一种调控活塞单管迈步注氮工艺的制作方法

本发明涉及煤矿安全，具体是一种用于煤矿采空区防灭火的高效、可控的调控活塞单管迈步注氮工艺。

背景技术：

1、在煤矿开采作业中，采空区由于残留煤体、氧气及适宜的温度条件，易发生自燃发火现象，严重威胁矿井安全。传统注氮防灭火方法存在氮气分布不均、注入效率低、难以根据采空区实际情况灵活调整等问题。

2、目前，煤矿上使用的注氮工艺均为主副双管迈步注氮法，其弊端包括以下几个方面：

3、一、技术复杂性

4、操作难度增加：主副双管迈步注氮法相比单管注氮，其管路布置和操作步骤更为复杂，增加了操作人员的工作难度和技能要求；

5、维护困难：由于采用了双管系统，其维护和检修的工作量也会相应增加，特别是在煤矿井下这种特殊环境中，维护难度和成本可能更高；

6、二、系统稳定性

7、管路易损：双管系统在使用过程中，由于管路长度、材质、安装位置等因素，可能更容易受到损坏，如磨损、断裂等，从而影响注氮效果和系统稳定性；

8、漏损风险：双管系统增加了接口和连接点，这些部位可能成为氮气泄漏的隐患，导致氮气利用率降低，甚至影响煤矿的安全生产；

9、三、经济效益

10、初期投资大：主副双管迈步注氮法需要更多的管路、阀门等设备，因此其初期投资成本相对较高；

11、运行成本高：在运行过程中，由于维护困难、易损件多等原因，可能导致运行成本上升，包括维护费用、更换部件费用等。

12、因此，开发一种能够精准控制氮气注入参数、提高防灭火效果的调控活塞单管迈步注氮工艺显得尤为重要。

技术实现思路

1、针对现有技术中的不足，本发明旨在提供一种调控活塞单管迈步注氮工艺，通过特殊设计的活塞结构和操作工艺，实现氮气的精确控制和高效注入，有效预防煤矿采空区自燃发火。

2、为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现。

3、一种调控活塞单管迈步注氮工艺，

4、步骤s1：

5、材料准备：

6、主体管道：采用直径100-108mm的无缝钢管作为氮气输送的主体管道，长度根据矿井实际情况定制；

7、三通调控组件：在主体管道上每隔60m的距离安装一个特制三通管，三通管口(a2)内置凸型挡板，用于限制活塞移动方向；三通管口(a3)内壁焊接横梁(g)，作为活塞运动的导向；

8、活塞：上下表面安装有挡板，其口间打孔并用螺扳固定；

9、辅助设备：包括设置在主体管道上的高精度压力表、排气阀、截止阀和与截止阀同长、同型号的直通管段，还包括高强度钢丝绳以及手拉葫芦；

10、步骤s2：

11、调控活塞单管迈步：

12、当工作面推进到工作面采空区线(k)处，即距离第二段60m的三通管不大于10m时，把位置(a5)的截止阀拆掉，开口处找到第二段位置(a7)的钢丝绳拉出，与手拉葫芦主钩连接，手拉葫芦吊挂在三通管三叉处的绳套上；

13、手拉葫芦用力牵引时，把三通管口(a8)内的活塞(b3)拉出，牵移到位置(a4)，使活塞(b3)完全堵塞住通往采空区的主管道，把手拉葫芦主钩上的钢丝绳套甩掉，放回钢管位置(a7)原来的吊环上，对接好原来准备的直通管，对接无漏气后，在进行注氮时，氮气从管口(a8)排出，进入采空区；

14、然后用人工将三通管平放在地面上，再把准备好的直通管对接上，无漏气；用黄土或矸石把三通管掩埋好，但三通管的管口(a8)外露，注氮气体从管口(a8)排出进入采空区；

15、主管路、三通管当进入采空区之前先进行掩埋，以防顶板坠落将管路、三通管及活塞砸坏或砸变形，影响活塞正常发挥作用；

16、该套操作、程序及方案即为调控火塞单管迈步工艺；

17、步骤s3：

18、注氮：

19、(1)打压试验

20、每次注氮之前，先进行打压试验，将离采空区切顶线最近的截止阀打到关闭状态，进行打压，通过压力表观察压力以符合规定要求、无漏气现象，停止打压，就将打开三通管上的排气阀打开，将管内的空气排出，以防止空气中的氧气进入采空区，给煤炭自燃提供氧气，造成煤炭自燃；排空后，将之前关闭的截止阀打开，排气阀关闭；

21、(2)开始注氮

22、在各项注氮条件符合注氮要求后，开始注氮，按设专人对注氮管路巡回检查是否漏气，再设专人对工作面，回风流对气体进行检查检测，如有异常进行记录，回报现场处理；

23、(3)收尾工作

24、当完成注氮任务或需要暂停注氮时，首先关闭电控截止阀以切断氮气供应，然后通过自动排气阀排出管道内残余的氮气，防止氮气积聚引发安全隐患。

25、进一步的，

26、在第一段60m的主体管道上，其上设置有排气阀、压力表以及截止阀，内壁焊接有横梁，三通管口(a2)内置凸型挡板及活塞(b1)；

27、在第二段60m的主体管道上，其上设置有排气阀及压力表，内壁焊接有横梁，三通管口(a2)内置凸型挡板及活塞(b2)，三通管口(a2)外侧设置手拉葫芦；

28、在第三段60m的主体管道上，其上设置有排气阀及压力表，内壁设置活塞(b3)并焊接有横梁，三通管口(a2)内置凸型挡板。

29、进一步的，在步骤s1中，活塞的厚度为10cm及以上。

30、进一步的，在步骤s1中，以直径108mm主体管道为例，活塞的直径选用为11cm。

31、有益效果：

32、1.精确控制：通过活塞的移动控制氮气的注入点和注入量，实现氮气的精确分布和高效利用；

33、2.高效注氮：利用活塞的密封性和管道的直通性，提高氮气的注入效率，减少氮气浪费；

34、3.安全可靠：结构简单、操作方便，且具备较高的密封性和稳定性，确保注氮过程的安全可靠；

35、4.灵活调整：可根据采空区的实际情况灵活调整活塞位置，适应不同条件下的防灭火需求。

36、综上，为了煤矿采空区防灭火，对工作面采空区进行注入氮气-煤炭的氧化带、冷却带、自燃带约在采空区60-120米左右，只能交替迈步进行注入氮气，使用该调控活塞单管迈步的注入氮气新工艺，能节省一路管道、截止阀，省时省力，每推进一米能节省100元，每年能节省几十万元。

1.一种调控活塞单管迈步注氮工艺，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种调控活塞单管迈步注氮工艺，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的一种调控活塞单管迈步注氮工艺，其特征在于：在步骤s1中，活塞的厚度为10cm及以上。

4.根据权利要求1所述的一种调控活塞单管迈步注氮工艺，其特征在于：在步骤s1中，以直径108mm主体管道为例，活塞的直径选用为11cm。