馬麗散N在礦井施工封閉墻防治煤層自然發(fā)火中的應(yīng)用

高剛 蔡偉斌 王曦

摘 要：根據(jù)胡家河礦煤礦煤層自燃發(fā)火的實際，詳細(xì)介紹了對灌漿巷采用砌筑雙密閉墻封閉，墻間注馬麗散N處理密閉漏風(fēng)的技術(shù)方案及施工工藝，對巷道密閉墻周圍巖石松動圈進(jìn)行壓注，封堵漏風(fēng)通道，消除了自然發(fā)火隱患，為防治煤層自然發(fā)火提供了新途徑、新辦法， 杜絕了煤層自燃，實踐證明： 應(yīng)用壓注馬散N技術(shù)堵塞了采空區(qū)漏風(fēng)通道，減少采空區(qū)漏風(fēng)，消除煤層自燃隱患，從根本上達(dá)到治本的要求。

關(guān)健詞：馬麗散N；防滅火；封閉墻堵漏

1 概況

胡家河礦煤礦設(shè)計生產(chǎn)能力500萬t/a， 礦井采用立井開拓， 中央并列式、抽出式通風(fēng)。主采煤層為4煤層， 平均厚度15m，采用綜采放頂煤技術(shù)。礦井4煤層為自燃發(fā)火傾向煤層，自然發(fā)火期3～5個月，最短僅30d。2012年瓦斯等級鑒定結(jié)果為高瓦斯礦井，2012年度礦井相對涌出量為19.66m3/t，絕對涌出量達(dá)到60.4m3/min，從401101工作面生產(chǎn)過程的情況看，瓦斯分布表現(xiàn)出不均衡性。

2 馬麗散N的性能特征

馬麗散N是由兩種成分組成的化工產(chǎn)品，具有高度粘合力和很好的機械性能，注入煤體后，低粘度混合物，保持液體幾分鐘滲透細(xì)小的裂縫，發(fā)生膨脹和粘合，有效的加固頂?shù)装寮皟蓭陀辛严兜拿簬r體，使之成為整體。馬麗散N由樹脂催化劑雙組份材料按 1：1 比例配合組成，雙組份材料均為液體，反應(yīng)后具有高強度，具有一定柔韌性粘合力強、機械性能穩(wěn)定的特性。馬麗散N具有高度粘合力和很好的機械性能與巷道圍巖產(chǎn)生高度粘合，可持續(xù)與工作面壽命一致。產(chǎn)品注射進(jìn)煤巖體以后，低粘度混合物保持液體狀態(tài)幾秒鐘，即可滲透進(jìn)細(xì)小的裂縫膨脹，使松散破碎巖體粘結(jié)成一體，其良好的柔韌性能承受隨后的圍巖運動，提高整體支撐力，機械阻力高從而有效地增加煤體支撐強度，達(dá)到加固封堵裂隙的目的。

馬麗散N的技術(shù)參數(shù)（見表1）。

3 401101工作面灌漿巷封閉施工

3.1 施工技術(shù)方案

401101工作面為401采區(qū)首個回采工作面，位于一號回風(fēng)大巷南側(cè)，該面煤層平均厚度15米，容重1.36噸/立方米。401101工作面采用傾斜長壁后退式采煤法，使用綜采放頂煤采煤法進(jìn)行回采，全部垮落法處理采空區(qū)，采高12m，機采3m，放頂9m。工作面走向長度1643m，切眼長度180m，垂直于兩順槽，沿煤層傾向布置；工作面采用進(jìn)風(fēng)巷、泄水巷、灌漿巷進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)巷回風(fēng)的通風(fēng)方式。工作面巷道采用雙“U”型布置方式。灌漿巷從一號輔助運輸大巷開口，平行布置在回順外側(cè)，相距30米，與回順用橫川連接；高位瓦斯抽放巷分里、外兩段施工，里端從401101灌漿巷開口，外端從一號回風(fēng)巷開口，布置在4#煤上部27米處。泄水巷從一號輔助運輸大巷開口，平行布置在運順外側(cè)。根據(jù)煤炭科學(xué)研究總院沈陽研究院的瓦斯涌出量預(yù)測，回采工作面相對瓦斯涌出量為5.48m3/t，工作面預(yù)測瓦斯涌出量為57.08m3/min。

401101工作面自2012年10月開始回采以來，主要采取采空區(qū)灌注黃泥漿， 冒高充填凝膠， 注三相泡沫及灌漿巷密閉墻前5米范圍內(nèi)巷道全斷面噴漿堵漏等技術(shù)， 但這些傳統(tǒng)的防火技術(shù)已不能滿足自然發(fā)火礦井高強度開采的需要， 工作面回風(fēng)及回風(fēng)隅角的瓦斯?jié)舛染痈卟幌拢S著工作面的不斷向前推采，頂板壓力逐漸顯現(xiàn)，在頂板壓力的作用下，灌漿巷的密閉墻及周圍巷幫被壓酥，產(chǎn)生了裂隙，使采空區(qū)形成了微通風(fēng)系統(tǒng)。由于采空區(qū)微通風(fēng)系統(tǒng)的存在，致使采空區(qū)于2012年11月出現(xiàn)了一氧化碳持續(xù)升高，使得礦井必須引進(jìn)新的礦井防滅火技術(shù)。結(jié)合新型高分子材料馬麗散N在巷道高冒充填、封閉墻堵漏等方面進(jìn)行廣泛應(yīng)用，通過多方調(diào)研且借鑒馬麗散材料在我礦工作面成功實踐的基礎(chǔ)上，決定采用重新砌筑雙墻，在墻間填黃土后在巷道頂部及兩幫注馬麗散N泡沫封堵劑的封閉技術(shù)方案， 密閉墻位置及注漿孔位置示意圖（如圖1），使防火形勢有了很大改善。

3.2 施工工藝及設(shè)備

3.2.1 密閉墻施工

巷道采用雙墻加黃土進(jìn)行封閉，先用混泥土預(yù)制塊、沙子和水泥施工靠里的一道密閉，待密閉墻施工至巷道中上部時在墻體中上部預(yù)埋灌漿管、觀測管，并保證其通向被封閉的巷道空間。待靠里的一道密閉施工結(jié)束后再施工靠外的另一道密閉，在靠外的一道密閉墻施工過程中，在巷幫及距頂板300毫米處安設(shè)七根直徑為Φ20mm的注漿管，注漿管的間距為1.0m， 所埋設(shè)的注漿管必須確保其通向兩墻之間的空間，以便注漿時能正常使用。在密閉墻施工過程中還要不斷的將黃土填在兩墻中間并將黃土夯實，待墻施工結(jié)束前必須將黃土提前充填到被封閉巷道的頂板。

3.2.2 密閉墻注漿施工

巷道密閉墻靠外一道密閉墻施工結(jié)束24小時后開始向兩道密閉墻之間注射馬麗散N，注射馬麗散N的注意事項如下：

（1）注漿施工前必須將注漿材料、注漿泵、注漿泵、清洗劑運送到施工地點。

（2）準(zhǔn)備清洗設(shè)備用的清水或接水管至施工區(qū)域。

（3）把多功能泵及其附件組裝好。

（4）連接注漿管時，人員站在安全可靠地點；注漿時，人員要避開注漿管正面位置，以防注漿管意外傷人。

（5）注漿前，檢查泵體及注漿，檢查注漿管是否完好，是否暢通，有無堵塞現(xiàn)象。

（6）注漿施工前必須向全體施工人員貫徹施工組織措施、安全技術(shù)措施，使每個施工人員都明白施工工序、施工方法和施工安全注意事項。

（7）操作人員應(yīng)配備眼罩、口罩和防護(hù)面罩等勞動防護(hù)用品，作好個人防護(hù)工作。

（8）嚴(yán)格貫徹執(zhí)行安全生產(chǎn)管理的各項規(guī)章制度和崗位責(zé)任制，以確保注漿施工的安全、快速、優(yōu)質(zhì)。

（9）為確保注漿施工的安全，快速，優(yōu)質(zhì)，各班組均配備有經(jīng)驗的注漿技術(shù)工人。

（10）向密閉墻之間注射馬麗散N（如圖2）。

（11）開始注漿，操作人員注意觀察注漿比例和注漿壓力。

（12）注漿過程中要觀察是否跑漿，其它注漿管是否異常，有無串漿現(xiàn)象。

（13）要根據(jù)注漿中的情況，隨時調(diào)整注漿壓力及注漿量。

（14）如注漿管出現(xiàn)連續(xù)升壓，則應(yīng)連續(xù)注漿，直到達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

（15）注漿人員要隨時注意：當(dāng)設(shè)備運轉(zhuǎn)出現(xiàn)異常時，如壓力突然增大、注漿管跳動劇烈等，要立即停機，進(jìn)行檢查處理。

（16）注漿期間要設(shè)專人觀察注漿管、巷道周圍是否有跑漿現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題及時通知有關(guān)人員采取措施處理。

（17）注漿人員嚴(yán)格執(zhí)行注漿泵操作規(guī)程，佩帶防護(hù)眼鏡、乳膠手套，謹(jǐn)防漿液對人造成傷害；注漿管路要牢靠，各螺絲扣的連接必須擰緊，以防脫出傷人，放漿時，要注意安全，人員避開放漿閥門，防止高壓漿液突然噴出，時刻注意壓力表變化情況，發(fā)現(xiàn)異常情況及時處理。

（18）記錄員跟班檢查注漿情況，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)立即停止注漿，向技術(shù)人員匯報。

（19）停止注漿，用樹脂沖洗管路和混合槍。

（20）換到其他注漿管注漿，注漿完畢后，用清洗劑清洗多功能注漿泵。

4 應(yīng)用效果分析

通過在401101灌漿巷密閉墻間的頂?shù)装寮皟蓭偷拿簬r體注射馬麗散，經(jīng)過多次觀測，密封性好，漏風(fēng)量比注射馬麗散前明顯減少，401101工作面上隅角的瓦斯?jié)舛容^以往有了明顯的下降，采空區(qū)的一氧化碳濃度有了明顯的降低。與以往普通的砌墻注漿封閉方法相比，灌漿巷密閉墻前未出現(xiàn)瓦斯超限現(xiàn)象，密閉墻內(nèi)氧濃度也由原來16%下降到1.2%；401101工作面上隅角瓦斯由0.82%降到0.70%以下并穩(wěn)定下來，401101采空區(qū)的一氧化碳濃度有96PPM降至45PPM，保證了401101工作面安全回采，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

5 應(yīng)用效果評價

馬麗散N注漿密閉技術(shù)在密閉中的應(yīng)用，實踐證明注射的漿液在裂隙中膨脹、滲透，膠結(jié)了破碎煤巖，不僅提高密閉墻的穩(wěn)定性，還有效地填充了閉墻圍巖裂隙，更強化了巷道圍巖，防止了向采空區(qū)通風(fēng)及瓦斯的泄露。經(jīng)過裂隙充填，杜絕了采空區(qū)的供氧條件，為礦井防滅火提供了強有力的保證，確保了礦井安全生產(chǎn)，并且因施工工藝簡單，是一種安全、高效的化學(xué)充填方法，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，單位成本雖有增加，但綜合社會效益明顯。

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作者簡介：高剛，男，（1983，10-），家住陜西省咸陽市世紀(jì)大道58號，2007年6月畢業(yè)于河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè)，大學(xué)本科學(xué)士學(xué)位，助理工程師職稱，通風(fēng)部科員，主要從事礦井“一通三防”管理工作。