高瓦斯礦井采空區(qū)堵漏技術(shù)研究

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（唐口煤業(yè)有限公司，山東 濟(jì)寧 272007）

1 礦井概況

唐口煤業(yè)礦井通風(fēng)方式為分區(qū)式，通風(fēng)方法為機(jī)械抽出式，主井、北副井、南副井進(jìn)風(fēng)，北風(fēng)井和南風(fēng)井回風(fēng)。目前礦井總進(jìn)風(fēng)量約為25 400 m3/min，總回風(fēng)量約為26 981 m3/min，南風(fēng)井回風(fēng)量約為15 300 m3/min，負(fù)壓約為2926 Pa，北風(fēng)井回風(fēng)量約為12 960 m3/min，負(fù)壓約為2580 Pa。礦井CH4絕對(duì)涌出量為22.80 m3/min，相對(duì)涌出量為4.54 m3/t；CO2絕對(duì)涌出量為15.97 m3/min，相對(duì)涌出量為3.18 m3/t。

2 工作面風(fēng)流壓能測(cè)定與分析

2.1 測(cè)定路線及測(cè)點(diǎn)布置

測(cè)定時(shí)選擇了一條風(fēng)流路線長(zhǎng)、風(fēng)量大、通過(guò)6310 工作面、包含較多測(cè)點(diǎn)及內(nèi)容的測(cè)定路線[1-2]，本次測(cè)點(diǎn)主要針對(duì)6310 工作面的漏風(fēng)情況，本條測(cè)定路線是：

6310 工作面皮帶順槽→6310 工作面→6310 工作面軌道順槽。測(cè)定路線如圖1。

圖1 6310 工作面風(fēng)流壓能測(cè)定測(cè)點(diǎn)布置圖

2.2 6310 工作面風(fēng)流壓能分布

把礦井通風(fēng)系統(tǒng)分為三段，即進(jìn)風(fēng)段、采區(qū)段和回風(fēng)段。6310 工作面風(fēng)流壓能分布見(jiàn)表1。

表1 6310 工作面通風(fēng)系統(tǒng)阻力分布表

為了能夠準(zhǔn)確地判斷工作面不同時(shí)期壓能分布的特點(diǎn)，選取巷道百米風(fēng)阻作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。6310 工作面主要巷道百米風(fēng)阻分布見(jiàn)表2，巷道百米風(fēng)阻如圖2、圖3。

圖2 12 月2 日正常回采時(shí)期巷道百米風(fēng)阻分布圖

由表2、圖2 及圖3 的數(shù)據(jù)可知，由于6310 工作面皮帶順槽內(nèi)有帶式輸送機(jī)，占據(jù)較大巷道面積，回采時(shí)期在所有巷道中百米風(fēng)阻是較大的。6310 工作面是小煤柱沿空掘巷，沿空側(cè)的小煤柱僅能起到隔離采空區(qū)的作用，其支撐作用極其有限，整個(gè)頂板的壓力全部集中到實(shí)體煤一側(cè)，因此工作面受到的壓力比一般工作面要大，巷道變形較大。

圖2 工作面冒頂區(qū)人工假頂示意圖

圖3 12 月3 日正常回采時(shí)期巷道百米風(fēng)阻分布圖

表2 6310 綜放面風(fēng)流壓能分布表

3 SF6 示蹤氣體釋放及漏風(fēng)規(guī)律研究

3.1 漏風(fēng)情況分析

測(cè)量前，分析唐口煤礦6310 軌道順槽與6309采空區(qū)壓差數(shù)據(jù)見(jiàn)表3，發(fā)現(xiàn)6310 軌道順槽與6309 采空區(qū)間壓差隨時(shí)間變化：上午10 點(diǎn)至下午2 點(diǎn)6310 軌道順槽全區(qū)域壓強(qiáng)均小于6309 采空區(qū)內(nèi)部壓強(qiáng)，其他時(shí)間6310 軌道順槽壓強(qiáng)大于6309采空區(qū)內(nèi)部壓強(qiáng)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)：6309 皮順密閉處檢測(cè)到的氣體中氧氣濃度低于巷道風(fēng)流的氧氣濃度，證明6309 皮帶順槽防火密閉存在漏風(fēng)，同時(shí)可能通過(guò)部分煤柱向6309 采空區(qū)內(nèi)部漏風(fēng)。

表3 6310 工作面周?chē)煽諈^(qū)密閉內(nèi)外壓能測(cè)定結(jié)果

3.2 示蹤氣體釋放和接收地點(diǎn)的選擇

為了準(zhǔn)確測(cè)試采空區(qū)漏風(fēng)范圍，本次試驗(yàn)共釋放兩次SF6：第一次釋放時(shí)間為6310 工作面開(kāi)采初期，釋放地點(diǎn)在6310 工作面回風(fēng)隅角處，接收地點(diǎn)在6309 采空區(qū)內(nèi)部測(cè)點(diǎn)處；第二次釋放時(shí)間為6310 工作面采空區(qū)與6309 工作面采空區(qū)重合時(shí)，釋放地點(diǎn)在6309 工作面采空區(qū)軌道順槽側(cè)，接收地點(diǎn)在6310 工作面軌道順槽及6310 工作面采空區(qū)。

3.3 釋放和檢測(cè)要求及實(shí)驗(yàn)室分析

在6310 工作面進(jìn)風(fēng)隅角附近釋放SF6，釋放點(diǎn)連續(xù)釋放10 LSF6，記錄釋放時(shí)間，釋放半小時(shí)后在相應(yīng)6309 工作面采空區(qū)鉆孔測(cè)點(diǎn)開(kāi)始用SF6檢漏儀進(jìn)行了檢測(cè)，各測(cè)點(diǎn)檢測(cè)2 次。將裝有SF6氣體的鋼瓶帶往選定的漏風(fēng)源處，連接好裝置，以500 L/min 的流量釋放20 minSF6氣體，釋放后在采樣點(diǎn)開(kāi)始取樣并標(biāo)號(hào)[3-4]。

第一次釋放SF6測(cè)試濃度分析結(jié)果記錄見(jiàn)表4。

表4 測(cè)點(diǎn)SF6 檢測(cè)結(jié)果記錄表

由表5 和表6 可知，對(duì)6310 軌道順槽漏風(fēng)規(guī)律進(jìn)行研究表明，距離工作面越近，漏風(fēng)量越大，至工作面進(jìn)風(fēng)隅角處，漏風(fēng)量達(dá)到最大23.99 m3/min。

表5 6310 軌道順槽內(nèi)SF6 檢測(cè)結(jié)果記錄表

表6 漏風(fēng)量計(jì)算表

4 堵漏風(fēng)措施及其效果檢驗(yàn)

4.1 高分子材料堵漏措施

壓注MAB 封堵劑將破碎煤體粘結(jié)成一個(gè)不透風(fēng)的整體結(jié)構(gòu)，而鉆孔的布置方式直接決定著壓注材料的均勻性和堵漏效果[7-8]。鉆孔呈三花眼布置方式，鉆孔間距3.0 m，排距1.0 m，終孔位置位于保護(hù)煤柱中間位置處，下行鉆孔距底板1.0 m，沿巷道垂直方向打鉆，上排鉆孔距頂板0.9 m，與巷頂呈45°夾角，在關(guān)鍵區(qū)域采用“密集淺孔”的方式布置鉆孔，施工完鉆孔后下1 m 套管，用封孔器封孔。選擇1 t 水配25～28 kg MAB 封堵劑作為壓注基料。壓注時(shí)首先向水箱中加水，然后加入MAB 防滅火劑。攪拌均勻后，開(kāi)啟注膠泵壓注MAB 溶液，直到鉆孔周?chē)后w出現(xiàn)掛汗為止。

4.2 效果檢驗(yàn)

施工后利用多功能通風(fēng)參數(shù)儀及束管監(jiān)測(cè)采空區(qū)各技術(shù)參數(shù)如圖4、圖5。

圖4 堵漏前后風(fēng)量變化

圖5 氧氣濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果

由圖4、圖5 可知，未堵漏前6310 軌道順槽最大進(jìn)風(fēng)量約為2034 m3/min，堵漏后風(fēng)量可達(dá)2058 m3/min，有效風(fēng)量平均增加20 m3/min。6309 采空區(qū)氧氣濃度在3%上下浮動(dòng)，未達(dá)到煤氧化自燃條件，堵漏風(fēng)效果良好。

5 結(jié)論

（1）6310 軌道順槽距離工作面越近，漏風(fēng)量越大，至工作面進(jìn)風(fēng)隅角處，漏風(fēng)量達(dá)到最大為23.99 m3/min。

（2）未堵漏前6310 軌道順槽最大進(jìn)風(fēng)量約為2034 m3/min，堵漏后風(fēng)量可達(dá)2058 m3/min，有效風(fēng)量平均增加20 m3/min。采空區(qū)氧氣濃度在3%浮動(dòng)，未達(dá)到煤氧化自燃條件，堵漏風(fēng)效果達(dá)到預(yù)期。