李 興

（1.太原理工大學礦業(yè)工程學院，山西 太原 030024；2.大同煤礦集團公司通風處，山西 大同 037003）

巷道充填固化膨脹材料技術(shù)在火區(qū)啟封中的應(yīng)用

李 興1，2

（1.太原理工大學礦業(yè)工程學院，山西 太原 030024；2.大同煤礦集團公司通風處，山西 大同 037003）

礦井火區(qū)封閉后，雖已具備全面啟封形成全風壓系統(tǒng)的條件，但縮小啟封范圍，防止火區(qū)重新供氧可能出現(xiàn)的復(fù)燃和瓦斯事故，在與封閉的熄滅火區(qū)貫通時，提出了利用巷道充填固化膨脹材料技術(shù)，對火區(qū)進行縮封隔離，要將直接與封閉區(qū)貫通變?yōu)橄扰c固化膨脹材料墻貫通，確保了啟封與貫通的安全。

巷道充填；固化膨脹材料；火區(qū)；啟封；貫通

隨著煤礦開采技術(shù)的發(fā)展，各種新材料、新工藝、新技術(shù)、新裝備在煤礦廣泛應(yīng)用，對煤礦安全生產(chǎn)、效益提高和技術(shù)進步產(chǎn)生了巨大的推動作用。本文介紹大同煤礦集團公司煤峪口礦12號層307盤區(qū)采用巷道充填固化膨脹材料技術(shù)啟封火區(qū)的相關(guān)情況。

1 概況

307盤區(qū)位于煤峪口礦井田的西部，12號煤層系近水平煤層，厚度一般為5.3 m～7.8 m，采煤方法為綜合機械化放頂煤開采。

2007年2月21日，12號層307盤區(qū)8705工作面煤柱發(fā)生內(nèi)因火災(zāi)后，由于采取的一系列直接滅火措施無法奏效，火勢惡化，被迫于2007年3月8日將307盤區(qū)整體封閉。封閉后，對火區(qū)采取了地面注氮、黃泥灌漿、堵漏、均壓等措施進行治理，累計注氮氣4730250 m3，灌漿46270 m3。

截止發(fā)火封閉為止，307盤區(qū)還剩4個工作面沒有開采，其中：8702工作面兩順槽巷已全部到位，距貫通僅剩20 m，8703工作面距采出還有270 m，8710、8708工作面尚未開掘，剩余儲量約為150萬t。

經(jīng)過近兩年的治理及觀察，通過對火區(qū)內(nèi)氣體的取樣化驗分析，從2007年4月起，火區(qū)內(nèi)氣體、溫度等參數(shù)已全部下降到《煤礦安全規(guī)程》第248條中規(guī)定的火區(qū)熄滅條件，同時從礦井正常采掘接替的需要出發(fā)，決定先對307火區(qū)內(nèi)12號層5702巷、2702巷實施啟封。12號、14號層307盤區(qū)上下層局部對照圖，見圖1。

圖1 12號、14號層307盤區(qū)上下層局部對照圖

2 307火區(qū)啟封的緣由

12號層與14號層的層間距為4m～11m，兩層巷道為內(nèi)錯布置形式，根據(jù)采掘銜接計劃：14號層307盤區(qū)軌道巷、皮帶巷、回風巷到位后，開始布置工作面進行回采。按照盤區(qū)后退式的開采原則，將首采8702面，若14號層8702工作面回采后，則上覆對應(yīng)的12號層8702工作面將會蹬空，無法再進行回采。

考慮到307火區(qū)內(nèi)火源已經(jīng)熄滅，為了減少資源浪費、提高煤炭回收率、延長礦井壽命，有必要啟封火區(qū)，將12號層剩余的4個工作面采出，同時為下覆14號層的正常開采創(chuàng)造條件。但是，12號層307盤區(qū)由于受沖擊地壓作用，盤區(qū)巷道煤柱的完整性遭到嚴重破壞，存在大量漏風通道，再加上封閉區(qū)內(nèi)積存有大量高濃度的瓦斯，如果啟封時利用原12號層的巷道和通風系統(tǒng)，一旦控制不當，很容易發(fā)生火區(qū)復(fù)燃及瓦斯爆炸事故。

現(xiàn)在，由14號層掘進的盤區(qū)巷道已經(jīng)到了12號層8702工作面的下部，利用14號層的巷道，去開采12號層的工作面相對合理，另外，從巷道施工進度考慮，也已經(jīng)具備了與12號層8702工作面兩巷貫通的條件。但是由于2702巷、5702巷均與原火區(qū)相聯(lián)通，巷內(nèi)積聚了大量的有害氣體，在貫通前又無法進入封閉區(qū)內(nèi)將有害氣體排出；所以為保證貫通工作的安全，必須制定周密詳細的火區(qū)啟封方案和相應(yīng)措施。

3 啟封及貫通

3.1 盤區(qū)開采、火區(qū)啟封、治理方案

中國礦業(yè)大學（北京）朱紅青教授對307火區(qū)內(nèi)氣體及氣壓經(jīng)過定性和定量分析后指出：307盤區(qū)雖已符合啟封條件，但由于火區(qū)情況復(fù)雜，啟封后存在復(fù)燃的可能性，在啟封火區(qū)前必須對復(fù)燃進行預(yù)處理。據(jù)此，煤峪口礦制定了盤區(qū)開采、火區(qū)啟封及治理方案：即：在14號層307盤區(qū)巷道到位后，先在2702、5702巷外圍分別通過灌注羅克休，使其形成一堵與上層巷道完全接頂?shù)? m長的墻體，將其與原火區(qū)隔絕，對火區(qū)進行縮封。然后再由14號層向8702下工作面掘進部分巷道與原有巷道貫通，利用14號層307盤區(qū)構(gòu)成運輸、出煤、通風系統(tǒng)，不再與12號層原火區(qū)發(fā)生任何聯(lián)系。充填效果示意圖，見圖2。

圖2 縮封密閉充填效果示意圖

3.2 貫通方法

307火區(qū)封閉前，12號層8702工作面兩巷均與火區(qū)相通，即使采取縮封火區(qū)的方法，將8702工作面兩巷與12號層原系統(tǒng)隔絕，但因封閉時間較長，2702、5702巷內(nèi)仍積聚有高濃度瓦斯。若直接由14號層掘進巷道與2702、5702巷貫通，極易發(fā)生瓦斯爆炸事故。

為保證巷道貫通的安全，經(jīng)過研究，制訂了如下貫通方法：貫通前，先由14號層向12號層2702、5702巷貫通點左右7 m范圍內(nèi)，采用固化膨脹材料進行充填；貫通時，直接進入固化膨脹材料墻體，不與巷內(nèi)空氣接觸，以防止發(fā)生瓦斯事故。固化膨脹材料充填效果示意圖，見圖3。

3.3 貫通措施

圖3 貫通密閉充填效果示意圖

307火區(qū)啟封方案確定后，煤峪口礦根據(jù)方案結(jié)合采掘銜接計劃，開始有計劃、有步驟地由14號層向12號層掘進巷道，在14號層307盤區(qū)軌道巷、皮帶巷、回風巷到位后，307火區(qū)啟封條件已全部具備。為保證啟封工作的安全，編制了14號層向12號層5702、2702巷貫通安全技術(shù)組織措施，措施中明確了先實施5702巷的貫通，再實施5702系統(tǒng)巷的貫通，最后實施2702巷的貫通順序。

3.3.1 貫通前的準備工作

a.巷道掘進:在14號層掘進2702巷67m、5702巷43m；由14號層向12號層2702、5702巷分別掘進運料系統(tǒng)巷80m，以構(gòu)成8702工作面的通風、運輸系統(tǒng)。

b.優(yōu)化通風系統(tǒng)：為保證啟封期間通風系統(tǒng)的合理、穩(wěn)定、可靠，在14號層307盤區(qū)軌道尾、皮帶尾、5702巷分別構(gòu)筑一組調(diào)節(jié)風門，將原設(shè)在307回風巷、408回風西的調(diào)節(jié)風門拆除，使14號層307盤區(qū)實現(xiàn)了獨立通風系統(tǒng)。

c.灌注固化膨脹材料（見表1）：根據(jù)貫通方案：由14號層巷道向12號層施工Φ69 mm的鉆孔，在5702、2702巷外圍灌注固化膨脹材料，以形成一段長2 m的墻體，將5702、2702巷與307盤區(qū)原系統(tǒng)隔絕，達到縮封火區(qū)的目的；在5702、2702巷貫通點處灌注固化膨脹材料，以形成7 m長的有效墻體，保證貫通時的安全。

表1 鉆孔工程量及固化膨脹材料使用量

3.3.2 實施貫通和啟封

巷道掘進、火區(qū)縮封、貫注固化膨脹材料墻、其它貫通準備工作到位后，依次對5702、2702巷實施了安全貫通。

a.掘進巷道。5702巷貫通點處煤體厚度為6m，2702系統(tǒng)巷貫通點處煤體厚度為6.5 m （垂直距離）。貫通時先用炮掘的方式掘進3m，再用風鎬、銅錘等工具掘進2.5 m，剩余0.5 m貫通時停掘。貫通最后3m煤墻時，以1.5m×1.5m的小斷面掘進。

b.設(shè)備斷電。為確保安全，在貫通剩余0.5m時停掘，將14號層307盤區(qū)進、回風流中除局部通風機以外的電氣設(shè)備電源全部切斷，并檢查設(shè)備的斷電情況及局部通風機的完好情況。

c.貫通巷道。設(shè)備斷電后，由救護隊員繼續(xù)手工挖通最后0.5m煤墻，見到固化膨脹材料墻時停止工作。

d.偵察。由救護隊員佩戴呼吸器,將通向隔絕墻側(cè)的固化膨脹材料墻掏開小口進入5702、2702巷外圍,偵察巷內(nèi)氣體、溫度、支護、積水等情況。

e.排放瓦斯。巷道貫通后，經(jīng)救護隊員偵察5702、2702巷外圍支護較好、無積水存在，固化膨脹材料灌注的隔絕墻比較嚴密，無需在隔絕墻前再構(gòu)筑臨時木板閉進行鎖風，可直接利用風筒排放5702、2702外圍巷道內(nèi)的瓦斯。

f.構(gòu)筑防火密閉。5702、2702外圍巷道內(nèi)的瓦斯排放完畢后，在兩巷合適的位置各構(gòu)筑一座防火密閉，將8702工作面巷道與12號層307盤區(qū)原系統(tǒng)完全隔絕。防火密閉采用片石、水泥砂漿構(gòu)筑，里外墻均厚1 m、間距0.5 m，中間2/3以下用黃土充填，上部1/3用固化膨脹材料充填。

g.排瓦斯、排水。外圍密閉構(gòu)筑完畢后，手工掏開貫通口以里的固化膨脹材料墻體，進入5702、2702里面巷道，采用28 kW局扇從外向里采用延接風筒的方式，逐段排放巷道內(nèi)積存的瓦斯，在積水難以渡過時再排水，排瓦斯、排水工作依次循環(huán)進行。2007年5月31日，2702巷積水排放完畢，307火區(qū)啟封工作結(jié)束。

4 結(jié)束語

實踐表明，應(yīng)用新型固化膨脹材料對封閉巷道進行充填，可以充分發(fā)揮其特有的快速凝固及高膨脹性能，在火區(qū)縮封和與封閉區(qū)貫通中，能形成嚴密的隔絕墻體，起到很好的隔絕效果，為火區(qū)安全啟封創(chuàng)造了有利條件。

Application of Solidifying Expantion Materil to Reopen Fire Area

LI Xing1,2
(1.Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi 030024;2.Vantilation office,Datong Coal Group,Datong shanxi;037003,China)

To reduce the reopening scope,prevent refirement and gas burst,a solidifying expantion material is used to fill inentries,divid fired area and qarantee the safety whil reopening the fired area.

fill in enrry;solidifying expantionmaterial;fired aredp;reopen;link up

TD75+2.2

A

1672-5050（2010）01-0077-03

2009-03-20

李興（1964—），男，山西大同人，在讀工程碩士研究生，高級工程師，從事煤礦生產(chǎn)安全技術(shù)管理工作。

劉新光