矿井火灾严重制约着我国煤炭行业的安全发展,而防灭火工作一直是煤矿安全生产的重点任务之一。我国相关学者及研究机构在煤矿自燃火灾防治领域开展了大量研究与实践,开发出灌浆、泡沫、惰气、胶体和阻化剂等一系列防灭火材料。近年来,阻化剂技术多元发展迅速,其中以微胶囊改性技术以及复合阻化剂的发展很是突出,但受限于环境、工艺等因素而不能达到预期的煤自燃防治效果,以微胶囊阻化剂为例,至今各大煤矿迟迟未能建立合理有效的微胶囊阻化剂喷洒工艺,使得其未能在矿井得到合理的实际应用。而近日,陕西省西安科技大学“智慧矿山火灾防治解决方案提供商”团队设计出了一款智能化微胶囊阻化剂喷洒装置,对于防治采空区煤自燃事故有着很大意义。
煤自燃微胶囊阻化剂喷洒工艺的主体设计,是在现有井下液压支架的基础上优化的微胶囊喷洒装置,其设计创新四大支撑系统,分别是自动进料控制系统、感应与控制系统、节段式导轨传动系统以及贮存及喷洒系统。喷洒系统主体装置构成为锰铝合金罐,超强的耐高压及耐腐蚀性能可以保证井下微胶囊阻化剂的充足供应,而旋转式喷头可以在感应控制器的控制下,按照预设逻辑,完成对采空区的阻化喷洒,其喷洒模式分为连续喷洒与间断喷洒。
喷洒装置经过补充阻燃剂后,系统运行并按照预定程序启动,感应设备通过定向感应导轨特定位置信号向制动装置开关发送信号,来控制装置的运行,到达指定位置通过动力装置传压并配合喷洒组件进行喷洒作业,直到传感器感受到下一次信号刺激后,继续重复上述过程,最终达到采防一体的目的。
该装置主要采用微胶囊阻化剂为阻燃材料,通过该装置将阻燃剂均匀喷洒至采空区遗煤上,该微胶囊囊材采用的是温度定向型材料,在环境温度达到一定温度时自动释放其中的阻燃芯材,由于喷洒的均匀性以及阻燃剂的高效性,该工艺下耗费的阻燃剂将远远小于其他阻燃剂,实现定量定向的喷洒效果。
西安科技大学“智慧矿山火灾防治解决方案提供商”团队以黄浩、尚佳亮等人为主,从一入学开始,二人由于专业背景便很快知道当今采空区煤自燃事故多发,损失严重,在了解到当前国内并没有成熟的微胶囊阻化剂喷洒装置后,二人便找到安全学院王凯老师进行想法的沟通,通过王凯老师的指导,该团队最后实现了智能化微胶囊阻化剂喷洒装置的设计。
此外,该装置致力于未来式智能煤矿的建设,利用安全可靠的阻燃剂喷洒,将煤自燃发生的可能性降低至最低限度,该工艺同传统阻燃工艺的区别之处在于其喷洒效果的高效性以及高度自动化,在现如今煤矿安全发展的背景下极具发展前景。