埋方法及防護系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的:一種惰性氣體煤礦巷道管道預埋方法，其特征在于:包括以下步驟:
a)、在采煤之前，對煤礦豎直巷道及工作面回風巷分別預埋相互連通的垂直巷道進井管道和惰性氣體過氣主管道，將與采礦區(qū)連通的煤礦瓦斯氣體排放管道系統(tǒng)與惰性氣體發(fā)生裝置相連；
b)、在采空區(qū)待拆巷道頂部支撐架未拆前，將間隔式橫排管件與事先埋好的惰性氣體過氣主管道上該段采空區(qū)對應的水平支管組連接；
C)、無支撐的采空區(qū)上部逐漸塌陷，直至采空區(qū)被垮落成若干相對密閉的空間，預先連接在惰性氣體過氣主管道上的間隔式橫排管件置于所述相對密閉的空間內；
d)、通過氣體濃度分析儀檢測采空區(qū)中瓦斯氣體及一氧化碳氣體濃度，若超過設定安全值，惰性氣體發(fā)生裝置通過事先預埋在采空區(qū)的隔式橫排管件，將惰性氣體充入到該相對密閉的采空區(qū)內，而該采空區(qū)內的瓦斯及一氧化碳氣體則通過煤礦瓦斯氣體排放管道系統(tǒng)排出，采礦作業(yè)區(qū)的采煤作業(yè)與采空區(qū)的惰化保護同步進行。
[0006]煤礦采空區(qū)惰性氣體防護系統(tǒng)，其特征在于:包括布置在采礦區(qū)地基處的惰性氣體過氣主管道以及置于豎直巷道內的垂直巷道進井管道，所述垂直巷道進井管道下端與惰性氣體過氣主管道一端連通，其上端通過惰性氣體入井前主管道與惰性氣體發(fā)生裝置出氣口連通，所述惰性氣體過氣主管道另一端設置有端面密封堵頭，在所述惰性氣體過氣主管道上設置有若干水平支管組，所述采礦區(qū)內采空區(qū)對應的惰性氣體過氣主管道上的水平支管組與間隔式橫排管件連接，所述采礦區(qū)內采礦作業(yè)區(qū)對應的惰性氣體過氣主管道上的水平支管組端面設置有堵頭，所述惰性氣體發(fā)生裝置進氣口與煤礦瓦斯氣體排放管道系統(tǒng)連通。
[0007]本發(fā)明所述的煤礦采空區(qū)惰性氣體防護系統(tǒng)，其在所述間隔式橫排管件上設置有若干向采空區(qū)延伸的噴氣管組。
[0008]本發(fā)明所述的煤礦采空區(qū)惰性氣體防護系統(tǒng)，其在所述噴氣管組上端面設置有堵頭。
[0009]本發(fā)明所述的煤礦采空區(qū)惰性氣體防護系統(tǒng)，其所述垂直巷道進井管道通過管道固定塊固定在豎直巷道內。
[0010]本發(fā)明所述的煤礦采空區(qū)惰性氣體防護系統(tǒng)，其所述惰性氣體入井前主管道通過進井過氣閥門與垂直巷道進井管道連通。
[0011]本發(fā)明通過對采空區(qū)管道的預埋，實現(xiàn)了對采空區(qū)的坍塌區(qū)域形成的相對密封空間內瓦斯氣體和一氧化碳氣體濃度的監(jiān)測，當氣體濃度超標時，將自動啟動惰性氣體裝置通過事先預埋在采空區(qū)的間隔式橫排管件上多組噴氣管組，向該危險區(qū)域充入惰性氣體，隨著對惰性氣體的注入、加之該危險區(qū)內的氣體通過煤礦瓦斯氣體排放管道系統(tǒng)送入惰性氣體發(fā)生裝置進行處理，從而使已坍塌的采空區(qū)密閉空間內易燃氣體濃度降低至安全范圍內，從而實現(xiàn)了對煤礦采空區(qū)多段密閉空間的惰化保護，達到采煤作業(yè)與采空區(qū)惰化防護同步進行的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的防護系統(tǒng)結構示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明中預埋管道的結構示意圖。
[0014]圖中標記:I為惰性氣體過氣主管道，2為豎直巷道，3為垂直巷道進井管道，4為惰性氣體入井前主管道，5為惰性氣體發(fā)生裝置，6為端面密封堵頭，7為水平支管組，8為采空區(qū)，9為間隔式橫排管件，10為采礦作業(yè)區(qū)，11為采礦區(qū)頂部非煤層，12為煤礦瓦斯氣體排放支管道，13為單向閥，14為煤礦瓦斯氣體集氣塊，15為煤礦瓦斯氣體排放主管道，16為噴氣管組，17為管道固定塊，18為進井過氣閥門。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖，對本發(fā)明作詳細的說明。
[0016]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0017]一種惰性氣體煤礦巷道管道預埋方法，包括以下步驟:
a)、在采煤之前，對煤礦豎直巷道及工作面回風巷分別預埋相互連通的垂直巷道進井管道和惰性氣體過氣主管道，將與采礦區(qū)連通的煤礦瓦斯氣體排放管道系統(tǒng)與惰性氣體發(fā)生裝置相連；
b)、在采空區(qū)待拆巷道頂部支撐架未拆前，將間隔式橫排管件與事先埋好的惰性氣體過氣主管道上該段采空區(qū)對應的水平支管組連接；
C)、無支撐的采空區(qū)上部逐漸塌陷，直至采空區(qū)被垮落成若干相對密閉的空間，預先連接在惰性氣體過氣主管道上的間隔式橫排管件置于所述相對密閉的空間內；
d)、通過氣體濃度分析儀檢測采空區(qū)中瓦斯氣體及一氧化碳氣體濃度，若超過設定安全值，惰性氣體發(fā)生裝置通過事先預埋在采空區(qū)的隔式橫排管件，將惰性氣體充入到該相對密閉的采空區(qū)內，而該采空區(qū)內的瓦斯及一氧化碳氣體則通過煤礦瓦斯氣體排放管道系統(tǒng)排出，采礦作業(yè)區(qū)的采煤作業(yè)與采空區(qū)的惰化保護同步進行。
[0018]如圖1和2所示，一種采用上述預埋方法形成的煤礦采空區(qū)惰性氣體防護系統(tǒng)，包括布置在采礦區(qū)地基處的惰性氣體過氣主管道I以及置于豎直巷道2內的垂直巷道進井管道3，所述垂直巷道進井管道3通過管道固定塊17固定在豎直巷道2內，所述垂直巷道進井管道3下端與惰性氣體過氣主管道I 一端連通，其上端通過惰性氣體入井前主管道4與惰性氣體發(fā)生裝置5出氣口連通，所述惰性氣體入井前主管道4通過進井過氣閥門18與垂直巷道進井管道3連通，所述惰性氣體過氣主管道I另一端設置有端面密封堵頭6，在所述惰性氣體過氣主管道I上設置有若干水平支管組7，所述水平支管組與水平面平行，所述采礦區(qū)內采空區(qū)8對應的惰性氣體過氣主管道2上的水平支管組7與間隔式橫排管件9連接，在所述間隔式橫排管件9上設置有若干向采空區(qū)8延伸的噴氣管組16，所述噴氣管組垂直于地面設置，在所述噴氣管組16上端面設置有堵頭，所述采礦區(qū)內采礦作業(yè)區(qū)10對應的惰性氣體過氣主管道2上的水平支管組7端面設置有堵頭，所述惰性氣體發(fā)生裝置5進氣口與煤礦瓦斯氣體排放管道系統(tǒng)連通，其中，所述煤礦瓦斯氣體排放管道系統(tǒng)包括預埋在在采礦區(qū)頂部非煤層11內的若干與采礦區(qū)連通的煤礦瓦斯氣體排放支管道12，所述若干煤礦瓦斯氣體排放支管道12分別通過單向閥13與煤礦瓦斯氣體集氣塊14連接，所述煤礦瓦斯氣體集氣塊14通過煤礦瓦斯氣體排放主管道15與惰性氣體發(fā)生裝置5進氣口連通。
[0019]其中，所述惰性氣體過氣主管道與水平支管組、水平支管組與噴氣管組兩兩相互垂直設置，或相互位置不限于垂直布置的形式，在所述惰性氣體過氣主管道與水平支管組、水平支管組與噴氣管組之間可設置方便安裝的活節(jié)、或檢測、清洗的閥件。
[0020]本發(fā)明的工作原理及管道布置的方式:
采煤之前，通過事先對煤礦豎直巷道及工作面回風巷預埋的垂直巷道進井管道和惰性氣體過氣主管道，并采用移位方式，在采空區(qū)待拆巷道頂部支撐架未拆前，將間隔式橫排管件與對應采空區(qū)事先預埋好的水平支管組的端面連接盤采用螺釘進行緊固。當系統(tǒng)中瓦斯氣體分析儀測出采空區(qū)中的瓦斯氣體及氧濃度超過惰性氣體發(fā)生裝置的設定值，惰性氣體發(fā)生裝置將啟動內部的惰性氣體發(fā)生爐，產生惰性氣體，經冷卻、過濾及對氧氣、一氧化碳氣體濃度檢測達到設定的范圍，使得一旦惰性氣體發(fā)生裝置送入惰性氣體后，可直接通過惰性氣體入井前主管道、進井過氣閥門、垂直巷道進井管道、惰性氣體過氣主管道、水平支管組及間隔式橫排管件直接向已坍塌、形成相對密閉空間的采空區(qū)充入惰性氣體，實現(xiàn)了一邊進行采煤作業(yè)、一邊對采空區(qū)里的易燃氣體的惰化保護。
[0021]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明、管道之間所成的角度、所用各管件的數(shù)量，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種惰性氣體煤礦巷道管道預埋方法，其特征在于:包括以下步驟: a)、在采煤之前，對煤礦豎直巷道及工作面回風巷分別預埋相互連通的垂直巷道進井管道和惰性氣體過氣主管道，將與采礦區(qū)連通的煤礦瓦斯氣體排放管道系統(tǒng)與惰性氣體發(fā)生裝置相連； b)、在采空區(qū)待拆巷道頂部支撐架未拆前，將間隔式橫排管件與事先埋好的惰性氣體過氣主管道上的該段采空區(qū)相對應的水平支管組連接； C)、無支撐的采空區(qū)上部逐漸塌陷，直至采空區(qū)被垮落成若干相對密閉的空間，預先連接在惰性氣體過氣主管道上的間隔式橫排管件置于所述相對密閉的空間內； d)、通過氣體濃度分析儀檢測采空區(qū)中瓦斯氣體及一氧化碳氣體濃度，若超過設定安全值，惰性氣體發(fā)生裝置通過事先預埋在采空區(qū)的隔式橫排管件，將惰性氣體充入到該相對密閉的采空區(qū)內，而該采空區(qū)內的瓦斯及一氧化碳氣體則通過煤礦瓦斯氣體排放管道系統(tǒng)排出，采礦作業(yè)區(qū)的采煤作業(yè)與采空區(qū)的惰化保護同步進行。
2.煤礦采空區(qū)惰性氣體防護系統(tǒng)，其特征在于:包括布置在采礦區(qū)地基處的惰性氣體過氣主管道(I)以及置于豎直巷道(2)內的垂直巷道進井管道(3)，所述垂直巷道進井管道(3 )下端與惰性氣體過氣主管道(I) 一端連通，其上端通過惰性氣體入井前主管道(4 )與惰性氣體發(fā)生裝置(5)出氣口連通，所述惰性氣體過氣主管道(I)另一端設置有端面密封堵頭(6)，在所述惰性氣體過氣主管道(I)上設置有若干水平支管組(7)，所述采礦區(qū)內采空區(qū)(8)對應的惰性氣體過氣主管道(2)上的水平支管組(7)與間隔式橫排管件(9)連接，所述采礦區(qū)內采礦作業(yè)區(qū)(10)對應的惰性氣體過氣主管道(2)上的水平支管組(7)端面設置有堵頭，所述惰性氣體發(fā)生裝置(5)進氣口與煤礦瓦斯氣體排放管道系統(tǒng)連通。
3.根據權利要求2所述的煤礦采空區(qū)惰性氣體防護系統(tǒng)，其特征在于:在所述間隔式橫排管件(9)上設置有若干向采空區(qū)(8)延伸的噴氣管組(16)。
4.根據權利要求3所述的煤礦采空區(qū)惰性氣體防護系統(tǒng)，其特征在于:在所述噴氣管組(16)上端面設置有堵頭。
5.根據權利要求2、3或4所述的煤礦采空區(qū)惰性氣體防護系統(tǒng)，其特征在于:所述垂直巷道進井管道(3)通過管道固定塊(17)固定在豎直巷道(2)內。
6.根據權利要求5所述的煤礦采空區(qū)惰性氣體防護系統(tǒng)，其特征在于:所述惰性氣體入井前主管道(4 )通過進井過氣閥門(18 )與垂直巷道進井管道(3 )連通。
【文檔編號】E21F11/00GK103850707SQ201410082388
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月7日 優(yōu)先權日:2014年3月7日
【發(fā)明者】汪映標, 張宗勤, 孟石如, 張寧甲, 楊曦 申請人:四川威特龍消防設備有限公司