高水材料與粉煤灰封堵采空區(qū)滅火

1、安全技術(shù)高水材料與粉煤灰封堵采空區(qū)滅火1采空區(qū)火災(zāi)概況 通化礦區(qū)葦塘礦一井為1959年投產(chǎn)設(shè)計(jì)力量30萬(wàn)t/a礦井，片盤斜井分區(qū)石門開(kāi)拓，水平巷柱采煤方法。煤層為石炭二疊系共7層煤，1、4、6層可采;頂板管理為采空區(qū)自然垮落。瓦斯等級(jí)為高瓦斯礦井，瓦斯相對(duì)涌出量12.65m3/t，煤層自燃傾向級(jí)，發(fā)火期12個(gè)月。 自然發(fā)火的采區(qū)是+250m+300m南翼一石門一層煤采空區(qū)，由東西兩塊段采空區(qū)組成，共采出煤炭215萬(wàn)t。回采率在40%60%左右。采區(qū)回采結(jié)束后進(jìn)行封閉，并進(jìn)行預(yù)防性黃泥灌漿。4個(gè)月后在進(jìn)行礦井風(fēng)量調(diào)整時(shí)，發(fā)覺(jué)該采空區(qū)回風(fēng)側(cè)密閉內(nèi)CO濃度0.003%并持續(xù)上升。同時(shí)+300標(biāo)高采空

2、區(qū)相鄰空區(qū)內(nèi)產(chǎn)生自然發(fā)火。 2高水材料封堵采空區(qū)漏風(fēng) 采空區(qū)火災(zāi)封堵漏風(fēng)是滅火措施勝利的關(guān)鍵。在總結(jié)前期滅火教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，以封堵采空區(qū)+250m漏風(fēng)源為滅火工作原則，實(shí)施高水材料壓力封堵裂隙漏風(fēng)，+250m一層大巷至+268m刮板輸送機(jī)道間由下而上灌注粉煤灰封閉隔絕帶的滅火技術(shù)措施。 2.1 高水材料封堵巖壁裂隙漏風(fēng)機(jī)理 高水速凝固充填材料(簡(jiǎn)稱高水材料)是有硫鋁酸鈣水泥為主組成的甲乙兩種混合物，分別加入89倍水，攪拌形成高水速凝，快硬，初期強(qiáng)度高，用于煤礦巷旁支護(hù)的充填材料。其主要特點(diǎn)是用水量大、固體材料少、泵送簡(jiǎn)單、流淌性好、充填不干縮。 做為封堵漏風(fēng)材料，應(yīng)用時(shí)由泥漿泵壓力通過(guò)鉆孔注入漏

3、風(fēng)通道的巖石裂隙中，高水材料發(fā)生反應(yīng)，生成長(zhǎng)針狀、柱狀高結(jié)晶水化物鈣礬石，長(zhǎng)針狀、柱狀結(jié)構(gòu)交織在一起形成了結(jié)實(shí)的網(wǎng)狀骨架，骨架中含有大量結(jié)晶水。網(wǎng)狀骨架象海綿一樣吸咐著大量游離水。高水材料礦化體充填于裂隙中隔離漏風(fēng)通道。特殊是當(dāng)巖層來(lái)壓再度破壞后，由于材料中游離水存在的條件下，充填凝固體受壓破壞有重新再結(jié)晶力量，因此具有很好的封堵漏風(fēng)的作用。 2.2高水材料封堵漏風(fēng)裂隙工藝 (1)制漿。用1t礦車中間焊隔板制成2個(gè)體積約0.5m3的高水材料漿液攪拌箱，再由2.2kW電機(jī)經(jīng)蝸輪減速器拖動(dòng)旋轉(zhuǎn)攪拌器轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌，兩攪拌箱分別按所需水灰比，攪拌成甲乙兩種勻稱漿液。 (2)輸送。兩種漿液分別使用泥漿泵(工

4、作壓力1.55.0MPa,流量50120L/min)，由輸送管道送入混合器后，經(jīng)鉆孔入漏風(fēng)的巖石裂隙中。 (3)鉆孔。用YT-2S型風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔，壓注孔深至無(wú)裂隙巖層。 (4)壓力注漿。將注漿管道插入壓注孔內(nèi)，用黃泥或水泥壓注孔封孔后壓注高水材料，壓注高水材料結(jié)束后關(guān)閉注泵管上的閥門或直接用黃泥封堵注漿孔口。待高水材料初凝固后(24h)，拆除注漿管再用水泥將注漿口處重新抹嚴(yán)封閉。 (5)每班注漿結(jié)束或因故停泵20min需用清水沖洗輸送管路系統(tǒng)，以防凝固堵塞管路。 2.3 高水材料封堵的技術(shù)參數(shù) 質(zhì)量含水率(%)=水的總質(zhì)量(kg)/甲組份質(zhì)量(kg )+乙組質(zhì)量(kg)+水的質(zhì)量(kg)10

5、0% 體積含水率(%)=水的總體積(L)/甲組份質(zhì)量(kg)/甲組份密度(kg/L)+乙組份質(zhì)量(kg)/乙組份密度(kg/L) 100% (2)高水材料含水率。高水材料的含水率及材料用量見(jiàn)表1。 表1 高水材料含水率及材料用量 見(jiàn)表 (3)高水材料初凝時(shí)間?20min。 縮短初凝時(shí)間可采納：增加乙料添加劑(速凝劑)數(shù)量;甲乙2種漿液放入混合器內(nèi)延長(zhǎng)混合時(shí)間再泵送(留意攪拌);提高水溫。 (4)抗壓強(qiáng)度。高水材料的抗壓強(qiáng)度見(jiàn)表2。 表2 抗壓強(qiáng)度(水灰比2.2:1) 見(jiàn)表 (5)添加粉煤灰。添加粉煤灰做骨料可提高充填體強(qiáng)度，削減膠結(jié)材料量及提高抗風(fēng)化性能。如保持2.2:13:1的水灰比，摻入粉

6、煤灰500kg/m3形成漿液水體積比70%以上?？上鳒p高水材料用量，節(jié)省費(fèi)用。 2.4 漏風(fēng)通道壓力充注封堵方法 (1)噴泉混凝土巷道漏風(fēng)的封堵。巷道斷面內(nèi)壓注充填孔一般布置之12個(gè)，孔深鉆入混凝土碹后巖壁0.20.3m，每組鉆孔間距沿巷道依據(jù)高水材料流淌狀況每8 20m布置一組鉆孔即可，注漿孔內(nèi)插入注漿管，封孔后聯(lián)接注漿管路即可壓注高水材料。 (2)巖壁裂隙及巖石破裂帶漏風(fēng)封堵。將注漿孔鉆入有裂隙巖層內(nèi)1.5m左右，插入注漿管封孔后壓力充注高水材料，使巖壁裂開(kāi)帶形成1m以上的巖層裂隙及巖層裂開(kāi)帶間隙布滿高水材料凝固體，如有更大空間可以補(bǔ)充壓注粉煤灰充填(見(jiàn)圖1)。 圖1巖壁裂隙與裂開(kāi)帶封堵

7、(3)巷道局部空頂?shù)某涮钐幚?。巷道局部空頂區(qū)，由于圍巖受上覆巖層作用產(chǎn)生變形，巖層裂隙漏風(fēng)，是自然發(fā)火危急區(qū)域，空頂?shù)奶幚恚涸诳枕斚?/2采納高水材料加粉煤灰混合充填，上部采納粉煤灰直接填入剩余空間，全層充填改善了支架空頂區(qū)的受力狀態(tài)，充填體重量低，減輕了支架的承載壓力，粉煤灰的致密性及高水材料的流淌性使巖石裂隙使充填巷道的穩(wěn)定性得到加強(qiáng)，又消退了漏風(fēng)及自然發(fā)火危急(見(jiàn)圖2)。 圖2 局部空頂充填處理 (4)密閉墻及其四周漏風(fēng)封堵。在密閉墻外0.40.5m處構(gòu)建臨時(shí)封閉墻，中間充入高水材料，密閉墻周邊巷道打壓注孔，對(duì)四周巷壁漏風(fēng)進(jìn)行壓力充注高水材料。 3采空區(qū)灌注粉煤灰滅火隔絕帶 采空區(qū)周邊裂

8、隙漏風(fēng)通道封堵后，接著灌注粉煤灰隔絕帶。粉煤灰粒徑小，粉狀致密，透氣性差，水化制漿快，脫水快，管路泵壓力輸送簡(jiǎn)單，是很好的滅火廉價(jià)材料。采空區(qū)由于丟有殘煤，隔離煤柱也患病破壞，切斷流向采空區(qū)漏風(fēng)，采納粉煤灰水灰比為6:4的漿液，灌注采空區(qū)走向和傾斜粉煤灰隔絕帶(如圖3)由+250m大巷鉆向上孔至采空區(qū)+258.5m269.5m標(biāo)高有效鉆孔5個(gè)。灌注粉煤灰273m3。形成采空區(qū)東下部入風(fēng)側(cè)漏風(fēng)隔絕帶。之后又補(bǔ)充灌注粉煤灰93m3，對(duì)密閉采空區(qū)東塊段副井漏風(fēng)通路的傾斜隔絕帶，灌注隔絕帶后，采空區(qū)主要漏風(fēng)通道檢測(cè)CO含量為0.0001%,O2含量?6%。(風(fēng)險(xiǎn)管理世界-.RiskMW.com) 圖3 采空區(qū)走向粉煤灰隔絕帶 4