煤礦矸石山防爆阻化劑及處理與預警方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及煤礦矸石山防爆阻化劑及處理與預警方法。所述防爆阻化劑由如下質量百分比的原料制備而成：偏氯乙烯乳液10-20%，聚乙烯醇0.5-2%，有機膨潤土0.1-0.5%，鹵代磷酸酯（BCMP）1-10%，膦酸酯（DMMP）1-15%，乳化劑OP-10?0.1-1%，聚醚表面活性劑0.5-2%，余量為水。防爆預警系統(tǒng)包括數據采集模塊、信號傳輸模塊、分析處理模塊以及執(zhí)行模塊。本發(fā)明阻化劑與煤礦矸石結合穩(wěn)定，能長期附著其表面，與煤矸石有良好的附著力，阻化效果好；該阻化劑可以配制成高滲透或高阻化率阻化液。同時與煤礦矸石山自燃、爆炸的監(jiān)測預警系統(tǒng)相配合，以達到長期監(jiān)控和解決矸石山自燃和爆炸的難題。
【專利說明】煤礦矸石山防爆阻化劑及處理與預警方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于防治煤礦矸石山自燃、爆炸的綜合治理領域，具體地說，涉及煤礦矸石 山防爆阻化劑及處理與預警方法。

【背景技術】
[0002] 我國每年煤矸石排放量在1億噸以上，歷年累計堆存量達50億噸，占地面積30萬 畝，構成大小不一的煤矸石山數千座，其中有1/3發(fā)生自燃。嚴重破壞了礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境、 威脅人民生命和財產安全，煤矸石污染是世界各主要產煤國所面臨的重要環(huán)境問題之一。
[0003] 煤矸石對環(huán)境的危害主要是：①對礦區(qū)大氣環(huán)境的污染：煤矸石在運輸、堆放過 程中會產生粉塵隨風懸浮于大氣中，其中有害物質對人健康帶來危害，并影響自然景觀。② 對礦區(qū)土地的損害：首先是占用了大量可耕土地，其次是矸石隨風和水流失到周圍土壤中， 部分被溶解析出的有害物質隨降水形成地表徑流進入水體或滲入土壤，從而污染了水源及 其附近土壤。③對生命財產的危害：當矸石中含劣質煤和含硫在1?1. 5%以上時，會氧化 集熱發(fā)生自燃，放出大量的有害氣體(如CO、C02、H2S、S0 2、NOx、CmHn等）和煙塵，對周圍的 大氣環(huán)境造成嚴重的污染；矸石山在受到爆破震動或雨水侵蝕時常導致滑坡、泥石流或矸 石山爆炸等災害。我國就發(fā)生過多起矸石山坍塌、爆炸事故，據不完全統(tǒng)計，我國每年發(fā)生 的矸石山自燃和爆炸事件所造成的損失高達數億元。給人身安全和財產造成嚴重損失。
[0004] 鑒于煤矸石爆炸的源頭是矸石山的自燃，世界各產煤國都在積極開展預防矸石山 自燃和爆炸的研究。國內外對自燃矸石山的滅火方法主要有：表面封閉法(覆蓋法);推平壓 實法；泡沫法；控制燃燒法；噴漿法；灌注法；挖掘熄滅法；深部注漿法等。發(fā)達國家尤其美 國近年開發(fā)出一些新的滅火方法主要有：燃燒法、灌漿密閉和泡沫滅火法、低溫惰性氣體法 等。
[0005] 現(xiàn)有的治理方法經實踐證明有一定的效果，使用的方法主要都是物理方法，但有 效地徹底解決矸石山的自燃和爆炸問題，是長期以來一直困擾煤礦生產和環(huán)保的技術難 題；我國各地已滅火成功的矸石山因為種種原因往往也出現(xiàn)復燃現(xiàn)象，從而前功盡棄。
[0006] 目前對治理煤礦矸石山自燃與爆炸問題做了很多研究，CN101487399A公開了一種 預防煤炭自燃的阻化劑及制備和使用方法，主要由氯化鎂、四硼酸鈉、葡萄糖酸鈉、十二烷 基硫酸鈉等制成阻化劑，但是此阻化劑成本較高，而且與煤礦的膠結作用不好，達不到長期 有效地阻化效果。而且現(xiàn)有對煤礦矸石山的治理普遍缺乏與監(jiān)測預警系統(tǒng)的配合，不能實 時監(jiān)控煤礦矸石山的狀態(tài)，從而不利于煤礦矸石山的長期有效治理。


【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明是通過對矸石山組成、堆放情況、自燃成因等進行詳細的研究分析，研究開 發(fā)出一種化學阻化劑及防爆處理與預警方法，是一種將化學治理與物理治理相結合的新方 法，是防治矸石山自燃、爆炸和進行預警一體化的綜合系統(tǒng)，達到長期解決煤礦矸石山自燃 和爆炸難題的目的。
[0008] 本發(fā)明是通過以下措施實現(xiàn)的：
[0009] 一種煤礦矸石山防爆阻化劑，由如下質量百分比的原料制備而成：
[0010] 偏氯乙烯乳液 10-20%, 聚乙烯醇 0. 5?2%, 有機膨潤土 0. f 0. 5%, 鹵代磷酸酯（BCMP) Γ10%, 膦酸酯（DMMP) Γ15%, 乳化劑 0Ρ-1.0 0. η%?
[0011] 聚鰱表面活性劑 0.51%, 佘量為水。
[0012] 其中，聚醚表面活性劑分子量為10000-15000。
[0013] 該阻化劑特點是：偏氯乙烯乳液阻燃效果好，加上鹵代磷酸酯（BCMP)和膦酸酯 (DMMP)具有很好的阻燃作用，防止煤矸石自燃。偏氯乙烯乳液和聚乙烯醇具有成膜和粘結 性能，可以阻止空氣接觸和防止煤矸石顆粒破碎。上述原料制備的阻化劑與煤礦矸石結合 穩(wěn)定，能長期附著其表面，具有一定的膠結作用，阻化效果好；與水有良好的相溶性，同時能 提高灌注漿的滲透性能。該阻化劑可以復配成高滲透阻化液和高阻化率阻化液的灌注漿進 行注漿。
[0014] 一種由上述煤礦矸石山防爆阻化劑制成的高滲透阻化液，按所占配成后高滲透阻 化液總質量的百分比，包括阻化劑2-10%，TEGO Wet500潤濕劑0. 2-1%，消泡劑0. 5-1%，水余 量。取符合比例的阻化劑，依次加入水、TEGO Wet500潤濕劑、消泡劑混合充分后制得。該 注漿阻化液特點是具有高滲透性，可降低動態(tài)表面張力，每公斤液體可潤濕500平方米，可 以滲透至矸石山深處和煤矸石毛細孔中，具有較好的阻化效果；同時灌注漿時無氣泡產生。
[0015] 一種由上述煤礦矸石山防爆阻化劑制成的高阻化率阻化液，按所占配成后高阻化 率阻化液總質量的百分比，包括阻化劑5-20%，Ca (0H) 2石灰乳10-20%，消泡劑0. 1-0. 5%，水 余量。取符合比例的阻化劑，依次加入水、Ca(OH)2石灰乳、消泡劑混合充分后制得。該注漿 阻化液特點是具有高阻化率一阻化率達到92%，高粘結性能，阻化效率持久。
[0016] 使用時將上述復配成的高滲透阻化液或高阻化率阻化液的灌注漿注到煤矸石或 煤柱裂縫等易于自燃的地點，阻化劑粘附于煤礦矸石和煤炭的表面，隔絕氧氣，阻止氧化， 降低矸石、煤炭的氧化能力，起到防火作用。所以將配制成的灌注漿，噴灑到煤礦矸石和煤 炭的表面或注入到煤礦矸石和煤炭的縫隙中。
[0017] 該阻化劑阻化率達到92% (國家標準是40%)，阻化壽命大于380min (國家標準是 200min)。氧指數大于29%，自燃點大于482°C，自熄時間小于1S。
[0018] 處理后煤礦矸石山的內部溫度小于其自燃臨界溫度80?KKTC，滅火后的煤礦矸 石山5年內不自燃。治理后的矸石山S〇J_放濃度不超過國家三級標準（0.7mg/Nm 3)。低毒 無害、無環(huán)境污染、安全性好、不燃、不爆，以水作溶劑，用量少，成本低。
[0019] 一種煤礦矸石山防爆處理與預警方法：
[0020] 包括將復配的高滲透阻化液或高阻化率阻化液的灌注漿注入煤礦矸石山縫隙內 的步驟；
[0021] 及預設防爆預警系統(tǒng)的步驟；
[0022] 所述防爆預警系統(tǒng)包括數據采集模塊、信號傳輸模塊、分析處理模塊以及執(zhí)行模 塊，其中：
[0023] 所述數據采集模塊，包括傳感器裝置、數據采集卡，所述傳感器裝置將信號轉化為 電壓或電流信號，傳輸至所述數據采集卡；其中，所述傳感器裝置至少包括溫度傳感器；
[0024] 所述信號傳輸模塊，包括無線發(fā)送器和無線接收器，所述數據采集卡與無線發(fā)送 器連接，所述數據采集卡采集的信號通過無線發(fā)送器傳輸至所述無線接收器；
[0025] 所述分析處理模塊，包括電腦數據處理系統(tǒng)和PLC，無線接收器將接收的信號傳輸 到電腦數據處理系統(tǒng)進行處理分析，電腦數據處理系統(tǒng)將分析結果以命令形式傳輸給PLC 控制執(zhí)行模塊執(zhí)行相應命令；
[0026] 所述執(zhí)行模塊，由灌漿機械器材、聲光報警器、警戒級別顯示燈組成。
[0027] 傳感器裝置將其溫度、濕度、濃度等信號轉化為電壓或電流信號，由數據采集卡采 集這些信號，用無線發(fā)送器傳輸給距離煤堆較遠距離的接受無線接收器，可以實現(xiàn)信號的 遠距離傳遞。上位機電腦數據處理系統(tǒng)將接收到的無線信號處理分析，并在顯示器上顯示 這些數據。同時將分析結果以命令形式傳輸給下位機PLC，下位機PLC根據相應命令控制執(zhí) 行器執(zhí)行相應處理。
[0028] 進一步地，上述分析處理模塊的工作過程至少包括下列步驟：
[0029] 步驟1，電腦數據處理系統(tǒng)接收到無線接收器傳輸的信號后，判斷溫度是否大于預 設自動執(zhí)行溫度T1，若是，執(zhí)行步驟3 ;否則，判斷溫度是否大于預設提醒溫度T2,若是，執(zhí) 行步驟2 ;否則，不進行任何操作；其中0<T2<T1<KKTC ;
[0030] 步驟2,執(zhí)行模塊發(fā)出第一級聲光響鈴預警，并短信發(fā)送即時煤體數據信息至監(jiān)控 者，系統(tǒng)進入等待反應時間；其中等待反應時間處理信息包括如下步驟 ：
[0031] 步驟201 :上述電腦數據處理系統(tǒng)判斷等待反應時間是否大于設定值，若是，執(zhí)行 步驟3;否則，執(zhí)行步驟102;
[0032] 步驟202 :上述電腦數據處理系統(tǒng)判斷上述監(jiān)控者是否回復響應的命令，若是， PLC根據命令控制執(zhí)行模塊進行相應操作，否則，執(zhí)行步驟101 ;
[0033] 步驟3,執(zhí)行模塊自動開啟聲光報警器并執(zhí)行防自燃措施。
[0034] 其中：T1 優(yōu)選 80°C，T2 優(yōu)選 70°C。
[0035] 作為優(yōu)選方案，所述傳感器裝置安裝于煤礦矸石山自山頂向下1. 5米處。
[0036] 根據測量煤礦矸石發(fā)生自燃的溫度規(guī)律，設置一個提醒溫度和一個系統(tǒng)自動執(zhí)行 溫度。提醒溫度定為70°C溫度不會自燃，系統(tǒng)會亮紅燈提醒注意，而自動執(zhí)行溫度80°C較 提醒溫度要高，煤礦矸石容易會發(fā)生自燃現(xiàn)象，系統(tǒng)會開啟聲光報警器示警并自動執(zhí)行防 自燃措施，避免自燃。
[0037] 如果提醒溫度警報發(fā)出后在指定的反應時間內，工作人員沒有做出及時回應，系 統(tǒng)將自動進行煤礦矸石處理操作?？梢杂行У姆乐褂捎趩T工擅離職守等因素造成的潛在威 脅。
[0038] 根據可能會使煤矸石發(fā)生自燃和爆炸現(xiàn)象的各個次指標設置安全等級，例如煤濕 度、C0濃度、氧濃度等，當某一個次指標超出設置的安全范圍，安全等級降低一級，安全等級 通過亮燈預警體現(xiàn)，紅燈亮的越多安全等級越低，用來警示監(jiān)測者注意，并進行相應處理。 因為濕度、氧濃度、外界溫度變化等因素超過安全范圍不會立刻造成自燃，也不是發(fā)生自燃 的直接體現(xiàn)，以此提示監(jiān)控者進行相應分析和處理。
[0039] 據調查研究顯示自燃一般發(fā)生在煤礦矸石山下1. 5米左右的地方，所以溫度傳感 器等放于煤礦矸石山下1. 5米左右的地方，首先判斷自燃發(fā)生的最直接體現(xiàn)因素溫度，如 果溫度大于70°C，發(fā)出第一級預警，通過監(jiān)控室聲光響鈴和發(fā)送即時的煤體數據信息給監(jiān) 控者，進入等待判斷時間，在此時間范圍內，監(jiān)控室人員可以通過操控電腦完成處理或事主 通過回復短信由電腦終端接受短信命令執(zhí)行進行操作。如果操作時間超過設定的反應等待 時間，系統(tǒng)自動執(zhí)行煤礦矸石堆自燃預防操作。當溫度高于80°C時，由系統(tǒng)自動執(zhí)行防自燃 措施(不需要人參與)并且聲光響鈴報警。與此同時數據采集卡每隔一段時間采集的著火次 指標濕度、C0濃度、S0 2濃度、02濃度。根據經驗規(guī)律設定相應危險范圍，當其中N項次指標 達到危險時，對煤礦安全級別降低N級，以亮紅燈個數來警戒監(jiān)控者注意。
[0040] 由于傳感器使用環(huán)境惡劣、使用壽命有限等因素，傳感器在使用過程中會出現(xiàn)損 壞或者不正常工作，故設置傳感器檢修環(huán)節(jié)，對相應傳感器設置標志位，每隔一段時間檢測 標志位的數據是否正常來判斷傳感器正常工作與否。如果不正常，則提示員工檢修。檢修 完畢后繼續(xù)檢測，直到結果正常，傳感器檢修循環(huán)完成。
[0041] 本發(fā)明根據矸石山組成、堆放情況、自燃成因，進行研究分析，研究一種化學阻化 劑復配成灌注漿，采用注漿方法治理，將化學治理與物理治理相結合的新方法，提出適合我 省煤矸石山具體情況的治理工藝方案。同時設計出矸石山自燃、爆炸的監(jiān)測預警系統(tǒng)，將 處理過的煤礦矸石山安裝防爆預警系統(tǒng)，時刻監(jiān)測目標矸石山的各項指標，以便采取相應 措施預防矸石山的自燃、爆炸，通過治理與監(jiān)測雙重措施，以達到綜合治理煤礦矸石山的目 的。
[0042] 同樣，本發(fā)明也可應用到煤炭的防自燃、防爆炸的治理中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0043] 圖1是本發(fā)明的防爆預警系統(tǒng)流程圖。

【具體實施方式】
[0044] 以下結合附圖和實施例具體說明本發(fā)明，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于 限定本發(fā)明的范圍。
[0045] 實施例1
[0046] 一種煤礦矸石山防爆阻化劑，由如下質量的原料制備而成：偏氯乙烯乳液15kg， 聚乙烯醇lkg，有機膨潤土 0. 3kg，鹵代磷酸酯（BCMP)5kg，膦酸酯（DMMP)7kg，消泡劑0. 5kg， 聚醚表面活性劑lkg，水70. 2kg，攪拌均勻配制成100kg水分散溶液。其中聚醚表面活性劑 分子量為10000-15000。
[0047] 取上述阻化劑100kg，加入水1874kg，加入TEGO Wet500潤濕劑10kg，加入消泡劑 16kg混合均勻制成高滲透阻化液，施工時將配制好的高滲透阻化液注到煤礦矸石或煤柱裂 縫等易于自燃的地點，阻化劑粘附于矸石和煤的表面，隔絕氧氣，阻止氧化，降低煤礦矸石、 煤炭的氧化能力，起到防火作用。
[0048] 該阻化劑阻化率達到92%，阻化壽命大于380min。氧指數29%，自燃點482°C，自熄 時間1S。
[0049] 實施例2
[0050] -種煤礦矸石山防爆阻化劑，由如下質量的原料制備而成：偏氯乙烯乳液10kg， 聚乙烯醇2kg，有機膨潤土 0. 5kg，鹵代磷酸酯（BCMP)3kg，膦酸酯（DMMP)3kg，消泡劑0. 2kg， 聚醚表面活性劑〇. 8kg，水80. 5kg，攪拌均勻配制成100kg水分散溶液。其中聚醚表面活性 劑分子量為10000-15000。
[0051] 取上述阻化劑100kg，加入水428. 125kg、Ca(0H)2石灰乳93. 75kg、消泡劑3. 125kg 充分混合制成高阻化率阻化液，施工時將配制好的高阻化率阻化液注到煤礦矸石或煤柱裂 縫等易于自燃的地點，阻化劑粘附于矸石和煤炭的表面。
[0052] 該阻化劑阻化率達到92 (國家標準是40%)，阻化壽命大于380min (國家標準是 200min)。氧指數30%，自燃點485°C，自熄時間1S。
[0053] 實施例3
[0054] -種煤礦矸石山防爆阻化劑，由如下質量的原料制備而成：偏氯乙烯乳液12kg， 聚乙烯醇1. 5kg，有機膨潤土 0. 4kg，鹵代磷酸酯（BCMP) 10kg，膦酸酯（DMMP) 12kg，消泡劑 0. 3kg，聚醚表面活性劑0. 5kg，水63. 3kg，攪拌均勻配制成100kg水分散溶液。其中聚醚表 面活性劑分子量為10000-15000。
[0055] 取上述阻化劑100kg，加入水1138. 75kg，加入TEGO Wet500潤濕劑3. 75kg，加入消 泡劑7. 5kg混合均勻制成高滲透阻化液，施工時將配制好的高滲透阻化液注到煤礦矸石或 煤柱裂縫等易于自燃的地點，阻化劑粘附于矸石和煤的表面，隔絕氧氣，阻止氧化，降低煤 礦石干石、煤炭的氧化能力，起到防火作用。
[0056] 該阻化劑阻化率達到92%，阻化壽命大于380min。氧指數30%，自燃點490°C，自熄 時間1S。
[0057] 實施例4
[0058] 一種煤礦矸石山防爆處理與預警方法，包括將高滲透阻化液注入煤礦矸石山縫隙 內的步驟；
[0059] 其中高滲透阻化液通過以下方法配制而成，首先制備阻化劑，將偏氯乙烯乳液 20kg，聚乙烯醇lkg，有機膨潤土 0. 2kg，鹵代磷酸酯（BCMP)7kg，膦酸酯（DMMP)lOkg，消泡劑 0. 8kg，聚醚表面活性劑1. 5kg，水59. 5kg，攪拌均勻配制成100kg水分散溶液。然后將得到 的100kg阻化劑水分散溶液，依次加入水882kg，加入TEGO Wet500潤濕劑10kg，加入消泡 劑8kg。施工時將配制好的高滲透阻化液注到煤礦矸石或煤柱裂縫等易于自燃的地點。
[0060] 及預設防爆預警系統(tǒng)的步驟；
[0061] 其中防爆預警系統(tǒng)包括數據采集模塊、信號傳輸模塊、分析處理模塊以及執(zhí)行模 塊，其中：
[0062] 所述數據采集模塊，包括傳感器裝置、數據采集卡，所述傳感器裝置將信號轉化為 電壓或電流信號，傳輸至所述數據采集卡；所述傳感器裝置包括溫度傳感器；
[0063] 所述信號傳輸模塊，包括無線發(fā)送器和無線接收器，所述數據采集卡與所述無線 發(fā)送器連接，所述數據采集卡采集的信號通過無線發(fā)送器傳輸至所述無線接收器；
[0064] 所述分析處理模塊，包括電腦數據處理系統(tǒng)和PLC，無線接收器將接收的信號傳輸 到電腦數據處理系統(tǒng)進行處理分析，電腦數據處理系統(tǒng)將分析結果以命令形式傳輸給PLC 控制執(zhí)行模塊執(zhí)行相應命令；
[0065] 所述執(zhí)行模塊，由相應機械器材、聲光報警器、警戒級別顯示燈組成。
[0066] 上述分析處理模塊的工作過程包括下列步驟：
[0067] 步驟1，電腦數據處理系統(tǒng)接收到無線接收器傳輸的信號后，判斷溫度是否大于預 設自動執(zhí)行溫度80°C，若是，執(zhí)行步驟3 ;否則，判斷溫度是否大于預設提醒溫度70°C，若 是，執(zhí)行步驟2 ;否則，不進行任何操作；
[0068] 步驟2,執(zhí)行模塊發(fā)出第一級聲光響鈴預警，并短信發(fā)送即時煤體數據信息至監(jiān)控 者，系統(tǒng)進入等待反應時間；其中等待反應時間處理信息包括如下步驟：
[0069] 步驟201 :上述電腦數據處理系統(tǒng)判斷等待反應時間是否大于設定值，若是，執(zhí)行 步驟3;否則，執(zhí)行步驟102;
[0070] 步驟202 :上述電腦數據處理系統(tǒng)判斷上述監(jiān)控者是否回復響應的命令，若是， PLC根據命令控制執(zhí)行模塊進行相應操作，否則，執(zhí)行步驟101 ;
[0071] 步驟3,執(zhí)行模塊自動開啟聲光報警器并執(zhí)行防自燃措施。
[0072] 該阻化劑阻化率達到92% (國家標準是40%)，阻化壽命大于380min (國家標準是 200min)。氧指數29%，自燃點482°C，自熄時間1S。
[0073] 此阻化劑其特點是阻化效果好，與煤礦矸石結合穩(wěn)定，能長期附著其表面，具有一 定的膠結作用；該阻化劑能與水有良好的相溶性，同時能提高漿體的滲透性能。
[0074] 同時，在上述處理過的煤礦矸石內安裝防爆預警系統(tǒng)，將溫度傳感器放于煤礦矸 石山下1. 5米左右的地方，首先判斷自燃發(fā)生的最直接體現(xiàn)因素溫度，如果溫度大于70°C， 發(fā)出第一級預警，通過監(jiān)控室聲光響鈴和發(fā)送即時的煤體數據信息給監(jiān)控者，進入等待判 斷時間，在此時間范圍內，監(jiān)控室人員可以通過操控電腦完成處理或事主通過回復短信由 電腦終端接受短信命令執(zhí)行進行操作。如果操作時間超過設定的反應等待時間，系統(tǒng)自動 執(zhí)行煤礦矸石堆自燃預防操作。當溫度高于80°C時，由系統(tǒng)自動執(zhí)行防自燃措施(不需要人 參與）并且聲光響鈴報警。與此同時數據采集卡每隔一段時間采集的著火次指標濕度、C0 濃度、S0 2濃度、02濃度。根據經驗規(guī)律設定相應危險范圍，當其中N項次指標達到危險時， 對煤礦安全級別降低N級，以亮紅燈個數來警戒監(jiān)控者注意。
[0075] 實施例5
[0076] -種基于權利要求3所述的煤礦矸石山防爆處理與預警方法，包括將高阻化率阻 化液注入煤礦矸石山縫隙內的步驟；
[0077] 其中高阻化率阻化液通過以下方法配制而成，首先制備阻化劑，將偏氯乙烯乳液 18kg，聚乙烯醇lkg，有機膨潤土0. 3kg，鹵代磷酸酯（BCMP)7kg，膦酸酯（DMMP)阻燃劑10kg， 消泡劑〇. 7kg，聚醚表面活性劑1. 5kg，水61. 5kg，充分混合配制成100kg水分散溶液。然后 將得到的l〇〇kg阻化劑水分散溶液，依次加入777kg水、120kgCa (0H) 2石灰乳和3kg消泡 劑配制成高阻化率阻化液；
[0078] 及預設防爆預警系統(tǒng)的步驟；
[0079] 所述防爆預警系統(tǒng)包括數據采集模塊、信號傳輸模塊、分析處理模塊以及執(zhí)行模 塊，其中：
[0080] 所述數據采集模塊，包括傳感器裝置、數據采集卡，所述傳感器裝置將信號轉化為 電壓或電流信號，傳輸至所述數據采集卡；所述傳感器裝置包括溫度傳感器、濕度傳感器、 C0濃度傳感器、02濃度傳感器和S02濃度傳感器。傳感器裝置安裝于煤礦矸石下1. 5米處。
[0081] 所述信號傳輸模塊，包括無線發(fā)送器和無線接收器，所述數據采集卡與所述無線 發(fā)送器連接，所述數據采集卡采集的信號通過無線發(fā)送器傳輸至所述無線接收器；
[0082] 所述分析處理模塊，包括電腦數據處理系統(tǒng)和PLC，無線接收器將接收的信號傳輸 到電腦數據處理系統(tǒng)進行處理分析，電腦數據處理系統(tǒng)將分析結果以命令形式傳輸給PLC 控制執(zhí)行模塊執(zhí)行相應命令；
[0083] 所述執(zhí)行模塊，由相應機械器材、聲光報警器、警戒級別顯示燈組成。
[0084] 其中分析處理模塊的工作過程包括下列步驟：
[0085] 步驟1，電腦數據處理系統(tǒng)接收到無線接收器傳輸的信號后，判斷溫度是否大于預 設自動執(zhí)行溫度80°C，若是，執(zhí)行步驟3 ;否則，判斷溫度是否大于預設提醒溫度70°C，若 是，執(zhí)行步驟2 ;否則，不進行任何操作；
[0086] 步驟2,執(zhí)行模塊發(fā)出第一級聲光響鈴預警，并短信發(fā)送即時煤體數據信息至監(jiān)控 者，系統(tǒng)進入等待反應時間；其中等待反應時間處理信息包括如下步驟：
[0087] 步驟201 :上述電腦數據處理系統(tǒng)判斷等待反應時間是否大于設定值，若是，執(zhí)行 步驟3;否則，執(zhí)行步驟102;
[0088] 步驟202 :上述電腦數據處理系統(tǒng)判斷上述監(jiān)控者是否回復響應的命令，若是， PLC根據命令控制執(zhí)行模塊進行相應操作，否則，執(zhí)行步驟101 ;
[0089] 步驟3,執(zhí)行模塊自動開啟聲光報警器并執(zhí)行防自燃措施。
[0090] 同時，電腦數據處理系統(tǒng)判斷濕度、C0濃度、so2濃度、02濃度是否分別處于設定范 圍之內，若是，不進行任何操作；
[0091] 否則，傳達命令至PLC控制執(zhí)行模塊進行相應的亮燈預警。
[0092] 該阻化劑阻化率達到92% (標準是40%)，阻化壽命大于380min (標準是200min)。 氧指數30%，自燃點484°C，自熄時間IS。
[0093] 此阻化劑其特點是阻化效果好，與煤礦矸石結合穩(wěn)定，能長期附著其表面，具有一 定的膠結作用；該阻化劑能與水有良好的相溶性，同時能提高漿體的滲透性能。
[0094] 同時，在上述處理過的煤礦矸石內安裝防爆預警系統(tǒng)，將溫度傳感器放于煤礦矸 石山下1. 5米左右的地方，首先判斷自燃發(fā)生的最直接體現(xiàn)因素溫度，如果溫度大于70°C， 發(fā)出第一級預警，通過監(jiān)控室聲光響鈴和發(fā)送即時的煤體數據信息給監(jiān)控者，進入等待判 斷時間，在此時間范圍內，監(jiān)控室人員可以通過操控電腦完成處理或事主通過回復短信由 電腦終端接受短信命令執(zhí)行進行操作。如果操作時間超過設定的反應等待時間，系統(tǒng)自動 執(zhí)行煤礦矸石堆自燃預防操作。當溫度高于80°C時，由系統(tǒng)自動執(zhí)行防自燃措施(不需要人 參與）并且聲光響鈴報警。與此同時數據采集卡每隔一段時間采集的著火次指標濕度、C0 濃度、S0 2濃度、02濃度。根據經驗規(guī)律設定相應危險范圍，當其中N項次指標達到危險時， 對煤礦安全級別降低N級，以亮紅燈個數來警戒監(jiān)控者注意。
【權利要求】
1. 一種煤礦矸石山防爆阻化劑，其特征在于：由如下質量百分比的原料制備而成： 偏氯乙烯乳液 1<Γ20'Χ, 聚乙烯醇 0. 5 2%， 有機膨潤土 0. Γ0.5%， 鹵代磷酸酯（BCMP) Γ?Ο'Ι, 膦酸酯（DMMP) Γ15%, 乳化劑 0Ρ-10 0. η%, 聚醚表面活性劑 0. 5-2%， 余量為水》
2. 根據權利要求1所述的煤礦矸石山防爆阻化劑，其特征在于：所述聚醚表面活性劑 分子量為10000-15000。
3. -種由權利要求1所述的煤礦矸石山防爆阻化劑制成的高滲透阻化液，其特征在 于：按所占配成后高滲透阻化液總質量的百分比，包括上述阻化劑2-10%，TEGO Wet500潤 濕劑0. 2-1%，消泡劑0. 5-1%，水余量。
4. 一種由權利要求1所述的煤礦矸石山防爆阻化劑制成的高阻化率阻化液，其特征 在于：按所占配成后高阻化率阻化液總質量的百分比，包括阻化劑5-20%，Ca(0H) 2石灰乳 10-20%，消泡劑0. 1-0. 5%，水余量。
5. -種基于權利要求1-4任一項所述的煤礦矸石山防爆處理與預警方法，其特征在 于： 包括將灌注漿注入煤礦矸石山縫隙內的步驟；所述灌注漿為權利要求3制得的高滲透 阻化液或權利要求4制得的高阻化率阻化液； 及預設防爆預警系統(tǒng)的步驟； 所述防爆預警系統(tǒng)包括數據采集模塊、信號傳輸模塊、分析處理模塊以及執(zhí)行模塊，其 中： 所述數據采集模塊，包括傳感器裝置、數據采集卡，所述傳感器裝置將信號轉化為電壓 或電流信號，傳輸至所述數據采集卡；所述傳感器裝置至少包括溫度傳感器； 所述信號傳輸模塊，包括無線發(fā)送器和無線接收器，所述數據采集卡與所述無線發(fā)送 器連接，所述數據采集卡采集的信號通過無線發(fā)送器傳輸至所述無線接收器； 所述分析處理模塊，包括電腦數據處理系統(tǒng)和PLC，無線接收器將接收的信號傳輸到電 腦數據處理系統(tǒng)，電腦數據處理系統(tǒng)將分析結果以命令形式傳輸給PLC控制執(zhí)行模塊執(zhí)行 相應操作； 所述執(zhí)行模塊，由灌漿機械器材、聲光報警器、警戒級別顯示燈組成。
6. 根據權利要求5所述的煤礦矸石山防爆處理與預警方法，其特征在于：所述傳感器 裝置還包括濕度傳感器、C0濃度傳感器、S0 2濃度傳感器、02濃度傳感器中一種或任意兩種 或任意二種或四種。
7. 根據權利要求5或6所述的煤礦矸石山防爆處理與預警方法，其特征在于：所述分 析處理模塊的工作過程至少包括下列步驟： 步驟1，電腦數據處理系統(tǒng)接收到無線接收器傳輸的信號后，判斷溫度是否大于預設自 動執(zhí)行溫度T1，若是，執(zhí)行步驟3 ;否則，判斷溫度是否大于預設提醒溫度T2,若是，執(zhí)行步 驟2 ;否則，不進行任何操作；其中0〈T2〈T1〈100°C ; 步驟2,執(zhí)行模塊發(fā)出第一級聲光響鈴預警，并短信發(fā)送即時煤體數據信息至監(jiān)控者， 系統(tǒng)進入等待反應時間；其中等待反應時間處理信息包括如下步驟： 步驟201 :上述電腦數據處理系統(tǒng)判斷等待反應時間是否大于設定值，若是，執(zhí)行步驟 3;否則，執(zhí)行步驟102; 步驟202 :上述電腦數據處理系統(tǒng)判斷上述監(jiān)控者是否回復響應的命令，若是，PLC根 據命令控制執(zhí)行模塊進行相應操作，否則，執(zhí)行步驟101 ; 步驟3，執(zhí)行模塊自動開啟聲光報警器并執(zhí)行防自燃措施。
8. 根據權利要求7所述的一種煤礦矸石山防爆處理與預警方法，其特征在于：步驟1 中所述T1為80°C，所述T2為70°C。
9. 根據權利要求7所述的一種煤礦矸石山防爆處理與預警方法，其特征在于：還進一 步包括： 電腦數據處理系統(tǒng)判斷濕度、CO濃度、SCU農度、〇2濃度是否分別處于設定范圍之內，若 是，不進行任何操作； 否則，傳達命令至PLC控制執(zhí)行模塊進行相應的亮燈預警。
10. 根據權利要求5所述的煤礦矸石山防爆處理與預警方法，其特征在于：所述傳感器 裝置安裝于煤礦矸石山自山頂向下1. 5米處。
【文檔編號】C09D129/04GK104151952SQ201310704364
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權日:2013年12月19日
【發(fā)明者】劉玫, 葛旋, 李安花, 葛圣松 申請人:山東科技大學