礦井采空區(qū)注氮管路端頭構(gòu)件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采空區(qū)注氮裝置，具體為一種采空區(qū)注氮管路端頭構(gòu)件。
【背景技術(shù)】
[0002]氮氣是惰性氣體，不燃燒也不參與燃燒，密度比空氣略小，這些物理特性使得向采空區(qū)注氮氣成為防治采空區(qū)自然發(fā)火的重要技術(shù)措施之一。注入的氮氣能減小工作面向采空區(qū)的漏風風量、降低采空區(qū)溫度、抑制遺煤的氧化放熱反應。通常礦井使用的注氮管為鋼絲纏繞管，其強度有限，采空區(qū)內(nèi)冒落的矸石極易砸壓甚至破壞注氮管，致使通氣不暢，采空區(qū)中注氮量大大減少；普通注氮管只有末端一個出口，導致所注入的氮氣擴散影響范圍非常有限，冒落矸石的不均使得氮氣擴散不均，同時水、煤(矸)灰與矸石混合，容易堵塞唯一的出氣口，注氮效果顯著降低，無法很好的惰化采空區(qū)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決采空區(qū)注氮管路堵塞、破壞，注氮效果差的問題，提供一種采空區(qū)注氮管路端頭構(gòu)件。
[0004]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:礦井采空區(qū)注氮管路端頭構(gòu)件，包括注氮管、鋼筋籠、注氮管端頭、注氮管出氣孔及枕木。本發(fā)明的創(chuàng)新點是在注氮管末端施打出氣孔，形成注氮“花管”，并利用枕木將其抬起，同時增設(shè)鋼筋籠保護罩對“花管”段進行保護。
[0005]與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計具有如下優(yōu)點:
[0006]1、加打螺旋出氣孔能增加氮氣擴散路徑，提高氮氣擴散均勻程度，擴大氣體影響和作用區(qū)域，大大提升注氮效果。
[0007]2、枕木將花管端頭部分抬起，能有效防止端頭出氣孔堵塞，增大了出氣孔周圍空間，更利于氮氣擴散。
[0008]3、增加鋼筋籠保護罩很好保護“花管”，防止其因冒落矸石砸壓破壞，避免維修和維護帶來的麻煩。
[0009]總之，本發(fā)明所述的礦井采空區(qū)注氮管路端頭構(gòu)件，結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，適用范圍廣，更重要的是能夠顯著提升采空區(qū)注氮效果和可靠性，有效防止采空區(qū)遺落煤體的氧化自然，提高礦井生產(chǎn)的安全性。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖
[0011]圖2為本發(fā)明注氮管出氣孔布置的側(cè)視圖
[0012]圖3為本發(fā)明使用位置示意圖
[0013]圖中:1-注氮管，2-鋼筋籠，3-注氮管端頭，4-注氮管出氣孔(前)，5-枕木，6-注氮管出氣孔(后)，7_注氮管出氣孔(上)，8_工作面，9-順槽，10-本發(fā)明構(gòu)件使用地點。
【具體實施方式】
[0014]礦井采空區(qū)注氮管路端頭構(gòu)件，如圖1、圖2所示，包括注氮管1、鋼筋籠2、注氮管端頭3、注氮管出氣孔4及枕木5，在注氮管I末端Im長度上施打螺旋出氣孔4，形成注氮“花管”，其中出氣孔4的孔徑20mm，孔間距0.2m，螺旋角度120° ;將鋼筋籠2作為保護罩扣在花管段，其長1.2m,寬0.25m，高0.4m，鋼筋籠2分別長于花管兩端0.05m ;注氮管I中氮氣從注氮管端頭3和注氮管出氣孔4逸出，擴散至采空區(qū)；枕木5使注氮管抬離地面一定距離。
[0015]如圖3所示意，采空區(qū)注氮管路端頭構(gòu)件在某礦井中的應用，選擇直徑為450_的無縫鋼管作為輸?shù)茌斔偷獨?，距離工作面支架90m處接有三通和閥門，選擇直徑為150mm的鋼絲纏繞管作為注氮管埋入采空區(qū)進行注氮。注氮管總長90m，末端與支架平齊，布置時使用枕木將注氮管抬離底板20cm，并在注氮管最后1.2m上打孔，放到鋼筋籠保護罩內(nèi)，如圖1所示，考慮到鋼絲纏繞管的防砸性及柔韌性，從注氮管末端開始往前，長度上間隔
0.2m、角度上間隔120°連續(xù)打孔，孔徑為20mm，所有孔洞沿螺旋曲線分布排列，這樣既可以有效增大注氮擴散面積，也可以使鋼管不易被冒落的巖石砸變形而影響注氮效果。
[0016]使用《采空區(qū)自然發(fā)火解算系統(tǒng)》對該工作面的采空區(qū)自然發(fā)火進行數(shù)值模擬得到“氧化帶”下邊界位于采空區(qū)30m深處，故當?shù)谝桓⒌苈袢氩煽諈^(qū)30m后(圖3中a處)，打開閥門開始注氮，再在三通處連接鋼絲纏繞管來鋪設(shè)第二根注氮管，當?shù)诙⒌苈袢?0m后開始注氮(圖3中b處)，同時鋪設(shè)第三根注氮管，當?shù)谌⒌苈袢?0m后開始注氮(圖3中c處)，同時關(guān)閉第一根鋼管的注氮閥門，如此反復直至工作面采完。
[0017]現(xiàn)場觀測分析發(fā)現(xiàn):注氮3天內(nèi)，CO濃度從600ppm快速降低至200ppm左右，注氮10天后，CO濃度降低到《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的24ppm內(nèi)，此后并一直穩(wěn)定在24ppm內(nèi)。
[0018]注氮末端保護頭投入使用后，大幅度的減少了設(shè)備的損壞，采空區(qū)內(nèi)再未出現(xiàn)遺煤發(fā)火和CO濃度超限現(xiàn)象。同時，全年可節(jié)約注氮管路費用8.5萬元，人工費約10.6萬元，間接效益將是不可估量的。
[0019]以上所述，僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應該理解，在不脫離由權(quán)利要求及其等同物限定其范圍的本發(fā)明的原理和精神的情況下，可以對這些實施例進行修改和完善，這些修改和完善也應在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種礦井采空區(qū)注氮管路端頭構(gòu)件，包括注氮管(I)、注氮管端頭(3)，注氮管出氣孔(4)，其特征在于:還包括鋼筋籠(2)及枕木(5)，在注氮管(I)末端Im長度上螺旋施打多個出氣孔(4)，形成注氮花管，其中出氣孔(4)的孔徑20mm，孔間距0.2m，螺旋角度120° ;將鋼筋籠(2)作為保護罩扣在花管段，其長1.2m,寬0.25m，高0.4m，鋼筋籠(2)分別長于花管兩端0.05m;注氮管⑴中氮氣從注氮管端頭(3)和注氮管出氣孔⑷逸出，擴散至采空區(qū)；枕木(5)使注氮管抬離地面一定距離。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種井下采空區(qū)注氮管路端頭構(gòu)件，該設(shè)計在注氮管末端部分的側(cè)壁上螺旋打一定數(shù)量的出氣孔，將普通注氮管改造成注氮花管，并將注氮“花管”抬離地面一定高度，同時加設(shè)鋼筋籠保護罩，本發(fā)明能有效防止水、煤和/或矸灰與矸石混合對唯一出氣孔的堵塞，避免注氮管路末端被冒落矸石砸壓破壞，改變注氮管路一孔出氣，增加采空區(qū)氮氣的擴散區(qū)域和均勻度，使氮氣在更大程度上覆蓋采空區(qū)內(nèi)的氧化升溫區(qū)域，避免因采空區(qū)內(nèi)煤炭自然帶來的安全隱患。
【IPC分類】E21F5-00
【公開號】CN104847398
【申請?zhí)枴緾N201510261007
【發(fā)明人】朱現(xiàn)磊, 楊仁樹, 朱現(xiàn)峰, 王國棟, 李清海, 徐西春, 李國營, 李長江
【申請人】中國礦業(yè)大學(北京)
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月21日