新型封閉材料在處理石門向采空區(qū)漏風中的運用

1、新型封閉材料在處理石門向采空區(qū)漏風中的運用路東蕊 ，金世虎(靖遠煤業(yè)集團有限公司大水頭煤礦, 甘肅 白銀 730913)摘 要：文章結(jié)合大水頭煤礦煤層自燃發(fā)火的實際，詳細介紹了采用砌筑雙密閉墻，墻間注羅克休泡沫封堵劑處理密閉漏風的技術(shù)方案及施工工藝，為特殊條件下快速處理漏風，提供了新的技術(shù)途徑。實踐證明：應用壓注羅克休技術(shù)堵塞了采空區(qū)漏風通道，減少采空區(qū)漏風，消除煤層自燃隱患，從根本上達到治本的要求。關(guān)鍵詞：羅克休泡沫；處理采空區(qū)漏風；消除自燃發(fā)火隱患1.概況大水頭煤礦位于甘肅省白銀市平川區(qū)，是靖遠煤業(yè)集團的骨干礦井之一，1997年改105萬t/a擴建投產(chǎn)，2004年對礦井各生產(chǎn)系統(tǒng)進行技術(shù)改

2、造，通風能力250萬噸/年，2010年實際產(chǎn)量220萬噸。礦井為高瓦斯礦井， 開采煤層為一煤層，煤層平均厚度10.4m，具有自然發(fā)火特征，自燃發(fā)火期36個月,有最短21天發(fā)火的歷史，為級自然發(fā)火危險程度礦井。煤塵具有爆炸性，爆炸指數(shù)31.24.%。自改擴建投產(chǎn)以來已發(fā)生了煤層自燃發(fā)火事故。在井下火區(qū)的治理過程中，投入了大量的人力物力，雖然最后成功消除了火區(qū)，但給礦井造成了嚴重的經(jīng)濟損失。因此，使用新技術(shù)新工藝，預防采空區(qū)煤炭自燃勢在必行。21260石門封閉技術(shù)方案2.1方案選擇大水頭煤礦東二采區(qū)位于12601380水平，于1999年投產(chǎn)回采，東211工作面也將于2010年12月回采結(jié)束。東21

3、1工作面走向長540m,傾斜長35m,沿傾向分別有四條石門將穿過工作面，石門內(nèi)由于未灌漿充填，工作面在采過后，周邊冒落空間較大，且當時砌筑的密閉墻由于巷道壓力大，密閉墻上產(chǎn)生了不同程度的裂縫，漏風情況比較嚴重，使東211工作面采空區(qū)CO有害氣體濃度偏大。如采用一般砌墻封閉方法，很難達到徹底切斷向采空區(qū)漏風的效果。為了吸取以往發(fā)火教訓，杜絕今后類似事故的發(fā)生，決定采用重新砌筑雙墻，在墻間注羅克休泡沫封堵劑的封閉技術(shù)方案。2.2羅克休泡沫的特性與用途羅克休泡沫是采用樹脂和催化劑兩種不同形式的膠體聚合而成的材料，具有高膨脹率，膨脹體積大為原體積的2530倍，空隙充填用量??；泡沫反應速度快，常溫下20

4、30s即可反應完畢，1015時35min內(nèi)膨脹結(jié)束，并在20min內(nèi)硬化，不需要防漏支架；有良好的抗壓能力，經(jīng)得起巖層得運動；不蔓延火焰，適用于局部高溫防治及滅火工作。使用時樹脂和催化劑通過高壓風帶動的多功能氣動注漿泵自不同的兩個容器通過軟膠管吸入泵中，同時壓入注射槍，兩種液體經(jīng)過注射槍加壓以4：1的體積相混合、發(fā)泡，注入要堵漏的地點，瞬間發(fā)泡到原體積30倍左右。該產(chǎn)品具有良好的機械抗壓性（0.2MPa左右），可用于煤礦密閉、防滅火、高冒充填、封堵煤層裂隙、構(gòu)筑防火墻等。2.3施工工藝和設備2.3.1施工工藝封閉墻采用料石砌筑，雙墻留有5001000mm間隙，砌墻時預先安置好觀察孔、放水管、墻

5、內(nèi)注漿管和墻間注漿管，管口外安設閘閥，封閉墻墻體水泥凝固后，向封閉墻間空隙及墻前圍巖裂隙注射羅克休聚合材料。注膠時使用專用氣動泵將樹脂劑和催化劑以4：1比例送入注射槍，兩種原料混合后迅速發(fā)泡，通過注射管注入裂隙空間后20min左右硬化。具體工藝為：封閉預注區(qū)連接壓風管至專用泵高壓膠管連接注射槍和注射泵將三根吸液管分別插入兩個裝有樹脂桶和一個裝有催化劑桶內(nèi)開泵注膠注膠結(jié)束用溶有火堿的水吸泵用水沖洗機具停泵拆卸注射槍。其工藝流程如圖1所示。材料用量計算：Q=1000K×V×d/(25×N)式中 Q材料用量，桶； K材料富裕系數(shù)，取K=1.1；V空洞面積，m3；N發(fā)泡倍

6、數(shù)，N=2530；d羅克休泡沫密度，一般取1.26kg/m3；25每桶容積，kg。圖1 施工注射流程圖2.3.2施工設備及材料采用羅克休泡沫封堵裂隙時常用設備及材料見表1所示。表1 羅克休泡沫封堵裂隙常用設備及材料設備材料名稱規(guī)格型號數(shù)量產(chǎn)品來源備注小型多功能氣動注漿泵Zbqs-8.4/12.51臺浩珂?zhèn)ゲ┕咀⒛z管DN13根據(jù)需要自備注膠鋼管5.0m2根自備注射槍R ha.01把浩珂?zhèn)ゲ┕緲渲客?5kg浩珂?zhèn)ゲ┕敬呋瘎┟客?9kg浩珂?zhèn)ゲ┕緣猴L管路根據(jù)需要安裝P=47kg 2.3.3注意事項1)注射槍出口軟管長度一般不要超過6m，否則容易堵塞，出口管直徑應用DN10-DN13軟管，不

7、宜用大直徑。2）注射前一定要將桶內(nèi)樹脂搖晃均勻。3）注射時備足原料，同時至少在施工現(xiàn)場備用2桶清水，避免吸空損壞活塞或突然停風堵塞管路。4）施工時操作人員必須佩戴防護眼睛和橡膠手套。5）氣溫超過30時應不使用注射管而直接用槍，氣溫低時，應相應加快注射速度。2.4方案實施東211工作面回采過1260東零、東一、東二、東三石門后，首先在各石門重新施工封閉密閉，施工前有施工單位在建墻處進行掏槽，通防隊砌筑封閉墻，兩墻間隙為25003000mm，砌墻時預先在外墻安置好觀察孔、放水管和墻間注漿管三個管孔，管徑為2550mm，管口外安設閘閥。封閉墻墻體水泥凝固后，由通防隊向封閉墻間空隙注射羅克休聚合材料。

8、羅克休休泡沫是采用樹脂和催化劑兩種不同的膠體聚合而成，樹脂和催化劑以4：1比例，注羅克休壓力控制在0.5Mpa以下，或封閉墻管和巷道裂隙滲出漿為準。 2.5效果分析通過在1260各石門封閉墻間噴注羅克休，經(jīng)過多次觀測，密封性好，漏風量比噴注前明顯減少，與以往普通的砌墻封閉方法相比，各石門封閉墻前未出現(xiàn)瓦斯超限現(xiàn)象，封閉墻內(nèi)氧濃度也由原來15下降到2；東211工作面采空區(qū)氣體溫度由30下降到22，CO由700ppm降到0ppm并穩(wěn)定下來，保證了東211綜放工作面安全回采，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。3體會1）羅克休泡沫防滅火材料在大水頭礦的應用，成功根治了石門密閉向采空區(qū)漏風現(xiàn)象，根除了采空區(qū)自燃發(fā)火隱患，保證了礦井的安全生產(chǎn)。2）處理采空區(qū)漏風問題要具體情況具體分析，不能一味采用傳統(tǒng)的方法。否則，安全隱患將時時存在。系統(tǒng)調(diào)整、噴漿堵漏等傳統(tǒng)的方法只適用于處理一般密閉墻漏風問題，對將受采動壓力影響較大的巷道效果不理想。應用壓注羅克休技術(shù)充填石門，既提高了石門的抗壓能力和穩(wěn)定性，又可堵塞采空區(qū)漏風通道，從根本上達到治本的要求。3）根據(jù)羅克休的特點，它在壓注到密閉墻間以后可以迅速膨脹到原體積的2030倍。這樣可以進一步迅速充填封閉空間的各個角落，達到無孔不入的效果。4)由于羅克休具有快速膨脹性質(zhì)，使礦井在處理采空區(qū)密閉墻