CN113356927B - 一种井下防火防爆密闭隔离***及其构筑方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下防火防爆密闭隔离***及其构筑方法，包括巷道、第一墙体、第二墙体、第一抽采管、第二抽采管、注水管、填充管和注排管；所述第一墙体和所述第二墙体间隔地设置在巷道中，所述第一墙体和所述第二墙体之间间隔有密闭的填充区，所述填充区中填充有胶体流体。本发明公开的井下防火防爆密闭隔离***及其构筑方法，第一墙体和第二墙体之间的填充区中填充有胶体流体，第一墙体、胶体流体和第二墙体形成充填墙体。胶体流体的堵漏能力强，可以封堵第一墙体、第二墙体的缝隙或在使用过程中产生的裂隙，提高了充填墙体的密封性，胶体流体与第一墙体和第二墙体结合形成一个有机整体，在***发生瞬间能承受较强的冲击。

Description

一种井下防火防爆密闭隔离***及其构筑方法

技术领域

本发明涉及井下防火技术领域，尤其涉及一种井下防火防爆密闭隔离***及其构筑方法。

背景技术

我国煤炭自燃火灾十分严重，一直以来煤层自燃、有害气体的扩散以及瓦斯***事故严重制约着煤炭行业向安全、高效技技行业发展。因此煤矿综采工作面回采完毕后，为避免空气进入采空区引起遗煤自燃或采空区内有害气体进入邻近采区造成安全隐患，工作面两侧的回采巷道须及时封闭，通常通过建立防火防爆密闭墙体将易自燃区、有害气体源以及瓦斯聚集区封闭起来。

目前矿井普遍采用的密闭墙都有一定局限性，一般的传统密闭方式如木板封闭墙、砖石密闭墙、混凝土密闭墙、多层混合密闭墙等，虽然这些密闭形式经实际现场应用取得了一定效果，但其它建造需要耗费大量的人力、物力及施工时间，而且料石、木板、黄土等都属于刚性材料，构建的密闭墙通风设施容易发生垮落、开裂等现象，造成了密闭墙的漏风，需要经常进行维修作业。

发明内容

本发明的目的在于提供一种密封效果好、方便施工的井下防火防爆密闭隔离***及其构筑方法。

本发明技术方案提供一种井下防火防爆密闭隔离***，包括巷道、第一墙体、第二墙体、第一抽采管、第二抽采管、注水管、填充管和注排管；

所述第一墙体和所述第二墙体间隔地设置在巷道中，所述第一墙体靠近采空区；

所述第一墙体和所述第二墙体之间间隔有密闭的填充区，所述填充区中填充有胶体流体；

所述第一抽采管和所述注水管分别从外向内依次穿过所述第二墙体、所述填充区和所述第一墙体，并***所述第一墙体靠近所述采空区的一侧；

所述第二抽采管、所述填充管和所述注排管分别从外向内穿过所述第二墙体，并***所述填充区中；

其中，在垂直方向上，所述第一抽采管、所述填充管、所述第二抽采管、所述注水管和所述注排管依次从上往下排列；

所述第一抽采管、所述填充管、所述第二抽采管、所述注水管和所述注排管上分别设置有阀门。

在其中一项可选技术方案中，所述胶体流体由高吸水树脂和水混合而成。

在其中一项可选技术方案中，高吸水树脂粉末经所述填充管进入所述填充区内，水经所述注排管进入所述填充区内。

在其中一项可选技术方案中，所述胶体流体为受冲击时粘度增加的非牛顿流体。

在其中一项可选技术方案中，所述胶体流体填充满所述填充区。

在其中一项可选技术方案中，所述巷道的底板、顶板和巷帮上对应所述第一墙体和所述第二墙体的位置分别开设有凹槽；

所述第一墙体和所述第二墙体的四周边缘都嵌入在所述凹槽中。

在其中一项可选技术方案中，所述第一墙体和所述第二墙体分别采用砖块构筑而成，在所述第一墙体和所述第二墙体的表面上分别涂覆有防水涂料层。

在其中一项可选技术方案中，上下相邻的两块所述砖块错缝布置。

在其中一项可选技术方案中，所述填充管和所述注排管分别为塑料管；

所述第一抽采管、所述第二抽采管和所述注水管分别为钢管，所述钢管上涂覆有防腐层。

本发明技术方案还提供一种井下防火防爆密闭隔离***的构筑方法，包括如下步骤：

S001：在巷道预设位置构筑第一墙体和第二墙体，在构筑第一墙体和第二墙体时安装好第一抽采管、第二抽采管、注水管、填充管和注排管；

S002：通过注排管向第一墙体和第二墙体之间的填充区中注水，同时通过填充管向第一墙体和第二墙体之间的填充区中充填胶体形成物料；

S003：待填充满填充区时停止作业，关闭注排管和填充管上的阀门。

采用上述技术方案，具有如下有益效果：

本发明提供的井下防火防爆密闭隔离***及其构筑方法，第一墙体和第二墙体之间的填充区中填充有胶体流体，第一墙体、胶体流体和第二墙体形成充填墙体。胶体流体的堵漏能力强，可以封堵第一墙体、第二墙体的缝隙或在使用过程中产生的裂隙，提高了充填墙体的密封性，胶体流体与第一墙体和第二墙体结合形成一个有机整体，在***发生瞬间能承受较强的冲击。当井下发生瓦斯***时，胶体流体能承受冲击波从而保护第一墙体、第二墙体，减少对墙体的损坏。胶体流体也可起到灭火效果，具有终止瓦斯***火烟传播，防止瓦斯***事故扩大的作用，提高矿井整体的防灾抗灾能力。

此外，该井下防火防爆密闭隔离***也极易维护，当胶体流体的水分丢失后，只需加水或浆液补充即可。

本发明提供的井下防火防爆密闭隔离***及其构筑方法，方便施工、易操作、比单纯的水封持久性好。

附图说明

图1为本发明实施例提供的井下防火防爆密闭隔离***的结构示意图；

图2为第一墙体、第二墙体、第一抽采管、第二抽采管、注水管、填充管和注排管的布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1-2所示，本发明一实施例提供的井下防火防爆密闭隔离***，包括巷道100、第一墙体1、第二墙体2、第一抽采管5、第二抽采管6、注水管8、填充管7和注排管9。

第一墙体1和第二墙体2间隔地设置在巷道100中，第一墙体1靠近采空区。

第一墙体1和第二墙体2之间间隔有密闭的填充区3，填充区3中填充有胶体流体4。

第一抽采管5和注水管8分别从外向内依次穿过第二墙体2、填充区3和第一墙体1，并***第一墙体1靠近采空区的一侧。

第二抽采管6、填充管7和注排管9分别从外向内穿过第二墙体2，并***填充区3中。

其中，在垂直方向上，第一抽采管5、填充管7、第二抽采管6、注水管8和注排管9依次从上往下排列。

第一抽采管5、填充管7、第二抽采管6、注水管8和注排管9上分别设置有阀门10。

本发明提供的井下防火防爆密闭隔离***，采用充填墙体的方式进行防火防爆。

巷道100与采空区连通，在巷道100中靠近采空区的外侧依次构筑有第一墙体1和第二墙体2，第一墙体1靠近采空区，第二墙体2处于第一墙体1的外侧。第二墙体2与第一墙体1间隔布置，第一墙体1和第二墙体2之间形成有密闭的填充区3。胶体流体4填充在填充区3中。胶体流体4为能够流动且具有一定粘稠度的胶液。第一墙体1、胶体流体4和第二墙体2组成充填墙体。胶体流体4的堵漏能力强，可以封堵第一墙体1、第二墙体2的缝隙或在使用过程中产生的裂隙，提高了充填墙体的密封性。胶体流体4与第一墙体1、第二墙体2结合形成一个有机整体，在***发生瞬间能承受较强的冲击。当井下发生瓦斯***时，胶体流体4能承受冲击波从而保护第一墙体1、第二墙体2，减少对墙体的损坏。胶体流体4也可起到灭火效果，能防止瓦斯***后的高温火烟引燃、引爆第二墙体2外侧的瓦斯和煤尘，具有终止瓦斯***火烟传播，防止瓦斯***事故扩大的作用，提高矿井整体的防灾抗灾能力。

第一抽采管5穿过第二墙体2、填充区3和第一墙体1，第一抽采管5的内端***在第一墙体1的内侧，第一抽采管5的外端处于第二墙体2的外侧，第一抽采管5的外端上设置有阀门10。第一抽采管5的外端可与抽采设备连接。在完成充填墙体之后，可以通过抽采设备抽取第一墙体1内侧的气体，以通过监测仪器对气体组分进行分析，可以分析出内部瓦斯含量、氧气含量等，以了解充填墙体内侧的情况。

注水管8穿过第二墙体2、填充区3和第一墙体1，注水管8的内端***在第一墙体1的内侧，注水管8的外端处于第二墙体2的外侧，注水管8的外端上设置有阀门10。注水管8可与注水设备连接。

根据需要，可以通过注水管8向第一墙体1的内侧注水，起到降低温度和防灭火作用。

第二抽采管6穿过第二墙体2并***填充区3中，第二抽采管6的端部上设置有阀门10。第二抽采管6与抽取设备连接，可以抽取填充区3中的胶液，用于分析胶液的组分，看胶液组分是否满足要求，还可实时监测胶体流体的状况。

填充管7穿过第二墙体2并***填充区3中，填充管7的端部上设置有阀门10。填充管7与充填设备连接，用于向填充区3中注入胶体粉末材料等，例如，硅胶粉末等。

注排管9穿过第二墙体2并***填充区3中，注排管9的端部上设置有阀门10。注排管9可与注水设备连接，在充填时，向填充区3中注入水。当胶体粉末材料与水混合后，即形成了胶体流体4。可以根据实际需要设定胶体粉末材料与水的比例，添加相应的助剂等。

当需要拆除第二墙体2和第一墙体1时，可通过注排管9先将胶体流体4排出，再拆除第二墙体2和第一墙体1。

气体一般汇集在巷道100的顶部，第一抽采管5处于第一墙体1的顶部，利于抽采取样。

第二抽采管6处于第二墙体2的中下部，从中下部对胶体流体4抽采取样。

该井下防火防爆密闭隔离***也极易维护，当胶体流体4的水分丢失后，只需通过注排管9加水或浆液补充即可。

本发明提供的井下防火防爆密闭隔离***，方便施工、易操作、比单纯的水封持久性好。

在其中一个实施例中，胶体流体4由高吸水树脂和水混合而成。高吸水树脂是具有一定交联程度的高聚物，它能够很快吸收比自身重量大数百倍的水形成凝胶。高吸水树脂的制备方式如下：

将50%浓度的马来酸溶液添加到制备的20%浓度的氢氧化钠溶液中，直至PH值达到7左右，制备成氢氧化钠中和剂，然后将氢氧化钠中和剂在室温下冷却，室温为25℃左右。

将丙烯酰胺单体、钙基膨润土、坡缕石和硼酸盐按照质量比69:11:9:0.03添加到氢氧化钠中和剂中，然后充分搅拌混合形成高吸水材料混合物。

利用超声波分散仪将高吸水材料混合物分散。

在70°C的恒温下，将分散后的高吸水材料混合物与浓度0.65%的过硫酸盐混合，并形成聚合物沉淀，获得高吸水树脂。

将高吸水树脂干燥、粉碎后备用。

使用时，水和高吸水树脂的质量比是112:3-5。

在其中一个实施例中，高吸水树脂粉末经填充管7进入填充区3内，水经注排管9进入填充区3内。

在其中一个实施例中，胶体流体4为受冲击时粘度增加的非牛顿流体。非牛顿流体，是指不满足牛顿黏性实验定律的流体，即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。非牛顿流体在受到某种力的时候，比如击打或撞击时，其粘度会发生改变，或是粘度降低变得更加容易流动，或是粘度增加变得更加坚硬。高分子聚合物的浓溶液和悬浮液等一般为非牛顿流体。

本实施例中胶体流体4采用受冲击时粘度增加、硬度***的非牛顿流体。如采空区或巷道100中发生瓦斯***，***冲击力作用在第一墙体1上，冲击力会传递给胶体流体4，胶体流体4受冲击时粘度增加、硬度***，增加了充填墙体的结构强度，提高抗冲击能力。

在其中一个实施例中，胶体流体4填充满填充区3，使得第一墙体1与第二墙体2之间全部充满胶体流体4，形成整体结构的充填墙体。

在其中一个实施例中，巷道100的底板101、顶板102和巷帮上对应第一墙体1和第二墙体2的位置分别开设有凹槽，第一墙体1和第二墙体2的四周边缘都嵌入在凹槽中，提高了第一墙体1和第二墙体2构筑在巷道100中的稳定性。

在其中一个实施例中，第一墙体1和第二墙体2分别采用砖块构筑而成，在第一墙体1和第二墙体2的表面上分别涂覆有防水涂料层。

采用砖块筑墙，方便在巷道100中施工构筑第一墙体1和第二墙体2。在完成第一墙体1和第二墙体2的构筑后，在第一墙体1和第二墙体2的表面上分别涂覆有防水涂料层，防水涂料层密封第一墙体1和第二墙体2的表面，有助于防止瓦斯渗出墙体，还有助于防止在注水时水从第一墙体1和第二墙体2的表面渗出。防水涂料可采用建筑用防水涂料，例如丙烯酸防水涂料。

在其中一个实施例中，上下相邻的两块砖块错缝布置，可以提高第一墙体1和第二墙体2的自身结构强度。水平方向上的两块砖块平缝相接，维持结构平整。

在其中一个实施例中，填充管7和注排管9分别为塑料管。填充管7和注排管9采用耐热的聚乙烯管，重量轻。填充管7和注排管9的外径为50mm，壁厚为3.5mm。

第一抽采管5、第二抽采管6和注水管8分别为钢管，钢管上涂覆有防腐层。注水管8长度较长，采用钢管，结构强度高，可以抗压。注水管8的外径为50mm，壁厚为5mm。第一抽采管5和第二抽采管6都采用钢管，第一抽采管5和第二抽采管6的外径为20mm，壁厚为2.5mm。

第一抽采管5、第二抽采管6和注水管8采用360°全覆盖热浸镀锌，形成防腐层。钢管镀层均匀、致密、厚实，锌与钢形成锌铁合金层。

本发明一实施例提供一种井下防火防爆密闭隔离***的构筑方法，包括如下步骤：

S001：在巷道100预设位置构筑第一墙体1和第二墙体2，在构筑第一墙体1和第二墙体2时安装好第一抽采管5、第二抽采管6、注水管8、填充管7和注排管9。

S002：通过注排管9向第一墙体1和第二墙体2之间的填充区3中注水，同时通过填充管7向第一墙体1和第二墙体2之间的填充区3中充填胶体形成物料。

S003：待填充满填充区时停止作业，关闭注排管9和填充管7上的阀门10。

综上所述，本发明提供的井下防火防爆密闭隔离***及其构筑方法，第一墙体和第二墙体之间的填充区中填充有胶体流体，第一墙体、胶体流体和第二墙体形成充填墙体。胶体流体的堵漏能力强，可以封堵第一墙体、第二墙体的缝隙或在使用过程中产生的裂隙，提高了充填墙体的密封性，胶体流体与第一墙体和第二墙体结合形成一个有机整体，在***发生瞬间能承受较强的冲击。当井下发生瓦斯***时，胶体流体能承受冲击波从而保护第一墙体、第二墙体，减少对墙体的损坏。胶体流体也可起到灭火效果，具有终止瓦斯***火烟传播，防止瓦斯***事故扩大的作用，提高矿井整体的防灾抗灾能力。

此外，该井下防火防爆密闭隔离***也极易维护，当胶体流体的水分丢失后，只需加水或浆液补充即可。

本发明提供的井下防火防爆密闭隔离***及其构筑方法，方便施工、易操作、比单纯的水封持久性好。

根据需要，可以将上述各技术方案进行结合，以达到最佳技术效果。

以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种井下防火防爆密闭隔离***，其特征在于，包括巷道、第一墙体、第二墙体、第一抽采管、第二抽采管、注水管、填充管和注排管；

所述第一墙体和所述第二墙体间隔地设置在巷道中，所述第一墙体靠近采空区；

所述第一墙体和所述第二墙体之间间隔有密闭的填充区，所述填充区中填充有胶体流体；

所述第一抽采管和所述注水管分别从外向内依次穿过所述第二墙体、所述填充区和所述第一墙体，并***所述第一墙体靠近所述采空区的一侧；

所述第二抽采管、所述填充管和所述注排管分别从外向内穿过所述第二墙体，并***所述填充区中；

其中，在垂直方向上，所述第一抽采管、所述填充管、所述第二抽采管、所述注水管和所述注排管依次从上往下排列；

所述第一抽采管、所述填充管、所述第二抽采管、所述注水管和所述注排管上分别设置有阀门；

所述填充管用于向所述填充区中注入胶体粉末材料；

在充填时，所述注排管用于向所述填充区中注入水，当需要拆除所述第二墙体和所述第一墙体时，先通过所述注排管将所述胶体流体排出，再拆除所述第二墙体和所述第一墙体；

所述胶体流体由高吸水树脂和水混合而成；

填充时，高吸水树脂粉末经所述填充管进入所述填充区内，水经所述注排管进入所述填充区内。

2.根据权利要求1所述的井下防火防爆密闭隔离***，其特征在于，

所述胶体流体为受冲击时粘度增加的非牛顿流体。

3.根据权利要求1所述的井下防火防爆密闭隔离***，其特征在于，

所述胶体流体填充满所述填充区。

4.根据权利要求1所述的井下防火防爆密闭隔离***，其特征在于，

所述巷道的底板、顶板和巷帮上对应所述第一墙体和所述第二墙体的位置分别开设有凹槽；

所述第一墙体和所述第二墙体的四周边缘都嵌入在所述凹槽中。

5.根据权利要求1所述的井下防火防爆密闭隔离***，其特征在于，

所述第一墙体和所述第二墙体分别采用砖块构筑而成，在所述第一墙体和所述第二墙体的表面上分别涂覆有防水涂料层。

6.根据权利要求5所述的井下防火防爆密闭隔离***，其特征在于，

上下相邻的两块所述砖块错缝布置。

7.根据权利要求1所述的井下防火防爆密闭隔离***，其特征在于，

所述填充管和所述注排管分别为塑料管；

所述第一抽采管、所述第二抽采管和所述注水管分别为钢管，所述钢管上涂覆有防腐层。

8.一种如权利要求1-7中任一项所述的井下防火防爆密闭隔离***的构筑方法，其特征在于，包括如下步骤：

S001：在巷道预设位置构筑第一墙体和第二墙体，在构筑第一墙体和第二墙体时安装好第一抽采管、第二抽采管、注水管、填充管和注排管；

S002：通过注排管向第一墙体和第二墙体之间的填充区中注水，同时通过填充管向第一墙体和第二墙体之间的填充区中充填胶体形成物料；

S003：待填充满填充区时停止作业，关闭注排管和填充管上的阀门。