馬麗散N在礦井施工封閉墻防治煤層自然發火中的應用

高剛 蔡偉斌 王曦

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

關健詞：馬麗散N；防滅火；封閉墻堵漏

1 概況

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

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小的裂縫，發生膨脹和粘合，有效的加固頂底板及兩幫有裂隙的煤巖體，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，反應后具有高強度，具有一定柔韌性粘合力強、機械性能穩定的特性。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生高度粘合，可持續與工作面壽命一致。產品注射進煤巖體以后，低粘度混合物保持液體狀態幾秒鐘，即可滲透進細小的裂縫膨脹，使松散破碎巖體粘結成一體，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，達到加固封堵裂隙的目的。

馬麗散N的技術參數（見表1）。

3 401101工作面灌漿巷封閉施工

3.1 施工技術方案

401101工作面為401采區首個回采工作面，位于一號回風大巷南側，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行回采，全部垮落法處理采空區，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；工作面采用進風巷、泄水巷、灌漿巷進風，回風巷回風的通風方式。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，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。根據煤炭科學研究總院沈陽研究院的瓦斯涌出量預測，回采工作面相對瓦斯涌出量為5.48m3/t，工作面預測瓦斯涌出量為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米范圍內巷道全斷面噴漿堵漏等技術， 但這些傳統的防火技術已不能滿足自然發火礦井高強度開采的需要， 工作面回風及回風隅角的瓦斯濃度居高不下，隨著工作面的不斷向前推采，頂板壓力逐漸顯現，在頂板壓力的作用下，灌漿巷的密閉墻及周圍巷幫被壓酥，產生了裂隙，使采空區形成了微通風系統。由于采空區微通風系統的存在，致使采空區于2012年11月出現了一氧化碳持續升高，使得礦井必須引進新的礦井防滅火技術。結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行廣泛應用，通過多方調研且借鑒馬麗散材料在我礦工作面成功實踐的基礎上，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 施工工藝及設備

3.2.1 密閉墻施工

巷道采用雙墻加黃土進行封閉，先用混泥土預制塊、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毫米處安設七根直徑為Φ20mm的注漿管，注漿管的間距為1.0m， 所埋設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）準備清洗設備用的清水或接水管至施工區域。

（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）操作人員應配備眼罩、口罩和防護面罩等勞動防護用品，作好個人防護工作。

（8）嚴格貫徹執行安全生產管理的各項規章制度和崗位責任制，以確保注漿施工的安全、快速、優質。

（9）為確保注漿施工的安全，快速，優質，各班組均配備有經驗的注漿技術工人。

（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，有無串漿現象。

（13）要根據注漿中的情況，隨時調整注漿壓力及注漿量。

（14）如注漿管出現連續升壓，則應連續注漿，直到達到結束標準。

（15）注漿人員要隨時注意：當設備運轉出現異常時，如壓力突然增大、注漿管跳動劇烈等，要立即停機，進行檢查處理。

（16）注漿期間要設專人觀察注漿管、巷道周圍是否有跑漿現象，發現問題及時通知有關人員采取措施處理。

（17）注漿人員嚴格執行注漿泵操作規程，佩帶防護眼鏡、乳膠手套，謹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，發現異常情況及時處理。

（18）記錄員跟班檢查注漿情況，發現問題應立即停止注漿，向技術人員匯報。

（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 應用效果分析

通過在401101灌漿巷密閉墻間的頂底板及兩幫的煤巖體注射馬麗散，經過多次觀測，密封性好，漏風量比注射馬麗散前明顯減少，401101工作面上隅角的瓦斯濃度較以往有了明顯的下降，采空區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瓦斯超限現象，密閉墻內氧濃度也由原來16%下降到1.2%；401101工作面上隅角瓦斯由0.82%降到0.70%以下并穩定下來，401101采空區的一氧化碳濃度有96PPM降至45PPM，保證了401101工作面安全回采，取得了良好的經濟效益和社會效益。

5 應用效果評價

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

參考文獻

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