本發(fā)明屬于采空區(qū)防滅火，更具體地，涉及一種采空區(qū)注液態(tài)co2防滅火系統(tǒng)和防滅火方法。

背景技術(shù)：

1、煤炭是我國主要的一次能源，燃煤電站是我國電力供應(yīng)的基礎(chǔ)，煤炭和電力是兩個高度相關(guān)的國民經(jīng)濟(jì)重要支柱性行業(yè)。煤場將產(chǎn)煤運(yùn)至煤電廠能夠加快內(nèi)循環(huán)，而煤電廠則是產(chǎn)co2最大源頭之一，其產(chǎn)生的co2又可通過管道運(yùn)輸至計劃礦場進(jìn)行地下采空區(qū)防滅火及固碳工作。

2、隨著煤礦的不斷開采與發(fā)展，煤礦采煤后遺留有大量的采空區(qū)，采空區(qū)內(nèi)存在有大量的遺煤，當(dāng)煤與氧氣不斷的結(jié)合時易引起煤自燃繼而引發(fā)煤礦爆炸等事故，因此采空區(qū)內(nèi)煤自燃的威脅已成為制約煤礦行業(yè)發(fā)展的重大難題。由于地下環(huán)境特殊，煤自燃產(chǎn)生初期表現(xiàn)效果不明顯，得不到及時的解決，產(chǎn)生的ch4等可燃性氣體會導(dǎo)致燃燒、爆炸等危險現(xiàn)象，嚴(yán)重影響生命財產(chǎn)安全，因此解決采空區(qū)煤自燃問題成為重中之重。

3、向采空區(qū)內(nèi)注入惰性介質(zhì)進(jìn)行氧氣隔絕是目前采空區(qū)防滅火主要技術(shù)。但注惰性氣體如co2、n2對遺煤的包裹度不足且會造成氣體擴(kuò)散、逃逸等現(xiàn)象，氣體逃逸至地表將會影響周邊的生態(tài)環(huán)境。

4、具體地，傳統(tǒng)的采空區(qū)注氣體防滅火工藝進(jìn)行井下防滅火工作時存在如下弊端：1.氣體會隨著縫隙、裂隙流動，無法在需防火區(qū)長時間的滯留，無法有效快速的消滅起火點(diǎn)，工作效率底下。2.注入氣體多為惰性氣體，濃度較高時會對人身安全產(chǎn)生危害，對后續(xù)防火區(qū)井下監(jiān)測、檢查工作造成阻礙。3.煤體無法對氣體進(jìn)行充分的吸附，附著在煤體表部，治標(biāo)不治本。

5、有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種采空區(qū)注液態(tài)co2防滅火系統(tǒng)和防滅火方法，通過設(shè)置注入單元、采空區(qū)及引流單元和氣體儲存分離單元，采用液態(tài)co2注入采空區(qū)防滅火，增大與采空區(qū)遺煤的接觸面積，從而使遺煤更有效的吸附co2，在降低煤的著火點(diǎn)的情況下降低采空區(qū)o2的濃度從而更好的進(jìn)行防滅火工作；地面口設(shè)置氣體儲存分離單元，用來吸收采空區(qū)逃逸的co2、ch4等氣體并進(jìn)行分離、利用。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明提供一種采空區(qū)注液態(tài)co2防滅火系統(tǒng)，包括順次連接的注入單元、采空區(qū)及引流單元和氣體儲存分離單元。

4、進(jìn)一步地，所述注入單元包括位于上游的并聯(lián)設(shè)置的co2注入支路和覆膜材料注入支路，所述注入單元還包括位于下游的管路連接的止回閥、往復(fù)式注入泵、流量計、出口安全閥和出口壓力表。所述上游和下游管路連接，所述下游通過管道與所述采空區(qū)及引流單元連接。

5、進(jìn)一步地，所述co2注入支路包括順次連接的co2儲存罐、截止閥、加壓降溫裝置和帶誘導(dǎo)輪離心泵。

6、進(jìn)一步地，所述氣體儲存分離單元包括順次連接的氣體驅(qū)替管道、混合氣體分離裝置和儲存氣罐。所述氣體驅(qū)替管道上游與所述采空區(qū)及引流單元連接。

7、進(jìn)一步地，所述采空區(qū)及引流單元包括采空區(qū)和設(shè)于采空區(qū)內(nèi)的引流管道，所述引流管道上還設(shè)有若干co2監(jiān)測器。

8、本發(fā)明還提供一種基于所述的采空區(qū)注液態(tài)co2防滅火系統(tǒng)的防滅火方法，包括如下步驟：

9、s1：輸入氣態(tài)co2以測試注入單元、采空區(qū)及引流單元和氣體儲存分離單元可以正常運(yùn)行；

10、s2：將co2轉(zhuǎn)換為液態(tài)并注入所述采空區(qū)及引流單元；

11、s3：將覆膜材料注入所述采空區(qū)及引流單元；

12、s3：將氣態(tài)co2注入采空區(qū)，并將采空區(qū)原有氣體驅(qū)替至所述氣體儲存分離單元。

13、進(jìn)一步地，還包括s4：檢測所述氣體儲存分離單元的co2濃度，達(dá)到設(shè)定值后，停止注入工作。

14、進(jìn)一步地，還包括介于s2和s3之間的s21：利用往復(fù)式注入泵以及流量計計量co2泵入量，防止采空區(qū)壓力過大。

15、進(jìn)一步地，還包括介于s21和s3之間的s22：通過跟隨所述引流管道鋪設(shè)安裝的co2監(jiān)測器監(jiān)測煤體表面的co2注入量以及剩余量判斷煤體吸附co2情況以便調(diào)整灌注頻率；co2注入工作進(jìn)程隨開采工作面移動，分區(qū)域工作。

16、優(yōu)選地，所述若干co2監(jiān)測器用于后續(xù)co2氣體泄露監(jiān)測指標(biāo)進(jìn)行使用。

17、根據(jù)本發(fā)明公開的技術(shù)內(nèi)容，具有如下有益效果：

18、本發(fā)明通過設(shè)置注入單元、采空區(qū)及引流單元和氣體儲存分離單元，采用液態(tài)co2注入采空區(qū)防滅火，增大與采空區(qū)遺煤的接觸面積，從而使遺煤更有效的吸附co2，在降低煤的著火點(diǎn)的情況下降低采空區(qū)o2的濃度從而更好的進(jìn)行防滅火工作；地面口設(shè)置氣體儲存分離單元，用來吸收采空區(qū)逃逸的co2、ch4等氣體并進(jìn)行分離、利用。

19、本發(fā)明解決了采空區(qū)注入氣體會在區(qū)域內(nèi)流動、擴(kuò)散，無法有效的抑制煤自燃的問題，以及采空區(qū)氣體逃逸至地表影響周邊環(huán)境的問題。采空區(qū)內(nèi)氣體會通過中斷層、裂縫、通道等途徑逃逸至地表，對周遭環(huán)境產(chǎn)生破壞，特別是隨注入氣體流出的井下有毒有害氣體擴(kuò)散到大氣中將會危害人身安全。在管道、裂縫處進(jìn)行注漿封堵，將co2封存于地下，同時在合適的點(diǎn)位設(shè)置混合氣體分離裝置，用于大流量氣體注入階段的尾氣收集工作，同時可用作未來地下空間儲存co2抽取工作。

20、通過以下參照附圖對本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會變得清楚。

技術(shù)特征：

1.一種采空區(qū)注液態(tài)co2防滅火系統(tǒng)，其特征在于，包括順次連接的注入單元、采空區(qū)及引流單元和氣體儲存分離單元。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采空區(qū)注液態(tài)co2防滅火系統(tǒng)，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采空區(qū)注液態(tài)co2防滅火系統(tǒng)，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采空區(qū)注液態(tài)co2防滅火系統(tǒng)，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的采空區(qū)注液態(tài)co2防滅火系統(tǒng)，其特征在于：

6.一種基于權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的采空區(qū)注液態(tài)co2防滅火系統(tǒng)的防滅火方法，其特征在于：包括如下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的防滅火方法，其特征在于：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的防滅火方法，其特征在于：

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的防滅火方法，其特征在于：

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的防滅火方法，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種采空區(qū)注液態(tài)CO<subgt;2</subgt;防滅火系統(tǒng)和防滅火方法，屬于采空區(qū)防滅火技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括順次連接的注入單元、采空區(qū)及引流單元和氣體儲存分離單元。該方法包括：輸入氣態(tài)CO<subgt;2</subgt;以測試注入單元、采空區(qū)及引流單元和氣體儲存分離單元可以正常運(yùn)行；將CO<subgt;2</subgt;轉(zhuǎn)換為液態(tài)并注入所述采空區(qū)及引流單元；將覆膜材料注入所述采空區(qū)及引流單元；將氣態(tài)CO<subgt;2</subgt;注入采空區(qū)，并將采空區(qū)原有氣體驅(qū)替至所述氣體儲存分離單元。本發(fā)明采用液態(tài)CO<subgt;2</subgt;注入采空區(qū)防滅火，增大與采空區(qū)遺煤的接觸面積，從而使遺煤更有效的吸附CO<subgt;2</subgt;，在降低煤的著火點(diǎn)的情況下降低采空區(qū)O<subgt;2</subgt;的濃度從而更好的進(jìn)行防滅火工作。

技術(shù)研發(fā)人員：高明濤,卜昌森,周輝,陳紹杰,胡振華,羅文,范建國,朱樹來,盧新明,黃萬朋,寧建國,湯建泉,馮帆,段會強(qiáng),蓋德成,黃瑞峰,李紅濤,劉猛猛,張洲,王思遠(yuǎn),郭子豪,郭成陽,李敏慧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華北科技學(xué)院（中國煤礦安全技術(shù)培訓(xùn)中心）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21