周健

整合礦井火區(qū)治理技術(shù)研究

周健

侯家?guī)r礦是大同煤礦集團(tuán)同生公司下屬的一個(gè)礦井。井田北采區(qū)內(nèi)存在火區(qū)，南采區(qū)內(nèi)不存在火區(qū)，但存在CO氣體異常。向北采區(qū)火區(qū)內(nèi)進(jìn)行黃泥灌漿滅火，在南采區(qū)與高家坡露天礦貫通處建立永久密閉，用高水凝膠劑進(jìn)行充填，使火區(qū)得到了有效治理，為礦井下一步開(kāi)采奠定了基礎(chǔ)。

礦井開(kāi)采；火區(qū)治理；灌漿；密閉墻

0 引言

侯家?guī)r礦是同煤集團(tuán)同生公司下屬的一個(gè)礦井，其主、副井筒作為整合礦井的井筒繼續(xù)保留使用，主井進(jìn)風(fēng)，副井回風(fēng)。原侯家?guī)r煤礦開(kāi)采9#煤層，采煤方法為房柱式開(kāi)采，核定生產(chǎn)能力21萬(wàn)t/a。同煤集團(tuán)對(duì)礦井進(jìn)行資源整合后，主要開(kāi)采上部4#煤層空白資源，年生產(chǎn)能力約90萬(wàn)t左右。

1 礦井發(fā)火情況

侯家?guī)r礦9#煤層自燃傾向性為自燃，自燃等級(jí)為Ⅱ級(jí)。井田北采區(qū)內(nèi)存在火區(qū)；南采區(qū)內(nèi)不存在火區(qū)，但存在CO氣體異常，主要是由于高家坡露天礦自然發(fā)火嚴(yán)重，產(chǎn)生的大量CO氣體通過(guò)貫通巷道流動(dòng)至南采區(qū)。

2 火區(qū)治理方案

侯家?guī)r礦地處黃土覆蓋區(qū)域，井口周?chē)S土資源豐富，井下水倉(cāng)可以提供大量水源，為黃泥灌漿滅火方案提供有利條件。綜合分析，黃泥灌漿滅火方案較為實(shí)用。該滅火方案可以有兩種方法同時(shí)或分別實(shí)施，或者采用重做防火密閉的形式進(jìn)行封堵[1]。

方案一：從井下回風(fēng)副斜井3順槽往下10 m、20 m、30 m處向注漿區(qū)域分別打3個(gè)注漿鉆孔，利用煤層傾角往火區(qū)灌漿。

方案二：從地面直接向注漿區(qū)域打注漿鉆孔。

方案一施工費(fèi)用較少，泥漿進(jìn)入采空區(qū)后，依靠煤層傾角的坡度可直接覆蓋火區(qū)；方案二由于能直接使泥漿覆蓋火區(qū)上方，所以滅火效果較好，但是施工費(fèi)用較大。

綜合兩個(gè)方案，選擇方案一進(jìn)行火區(qū)治理。同時(shí)，針對(duì)南采區(qū)與高家坡露天礦存在貫通巷道引起CO涌入的問(wèn)題，在貫通處建立永久密閉，應(yīng)用高水凝膠劑進(jìn)行充填[2]。具體密閉工藝方法如下：密閉采用磚、沙、水泥、高水膠凝劑等材料，兩道墻中間夾高水膠凝劑結(jié)構(gòu)，磚墻厚度為0.5m，充填高水膠凝劑長(zhǎng)度為1.5 m。先在原巷道指定密閉地點(diǎn)用磚墻做密閉（不掏槽），磚墻厚度為0.5 m，密閉兩側(cè)表面抹面兩次，材料使用水泥沙漿；然后在巷道內(nèi)向外1.5 m處逐步構(gòu)筑磚墻，磚墻厚度為0.24 m，兩道磚墻之間充填高水膠凝劑，要求充填長(zhǎng)度為1.5 m，巷道內(nèi)必須充填飽滿[3-4]。密閉三管位置、密閉充填剖面及密閉位置見(jiàn)圖1，第16頁(yè)圖2、3。其余防火密閉制作同圖1。

圖1 密閉三管位置示意

圖3 與高家坡煤礦貫通巷道密閉位置示意

3 火區(qū)治理注漿參數(shù)分析

3.1 灌注漿材料用量

式中：Vm——冒空區(qū)計(jì)算體積，m3；

A——漿液擴(kuò)散因數(shù)，取1.25；

B——漿液損耗因數(shù)，取1.2～2.4；

β——冒空區(qū)空實(shí)比例，取0.8；

K——灌（注）漿系數(shù)，取25%。

3.2 灌漿用水量（考慮到打鉆）

式中：K水——用水備用系數(shù)，取1.1～1.25；

δ——水固比，平均取3。

3.3 總灌漿量

式中：M——泥漿制成率，取0.88。

3.4 土水比

礦井防滅火注漿漿液的土水比為1∶3。

3.5 制漿方法

建立漿池，將黃土存入圖4所示漿池位置，用水槍在漿池中沖擊成均勻漿液后即可輸入井下。漿池容積能保證注漿量的要求。在漿液流入輸漿管路前，設(shè)置篩網(wǎng)過(guò)濾，網(wǎng)孔的直徑宜為5mm～8 mm[5]。

圖4 灌漿場(chǎng)地示意

4 治理效果

向北采區(qū)火區(qū)內(nèi)進(jìn)行灌漿，同時(shí)在主、副井筒，北采區(qū)九順槽，南采區(qū)南五順槽等地點(diǎn)進(jìn)行井下CO氣體的連續(xù)監(jiān)測(cè)。在進(jìn)行灌漿期間，2011年7月～8月主井筒、南采區(qū)南五順槽CO氣體一直保持為0，副井筒CO氣體濃度由最高值18 mg/L逐漸降低為0 mg/L，北采區(qū)九順槽CO氣體濃度由最高值67 mg/L逐漸降低為0 mg/L。由此可見(jiàn)，采取灌漿及密閉措施后，火區(qū)得到了有效治理，為礦井開(kāi)采奠定了基礎(chǔ)。

[1]鮮學(xué)福，王宏圖，姜德義，等.我國(guó)煤礦礦井防滅火技術(shù)研究綜述.中國(guó)工程科學(xué)[J]，2001（12）：49-52.

[2]鄧軍，徐精彩，王洪權(quán)，等.新型復(fù)合膠體防滅火技術(shù)及應(yīng)用[J].煤礦安全，2001（12）：72-76.

[3]秦波濤,王德明.礦井防滅火技術(shù)現(xiàn)狀及研究進(jìn)展[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào),2007(12)：105-108.

[4]石耀康.淺論礦井防滅火工作[J].甘肅科技,2004(2)：30-33.

[5]戚穎敏.我國(guó)煤礦火災(zāi)防治技術(shù)的現(xiàn)代發(fā)展與應(yīng)用[J].煤，1999(2)：52-56.

Study on Fire Control Technology for Integration Mine

Zhou Jian

Houjiayan Mine is a subordinatemine of Tongsheng Company of Datong CoalMine Group.There is fire area in north mining area and no fire area in south mining area,but there are CO gas anomaly.Yellow mud grouting is carried out in fire area of north mining area,permanent sealwall is established in themutuality of south mining area and Gaojiapo Mine,and high water gel is filled,fire area gets effective governance,next mine mining is laid a foundation.

coalmining;fire area governance;grouting;sealwall

TD75+2.2

B

1000-4866（2015）01-0015-02

2014－12－28

周健，女，1986年9月出生。碩士研究生，現(xiàn)在大同煤礦集團(tuán)公司同大科技研究院工作，助理工程師。