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喷注罗克休泡沫材料在处理石门 向采空区漏风中的运用 金世虎, 王 宁, 石爱雄, 王步青, 马文全 靖远煤业集团有限公司 大水头煤矿, 甘肃 白银 730913 摘 要 结合大水头煤矿煤层自然发火的实际, 详细介绍了采用砌筑双密闭墙, 墙间注罗克休泡 沫封堵剂处理密闭漏风的技术方案及施工工艺, 为特殊条件下快速处理漏风, 提供了新的技术途 径。实践证明 应用压注罗克休技术堵塞了采空区漏风通道, 减少采空区漏风, 消除煤层自燃隐 患, 从根本上达到治本的要求。 关键词 罗克休泡沫; 处理采空区漏风; 消除自然发火隐患 中图分类号 TD75 2 . 2 文献标识码 B 文章编号 1003- 496X 2008 12- 0042- 02 1 概 况 大水头煤矿位于甘肃省白银市平川区, 是靖远 煤业集团的骨干矿井之一, 1997年改 105万 t/a扩 建投产, 2004年对矿井各生产系统进行技术改造, 通风能力 250万 t/a , 2007年实际产量 190万 t 。矿 井为高瓦斯矿井, 开采煤层为一煤层, 煤层平均厚 度 10 . 4m, 具有自然发火特征, 自然发火期 3 6个 月, 有最短 21 d发火的历史, 为 级自然发火危险 程度矿井。煤尘具有爆炸性, 爆炸指数 28 . 4 . 。 自改扩建投产以来已发生了煤层自燃发火事故。在 井下火区的治理过程中, 投入了大量的人力物力, 虽 然最后成功消除了火区, 但给矿井造成了严重的经 济损失。因此, 使用新技术新工艺, 预防采空区煤炭 自然势在必行。 21260石门封闭技术方案 2 . 1 方案选择 大水头煤矿东二采区位于 1 260 1 380 m 水 平, 于 1999年投产回采, 东 209工作面也将于 2008 年 12月回采结束。东 209工作面走向长 540 m, 倾 斜长 35 m, 沿倾向分别有 4条石门将穿过工作面, 石门内由于未灌浆充填, 工作面在采过后, 周边冒落 空间较大, 且当时砌筑的密闭墙由于巷道压力大, 密 闭墙上产生了不同程度的裂缝, 漏风情况比较严重, 使东 209工作面采空区 CO有害气体浓度偏大。如 采用一般砌墙封闭方法, 很难达到彻底切断向采空 区漏风的效果。为了吸取以往发火教训, 杜绝今后 类似事故的发生, 决定采用重新砌筑双墙, 在墙间注 罗克休泡沫封堵剂的封闭技术方案。 2 . 2 罗克休泡沫的特性与用途 罗克休泡沫是采用树脂和催化剂 2种不同形式 的胶体聚合而成的材料, 具有高膨胀率, 膨胀体积大 为原体积的 25 30倍, 空隙充填用量小; 泡沫反应 速度快, 常温下 20 30 s即可反应完毕, 10 15 时 3 5m in内膨胀结束, 并在 20 m in内硬化, 不需 要防漏支架; 有良好的抗压能力, 经得起岩层得运 动; 不蔓延火焰, 适用于局部高温防治及灭火工作。 使用时树脂和催化剂通过高压风带动的多功能 气动注浆泵自不同的 2个容器通过软胶管吸入泵 中, 同时压入注射枪, 2种液体经过注射枪加压以 4 1的体积相混合、 发泡, 注入要堵漏的地点, 瞬间 发泡到原体积 30倍左右。该产品具有良好的机械 抗压性 0. 2MPa左右 , 可用于煤矿密闭、 防灭火、 高冒充填、 封堵煤层裂隙、 构筑防火墙等。 2 . 3 施工工艺和设备 2 . 3 . 1 施工工艺 封闭墙采用料石砌筑, 双墙留有 500 1 000 mm间隙, 砌墙时预先安置好观察孔、 放水管、 墙内 注浆管和墙间注浆管, 管口外安设闸阀, 封闭墙墙体 水泥凝固后, 向封闭墙间空隙及墙前围岩裂隙注射 罗克休聚合材料。注胶时使用专用气动泵将树脂剂 和催化剂以 4 1比例送入注射枪, 2种原料混合后 迅速发泡, 通过注射管注入裂隙空间后 20m in左右 硬化。具体工艺为 封闭预注区 ∀连接压风管至专 用泵 ∀高压胶管连接注射枪和注射泵∀将 3根吸液 42 煤 矿 安 全Total409 技术经验 管分别插入 2个装有树脂桶和 1个装有催化剂桶内 ∀开泵注胶 ∀注胶结束∀用溶有火碱的水吸泵 ∀用 水冲洗机具停泵 ∀拆卸注射枪。其工艺流程如图 1 所示。 图 1 施工注射流程图 材料用量计算 Q 1 000K ∃V ∃d / 25 ∃N 式中 Q 材料用量, 桶; K 材料富裕系数, 取 K 1 . 1 ; V 空洞面积, m 3; N 发泡倍数, N 25 30; d 罗克休泡沫密度, 一般取 1 . 26 kg /m 3; 25 每桶容积, kg 。 2 . 3 . 2 施工设备及材料 采用罗克休泡沫封堵裂隙时常用设备及材料见 表 1所示。 表 1 罗克休泡沫封堵裂隙常用设备及材料 设备材料名称规格型号数量产品来源 小型多功能 气动注浆泵 Zbqs- 8 . 4/12 . 51台浩珂伟博公司 注胶管DN13根据需要自备 注胶钢管5 . 0m2根自备 注射枪R ha . 01把浩珂伟博公司 树脂每桶 25 kg浩珂伟博公司 催化剂每桶 29 kg浩珂伟博公司 压风管路根据需要安装 2 . 3 . 3 注意事项 1注射枪出口软管长度一般不要超过 6m, 否 则容易堵塞, 出口管直径应用 DN10- DN13软管, 不宜用大直径。 2注射前一定要将桶内树脂摇晃均匀。 3注射时备足原料, 同时至少在施工现场备 用 2桶清水, 避免吸空损坏活塞或突然停风堵塞管 路。 4施工时操作人员必须佩戴防护眼睛和橡胶 手套。 5气温超过 30 时应不使用注射管而直接用 枪, 气温低时, 应相应加快注射速度。 2 . 4 方案实施 东 209工作面回采过 1260东零、 东一、 东二、 东 三石门后, 首先在各石门重新施工封闭密闭, 施工前 有施工单位在建墙处进行掏槽, 通防队砌筑封闭墙, 两墙间隙为 2 500 3 000 mm, 砌墙时预先在外墙安 置好观察孔、 放水管和墙间注浆管 3个管孔, 管径为 25 50mm, 管口外安设闸阀。封闭墙墙体水泥凝 固后, 由通防队向封闭墙间空隙注射罗克休聚合材 料。罗克休休泡沫是采用树脂和催化剂 2种不同的 胶体聚合而成, 树脂和催化剂以 4 1比例, 注罗克 休压力控制在 0 . 5MPa以下, 或封闭墙管和巷道裂 隙渗出浆为准。 2 . 5 效果分析 通过在 1260各石门封闭墙间喷注罗克休, 经过 多次观测, 密封性好, 漏风量比喷注前明显减少, 与 以往普通的砌墙封闭方法相比, 各石门封闭墙前未 出现瓦斯超限现象, 封闭墙内 O2浓度也由原来 15 下降到 1 ; 东 209工作面采空区气体温度由 30 下降到 22 , CO由 800 ∃ 10 - 6降到 0并稳定下 来, 保证了东 209综放工作面安全回采, 取得了良好 的经济效益和社会效益。 3 体 会 1罗克休泡沫防灭火材料在大水头矿的应 用, 成功根治了石门密闭向采空区漏风现象, 根除了 采空区自然发火隐患, 保证了矿井的安全生产。 2处理采空区漏风问题要具体情况具体分 析, 不能一味采用传统的方法。否则, 安全隐患将时 时存在。系统调整、 喷浆堵漏等传统的方法只适用 于处理一般密闭墙漏风问题, 对将受采动压力影响 较大的巷道效果不理想。应用压注罗克休技术充填 石门, 既提高了石门的抗压能力和稳定性, 又可堵塞 采空区漏风通道, 从根本上达到治本的要求。 3根据罗克休的特点, 它在压注到密闭墙间 以后可以迅速膨胀到原体积的 20 30倍。这样可 以进一步迅速充填封闭空间的各个角落, 达到无孔 不入的效果。 4由于罗克休具有快速膨胀性质, 使矿井在 处理采空区密闭墙漏风隐患和煤层自燃中措施得 力, 效果显现迅速。 作者简介 金世虎 1980- , 男, 甘肃靖远人, 助理工程 师, 2001年毕业于甘肃煤炭工业学校采煤专业, 现在靖远煤 业集团大水头煤矿从事 责任编辑 郭瑞年 43 技术经验 煤 矿 安 全 2008- 12