專利名稱：厚煤層綜采工作面灑漿裝置及灑漿方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤礦安全生產(chǎn)技術(shù)，尤其涉及一種厚煤層綜采工作面灑漿裝置及灑漿方法。
背景技術(shù)：
目前，采煤作業(yè)中采煤工作面采空區(qū)的煤層都具有自燃發(fā)火傾向性，易發(fā)生煤炭自燃發(fā)火事故，對煤礦工作人員的生命安全造成了極大地影響，是煤炭生產(chǎn)中最危險因素
之一 O·在采煤工作面的回采期間，由于采空區(qū)頂板冒落不充分，采空區(qū)必定存在擴散漏風(fēng)，易造成煤層緩慢氧化。當(dāng)工作面遇到異常區(qū)域推進度緩慢的時期，熱量在采空區(qū)積聚，最終造成煤炭自燃發(fā)火事故，造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。解決厚煤層綜采工作面分層開采防止采空區(qū)煤炭自燃發(fā)火事故成為保障采煤工作面安全回采的重點之一。為了預(yù)防煤炭自燃發(fā)火事故，可通過對礦井生產(chǎn)工作面、封閉的采空區(qū)進行均壓通風(fēng)，減少漏風(fēng)量，或進行灑灌漿等措施。目前綜采工作面灑漿的方法是人工拖拉一寸膠管在工作面中向采空區(qū)噴灑。這種灑漿方法勞動量大，人員在架檔行走不安全，更影響工作面回采工序。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種厚煤層綜采工作面灑漿裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單、灑漿效果佳、工作效率高、有效確保采煤工作的安全進行。厚煤層綜采工作面灑漿裝置，包括多個灑漿單元，所述灑漿單元包括送漿管和灑漿管，所述灑漿管管徑小于送漿管管徑，所述送漿管和灑漿管通過異徑三通連接，所述灑漿管與異徑三通連接處設(shè)置有控制開關(guān)，相鄰兩個灑漿單元的送漿管通過異徑三通串聯(lián)。進一步地，所述異徑三通上設(shè)置有U型卡子，所述U型卡子可用于將異徑三通固定在采煤工作面支架的架尾(后立柱)上，進而實現(xiàn)厚煤層綜采工作面灑漿裝置與異徑三通的同步運動。進一步地，所述控制開關(guān)為截止閥。進一步地，所述灑漿管遠離送漿管的一端設(shè)置有擺動部件，以滿足采空區(qū)各角度灑灌漿材料的噴灑。進一步地，所述送漿管和灑漿管均采用高壓膠管。進一步地,所述送衆(zhòng)管為Φ 30 100mm、長I 5m的高壓膠管,優(yōu)選的為C>51mm、長2. 5m的高壓膠管。所述灑衆(zhòng)管為Φ 15 50mm、長I 3m的高壓膠管,優(yōu)選的為Φ25ι πι、長I. 6m的聞壓膠管。本發(fā)明的另一個目的是提供一種厚煤層綜采工作面灑漿方法，以提高灑漿效果和灑漿效率，由此使得采煤工作面的煤炭自燃能夠得到有效治理，提高了采煤工作的安全性。厚煤層綜采工作面灑漿方法，包括如下步驟
沿煤幫至采空區(qū)方向平行鋪設(shè)有設(shè)置有控制開關(guān)的灑漿管；所述灑漿管線靠近煤幫的一側(cè)由送漿管線相連，且固定在采煤工作面支架架尾；在采煤工作向前推進開采時(即采煤工作面每割煤一刀，移一個步距液壓支架進行放頂時)，開啟灑漿管的控制開關(guān)向采空區(qū)噴灑灑灌漿材料不少于3分鐘。進一步地，所述噴灑灑灌漿材料時間不少于5分鐘，以保證灑漿充分。地面灌漿站同時要保證灌漿量和灌漿濃度。進一步地，所述灑灌漿材料中包含重量百分比為10% 20%的煤礦防火化學(xué)材料，可選的為LFM輕型充填材料，LFM輕型充填材料無毒副作用，不燃燒也不助燃，反應(yīng)熱低，充填成本遠低于高分子泡沫材料，符合輕質(zhì)、密封、承重、高效、環(huán)保的要求，能夠有效完成有煤自燃隱患和瓦斯礦井的充填、密封、堵漏等諸多任務(wù)，完全可替代現(xiàn)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%。可選的煤礦防火化學(xué)材料還有MEA-I煤礦防滅火劑等。根據(jù)煤礦防火化學(xué)材料性質(zhì)調(diào)配好煤礦防火化學(xué)材料漿料中的比例，防止堵塞灌漿管路，必要時可以在上風(fēng)巷設(shè)置井下移動注漿設(shè)備。由于井下送漿管路較長及檢修期間不灑漿，部分灑灌漿材料長期停留在管道內(nèi)，其中的防火化學(xué)材料發(fā)生凝固，造成管路堵塞。為了解決上述問題可在工作面上風(fēng)巷距離采空區(qū)較近處設(shè)置移動注液泵進行噴灑，這種移動注液泵攜帶挪移方便，可杜絕或緩解因凝固導(dǎo)致的管路堵塞。將含有煤礦防火化學(xué)材料的泥漿均勻地噴灑在采空區(qū)底分層表層，使底分層形成隔熱、隔氣致密的焦化層，以防止采空區(qū)煤炭自燃發(fā)火，全面提高阻燃效果和防火功效。本發(fā)明厚煤層綜采工作面灑漿裝置結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，厚煤層綜采工作面灑漿方法科學(xué)、合理，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，主要具有以下幾方面優(yōu)點I、灑漿裝置結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝和維護；2、使用時，灑漿裝置固定在支架尾端，可隨著支架一同前移，省去人工拖拽，大大減少操作工人的工作量；3、多根灑漿管路同時噴灑，噴灑效果佳、噴灑效率高。此外，本發(fā)明厚煤層綜采工作面灑漿方法中采用的灑灌漿材料含有煤礦防火化學(xué)材料，可更有效減小采空區(qū)底分層接觸氧氣的自由面，使底分層形成隔熱、隔氣致密的焦化層，以防止煤炭自燃發(fā)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夠得到有效治理，提高了采煤工作的安全性。


附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中圖I為本發(fā)明實施例二提供的厚煤層綜采工作面灑漿裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)合附圖，本發(fā)明實施例中附圖標記如下I-送漿管 2-灑漿管3-異徑三通4-控制開關(guān)5-煤幫 6-采空區(qū)7-上風(fēng)巷 8-下風(fēng)巷
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例一厚煤層綜采工作面灑漿裝置，包括三個灑漿單元，每個灑漿單元包括一根送漿管和一根灑漿管，灑漿管管徑小于送漿管管徑，較大的送漿管徑可保證各個灑漿管中灑灌漿材料符合噴灑流量的需要；送漿管和灑漿管通過異徑三通連接，異徑三通中的兩個管徑大小與送漿管相等，另一個管徑與灑漿管管徑相等；灑漿管與三通閥連接處設(shè)置有控制開關(guān)，用于控制灑漿管得開啟；相鄰兩個灑漿單元的送漿管通過異徑三通串聯(lián)。靠近上風(fēng)巷的送漿管連接有灑灌漿材料提供裝置。使用時，在采煤作面架尾間沿煤幫至采空區(qū)方向平行鋪設(shè)設(shè)置有控制開關(guān)的灑漿管，灑漿管線靠近煤幫的一側(cè)由送漿管線相連，且固定在采煤工作面支架架尾；在采煤工作向前推進開采時，開啟灑漿管的控制開關(guān)向采空區(qū)噴灑灑灌漿材料不少于3分鐘。即可完成厚煤層綜采工作面的灑漿工作。實施例二圖I為本發(fā)明實施例二提供的厚煤層綜采工作面灑漿裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。厚煤層綜采工作面灑漿裝置，包括多N個灑漿單元(N > 6)，每個灑漿單元包括一根送漿管I和一根灑漿管2，灑漿管2管徑小于送漿管I管徑，送漿管I為Φ 51mm、長2. 5m的高壓膠管。灑漿管2為Φ25πιπι、長I. 6m的高壓膠管。送漿管I和灑漿管2通過異徑三通3連接,異徑三通3的三個管徑分別為Φ 51mm、Φ 51mm和Φ 25mm,灑衆(zhòng)管2與異徑三通3連接處設(shè)置有控制開關(guān)4，控制開關(guān)4為截止閥或其他可實現(xiàn)管路關(guān)閉和開啟的控制部件。相鄰兩個灑漿單元的送漿管I通過異徑三通3串聯(lián)。灑漿管2遠離送漿管I的一端設(shè)置有擺動部件，在灑漿時可左右的擺動，以滿足采空區(qū)6各角度的泥漿噴灑。異徑三通3上設(shè)置有U型卡子，U型卡子可用于將異徑三通3固定在采煤工作面支架的架尾(后立柱)上，進而實現(xiàn)厚煤層綜采工作面灑漿裝置的其他部件與異徑三通3的同步運動。本實施例所公開的厚煤層綜采工作面灑漿裝置的工作原理，在采煤作面架尾間鋪設(shè)上述厚煤層綜采工作面灑漿裝置，即厚煤層綜采工作面灑漿裝置的送漿管I自上風(fēng)巷7向下風(fēng)巷8鋪設(shè)，所述灑漿管沿煤幫5至采空區(qū)6方向平行鋪設(shè)。灑漿管2線靠近煤幫5的一側(cè)由送漿管I相連，且固定在采煤工作面支架架尾；在采煤工作向前推進開采時，開啟灑漿管的控制開關(guān)4向采空區(qū)噴灑灑灌漿材料不少于5分鐘，即可完成厚煤層綜采工作面的灑漿工作。實施例三本實施例公開了一種厚煤層綜采工作面灑漿方法，包括如下步驟在采煤工作面架尾間沿煤幫至采空區(qū)方向平行鋪設(shè)設(shè)置有控制開關(guān)(Φ25πιπι截止閥)的灑漿管(Φ25πιπιΧ I. 6m的短高壓膠管)，控制開關(guān)用于控制灑漿管灑漿作業(yè)；灑漿管線靠近煤幫的一側(cè)由送漿管(Φ51πιπιΧ2· 5m的高壓膠管)相連，灑漿管與送衆(zhòng)管通過Φ 51mm變Φ 25mm異徑三通相連,異徑三通通過U型卡子固定支架架尾,具體的固定在在支架的后立柱上；最靠近上風(fēng)巷的送漿管與4寸灌漿管路接通，灌漿管路與送漿泵連接。在采煤工作向前推進開采時(即采煤工作面每割煤一刀，移一個步距液壓支架進行放頂時)，由控制系統(tǒng)或人工開啟灑漿管的控制開關(guān)向采空區(qū)噴灑灑灌漿材料(泥漿)5分鐘。使煤礦防火化學(xué)材料能充分、均勻地噴灑在采空區(qū)底分層表層，使底分層形成隔熱、隔氣致密的焦化層，以防止采空區(qū)煤炭自燃發(fā)火，全面提高阻燃效果和防滅火功效。同時要求地面灌漿站提高充分的漿量及濃度，以保證灑漿充分、均勻的效果。工作面灑灌漿量Q = KXMXLXLsXKr式中K——灌漿系數(shù),取O. 04 ;M——煤層開采厚度；
L——灌漿區(qū)的傾向長度；Ls——工作面寬度；Kr——煤炭回收率；此外，在采用隨采隨灑漿方法時，需要注意以下事項(I)灑漿過程中，應(yīng)看守好灑漿管、送漿管和截止閥，有異常情況時立即關(guān)閉截止閥；(2)工作面灑漿人員，在灑灌漿材料到達工作面以后，應(yīng)注意觀察現(xiàn)場，打開截止閥準備送漿時，應(yīng)當(dāng)先小后大，嚴禁一次性打開，以防止壓力較大，甩動傷人，可開啟擺動部件或適當(dāng)擺動管子，以灑滿工作面所有角落、不留死角，將浮煤矸全部覆蓋后方可。當(dāng)工作面下風(fēng)巷有漿涌出來時，應(yīng)及時泵走，直至工作面灑漿結(jié)束后，方可停止送漿，然后灑漿管內(nèi)所存灑灌漿材料全部放完。管子內(nèi)不應(yīng)存灑灌漿材料，為防止堵管必要時可以用水沖管，沖管應(yīng)先小水后大水；(3)工作結(jié)束后應(yīng)將閥門關(guān)嚴，在檢查管路無其他情況后方可離開現(xiàn)場。
(4)為確保效果，工作面一般應(yīng)每次移架放頂后就灑一次漿，且要保證時間。在具體實施中，要充分考慮工作面布置的灑漿管路長度，當(dāng)工作面向前推進一段距離后，可利用檢修時間，對上風(fēng)巷灑灌漿管路進行掐接，以滿足工作面正?；夭傻赝七M度。灑灌漿材料選取灑灌漿材料應(yīng)選滲水性強、脫水快、收縮量小、不含可燃物、能就地取材、便于開采、運輸和制備的灑灌漿材料。可選用含沙量不超過30 %的沙質(zhì)粘土和水配制成泥漿，泥漿水土比5 1(體積)。為提高阻燃效果和防火功效，還可以向灑灌漿材料中加入重量百分比為15%的由徐州意創(chuàng)化工科技有限公司生產(chǎn)的LFM輕型充填材料，減小采空區(qū)底分層接觸氧氣的自由面，使底分層形成隔熱、隔氣致密的焦化層，以防止煤炭自燃發(fā)火，煤礦防火化學(xué)材料濃度是決定防滅火效果和影響工作面噸煤成本的一個重要參數(shù)，一般來說藥劑濃度越大，防滅火的效果越好，但噸煤成本也將提高。一般使用的濃度為10% 20%。根據(jù)煤礦防火化學(xué)材料性質(zhì)調(diào)配好比例，防止堵塞灌漿管路，必要時可以在風(fēng)巷配井下移動注漿使用。本實施例中，在綜采工作面架尾間沿煤幫至采空區(qū)方向平行鋪設(shè)設(shè)置有控制開關(guān)的灑漿管，在采煤工作向前推進時隨采隨灑漿方法，灑灌漿材料(泥漿)含有LFM輕型充填材料等煤礦防火化學(xué)材料，減小采空區(qū)底分層接觸氧氣的自由面，使底分層形成隔熱、隔氣致密的焦化層，以防止煤炭自燃發(fā)火，全面提高阻燃效果和防滅火功效，由此使得采煤工作面的煤炭自燃能夠得到有效治理，提高了采煤工作的安全性。最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種厚煤層綜采工作面灑漿裝置，其特征在于，包括多個灑漿單元，所述灑漿單元包括送漿管和灑漿管，所述灑漿管管徑小于送漿管管徑，所述送漿管和灑漿管通過異徑三通連接，所述灑漿管與異徑三通連接處設(shè)置有控制開關(guān)，相鄰兩個灑漿單元的送漿管通過異徑二通串聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的厚煤層綜采工作面灑漿裝置，其特征在于，所述異徑三通上設(shè)置有U型卡子。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的厚煤層綜采工作面灑漿裝置，其特征在于，所述控制開關(guān)為截止閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的厚煤層綜采工作面灑漿裝置，其特征在于，所述灑漿管遠離送漿管的一端設(shè)置有擺動部件。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的厚煤層綜采工作面灑漿裝置，其特征在于，所述送漿管和灑漿管均采用高壓膠管。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或5所述的厚煤層綜采工作面灑漿裝置，其特征在于，所述送漿管為Φ30 lOCtam、長I 5m的高壓膠管。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或5所述的厚煤層綜采工作面灑漿裝置，其特征在于，所述灑漿管為Φ 15 5Ctam、長I 3m的高壓膠管。
8.一種厚煤層綜采工作面灑漿方法，其特征在于，包括如下步驟 沿煤幫至采空區(qū)方向平行鋪設(shè)設(shè)置有控制開關(guān)的灑漿管； 所述灑漿管線靠近煤幫的一側(cè)由送漿管線相連，且固定在采煤工作面支架架尾； 在采煤工作向前推進開采時，開啟灑漿管的控制開關(guān)向采空區(qū)噴灑灑灌漿材料不少于3分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述厚煤層綜采工作面灑漿方法，其特征在于，所述噴灑灑灌漿材料時間不少于5分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述厚煤層綜采工作面灑漿方法，其特征在于，所述灑灌漿材料中包含重量百分比為10% 20%的煤礦防火化學(xué)材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種厚煤層綜采工作面灑漿裝置及灑漿方法，厚煤層綜采工作面灑漿裝置包括多個灑漿單元，所述灑漿單元包括送漿管和灑漿管，所述灑漿管管徑小于送漿管管徑，所述送漿管和灑漿管通過異徑三通連接，所述灑漿管與異徑三通連接處設(shè)置有控制開關(guān)，相鄰兩個灑漿單元的送漿管通過異徑三通串聯(lián)。本發(fā)明灑漿裝置結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，灑漿方法科學(xué)、合理，克服了現(xiàn)有技術(shù)的諸多缺點，實現(xiàn)了安裝和維護方便、噴灑效果佳、噴灑效率高的優(yōu)點。
文檔編號E21F5/02GK102979551SQ20111025872
公開日2013年3月20日 申請日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者方自勝, 邵洪杰, 殷傳剛, 胡吉實, 張永華, 李德根 申請人:淮南礦業(yè)(集團)有限責(zé)任公司