中国矿业大学;徐州矿务集团有限公司;重庆大学;徐州矿务(集团)新疆天山矿业有限责任公司辛海会获国家专利权
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龙图腾网获悉中国矿业大学;徐州矿务集团有限公司;重庆大学;徐州矿务(集团)新疆天山矿业有限责任公司申请的专利一种隐蔽火源防治装置及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119435086B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-31发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411750787.3,技术领域涉及:E21F5/00;该发明授权一种隐蔽火源防治装置及方法是由辛海会;白广余;刘辉辉;李剑锋;杨一;刘金虎;高天昊;王克军设计研发完成,并于2024-12-02向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种隐蔽火源防治装置及方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种隐蔽火源防治装置,包括无缝钢管、液态CO₂储存罐、发泡材料储存罐和稳定剂储存罐,无缝钢管末端设有施效口,无缝钢管内设有自激发泡头,自激发泡头一端设有弯管道段;弯管道段通过液态CO₂输送管道、注射管道与液态CO₂储存罐、稳定剂储存罐连通,液态CO₂输送管道上依次设有相变控制单元和静态混合装置,静态混合装置通过注入管道连通发泡材料储存罐;隐蔽火源防治装置还包括:泡孔结构监测模块、火区防治效果监测模块及地面监控中心;隐蔽火源防治方法,包括:钻孔施工、CO₂输送与相变、混合发泡、发泡与防治、监测与反馈。本发明能够实现隐蔽火源高效覆盖降温、填充煤体裂隙、隔断空气、抑制煤炭氧化与复燃。
本发明授权一种隐蔽火源防治装置及方法在权利要求书中公布了:1.一种隐蔽火源防治方法,基于隐蔽火源防治装置,隐蔽火源防治装置包括无缝钢管1、液态CO2储存罐14、发泡材料储存罐5和稳定剂储存罐4,液态CO2储存罐14、发泡材料储存罐5和稳定剂储存罐4布置于无缝钢管1的前端外侧,无缝钢管1的末端设有施效口27,无缝钢管1内靠近施效口27设有自激发泡头26,自激发泡头26远离施效口27的一端设有弯管道段25; 弯管道段25通过液态CO2输送管道15与液态CO2储存罐14连通,位于无缝钢管1内的液态CO2输送管道15上朝向施效口27依次设有相变控制单元16和静态混合装置23,静态混合装置23通过注入管道9连通发泡材料储存罐5,注入管道9上设有注入泵10; 弯管道段25前端与液态CO2输送管道15连接处设有稳定剂入口24,并通过注射管道2与稳定剂储存罐4连通,注射管道2上设有微量注射泵3; 隐蔽火源防治装置还包括: 泡孔结构监测模块,用于监测发泡过程中泡孔结构稳定性; 火区防治效果监测模块,用于监测井下温度和气体浓度信息; 地面监控中心,用于接收泡孔结构监测模块和火区防治效果监测模块反馈信息集中调控或报警; 其特征在于,隐蔽火源防治方法包括: 钻孔布置系统,用于根据煤矿井下地质条件和疑似隐蔽火源区域规划并施工钻孔,使钻孔能够到达目标区域; CO2输送与相变控制系统,包括液态CO2储存罐14、液态CO2输送管道15以及相变控制单元16;用于将液态CO2输送至钻孔末端的相变控制单元16并控制其相变,产生冲击作用; 发泡材料注入系统,包括发泡材料、发泡材料储存罐5、注入泵10、注入管道9、成核剂7、微量注射泵3以及注射管道2;用于向钻孔末端注入发泡材料,该发泡材料与液态CO2经相变形成的超临界CO2在静态混合装置23混合后经自激发泡头26进入环境煤体中; 监测与反馈系统,包括泡孔结构监测模块与火区防治效果监测模块;泡孔结构监测模块,用于监测发泡过程中泡孔结构稳定性;火区防治效果监测模块,用于监测井下温度和气体浓度信息;根据监测数据反馈控制液态CO2输送量、相变条件、发泡材料、成核剂7及稳定剂注入量; 具体步骤如下: 钻孔施工:按设计好的钻孔布置方案使用井下钻孔设备施工,实时监测钻孔方向、深度和地质情况,确保钻孔准确到达目标区域附近; CO2输送与相变:将液态CO2通过液态CO2输送管道15送至钻孔末端,相变控制单元16调节压力、温度参数使液态CO2发生相变,得到超临界CO2; 混合发泡:发泡材料及成核剂7在注入泵10的作用下,经注入管道9流向钻孔末端的静态混合装置23,与经过相变控制单元16调控后的超临界CO2混合,形成发泡材料超临界CO2均相体系,该均相体系顺着管道继续向施效口27及高温低压煤体处流动; 发泡与防治:发泡材料超临界CO2均相体系因自激发泡头26、施效口27及煤体自身温度和压力环境的变化,将再次发生相变或维持超临界态,即部分超临界CO2相变冲击发泡,促使泡孔结构形成,发泡后的材料直接降低火区温度,另一部分未发生相变的发泡材料超临界CO2体系直接进入环境煤体中,超临界CO2凭借自身的分子运动能力快速渗透到煤体裂隙和孔隙中,同时也带动发泡材料进入这些部位,最终相变冲击增大孔隙,带动发泡材料填充煤体裂隙和孔隙,隔绝空气、阻止煤炭氧化达到防治隐蔽火源的目的; 监测与反馈:通过相变控制单元16中相变温度传感器21与压力传感器19实时监测相变控制单元16中液态CO2的温度与压力,以便做出调控;泡孔结构监测模块用于实时监测发泡过程中形成泡孔结构的状态,以便通过微量注射泵3精确控制稳定剂的添加;火区防治效果监测模块是在钻孔末端周围煤体中设置钻孔温度传感器和气体浓度传感器,实时监测钻孔环境温度及各种气体浓度参数变化情况,反映隐蔽火源燃烧与熄灭状态,根据监测数据反馈评估防治效果,必要时报警或调整液态CO2输送量、相变条件、发泡材料、成核剂7及稳定剂注入量。
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