厚煤层综采工作面洒浆装置及洒浆方法

摘要

本发明公开了一种厚煤层综采工作面洒浆装置及洒浆方法，厚煤层综采工作面洒浆装置包括多个洒浆单元，所述洒浆单元包括送浆管和洒浆管，所述洒浆管管径小于送浆管管径，所述送浆管和洒浆管通过异径三通连接，所述洒浆管与异径三通连接处设置有控制开关，相邻两个洒浆单元的送浆管通过异径三通串联。本发明洒浆装置结构简单、紧凑，洒浆方法科学、合理，克服了现有技术的诸多缺点，实现了安装和维护方便、喷洒效果佳、喷洒效率高的优点。

权利要求

1.一种厚煤层综采工作面洒浆装置，其特征在于，包括多个洒浆单元，所述洒浆单元包括送浆管和洒浆管，所述洒浆管管径小于送浆管管径，所述送浆管和洒浆管通过异径三通连接，所述洒浆管与异径三通连接处设置有控制开关，相邻两个洒浆单元的送浆管通过异径三通串联；

其中，所述异径三通上设置有U型卡子，所述U型卡子用于将异径三通固定在采煤工作面支架的架尾上；所述送浆管和洒浆管均采用高压胶管。

2.根据权利要求1所述的厚煤层综采工作面洒浆装置，其特征在于，所述控制开关为截止阀。

3.根据权利要求1所述的厚煤层综采工作面洒浆装置，其特征在于，所述洒浆管远离送浆管的一端设置有摆动部件。

4.根据权利要求1所述的厚煤层综采工作面洒浆装置，其特征在于，所述送浆管为Φ30～100mm、长1～5m的高压胶管。

5.根据权利要求1所述的厚煤层综采工作面洒浆装置，其特征在于，所述洒浆管为Φ15～50mm、长1～3m的高压胶管。

6.一种厚煤层综采工作面洒浆方法，其特征在于，包括如下步骤：

沿煤帮至采空区方向平行铺设设置有控制开关的洒浆管；

所述洒浆管线靠近煤帮的一侧由送浆管线相连，且固定在采煤工作面支架架尾；其中，所述洒浆管管径小于所述送浆管管径，所述送浆管和洒浆管通过异径三通连接，所述洒浆管与所述异径三通连接处设置有所述控制开关，所述异径三通上设置有U型卡子，所述U型卡子用于将异径三通固定在所述采煤工作面支架的架尾上；在采煤工作向前推进开采时，开启洒浆管的控制开关向采空区喷洒洒灌浆材料不少于3分钟。

7.根据权利要求6所述厚煤层综采工作面洒浆方法，其特征在于，所述喷洒洒灌浆材料时间不少于5分钟。

8.根据权利要求6或7所述厚煤层综采工作面洒浆方法，其特征在于，所述洒灌浆材料中包含重量百分比为10％～20％的煤矿防火化学材料。

说明书

厚煤层综采工作面洒浆装置及洒浆方法

技术领域

[0001] 本发明涉及煤矿安全生产技术，尤其涉及一种厚煤层综采工作面洒浆装置及洒浆方法。

背景技术

[0002] 目前，采煤作业中采煤工作面采空区的煤层都具有自燃发火倾向性，易发生煤炭自燃发火事故，对煤矿工作人员的生命安全造成了极大地影响，是煤炭生产中最危险因素之一。

[0003] 在采煤工作面的回采期间，由于采空区顶板冒落不充分，采空区必定存在扩散漏风，易造成煤层缓慢氧化。当工作面遇到异常区域推进度缓慢的时期，热量在采空区积聚，最终造成煤炭自燃发火事故，造成人员伤亡和财产损失。解决厚煤层综采工作面分层开采防止采空区煤炭自燃发火事故成为保障采煤工作面安全回采的重点之一。

[0004] 为了预防煤炭自燃发火事故，可通过对矿井生产工作面、封闭的采空区进行均压通风，减少漏风量，或进行洒灌浆等措施。目前综采工作面洒浆的方法是：人工拖拉一寸胶管在工作面中向采空区喷洒。这种洒浆方法劳动量大，人员在架档行走不安全，更影响工作面回采工序。

发明内容

[0005] 本发明提供一种厚煤层综采工作面洒浆装置，用以解决现有技术中的缺陷，实现结构简单、洒浆效果佳、工作效率高、有效确保采煤工作的安全进行。

[0006] 厚煤层综采工作面洒浆装置，包括多个洒浆单元，所述洒浆单元包括送浆管和洒浆管，所述洒浆管管径小于送浆管管径，所述送浆管和洒浆管通过异径三通连接，所述洒浆管与异径三通连接处设置有控制开关，相邻两个洒浆单元的送浆管通过异径三通串联。

[0007] 进一步地，所述异径三通上设置有U型卡子，所述U型卡子可用于将异径三通固定在采煤工作面支架的架尾(后立柱)上，进而实现厚煤层综采工作面洒浆装置与异径三通的同步运动。

[0008] 进一步地，所述控制开关为截止阀。

[0009] 进一步地，所述洒浆管远离送浆管的一端设置有摆动部件，以满足采空区各角度洒灌浆材料的喷洒。

[0010] 进一步地，所述送浆管和洒浆管均采用高压胶管。

[0011] 进一步地，所述送浆管为Φ30～100mm、长1～5m的高压胶管，优选的为：Φ51mm、长2.5m的高压胶管。所述洒浆管为Φ15～50mm、长1～3m的高压胶管，优选的为：Φ25mm、长1.6m的高压胶管。

[0012] 本发明的另一个目的是提供一种厚煤层综采工作面洒浆方法，以提高洒浆效果和洒浆效率，由此使得采煤工作面的煤炭自燃能够得到有效治理，提高了采煤工作的安全性。

[0013] 厚煤层综采工作面洒浆方法，包括如下步骤：

[0014] 沿煤帮至采空区方向平行铺设有设置有控制开关的洒浆管；

[0015] 所述洒浆管线靠近煤帮的一侧由送浆管线相连，且固定在采煤工作面支架架尾；

[0016] 在采煤工作向前推进开采时(即采煤工作面每割煤一刀，移一个步距液压支架进行放顶时)，开启洒浆管的控制开关向采空区喷洒洒灌浆材料不少于3分钟。

[0017] 进一步地，所述喷洒洒灌浆材料时间不少于5分钟，以保证洒浆充分。地面灌浆站同时要保证灌浆量和灌浆浓度。

[0018] 进一步地，所述洒灌浆材料中包含重量百分比为10％～20％的煤矿防火化学材料，可选的为LFM轻型充填材料，LFM轻型充填材料无毒副作用，不燃烧也不助燃，反应热低，充填成本远低于高分子泡沫材料，符合轻质、密封、承重、高效、环保的要求，能够有效完成有煤自燃隐患和瓦斯矿井的充填、密封、堵漏等诸多任务，完全可替代现有的高分子充填加固材料，使用成本是高分子充填加固材料的20-40％。可选的煤矿防火化学材料还有MEA-1煤矿防灭火剂等。

[0019] 根据煤矿防火化学材料性质调配好煤矿防火化学材料浆料中的比例，防止堵塞灌浆管路，必要时可以在上风巷设置井下移动注浆设备。由于井下送浆管路较长及检修期间不洒浆，部分洒灌浆材料长期停留在管道内，其中的防火化学材料发生凝固，造成管路堵塞。为了解决上述问题可在工作面上风巷距离采空区较近处设置移动注液泵进行喷洒，这种移动注液泵携带挪移方便，可杜绝或缓解因凝固导致的管路堵塞。

[0020] 将含有煤矿防火化学材料的泥浆均匀地喷洒在采空区底分层表层，使底分层形成隔热、隔气致密的焦化层，以防止采空区煤炭自燃发火，全面提高阻燃效果和防火功效。

[0021] 本发明厚煤层综采工作面洒浆装置结构简单、紧凑，厚煤层综采工作面洒浆方法科学、合理，与现有技术相比较，主要具有以下几方面优点：

[0022] 1、洒浆装置结构简单，便于安装和维护；

[0023] 2、使用时，洒浆装置固定在支架尾端，可随着支架一同前移，省去人工拖拽，大大减少操作工人的工作量；

[0024] 3、多根洒浆管路同时喷洒，喷洒效果佳、喷洒效率高。

[0025] 此外，本发明厚煤层综采工作面洒浆方法中采用的洒灌浆材料含有煤矿防火化学材料，可更有效减小采空区底分层接触氧气的自由面，使底分层形成隔热、隔气致密的焦化层，以防止煤炭自燃发火，全面提高阻燃效果和防火功效，由此使得采煤工作面的煤炭自燃能够得到有效治理，提高了采煤工作的安全性。

附图说明

[0026] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

[0027] 图1为本发明实施例二提供的厚煤层综采工作面洒浆装置的结构示意图。

[0028] 结合附图，本发明实施例中附图标记如下：

[0029] 1-送浆管 2-洒浆管 3-异径三通

[0030] 4-控制开关 5-煤帮 6-采空区

[0031] 7-上风巷 8-下风巷

具体实施方式

[0032] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0033] 实施例一

[0034] 厚煤层综采工作面洒浆装置，包括三个洒浆单元，每个洒浆单元包括一根送浆管和一根洒浆管，洒浆管管径小于送浆管管径，较大的送浆管径可保证各个洒浆管中洒灌浆材料符合喷洒流量的需要；送浆管和洒浆管通过异径三通连接，异径三通中的两个管径大小与送浆管相等，另一个管径与洒浆管管径相等；洒浆管与三通阀连接处设置有控制开关，用于控制洒浆管得开启；相邻两个洒浆单元的送浆管通过异径三通串联。靠近上风巷的送浆管连接有洒灌浆材料提供装置。

[0035] 使用时，在采煤作面架尾间沿煤帮至采空区方向平行铺设设置有控制开关的洒浆管，洒浆管线靠近煤帮的一侧由送浆管线相连，且固定在采煤工作面支架架尾；在采煤工作向前推进开采时，开启洒浆管的控制开关向采空区喷洒洒灌浆材料不少于3分钟。即可完成厚煤层综采工作面的洒浆工作。

[0036] 实施例二

[0037] 图1为本发明实施例二提供的厚煤层综采工作面洒浆装置的结构示意图。

[0038] 厚煤层综采工作面洒浆装置，包括多N个洒浆单元(N≥6)，每个洒浆单元包括一根送浆管1和一根洒浆管2，洒浆管2管径小于送浆管1管径，送浆管1为：Φ51mm、长2.5m的高压胶管。洒浆管2为：Φ25mm、长1.6m的高压胶管。送浆管1和洒浆管2通过异径三通3连接，异径三通3的三个管径分别为Φ51mm、Φ51mm和Φ25mm，洒浆管2与异径三通3连接处设置有控制开关4，控制开关4为截止阀或其他可实现管路关闭和开启的控制部件。相邻两个洒浆单元的送浆管1通过异径三通3串联。洒浆管2远离送浆管1的一端设置有摆动部件，在洒浆时可左右的摆动，以满足采空区6各角度的泥浆喷洒。

[0039] 异径三通3上设置有U型卡子，U型卡子可用于将异径三通3固定在采煤工作面支架的架尾(后立柱)上，进而实现厚煤层综采工作面洒浆装置的其他部件与异径三通3的同步运动。

[0040] 本实施例所公开的厚煤层综采工作面洒浆装置的工作原理，在采煤作面架尾间铺设上述厚煤层综采工作面洒浆装置，即厚煤层综采工作面洒浆装置的送浆管1自上风巷7向下风巷8铺设，所述洒浆管沿煤帮5至采空区6方向平行铺设。洒浆管2线靠近煤帮5的一侧由送浆管1相连，且固定在采煤工作面支架架尾；在采煤工作向前推进开采时，开启洒浆管的控制开关4向采空区喷洒洒灌浆材料不少于5分钟，即可完成厚煤层综采工作面的洒浆工作。

[0041] 实施例三

[0042] 本实施例公开了一种厚煤层综采工作面洒浆方法，包括如下步骤：

[0043] 在采煤工作面架尾间沿煤帮至采空区方向平行铺设设置有控制开关(Φ25mm截止阀)的洒浆管(Φ25mm×1.6m的短高压胶管)，控制开关用于控制洒浆管洒浆作业；

[0044] 洒浆管线靠近煤帮的一侧由送浆管(Φ51mm×2.5m的高压胶管)相连，洒浆管与送浆管通过Φ51mm变Φ25mm异径三通相连，异径三通通过U型卡子固定支架架尾，具体的固定在在支架的后立柱上；最靠近上风巷的送浆管与4寸灌浆管路接通，灌浆管路与送浆泵连接。

[0045] 在采煤工作向前推进开采时(即采煤工作面每割煤一刀，移一个步距液压支架进行放顶时)，由控制系统或人工开启洒浆管的控制开关向采空区喷洒洒灌浆材料(泥浆)5分钟。使煤矿防火化学材料能充分、均匀地喷洒在采空区底分层表层，使底分层形成隔热、隔气致密的焦化层，以防止采空区煤炭自燃发火，全面提高阻燃效果和防灭火功效。同时要求地面灌浆站提高充分的浆量及浓度，以保证洒浆充分、均匀的效果。

[0046] 工作面洒灌浆量：Q＝K×M×L×Ls×Kr

[0047] 式中K——灌浆系数，取0.04；

[0048] M——煤层开采厚度；

[0049] L——灌浆区的倾向长度；

[0050] Ls——工作面宽度；

[0051] Kr——煤炭回收率；

[0052] 此外，在采用随采随洒浆方法时，需要注意以下事项：

[0053] (1)洒浆过程中，应看守好洒浆管、送浆管和截止阀，有异常情况时立即关闭截止阀；(2)工作面洒浆人员，在洒灌浆材料到达工作面以后，应注意观察现场，打开截止阀准备送浆时，应当先小后大，严禁一次性打开，以防止压力较大，甩动伤人，可开启摆动部件或适当摆动管子，以洒满工作面所有角落、不留死角，将浮煤矸全部覆盖后方可。当工作面下风巷有浆涌出来时，应及时泵走，直至工作面洒浆结束后，方可停止送浆，然后洒浆管内所存洒灌浆材料全部放完。管子内不应存洒灌浆材料，为防止堵管必要时可以用水冲管，冲管应先小水后大水；(3)工作结束后应将阀门关严，在检查管路无其他情况后方可离开现场。(4)为确保效果，工作面一般应每次移架放顶后就洒一次浆，且要保证时间。

[0054] 在具体实施中，要充分考虑工作面布置的洒浆管路长度，当工作面向前推进一段距离后，可利用检修时间，对上风巷洒灌浆管路进行掐接，以满足工作面正常回采地推进度。

[0055] 洒灌浆材料选取：洒灌浆材料应选渗水性强、脱水快、收缩量小、不含可燃物、能就地取材、便于开采、运输和制备的洒灌浆材料。可选用含沙量不超过30％的沙质粘土和水配制成泥浆，泥浆水土比5∶1(体积)。

[0056] 为提高阻燃效果和防火功效，还可以向洒灌浆材料中加入重量百分比为15％的由徐州意创化工科技有限公司生产的LFM轻型充填材料，减小采空区底分层接触氧气的自由面，使底分层形成隔热、隔气致密的焦化层，以防止煤炭自燃发火，煤矿防火化学材料浓度是决定防灭火效果和影响工作面吨煤成本的一个重要参数，一般来说药剂浓度越大，防灭火的效果越好，但吨煤成本也将提高。一般使用的浓度为10％～20％。根据煤矿防火化学材料性质调配好比例，防止堵塞灌浆管路，必要时可以在风巷配井下移动注浆使用。

[0057] 本实施例中，在综采工作面架尾间沿煤帮至采空区方向平行铺设设置有控制开关的洒浆管，在采煤工作向前推进时随采随洒浆方法，洒灌浆材料(泥浆)含有LFM轻型充填材料等煤矿防火化学材料，减小采空区底分层接触氧气的自由面，使底分层形成隔热、隔气致密的焦化层，以防止煤炭自燃发火，全面提高阻燃效果和防灭火功效，由此使得采煤工作面的煤炭自燃能够得到有效治理，提高了采煤工作的安全性。

[0058] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。