CN103890317A

CN103890317A - 岩粉撒布装置

Info

Publication number: CN103890317A
Application number: CN201180069852.0A
Authority: CN
Inventors: 布赖恩·彼得·马斯洛夫; 詹姆斯·爱德华·平克利; 比利·J·布朗; 史蒂文·J·索罗古德; 约翰·C·福多尔
Original assignee: DSI Underground Systems Inc
Current assignee: DSI Underground Systems Inc
Priority date: 2011-04-07
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2014-06-25
Also published as: AU2011364976A1; RU2544189C1; ZA201307012B; US8584974B2; AU2011364976B2; WO2012138371A1; US20120256020A1

Abstract

一种岩粉撒布装置，包括：壳体；安装在所述壳体内的罐，所述罐包括配置以形成用于容纳和混合岩粉组合物的内部罐舱的可移除的顶壁构件、侧壁构件和底壁构件；位于所述底壁构件上用于混合所述岩粉组合物的混合器；位于所述底壁构件上或者所述侧壁构件的下部的罐排出口，所述岩粉组合物可以经由所述罐排出口从所述罐排出；从所述罐排出口延伸至壳体排出口的导管；所述导管包括用于经由导管以及经由与所述壳体排出口可操作地连接的排出管线运输所述岩粉组合物的泵；以及一个或者更多个安装于所述壳体内用于驱动所述混合器和所述泵的电动机。

Description

岩粉撒布装置

技术领域

本公开涉及一种用于分布岩粉、集料和其他材料的岩粉撒布装置。本公开涉及用于分布岩粉的装置和方法，特别是用在地下采煤业中。然而，该装置还可以用于分布其他材料。

背景技术

众所周知，火和***是地下采矿领域中的重大危险源。由于在地下煤矿中存在原有的易爆易燃材料，例如甲烷气体和煤粉，所以火和***的危险在煤矿开采中尤其严峻。

可容易地理解这种火和***的原因。易燃材料一般与基于有机化学品的材料(例如煤)的开采有关。不仅煤自身是易燃的，而且开采作业产生煤的小碎片和煤粉，其被引入到空气中。这种材料在适当条件下很可能是易燃的并且甚至是易爆的。

已发现烃类气体与煤矿作业相关。最常发现的气体是甲烷气体，天然气的主要组分。还发现了与煤矿相关的较少量的其他类似的易燃烃类气体。在煤矿作业期间释放的气态物质本身是极其危险的。

煤矿作业可经常产生足够的火花来点燃易燃和易爆材料。煤矿作业需要使用有可能产生火花的许多类型的电气设备以及其它类型的机器。产生火花的机器和电气装置，以及极易爆和易燃的煤粉和相关瓦斯的组合导致了危险的情况。

潜在的火花产生装置与地下矿井中发现的极易燃材料的组合导致了多次的灾难。此外，地下***和火特别难以存活。例如，***可引起部分矿井巷道的坍塌。地下火和***产生大量有害气体，所述有害气体可容易地引起地下矿工和其他地下工作人员的人身伤害或死亡。因此，可以看出，地下矿井作业中的火和***是所有相关人员尤为关心的问题。

为了防止地下矿井作业中的火和***已尝试了多种解决方案。一种最小化火和***可能性的常规方法是在矿井内部中撒布惰性材料。在一些情况下，期望完全覆盖矿井巷道的内墙、顶棚和地面。将惰性材料添加到环境中有助于使矿井内的环境气氛维持在不易爆或不易燃的条件下。惰性材料撒布到矿井的内墙上，充分稀释矿井中的矿尘和甲烷，使得气氛不能使***或火蔓延。覆盖层还有助于防止更多的煤粉等逸出到矿井巷道的空气中。

撒粉作为防止矿井中***和火的方法已被本领域所接受。根据联邦煤矿健康和安全法(Federal Coal Mine Health and Safety Act)公布的条例，撒粉现在是许多矿井中的要求。

矿业安全与健康管理局(Mine Safety and Health Administration，“MSHA”)的条例规定，煤矿等的内部应覆盖有岩粉的覆盖层。MSHA提出了有关岩粉使用和撒布的条例。

管理岩粉的使用和管理的大量政府条例现已到位。需要岩粉的情况也通过具体条例进行了详细规定。因此，矿井运营商现在发现他们处于需要遵守大量关于岩粉撒布的条例的位置上。因此，在煤矿中进行岩粉撒布经常不再仅是解决潜在危险情况的一种替代方法，而是在许多情况下绝对需要的。

如上文所述，在地下煤矿中，利用暴露岩石表面的石粉撒布来防止和抑制在开采过程期间产生的煤粉和甲烷气体点燃造成的火。石粉撒布包括用细磨过的石灰石粉尘覆盖矿的表面。粉尘粘附至矿井的壁上，防止火在矿井中沿未开采煤的暴露表面蔓延。在矿井中的煤粉和瓦斯点燃的情况下，***和火的冲击将引起松散粘附的粉尘从矿的表面掉下，以产生抑制火焰蔓延并使火停止的石灰石粉尘-空气悬浮体。

将岩粉施用于矿壁通常通过使用岩粉撒布机器来完成。然而，这些机器通常需要一个或者更多个操作员的持续关注以及大量的维护，无差别性地并且因此无效率地分布大量的岩粉，或者需要使用其他地下采矿装置因此干涉生产计划。另外，这些机器不易于运输。

另外，这些机器中的一些使用高度压缩的空气，这可能导致不安全状况。因此，含有该高度压缩空气的罐需要泄压阀以防止由于高度压缩空气导致的罐的故障。这些附加的机器部件增加了机器的成本和维修需求。

这些机器通常分为两类。第一类为使用具有许多移动部件的复杂机构以运输岩粉通过机器，然后将岩粉分布至矿道因此引起与岩粉接触的部件的磨损的那些机器。第二类为依赖重力和压差的组合(在现有技术中被称为文丘里效应(venture effect))以移动和分布岩粉的那些机器。利用重力和压差的机器通常使用小的管或孔，岩粉必须通过穿过所述小的管或孔，因此所述小的管或孔易受到岩粉的桥接或者其他方式阻塞的影响，特别是如果岩粉变得潮湿或者以其他方式吸收了任何水分时，从而阻止岩粉按照需要分布。

本领域中存在需要很少的操作员关注的简单的岩粉撒布装置的需要，该装置不扰乱生产计划、而且该装置可以根据需要提供连续的并可控制的岩粉分布。还存在对解决维护和可携带问题的改进的岩粉撒布装置的需要。

本公开提供了许多的优点，其将随着下面的描述而变得明显。

发明内容

一种岩粉撒布装置包括：

壳体；

安装在壳体内的罐，所述罐包括配置以形成用于容纳和混合岩粉组合物的内部罐舱的可移除的顶壁构件、侧壁构件和底壁构件；

位于底壁构件上用于混合岩粉组合物的混合器；

位于底壁构件上或者侧壁构件的下部的罐排出口，岩粉组合物可以经由罐排出口从罐排出；

从罐排出口延伸至壳体排出口的导管；所述导管包括用于经由导管以及经由与壳体排出口可操作地连接(operatively connected)的排出管线运输岩粉组合物的泵；以及

一个或者更多个安装于壳体内用于驱动混合器和泵的电动机。

本公开部分地涉及一种岩粉撒布装置，该岩粉撒布装置包括：

壳体；

位于底壁构件上用于混合岩粉组合物的混合器；

从罐排出口延伸至定位在壳体上的壳体排出口的导管；所述导管包括用于经由导管运输岩粉组合物的泵；

安装在壳体内的空气供给单元，所述空气供给单元和与所述壳体排出口相邻的所述排出管线可操作地连接以注射空气用于辅助输送岩粉组合物穿过排出管线，所述排出管线与壳体排出口可操作地连接；以及

一个或者更多个安装于壳体内用于驱动混合器、泵和空气供给单元的电动机。

本公开还部分地涉及用于在表面上形成组合物的方法，该方法包括：

a)提供岩粉撒布装置；

b)在岩粉撒布装置中混合岩粉和水以得到第一混合物；

c)将泵送剂添加至第一混合物以得到第二混合物；

d)将聚合物混合至第二混合物中以得到第三混合物；

e)搅拌混合第三混合物以得到起泡的或者充气的组合物；

f)使用岩粉撒布装置将起泡的或者充气的组合物施用于表面上；以及

g)使得起泡的或者充气的组合物干燥以在表面上形成组合物；

其中，所述岩粉撒布装置包括：

壳体；

位于底壁构件上用于混合岩粉组合物的混合器；

从罐排出口延伸至壳体排出口的导管；所述导管包括用于经由导管以及经由与壳体排出口可操作地连接的排出管线运输岩粉组合物的泵；以及

本公开还部分地涉及用于在表面上形成组合物的方法，所述方法包括：

a)提供岩粉撒布装置；

b)在岩粉撒布装置中混合岩粉和水以得到第一混合物；

c)在容器中混合泵送剂和聚合物以得到第二混合物；

d)将第二混合物添加至第一混合中以得到第三混合物；

e)搅拌混合第三混合物以得到起泡的或者充气的组合物；

其中，所述岩粉撒布装置包括：

壳体；

位于底壁构件上用于混合岩粉组合物的混合器；

本公开还部分涉及撒布煤矿表面的方法，该方法包括：

a)提供岩粉撒布装置；

b)提供包含岩粉、水、泵送剂和聚合物的组合物；

c)在岩粉撒布装置中搅拌混合组合物以得到起泡的或者充气的组合物；

d)使用岩粉撒布装置将起泡的或者充气的组合物施用于煤矿表面上；以及

e)使得起泡的或者充气的组合物在煤矿表面上干燥；

其中所述岩粉撒布装置包括：

壳体；

位于底壁构件上用于混合岩粉组合物的混合器；

本公开还部分地涉及用于抑制由煤矿内的煤粉和/或气体的点燃所引起的火焰和/或火的蔓延的方法，该方法包括：

a)提供岩粉撒布装置；

b)提供包括岩粉、水、泵送剂和聚合物的混合物；

c)在岩粉撒布装置中搅拌混合组合物以提供起泡的或者充气的组合物；

e)使得起泡的或者充气的组合物在煤矿表面上干燥；

其中在煤矿表面上干燥的起泡的或者充气的组合物具有与煤矿表面足够的粘附，以使得在煤矿内煤粉和/或气体的点燃后，来自***和/或火的冲击引起岩粉颗粒的至少一部分从煤矿表面分离以产生岩粉-空气悬浮物，该岩粉-空气悬浮物抑制在煤矿中火焰和/或火的蔓延；

其中所述岩粉撒布装置包括：

壳体；

位于底壁构件上用于混合岩粉组合物的混合器；

本公开的优点在于岩粉撒布装置不采用具有许多移动部件的复杂机构以运输岩粉通过机器，从而使与岩粉接触的部件的磨损最小化。本公开的岩粉撒布装置不使用岩粉必须穿过的小的管或者孔，从而最小化了受岩粉的桥接(bridging)或者可能阻止岩粉按照需要分布的其他方式的堵塞的影响。本公开的岩粉撒布装置需要很少的操作员关注，不扰乱生产计划，并且按照需要提供连续的和可控制的岩粉分布。所述岩粉撒布装置还需要较少的维护并且是便携式的。通过岩粉撒布装置施用在煤矿表面上的岩粉组合物具有与煤矿表面足够的粘附，以使得在煤矿中煤粉和/或者气体的点燃后，来自***和/或者火的冲击引起岩粉微粒的至少一部分从聚合物链分离以产生岩粉-空气悬浮物。所述岩粉空气悬浮物抑制由煤矿内的煤粉和/或者气体的点燃所引起的火焰和/或者火的蔓延。

参照以下附图和详细描述将理解本公开的更多的目的、特征和优点。

附图说明

图1描绘了从本公开的岩粉撒布装置的正面观察的右视图。

图2描绘了从本公开的岩粉撒布装置的正面观察的左视图。

图3描绘了本公开的岩粉撒布装置的正视图。

图4描绘了本公开的装置。

图5描绘了本公开的岩粉撒布装置的正视图。

图6描绘了从本公开的岩粉撒布装置的正面观察的右视图。

图7描绘了从本公开的岩粉撒布装置的正面观察的右视图。

图8描绘了在本公开的装置中所使用的高冲击偏转扁平喷嘴。

图9描绘了从本公开的岩粉撒布装置的正面观察的左视图。

图10描绘了在本公开的装置中所使用的三滑阀组(spool valvebank)。

具体实施方案

本公开提供用于撒布矿表面的岩粉撒布装置以防止和抑制火和***。

本公开的岩粉撒布装置为便携式单元。该装置可以完全通过液压驱动。该装置具有在约12gpm至约35gpm的液压范围内操作的能力，具有例如泵送、混合以及空气运输的全面地液压调节功能，以使液压功能与需要的产物属性相匹配。

本公开的岩粉撒布装置可以由两个采矿人员操作。一个铲斗操作者可以运行自动挖铲设备用于液压动力，而一个矿工可以操作装置液压阀组、喷阀和喷嘴用于在矿中终产物的布置。

装置中泵送的岩粉组合物可以以低压控制，优选泵送周期为约40psi至约80psi。装置中的再循环回路促成了为约40psi至约80psi的较低操作压力，从而使得终产物具有较少的由于最终布置期间的高压而产生压缩。这提供了终产物的提高的干燥属性。

本公开的岩粉撒布装置可以具有安装在其中的液压空气压缩机以提供多达约125psi的压缩空气从而辅助输送岩粉组合物穿过排出管线例如软管。这使得岩粉组合物可能以低压分散和布置于矿表面例如顶部和棱(rib)。在喷洒操作期间，空气也使得岩粉组合物约30％至约50％的更多产率，从而创造了终产物的成本效益和提高的干燥属性。

液压空气压缩机具有在至多滑阀组的回流管线上的止回阀和在回流PTO管线上的止回阀，以消除回流管线超压。

排出管线例如软管的直径为约3/4英寸至约1又1/4英寸，该直径使得泵、螺杆泵(progressive cavity pump)具有较低操作压力。这使得岩粉组合物分批产物(batch product)具有减小的压缩压力以及终产物具有提高的干燥属性。

高冲击扁平偏转喷嘴附加至排出管线，这能够使岩粉组合物终产物适当地施用至矿表面，例如顶部和棱。喷嘴使得泵(例如螺杆泵)中具有较低的操作压力以及使得可以降低在岩粉组合物分批产物上的压缩压力。喷嘴还使得终产物具有提高的分散和干燥属性。

敷料器(applicator)装置可以为通过电池或者柴油铲斗动力输出器(PTO/power takeoff)液压回路驱动的全液压动力单元。该装置包括软管(例如50英尺)和通过终端用户喷嘴操作者操作的喷嘴，其中所述终端用户喷嘴操作者由铲斗操作者支持以使单元运行。敷料器装置使得可以对产物进行分批和在获得准许的位置进行面向喷洒操作。根据矿的高度和宽度，常规的分批操作使得岩粉施用的棱和顶部覆盖为200英尺。

本公开的装置使得岩粉组合物可以在矿井中地下站处进行制备。为了形成组合物，岩粉和水的混合物可以在安装于该装置中的混合罐中进行混合。在混合罐的底部可以是桨式混合器或者分段螺旋杆，其提供了混合组成成分所需的混合作用。浆式混合器可以优选用于使组成成分混合为均匀的组合物。该混合容器也可以用于使泵送剂和聚合物混合，或者，也可以在泵送之后将泵送剂和聚合物直接地注射至泥浆流中以进行混合。

该装置可以在地下移动并且定位至需要撒布活动的矿中的任何可接近区域。一旦位于矿中用于施用的位置处，与混合罐可操作地连接的泵可以用于泵送组合物通过软管和喷嘴，在此处将组合物施用至矿的表面例如壁、顶棚和地面。如果在混合容器中混合，那么组合物中的一些受与矿表面冲击的影响可能会损失。如果将聚合物注射至泥浆流中则不会发生损失。此处有利的岩粉组合物的低含水量促进了流***化、实现大块物质粘结、并且促进与表面的粘附以及使得材料可以形成所需要的厚度。从喷嘴喷洒的组合物的速度应使得组合物停留在表面上并且在***和矿井失火情况下保持组合物的性能所需要的属性。

另外，如果组合物在一个以上的地点施用，则该材料可以在第一位置处制备，并且泵送至矿中的站。因此，该材料可以根据需要而被保持来进行使用而不用必须将材料在大罐中进行贯穿矿的长距离运输。

例如，组合物可以通过连续螺杆泵施用以使组合物泵送至气动涂敷喷嘴。该喷嘴的使用使得组合物可以大量施用至矿表面上。组合物还可以通过使用无空气***来施用。无空气***的最简单形式可以是去除了喷嘴并仅依赖由连续螺杆泵产生的压力来施用材料。

装置的操作为采矿人员简化。该装置可以具有全液压调节能力以使得能够通过多种矿用设备和铲斗来利用该装置。参照图10和图1至图4，装置包括手动操作的多滑阀组26。手动操作的多滑阀组26包括泵/喷杆23、混合杆24和空气压缩机杆25。手动操作的多滑阀组26还包括空气压缩机表22。

手动操作泵/喷杆23与岩粉组合物泵液压电动机12可操作地连接以用于液压调节泵送和喷洒。手动操作混合杆24与混合器/搅拌器泵液压电动机13可操作地连接以用于液压调节混合/搅拌。手动操作空气压缩机杆25与空气压缩泵液压电动机可操作地连接以用于液压调节空气供给。

图1至图10示出了装置10的多种示意性图示和描述。罐11安装在装置壳体内，罐11包括配置以形成用于容纳和混合岩粉组合物的内部罐舱的可移除的顶壁构件、侧壁构件和底壁构件。混合器(未示出)(例如桨式混合器)定位在底壁构件以用于混合岩粉组合物。罐排出口定位在底壁构件上或者侧壁构件的下部，穿过该罐排出口岩粉组合物可以从罐中排出。导管从罐排出口延伸至壳体排出口。导管包括泵14(例如螺杆泵)以用于将岩粉组合物通过导管和通过与壳体排出口可操作地连接的排出管线19(例如软管)来运输。一个或者更多个电动机(例如岩粉组合物泵液压电动机12和混合器/搅拌器泵液压电动机13)安装在壳体内以用于驱动混合器和岩粉组合物泵。

岩粉撒布装置10还可以包括安装在壳体内的空气供给单元15。空气供给单元15和与壳体排放口相邻的排出管线可操作地连接以注射空气从而辅助输送岩粉组合物穿过排出管线19。空气供给单元15优选为液压空气压缩机15。液压空气压缩机15提供多达约125psi的压缩空气以辅助输送岩粉组合物穿过排出管线19。空气压缩泵液压电动机可以安装在壳体内以用于驱动空气压缩机。空气压缩机15具有在至手动操作多滑阀组26的回流管线上的止回阀(未示出)和在回流PTO管线上的止回阀(未示出)以最小化或者消除回流管线超压。

岩粉撒布装置10还可以包括安装在壳体内的空气积聚罐16。空气积聚罐16和与壳体排出口相邻的排放管线可操作地连接以注射空气从而辅助输送岩粉组合物穿过排出管线19。

优选地，本公开的岩粉撒布装置10通过液压驱动。装置10在约12gpm至约35gpm的液压范围操作。优选地，一个或者更多个电动机(例如岩粉组合物泵液压电动机12和混合器/搅拌器泵液压电动机13)是液压电动机。在一个优选地实施方案中，混合器由电动机13液压驱动，岩粉组合物泵由电动机12液压驱动，并且空气压缩机由电动机液压驱动。

电动机12与岩粉组合物泵可操作地连接以用于液压驱动岩粉组合物泵。电动机13与混合器可操作地连接以用于液压驱动混合器。电动机与空气压缩机可操作地连接以用于液压驱动空气压缩机。

岩粉组合物泵14优选地为螺杆泵。所述泵优选地以约40psi至约80psi的泵送周期来操作。

参照图5，本公开的装置可以包括再循环回路18。再循环回路18可以将操作软管19的压力降低至约40psi至约80psi。再循环回路18与壳体排出口17可操作地连接以接收来自壳体排出口17的过量岩粉和将来自壳体排出口17的过量岩粉再循环至混合罐11。再循环回路使得排放管线19中的岩粉组合物以约40psi至约80psi的压力泵送，以及岩粉组合物的压缩可以受到控制。

混合器优选进行混合/搅拌。混合器优选可旋转地安装在混合罐11的底壁构件上。在混合罐11的底部可以为桨式混合器或者分段螺旋杆，其提供混合组成成分所需的混合作用。最优选地，该混合器包括桨式混合器。

排出管线19优选地包括软管。排出管线19的直径优选为约3/4英寸至约1又1/4英寸。这使得岩粉组合物泵14例如螺杆泵具有较低操作压力。排出管线19的长度优选为约5英尺至约75英尺。

喷嘴20与排出管线19可操作地连接。优选地，喷嘴20包括高冲击扁平偏转喷嘴。

岩粉撒布装置10的壳体适用于承载罐11、泵14和一个或者更多个电动机(例如岩粉组合物泵液压电动机12和混合器/搅拌器泵液压电动机13)。优选地，该壳体适用于承载罐11、泵14、一个或者更多个电动机(例如岩粉组合物泵液压电动机12和混合器/搅拌器泵液压电动机13)和空气供给单元15。

壳体具有顶侧构件、底侧构件、基本相对的侧构件、和基本相对的前侧构件和后侧构件。顶侧构件和底侧构件基本上平行。基本相对的侧构件基本上平行。基本相对的前侧构件和后侧构件基本上平行。

应当理解的是阀和表的多种组合可与本公开的装置10一起使用。本公开不应受限于这种阀和表的组合，以及本领域的普通技术人员会意识到本公开包括与本文中技术一致的其他组合。

除了在本文中描述的三滑阀组26之外，在操作本文的装置10中还可以使用其他阀，例如流量控制阀和开/闭阀。例如，转向阀可以位于靠近三滑阀组26以用于流量控制。在PTO接通的分批操作中，转向阀提升至靠近敷料器盖的顶部的位置，完全地敞开，随后混合杆24在三滑阀组26上被拉开。此时，250加仑的罐11中的搅拌器应以高速运行并且250加仑的罐11应在振动。

本公开的装置10可以包括具有靠近阀组的表的阀组以用于控制分批和喷洒操作。例如，可以包括气闸阀以用于控制气流，以及可以包括岩粉组合物闸阀以在分批以及喷洒操作中控制岩粉组合物的流动。可以包括总闸阀以提供各种闸阀的全面控制。

装置10可以包括一个或者更多个气流控制阀以用于控制至与壳体排出口17相邻的排出管线的空气的流动。可以控制空气的注入以辅助输送岩粉组合物穿过排出管线19。同样地，装置10可以包括一个或者更多个岩粉组合物流量控制阀以控制岩粉组合物通过壳体排出口17和排出管线19的流动。

本公开的岩粉撒布装置优选为便携式的。在操作中，其通常定位在铲斗21上。铲斗21通常附接至矿用牵引机。矿用牵引机通常包括用于为装置10提供动力的动力输出(PTO)。矿用牵引机通常包括用于为装置10提供动力的电池或者柴油铲斗PTO液压回路。

在本公开的装置中有用的岩粉组合物可以包括本领域中已知的常规组合物。通常的组合物包括岩粉、水和泵送剂。优选的组合物包括岩粉例如石灰岩粉、聚合物例如丙烯酰胺均聚物或者共聚物、泵送剂例如月桂醚硫酸盐、和水。另一个优选的组合物包括岩粉例如石灰岩粉、聚合物例如丙烯酰胺均聚物或者共聚物。在本公开的装置中有用的组合物包括起泡的和不起泡的、充气的和非充气的组合物。本公开的装置中有用的优选组合物公开于在与同本文同日提交的共同申请美国专利申请序列号No.(0007238USU1)中，其内容通过引用合并到本文中。

在一个实施方案中，本公开的装置的操作喷洒参数利用水溶性聚合物的粘结性，其使得将湿的混合的岩粉撒布材料以比通过任何常规方法获得的更厚的层粘附至矿壁。由于将岩粉通过装置弄湿来施加，所以消除了在布置期间开始悬浮的微粒。当将抗结块聚合物添加至撒布粉末和水的混合物时，撒布组合物将变厚并轻微胶化。这将在潮湿状态时使水分子分散在物质块内。由于允许该材料在矿壁上干燥，所以聚合物会消散。当聚合物消散时在岩粉块内出现空隙空间。根据所使用的聚合物的剂量和类型该空隙空间为3体积％至50体积％。

当经受矿***/震动时，该撒布的组合物将分散为细粉而不是小块，该分散类似于如果岩粉撒布组合物被干燥将发生的分散。在煤矿表面干燥的组合物具有与煤矿表面的足够的粘附，以使得在煤矿内煤粉和/或气体的点燃后，来自***和/或火的冲击引起岩粉颗粒的至少一部分从聚合物链分离产生岩粉-空气悬浮物。该岩粉-空气悬浮物抑制由煤矿内煤粉和/或者气体的点燃引起的火焰和/或火的蔓延。

在一个实施方案中，本公开涉及通过下述步骤在表面上形成组合物：a)提供岩粉撒布装置；b)在岩粉撒布装置中混合岩粉和水以得到第一混合物；c)将泵送剂添加至第一混合物以得到第二混合物；d)将聚合物混合至第二混合物中以得到第三混合物；e)搅拌混合第三混合物以得到起泡的或充气的组合物；f)使用岩粉撒布装置将起泡的或者充气的组合物施加至表面；以及g)使得起泡的或者充气的组合物干燥以在表面上形成组合物。岩粉撒布装置如本文中所描述。

在另一个实施方案中，本公开涉及通过下述步骤在表面上形成组合物：a)提供岩粉撒布装置；b)在岩粉撒布装置中混合岩粉和水以得到第一混合物；c)在容器中混合泵送剂和聚合物以得到第二混合物；d)将第二混合物添加至第一混合物中以得到第三混合物；e)搅拌混合第三混合物以得到起泡的或者充气的组合物；f)使用岩粉撒布装置将起泡的或者充气的组合施用至表面；以及g)使得起泡的或者充气的组合物干燥以在表面上形成组合物。岩粉撒布装置如本文中所描述。

在另一个实施方案中，本公开涉及通过下述步骤撒布煤矿表面的方法：a)提供岩粉撒布装置；b)提供包括岩粉、水、泵送剂和任选的聚合物的组合物；c)在岩粉撒布装置中搅拌混合组合物以得到起泡的或者充气的组合物；d)使用岩粉撒布装置将起泡的或者充气的组合施加至煤矿表面；以及e)使得起泡的或者充气的组合物在表面上干燥。岩粉撒布装置如本文中所描述。

在又一个实施方案中，本公开涉及通过下述步骤用于抑制由煤矿内煤粉和/或气体的点燃所引起的火焰和/或火的蔓延的方法：a)提供岩粉撒布装置；b)提供包括岩粉、水、泵送剂和聚合物的组合物；c)在岩粉撒布装置中搅拌混合组合物以提供起泡的或者充气的组合物；d)使用岩粉撒布装置将起泡的或者充气的组合施加至煤矿表面；以及e)使起泡的或者充气的组合物在表面上干燥；其中在煤矿表面上干燥的起泡的或者充气的组合物具有与煤矿表面的充足的粘附，使得在煤矿内的煤粉和/或气体点燃后，来自***和/或火的冲击引起岩粉颗粒的至少一部分与聚合物链分离以产生岩粉-空气悬浮物，该岩粉-空气悬浮物抑制煤矿内的火焰和/或火的蔓延。该岩粉撒布装置如本文中所描述。

在一个优选制备方法中，起泡浆料组合物可以在罐中搅拌混合石灰石粉和水以得到浆料混合物来制备。桨式混合器位于罐的底部处以提供搅拌混合。在单独的容器中，将泵送剂(例如表面活性剂)和聚合物混合以得到表面活性剂/聚合物混合物。添加表面活性剂/聚合物混合物至罐中的浆料混合物中。将罐中的物质通过桨式混合器搅拌混合以得到起泡的浆料组合物。搅拌混合应当产生足够的表面面积以使聚合物分散。可以向罐中的物质中任选添加额外的石灰石粉并且通过桨式混合器搅拌混合。

起泡的浆料组合物包括含水率为约26重量％至约40重量％的岩粉和聚合物的混合物。以起泡的浆料组合物重量计，表面活性剂泵送剂的浓缩物为约0.1重量％至0.6重量％。抗结块共聚物的剂量为起泡的浆料组合物的1重量％。

然后将起泡的浆料组合物通过螺杆泵从罐泵送至喷嘴以用于喷洒。混合三通(tee)定位于喷嘴前面的排出管线上。混合三通包括从罐起的浆料供给管线和从液压驱动的压缩机起的空气供给管线。空气供给管线用于供给空气以将起泡的浆料组合物喷洒至矿表面。可以以低于约125psi的压力使用压缩空气以将起泡的浆料组合物推压出喷嘴从而产生更高流速和更大喷洒半径所需要的足够的速度。可以在没有空气的情况下操作混合三通。

混合三通可以定位在沿着排出管线的任何适当位置。在一个实施方案中，混合三通可以定位在与偏转喷嘴相邻的排出管线上。在另一个实施方案中，混合三通可以定位在与壳体排出口相邻的排出管线上。在该实施方案中，在岩粉组合物(即，起泡的浆料组合物)穿过排出管线例如软管运输期间，排出管线中的空气与起泡的浆料组合物使得可以通过改进干燥时间的偏转的喷嘴将较轻密度的终产物喷洒在矿壁上。该实施方案使得附加的空气在喷洒之前渗透至起泡的浆料组合物中并且产生较轻密度的终产物，例如30lb/ft³至50lb/ft³。此外，本实施方案消除起泡的浆料组合物在没有空气情况下沿排出管线的长度例如50英尺行进至偏转喷嘴，并且简化了排出管线从而具有仅一个关闭阀以用于更简便操作。当混合三通更接近偏转的喷嘴时需要更多的关闭阀例如3个或者更多个。

然后，起泡的浆料组合物被喷洒至矿表面上。该喷洒使得起泡的浆料组合物能够粘附至矿的表面，从而实现多层的涂敷直至达到需要的厚度为止。每层的厚度通常为小于约1/32英寸。起泡的浆料组合物的密度为大于约60磅每立方英尺。

本公开的实施方案包括使用下述组合物来喷洒矿表面的方法，所述组合物包括：岩粉，例如石灰石、白云石、菱镁矿、F级粉煤灰、硅粉、石膏、硬石膏、非膨胀粘土、细磨的尾矿以及其混合物；水；泵送剂，例如月桂醚硫酸盐；和聚合物，例如丙烯酰胺均聚物或者共聚物。该方法涉及将组合物传送至喷嘴，这可以通过泵送或者通过气动输送来完成，以及该方法涉及将组合物喷洒至矿表面上。组合物粘附至矿的矿表面并且脱水或者失去水分以形成多孔覆盖层，例如具有空隙空间的覆盖层。当在整个本公开中提及矿时，其也表示包括采矿场。

用于撒布煤矿表面的一种优选方法涉及选择适合的混合容器；将干燥岩粉粉末和水添加至容器中；在混合容器的排出口处，添加三通以在泵软管前面注射泵送剂和抗结块共聚物；并且将材料喷洒在矿壁上。

用于将组合物施加至煤矿表面的一种优选方法包括：选择在限制区域内具有桨式混合器的混合容器。混合容器的尺寸优选为至少13立方英尺。混合器应具有可以彻底地混合岩粉和水的足够的混合速度。在混合容器的排出口处是泵，该泵为可以在至少约50psi压力下泵送的螺杆式或者活塞式泵。泵的输出应当是至少3加仑每分钟。在泵的排出口处，添加了三通以注射泵送剂表面活性剂和抗结块聚合物。添加泵送剂和抗结块聚合物到钢加压罐。然后，该罐用空气加压至约100至200psi。然后，将加压的表面活性剂泵送剂和抗结块聚合物注射至泵软管中并且将产生的组合物喷洒到矿壁上。喷嘴将包括对将产生速度和压力的喷射流的限制。该速度和压力将使得产品可以喷洒至矿壁上。

如以上描述的，施加岩粉的最常见方法是干燥。这是因为在施加时岩粉将是非粘结性的。在甲烷***的情况下，岩粉分散为粉末。因为没有使用引起使岩粉粘结的水因此不会出现成块。在湿的喷洒施用中，当使得其干燥时岩粉变成固体粘结块。因此，在甲烷***的情况下，岩粉将分散为团状和大块。岩粉将不具有在矿***中有效的细度(表面面积)。本公开使得当湿施用时岩粉可以作为粉末(大约300微米或更小)剥离，使得岩粉在甲烷***中是有效的。本公开的材料将以与干撒布方法类似的方式分散。

由于多种原因，通常在现有技术中没有使用湿法喷洒岩粉的方法。该方法花费太长的时间用于使湿的岩粉在矿壁上干燥。当湿的岩粉变干时，在甲烷***的情况下，岩粉粘结太紧密以致于不能剥离。如果岩粉确实剥离，则其将呈块状而不是呈精细粉末状。

本公开的装置使得岩粉组合物以比常规的湿法小约25％的含水量喷洒。这主要归因于泵送剂的使用。泵送剂通常为移动浆料粉通过软管的表面活性剂或者空气。岩粉组合物通常将在施用至表面后24小时内干燥。当以湿状态施用时聚合物将使得材料粘合，但是使得当变干时变得无粘结性。如果发生甲烷***，这将使得材料分散为粉末而不是大块。

本公开的装置使得岩粉组合物以需要的厚度沉积在煤矿表面上。例如，形成在煤矿表面上的覆盖层的厚度可以为约0.25cm至约2.5cm，优选为约0.5cm至约2cm，以及更优选为约1.5cm至约1.8cm。利用湿组合物施用岩粉的优点是当湿组合物例如通过喷洒装置传递时，使得湿组合物可以粘附至矿的表面，使得能够涂敷多个层直到达到需要的厚度为止。此外，在涂敷期间没有产生过量粉尘，从而潜在地消除在操作期间撤离矿的需要。

本公开的装置使得岩粉组合物能够被泵送并且喷洒至矿壁表面，例如壁、顶棚和地面。所述组合物可以通过使得组合物粘附至煤矿表面的本发明装置来施用。由于组合物用湿法施用，这可以获得适用于具体应用的任何厚度。组合物具有足够的含水量和聚合物含量以使得聚合物(i)将水分子分散在组合物内以及在组合物的变干后(ii)消散以在干燥的组合物中形成的空隙空间。

本公开的多种修改和变化对于本领域技术人员是显而易见的，并且应理解，这样的修饰和变化包括在本申请的范围以及权利要求的精神和范围中。

实施例

分批操作程序

第一步骤是观察混合罐例如250加仑分批罐，并且检查其是干净的。然后用清洁的带有用于150psi或者更高的高压喷洒的减压器(reducer)的软管，清洁带有任何干残渣的250加仑分批罐的底部，并且根据利用的混合物水平填充罐至需要的加仑的水。

然后使铲桶中的敷料器与液压的PTO连接。使PTO起动，并且拉动用于空气压缩机的敷料器杆以检查查看空气压缩机保持承载、敷料器在运行并且在接近阀组的测量仪表上产生压力。这保证二PTO适当地接通。然后将空气压缩机杆返回至关闭位置。

在三滑阀组的左侧定位有转向阀。随着PTO起动，下一步是使转向阀提升至靠近敷料器盖的顶部的位置，完全地敞开，并且然后拉开三滑阀组上的混合杆。此时，250加仑罐中的搅拌器应当以高速运行，并且250加仑罐应当在振动。

随着搅拌器以高速运行，以及水在需要的水平，开始将需要量的岩粉放置至250加仑分批罐中。在开始腾空下一个袋子之前使搅拌器将每50磅岩粉推进至浆料中。在敷料器被驱动时绝不要把手放入罐的区域中。

一旦所有的石灰岩岩粉袋子在250加仑罐中成浆至湿粉，然后注入适量的聚合物/表面活性剂浓缩物。然后成浆的湿粉和聚合物/表面活性剂浓缩物应该开始成为起泡浆料组合物。将该混合物最多搅拌大约1至2分钟。

然后准备开始施用起泡的岩粉组合物。

喷洒操作程序

随着分批的岩粉组合物准备进入罐中，用煤车运载铲直达需要的位置以开始喷洒操作。伸展软管(例如50英尺空气软管)，并且凭视觉检查软管管线上的扭结或切口。凭视觉观察三通混合区域，并且关闭空气闸阀、岩粉组合物闸阀和主闸阀。

此时，推动转向阀向下(靠近三滑阀组)呈50％/50％位置，并且拉泵杆和空气压缩机杆。混合杆应当保持在关闭位置。

在软管的末端接通空气管线闸阀以检查管线是干净的、扁平偏转喷嘴是干净的、以及压缩机正在产生压力。

然后观察250加仑分批罐，并且观察再循环出口处并且使返回至罐的岩粉组合物的再循环逆流最小化。

现在准备开始喷洒操作。在喷嘴端部处，打开主闸阀和岩粉组合物闸阀，并且等候起泡的岩粉组合物材料被泵送到偏转喷嘴的末端。

当起泡的岩粉组合物在喷嘴处被接收时，开始打开空气闸阀使得起泡的岩粉组合物适当地分散至矿顶部和棱。按照具体应用用需要量的起泡的岩粉组合物连续施用到作业区域顶部和棱。

当罐为空时，关闭泵杆和空气压缩机杆。返回给水站并且再一次开始分批处理程序。

故障排除

无压缩空气——石灰岩岩粉袋子或者其他物质可能粘在偏转喷嘴的喷嘴内侧。关闭所有的喷嘴闸阀，移除偏转喷嘴，然后移除堵塞物质、冲洗管线，将偏转喷嘴放回至原位置，返回操作。在测量仪表处空气压力高于80psi可能为堵塞的指示。

批处理太多泡沫——不能泵送——批量的岩粉组合物没有适当地混合，以及泵因为太多起泡物质而出现空穴(cavitating)。清洁软管，添加水和额外的3至5袋岩粉，重新搅拌物质根据混合指引形成适合的混合批量。

分批物质没有适当的混合——确保转向阀充分地敞开以使得至混合器(搅拌)回路的液压流量最大化。在添加聚合物/表面活性剂浓缩物之前应当将石灰岩材料成批地完全浆化。

没有生产压缩空气——需要沿着相反方向推PTO杆。空气压缩机液压技术要求适当的PTO管线连接。通过切换管线，转向阀位于50％/50％，拉开空气压缩机杆、检查测量仪表、压缩机现在应当运行。该问题已经通过位于PTO的回流管线和空气压缩机管线上的两个联机液压止回阀解决或消除。

虽然根据我们的公开内容已示出和描述了多个实施方案，但是应清楚地理解，所述实施方案可进行对于本领域技术人员而言是明显的多种改变。因此，我们不希望限制到所示出和描述的详细内容，而是旨在示出所附权利要求范围中的所有改变和修饰。

Claims

1.一种岩粉撒布装置，包括：

壳体；

安装在所述壳体内的罐，所述罐包括配置以形成用于容纳和混合岩粉组合物的内部罐舱的可移除顶壁构件、侧壁构件和底壁构件；

位于所述底壁构件上用于混合所述岩粉组合物的混合器；

位于所述底壁构件上或者所述侧壁构件的下部的罐排出口，所述岩粉组合物可以经由所述罐排出口从所述罐排出；

从所述罐排出口延伸至壳体排出口的导管；所述导管包括用于经由导管以及经由与所述壳体排出口可操作地连接的排出管线运输所述岩粉组合物的泵；以及

一个或者更多个安装于所述壳体内用于驱动所述混合器和所述泵的电动机。

2.如权利要求1所述的岩粉撤布装置，还包括安装在所述壳体内的空气供给单元，所述空气供给单元和与所述壳体排出口相邻的所述排出管线可操作地连接以注射空气用于辅助输送所述岩粉组合物穿过所述排出管线。

3.如权利要求2所述的岩粉撒布装置，其中所述空气供给单元包括液压空气压缩机。

4.如权利要求1所述的岩粉撒布装置，其中所述一个或者更多个电动机包括液压电动机。

5.如权利要求1所述的岩粉撒布装置，其中所述混合器是通过电动机液压驱动的，所述泵是通过电动机液压驱动的，以及所述空气供给单元是通过电动机液压驱动的。

6.如权利要求1所述的岩粉撒布装置，其中所述泵包括螺杆泵。

7.如权利要求1所述的岩粉撒布装置，其中所述泵以约40psi至约80psi的泵送周期操作。

8.如权利要求1所述的岩粉撒布装置，所述岩粉撒布装置是通过液压驱动的。

9.如权利要求1所述的岩粉撒布装置，所述岩粉撒布装置在约12gpm至约35gpm的液压范围下操作。

10.如权利要求1所述的岩粉撒布装置，还包括再循环回路。

11.如权利要求1所述的岩粉撒布装置，还包括与所述壳体排出口可操作地连接的再循环回路以接收来自所述壳体排出口的过量岩粉组合物以及将来自所述壳体排出口的所述过量岩粉组合物再循环至所述混合罐，从而使得在所述排出管线中的所述岩粉组合物能够以约40psi至约80psi的压力泵送，并且使得所述岩粉组合物的压缩能够被控制。

12.如权利要求1所述的岩粉撒布装置，其中所述混合器包括混合器/搅拌器。

13.如权利要求1所述的岩粉撒布装置，其中所述混合器包括桨式混合器。

14.如权利要求1所述的岩粉撒布装置，其中所述排出管线包括软管，所述软管直径为约3/4英寸至约1又1/4英寸以及长度为约5英尺至约75英尺。

15.如权利要求1所述的岩粉撒布装置，还包括与所述排出管线可操作地连接的喷嘴。

16.如权利要求1所述的岩粉撒布装置，其中所述喷嘴包括高冲击扁平偏转喷嘴。

17.如权利要求1所述的岩粉撒布装置，还包括安装在所述壳体内的空气积聚罐，所述空气积聚罐和与所述壳体排出口相邻的所述排出管线可操作地连接以注射空气从而辅助输送所述岩粉组合物穿过所述排出管线。

18.如权利要求3所述的岩粉撒布装置，其中所述空气压缩机具有在至手动操作的多滑阀组的回流管线上的止回阀和在回流PTO管线上的止回阀以最小化或者消除回流管线的超压。

19.如权利要求1所述的岩粉撒布装置，所述岩粉撒布装置是便携式的。

20.如权利要求1所述的岩粉撒布装置，所述岩粉撒布装置定位在铲斗上。