一种以煤矿井下风管空气为气源的泡沫充填材料发泡系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种以煤矿井下风管空气为气源的泡沫充填材料发泡系统，包括井下风管、输气管、压力表、调节阀、发泡液储液罐、搅拌叶片、定量抽浆泵、止回阀、造泡管、试泡口、阀门、输浆管、流量计、压力表、复合添加剂压注泵、泡沫-浆液混合器、抽浆泵；其中，井下风管通过输气管，向造泡管提供空气；定量抽浆泵将发泡液从发泡液储液罐抽送到造泡管；复合添加剂通过复合添加剂压注泵向输浆管内浆液中进行添加；浆液、复合添加剂和泡沫在泡沫-浆液混合器中进行混合，使浆液发泡形成复合泡沫材料；再由抽浆泵将配制完成的浆液抽送到指定工作地点。该系统无需专门的空气压缩的设备及输送管路，其结构简单、使用方便。
【专利说明】一种以煤矿井下风管空气为气源的泡沬充填材料发泡系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种泡沫材料发泡系统，尤其是一种适用于矿井防灭火及矿井采空区充填的以煤矿井下风管空气为气源的泡沫充填材料发泡系统。
【背景技术】
[0002]水泥或者混凝土常用的发泡方法有两种:一种是在浆液中添加化学物质，让其与浆液本身发生化学反应，从而产生气泡，这种方法称为化学发泡；另一种是物理发泡，常用的是压缩空气发泡。化学方法不适用在井下防灭火，一是因为发泡剂本身或者产生的气泡容易污染井下的空气，二是粉煤灰浆液往往也不具有强烈参与化学反应的特性。后一种方法常用来生产发泡水泥和发泡混凝土，在井下也用来密闭巷道，添堵缝隙。然而，其发泡剂需要发泡机产生的高压空气来发泡，而煤矿井下对高压设备的管制比较严格，使用不便。
实用新型内容
[0003]技术问题:本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种以煤矿井下风管空气为气源的泡沫材料发泡系统，该系统结构简单、可靠性高、成本低，可有效解决了高压发泡设备带来的安全问题。
[0004]技术方案:本实用新型的以煤矿井下风管空气为气源的泡沫充填材料发泡系统，包括井下风管、发泡液储液罐、搅拌叶片、输浆管、复合添加剂压注泵、泡沫-浆液混合器、抽浆泵，在井下设置一造泡管，造泡管的进气管通过输气管和井下风管相连，输气管上依次设有调节阀和气压监测压力表；造泡管的进液口通过软管与发泡液储液罐相连，软管上依次设有止回阀及定量抽浆泵；造泡管的出泡口经管路与泡沫-浆液混合器的进泡口相连，泡沫-浆液混合器的进液口与输浆管相连，泡沫-浆液混合器入口处的输浆管上经旁通管与复合添加剂压注泵相连；泡沫-浆液混合器的出泡口与抽浆泵相连，发泡后的浆液通过抽浆泵)抽送至指定工作地点。
[0005]所述的造泡管包括壳体、设在壳体外表面的进液口和设在壳体前端的出泡口，位于进液口和出泡口之间的壳体内设有装有玻璃球的造泡网，壳体的后端伸入造泡网内的设有进气管。
[0006]所述的造泡网为开有若干直径为1?2皿小孔的不锈钢网。
[0007]所述的泡沫-浆液混合器包括筒体、设在筒体内上下交替排列的多道半圆形不锈钢挡板，圆形不锈钢挡板上间隔开有辐射状网孔。
[0008]所述输浆管在连接复合添加剂压注泵的旁通管接口前，依次设有流量计和压力表。
[0009]有益效果:由于采用了上述技术方案，本实用新型的输气管通过井下风管，向造泡管提供空气，气压的大小可由调节阀调节，由压力表监测；定量抽浆泵将发泡剂从发泡液储液罐抽送到造泡管，在造泡管和发泡液储液罐之间安装有止回阀，防止发泡好的泡沫回流至发泡液储液罐；复合添加剂和泡沫以及待混合的浆液一起输送到泡沫-浆液混合器中进行充分混合，再由抽浆泵将配制完成的浆液抽送到指定工作地点。是一种安全性高、简便方便、成本较低的发泡系统。将发泡系统引入井下风管空气为气源，大大减低系统的能耗及设备数目。本发泡系统可用于构建高效率的巷旁充填系统，消除巷旁窄煤柱侧漏风造成的煤炭自燃隐患，可改善工作面气象环境，确保矿井的安全生产，并进一步推动非充分稳定覆岩下无煤柱开采安全保障体系建设，无需专门的空气压缩的设备及输送管路，其结构简单，使用方便，具有良好的推广应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型的结构示意图；
[0011]图2是图1中造泡管的结构示意图；
[0012]图3是图1中泡沫-浆液混合器中挡板的结构示意图。
[0013]图中:1、井下风管；2、输气管；3、压力表；4、调节阀；5、发泡液储液罐；6、搅拌叶片；7、定量抽浆泵；8、止回阀；9、造泡管；10、试泡口 ；11、阀门；12、输浆管；13、流量计；14、压力表；15、复合添加剂压注泵；16、泡沫-浆液混合器；17、抽浆泵；9-1、造泡管；9-2、进液口 ；9-3、出泡口 ；9-4、壳体；9-5、玻璃球；9-6、造泡网；16_1、半圆形不锈钢挡板；16_2、辐射状网孔。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本实用新型的一个实施例作进一步的说明:
[0015]本实用新型以煤矿井下风管空气为气源的泡沫充填材料发泡系统，主要由井下风管1、输气管2、压力表3、调节阀4、发泡液储液罐5、搅拌叶片6、定量抽浆泵7、止回阀8、造泡管9、试泡口 10、阀门11、输浆管12、流量计13、压力表14、复合添加剂压注泵15、泡沫-浆液混合器16、抽浆泵17构成。在井下设置一造泡管9，所述的造泡管9包括壳体9-4、设在壳体9-4外表面的进液口 9-2和设在壳体9-4前端的出泡口 9-3，位于进液口 9_2和出泡口9-3之间的壳体9-4内设有装有玻璃球9-5的造泡网9-6，壳体9_4的后端伸入造泡网9_6内的设有进气管9-1。所述的造泡网9-6为开有若干直径为I?2_小孔的不锈钢网。造泡管9的进气管通过输气管2和井下风管I相连，输气管2上依次设有调节阀4和气压监测压力表3 ;造泡管9的进液口通过软管与发泡液储液罐5相连，软管上依次设有止回阀8及定量抽浆泵7 ;造泡管9的出泡口经管路与泡沫-浆液混合器16的进泡口相连，所述的泡沫-浆液混合器16包括筒体、设在筒体内上下交替排列的多道半圆形不锈钢挡板16-1，圆形不锈钢挡板上间隔开有辐射状网孔16-2。泡沫-浆液混合器16的进液口与输浆管12相连，所述输浆管12在连接复合添加剂压注泵15的旁通管接口前，依次设有流量计13和压力表14。泡沫-浆液混合器16入口处的输浆管12上经旁通管与复合添加剂压注泵15相连；泡沫-浆液混合器16的出泡口与抽浆泵17相连，发泡后的浆液通过抽浆泵17抽送至指定工作地点。
[0016]图1所示，井下风管I通过输气管2与造泡管9的进气管相连，输气管2上依次设有监测风压的压力表3及控制气压的调节阀4 ;发泡液储液罐5通过软管与造泡管9的进液口相连，发泡液储液罐5内安装搅拌叶片6，用于发泡液的搅拌，发泡液储液罐5与造泡管9之间连接有定量抽浆泵7和止回阀8，定量抽浆泵7的出液软管与造泡管9的进液口相连；造泡管9的出泡口连接三通管，三通管的另外两头均安有阀门11，三通管一端为试泡口 10，另一端通过软管连接泡沫-浆液混合器16 ;输浆管12连接泡沫-浆液混合器16的进浆口，在进浆口一侧顺序安装有监测浆液流量的流量计13、压力表14和复合添加剂压注泵15的注料口 ；泡沫-浆液混合器16的出泡口通过无缝钢管连接抽浆泵17，发泡后浆液经过抽浆泵17抽送至指定充填工作地点。
[0017]图2所示为造泡管9的结构剖面图，它包括圆柱形壳体。壳体内两块造泡网9-5将造泡管9依次分隔为气体部分、混合发泡部分及出泡部分。造泡网9-6上开有若干小孔，孔直径为I?2mm，造泡网9-6材质为I?2mm厚的不锈钢。壳体9_4的一端上设有相互垂直的进液口 9-2及造泡管9-1，在两块造泡网9-6之间充填有若干紧密接触的玻璃球9-5。
[0018]图3所示为泡沫-浆液混合器16内用于泡沫和浆液充分混合的不锈钢制半圆形带孔挡板16-1，带孔挡板16-1上开有若干直径为3?4_的辐射状网孔16-2。
[0019]工作原理:当整套系统正常工作时，井下风管I通过输气管2向造泡管9提供空气，空气压力由压力表3监测，空气压力的大小可由调节阀4调节；定量抽浆泵17将配置搅拌完成的发泡液从发泡液储液罐5抽送到造泡管9，在造泡管9和发泡液储液罐5之间安装有止回阀8，防止发泡好的泡沫回流至发泡液储液罐5 ;地面配置好的浆液通过输浆管12输送至井下，复合添加剂通过复合添加剂压注泵15添加到输浆管中，造泡管9出泡口产生的泡沫以及待混合的浆液一起输送到泡沫-浆液混合器16中进行充分混合，再由抽浆泵(17)将充分发泡的浆液抽送至指定工作地点。
【权利要求】
1.一种以煤矿井下风管空气为气源的泡沫充填材料发泡系统，包括井下风管(1)、发泡液储液罐(5)、搅拌叶片(6)、输浆管(12)、复合添加剂压注泵(15)、泡沫-浆液混合器(16)、抽浆泵(17)，其特征在于:在井下设置一造泡管(9)，造泡管(9)的进气管通过输气管(2)和井下风管(I)相连，输气管(2)上依次设有调节阀(4)和气压监测压力表(3);造泡管(9)的进液口通过软管与发泡液储液罐(5)相连，软管上依次设有止回阀(8)及定量抽浆泵(7);造泡管(9)的出泡口经管路与泡沫-浆液混合器(16)的进泡口相连，泡沫-浆液混合器(16)的进液口与输浆管(12)相连，泡沫-浆液混合器(16)入口处的输浆管(12)上经旁通管与复合添加剂压注泵(15)相连；泡沫-浆液混合器(16)的出泡口与抽浆泵(17)相连，发泡后的浆液通过抽浆泵(17)抽送至指定工作地点。
2.根据权利要求1所述的以煤矿井下风管空气为气源的泡沫充填材料发泡系统，其特征在于:所述的造泡管(9)包括壳体(9-4)、设在壳体(9-4)外表面的进液口(9-2)和设在壳体(9-4 )前端的出泡口( 9-3 )，位于进液口( 9-2 )和出泡口( 9-3 )之间的壳体(9_4 )内设有装有玻璃球(9-5)的造泡网(9-6)，壳体(9-4)的后端伸入造泡网(9-6)内的设有进气管(9-l)0
3.根据权利要求2所述的以煤矿井下风管空气为气源的泡沫充填材料发泡系统，其特征在于:所述的造泡网(9-6)为开有若干直径为1~2_小孔的不锈钢网。
4.根据权利要求1所述的以煤矿井下风管空气为气源的泡沫充填材料发泡系统，其特征在于:所述的泡沫-浆液混合器(16)包括筒体、设在筒体内上下交替排列的多道半圆形不锈钢挡板(16-1)，圆形不锈钢挡板上间隔开有辐射状网孔(16-2)。
5.根据权利要求1所述的以煤矿井下风管空气为气源的泡沫充填材料发泡系统，其特征在于:所述输浆管(12)在连接复合添加剂压注泵(15)的旁通管接口前，依次设有流量计(13)和压力表(14)。
【文档编号】E21F5/00GK204200262SQ201420651589
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】万志军, 周鹏, 张源, 王志民, 郑磊, 张洪伟 申请人:中国矿业大学