一种自适应不同倾角工作面的注浆防灭火装置及方法

技术特征：
1.一种自适应不同倾角工作面的注浆防灭火装置，包括浆液搅拌箱、电动搅拌机构和注浆泵，电动搅拌机构设置在浆液搅拌箱内，用于对箱体内部的浆液进行搅拌，浆液搅拌箱两侧分别装有浆液进液管和浆液排出管，浆液进液管和浆液排出管分别装有第一电控阀和第二电控阀，注浆泵装在浆液排出管上，用于将箱体内部的浆液从浆液排出管排出，其特征在于，还包括粘度计、控制板、第一红外测距仪和第二红外测距仪；所述浆液搅拌箱为矩形体，浆液搅拌箱上部连接有稠化剂注入管，用于向箱体内注入稠化剂，所述稠化剂为海藻酸钠，稠化剂注入管上装有第三电控阀；所述粘度计设置在浆液搅拌箱侧部，且其探测头伸入浆液搅拌箱内，用于检测浆液的实时粘度值并反馈给控制板；所述浆液搅拌箱下方设有第一伸缩支架和第二伸缩支架，第一伸缩支架和第二伸缩支架的上端分别与浆液搅拌箱底部连接，用于在浆液搅拌箱处于俯采工作面时，通过调节第一伸缩支架和第二伸缩支架的长度使浆液搅拌箱底部处于水平状态；所述第一红外测距仪和第二红外测距仪均固定在浆液搅拌箱底部，两者的探测方向均朝向浆液搅拌箱下方且垂直于浆液搅拌箱底部，用于测量各自所处位置与俯采工作面之间的距离；所述控制板包括控制器和触摸式显示屏，触摸式显示屏与控制器连接，用于向控制器输入临界粘度值，并对控制器反馈的数据进行显示；控制器分别与第一电控阀、第二电控阀、第三电控阀、注浆泵、粘度计和电动搅拌机构，控制器控制第一电控阀门打开向浆液搅拌箱内注入浆液，并根据设定的临界粘度值和粘度计反馈的实时粘度值进行分析处理后，对第二电控阀、第三电控阀、注浆泵和电动搅拌机构的开启或关闭进行调控。2.根据权利要求1所述的自适应不同倾角工作面的注浆防灭火装置，其特征在于，所述浆液进液管上装有第一压力表和第一流量计，浆液排出管上装有第二压力表和第二流量计，稠化剂注入管上装有第三压力表和第三流量计。3.根据权利要求1所述的自适应不同倾角工作面的注浆防灭火装置，其特征在于，在第一伸缩支架和第二伸缩支架各自的下端分别装有第一止滑器和第二止滑器。4.根据权利要求1所述的自适应不同倾角工作面的注浆防灭火装置，其特征在于，所述控制器为单片机。5.一种根据权利要求1至4任一项所述自适应不同倾角工作面的注浆防灭火装置的防灭火方法，其特征在于，具体步骤为：a、将自适应不同倾角工作面的注浆防灭火装置放置在所需进行防灭火注浆的俯采工作面上，然后将两个伸缩支架下端分别通过第一止滑器和第二止滑器固定在俯采工作面上，接着通过调节第一伸缩支架和第二伸缩支架的长度使浆液搅拌箱底部处于水平状态；将浆液进液管与防灭火浆液储存罐连通，稠化剂注入管与海藻酸钠储存罐连通，第一电控阀、第二电控阀和第三电控阀均处于关闭状态，完成装置布设工作；b、开启第一红外测距仪和第二红外测距仪分别各自所处位置与俯采工作面之间的距离，将其中距离较长的设为b，较短的设为a；然后已知两者之间的距离为c，则俯采工作面的倾角θ：tanθ＝(b-a)/c，先将浆液排出管与俯采工作面平行设置，接着根据下式计算出适用于当前俯采工作面的防灭火浆液临界粘度μ值：
式中，q为浆液排出管内防灭火浆液的流量，单位为kg/s；t为注浆时间，单位为s；v0为浆液排出管内防灭火浆液的流速，单位为m/s；其中q＝v0s，s为浆液排出管的横截面积，单位为m2；根据上述计算出防灭火浆液临界粘度μ值后，调整浆液排出管使其相对于水平面的倾角大于当前俯采工作面的倾角；c、将步骤b得出的临界粘度μ值通过触摸式显示屏输入至控制器中进行存储，然后通过触摸式显示屏向控制器发出指令，控制器控制第一电控阀开启，防灭火浆液通过浆液进液管注入浆液搅拌箱内，通过第一压力表和第一流量计能实时监测防灭火浆液的注入压力及注入流量，接着控制器控制电动搅拌机构启动，电动搅拌机构以70r/min～160r/min的运行速度对浆液搅拌箱内的防灭火浆液进行搅拌；同时粘度计实时检测防灭火浆液的粘度值并反馈给控制器，控制器将实时粘度值与临界粘度μ值进行比较，若实时粘度值低于临界粘度μ值，则控制器控制第三电控阀开启，海藻酸钠经过稠化剂注入管进入浆液搅拌箱，通过第三压力表和第三流量计能实时监测海藻酸钠的注入压力及注入流量，同时控制器调节电动搅拌机构以800r/min～1100r/min的运行速度对浆液搅拌箱内的防灭火浆液和海藻酸钠进行搅拌混合；直至粘度计反馈的实时粘度值超过临界粘度μ值，则控制器控制第三电控阀关闭，停止海藻酸钠注入，同时控制器调节电动搅拌机构以70r/min～160r/min的运行速度工作，最后控制器控制第二电控阀开启及注浆泵启动，此时混合有海藻酸钠的防灭火浆液经过浆液排出管输送至俯采工作面上，通过第二压力表和第二流量计能实时监测防灭火浆液的注浆压力及注浆流量，由于其粘度超过临界粘度μ值，使其能停留在倾斜工作面上，在注浆过程中，粘度计实时监测浆液搅拌箱内防灭火浆液的实时粘度值，当实时粘度值再次低于临界粘度μ值时，关闭第二电控阀及注浆泵，再次开启第三电控阀向浆液搅拌箱内注入海藻酸钠，并调节电动搅拌机构以800r/min～1100r/min的运行速度工作，直至粘度计反馈的实时粘度值超过临界粘度μ值，则控制器控制第三电控阀关闭，停止海藻酸钠注入，同时控制器调节电动搅拌机构以70r/min～160r/min的运行速度工作，并再次开启第二电控阀及注浆泵恢复注浆工作，如此重复，直至完成整个俯采工作面的注浆防灭火过程，使防灭火浆液覆盖整个俯采工作面；d、在进行下一俯采工作面的注浆防灭火工作时，重复步骤a至c，从而能对当前俯采工作面进行注浆防灭火过程，使防灭火浆液覆盖整个当前俯采工作面。

技术总结
本发明公开了一种自适应不同倾角工作面的注浆防灭火装置及方法，包括浆液搅拌箱、电动搅拌机构、注浆泵、粘度计、控制板、第一红外测距仪和第二红外测距仪，通过先测量所需进行防灭火注浆处理的俯采工作面的倾角，然后根据倾角确定在该工作面上防灭火浆液所需达到的临界粘度值，通过向防灭火浆液中添加海藻酸钠，实现对防灭火浆液粘度值的调节，当防灭火浆液的粘度值超过临界粘度值时，将防灭火浆液注浆至俯采工作面上后，其能停留在倾斜工作面上，与遗煤均匀混合；另外根据不同倾角的俯采工作面采空区进行防灭火注浆时，通过调整海藻酸钠的添加量实现粘度值的调节，实现同一种防灭火浆液调节粘度值后能适应不同倾角俯采工作面的注浆需要。作面的注浆需要。作面的注浆需要。


技术研发人员：李贺 曹洁艳 路洁心 鲁义 施式亮 朱双江 王正 郭鑫
受保护的技术使用者：湖南科技大学
技术研发日：2022.08.22
技术公布日：2022/11/18