原有的搅拌池制浆所需时间长，功率消耗大，浓度不可控，不可连续制浆，半人工半机械，自动化程度低，防灭火效果较低，煤层易复燃，工程成本高。实现煤矿灌浆防灭火系统改造很有必要，黄泥防灭火自动化注浆系统，自动化程度高，功率消耗低，浆液浓度可控，可连续制浆。

煤矿灌浆防灭火系统改造

1、灌浆材料的改进

国内相关学者通过程序升温实验对原煤自燃、原煤添加黄泥浆和原煤添加黄泥浆及阻化剂(氯化镁)三种情况进行了实验研究,利用Gc-1100型气相色谱仪测定三种情况下煤样产生的一氧化碳、二氧化碳、甲烷等气体浓度。实验结果表明:黄泥浆及氯化镁混合煤样的临界温度及加速氧化温度均大幅降低,氧化自燃被明显抑制,产生的一氧化碳、二氧化碳、甲烷等气体浓度明显低于原煤样和只添黄泥浆煤样。相关研究发现,质量分数为20%的氯化镁溶液与黄土按一定水土比所配制而成的浆液具有的稳定性和阻化效果,阻化率可达75%以上,性价比高。

基于上述理论研究,提出了添加阻化剂的黄泥浆这种新型复合灌浆材料。该新型灌浆材料由水、土、氯化镁三者按一定配比复合而成。针对马口煤矿,应按照质量分数为20%的氯化镁溶液和水土比为5:1进行浆液的配制。

2、灌浆自动控制系统的建立

基于黄泥浆添加阻化剂防灭火技术的自动控制系统可以自动、精准的实现该新型复合灌浆材料的配制及输送,将黄泥灌浆和阻化剂防灭火技术有机的结合在一起,大幅度提高了浆液的阻化率和系统利用率,实现了系统的自动化控制。可克服原有黄泥灌浆系统制浆浓度难以控制、灭火效果差、受人为因素影响大的缺点。

3、黄泥自动控制防灭火系统

①、系统的构成

该系统主要包括给料系统、控制系统、制浆系统和输浆网路系统。

给料系统主要由氯化镁(粉状)定量给料机、黄土定量给料机、皮带输送机、装载机等组成,主要包括水、黄土、氯化镁三部分的供给;控制系统是以微型可编程控制器S7-200系列PLC和EM235模拟量模块为控制核心,通过上位机创造良好的人机交互界面,还包括称重传感器、涡轮流量计、电动调节阀等检测元件;制浆系统主要包括制浆机、滤浆机、渣浆泵等制浆设备;输浆网路系统即马口煤矿原有集中钻孔灌浆管路。

系统工作流程如图所示

②、系统工作原理

(1)定量给料机

定量给料机采用转速可调的螺旋输送机,通过调控螺旋的转速对黄土或氯化镁单位时间内的输送量进行控制。在西门子S7-200系列

PLC控制中心的调控下,定量绐料机的变频电机配合涡轮流量计和电动调节阀对浆液的浓度进行自动控制。

(2)皮带输送机

黄土或氯化镁经定量给料机至皮带输送机,皮带输送机尾部的称重传感器记录其瞬时重量通过输入模块EM235传至PLC。PLC根据上

位机中已设定的水土比、氯化镁溶液质量分数计算出该瞬时所需水量以此作为设定值并配合涡轮流量计的反馈值对电动调节阀的开度进行控制,从而达到精准控制浆液配比的目的。

(3)自动控制原理

该系统以S7-200系列PLC为控制中心,以涡轮流量计和称重传感器为检测元件,以电动调节阀和定量给料机的变频电机为执行元件。

自动控制原理如图所示

煤矿灌浆防灭火系统流程图

传统灌浆防灭火系统与自动化注浆系统改造对比图