雙液注膠在礦井防滅火技術中的應用

郭雷

摘要：礦井周邊受露天剝離矸石自燃或礦井廢棄巷道與采剝坑聯通時，由于礦井負壓通風，采剝坑矸石自燃產生的有害氣體或高溫氣體通過裂隙、漏風密閉進入礦井，威脅礦井安全。因此文章就雙液注膠在礦井防滅火技術中的應用進行略述。

關鍵詞：雙液注膠;礦井防滅火技術;應用

煤層自然發火是礦區煤層開采面臨的主要自然災害之一。在實際生產中，由于礦井開采作業中易產生大量的易燃易爆氣體，一旦礦井發生火災，必然會造成十分嚴重的后果。因此結合煤礦實際情況，采取適宜的防滅火措施十分必要。

一、礦井煤層自然發火基本規律

在實際生產中有很多種因素都有可能影響到煤層自燃，經長期研究，人們發現煤層要達到自燃，有兩個條件必不可少，一方面應具有自燃傾向性，另一方面能夠進行連續供氧，同時還要具備較為充分的儲熱時間以及足夠的氧化。在自燃的過程中，煤會受到較多因素的影響，比如煤的特性、采煤的方法、以及地質條件與通風方式等。在長期的生產和應用煤的過程中，人們發現了煤自燃的規律性特征，比如在切眼或者巷道高冒區以及交叉點處的三角煤等地都為煤層易自燃區、之所以這些區域為易自燃區采動影響以及礦壓影響是兩個很重要的方面，這些因素會導致煤壁出現一些裂縫，嚴重的會發生破碎，給氧化升溫創造了更好的條件，進而導致發火現象的出現。2016年11月29日21時許，黑龍江省七臺河市茄子河區景有煤礦發生火災事故，造成21人死亡，1人失蹤。如圖1。

二、礦井防滅火綜合技術措施

（一）系統優化

在對礦井進行擴建時，應樹立先進的設計理念，取消井田內存在的一些不合理的多盤區，想方設法應用條帶式布置。若實際生產條件允許，可把長壁綜采工作面直接布設于主要巷道兩側。同時應科學、合理的改進優化那些不合理的礦井生產系統劃分方式。比如可以將其按照兩級的方式進行劃分，一般來說可以按照工作面與礦井兩級的標準進行劃分，通過這種方式能夠有效縮減開拓及準備巷道工程量，進一步簡化礦井生產系統，讓礦井實現集約化生產。另外應努力創建斷面大，風壓比較低并且實際風量比較大的通風系統，并有效降低礦井的通風負壓，以更好的對漏風進行控制，進而促使整個系統實現降“壓”防“漏”的目標，進而有效降低煤層自然發火危險。

（二）推廣應用先進技術

應重視推廣應用新技術，如可通過逐步推廣全面推廣“四快”（快掘、快采、快撤、快閉）新型防滅火技術，以有效防火。如對掘進工藝進行優化，可選用掘錨機雙巷掘進技術，把之前的掘錨機單巷掘進工藝，采用更加科學的方式將其向雙巷掘進的方向拓展，進而實現快速支護與掘進以及短距離的局部通風目標，同時對裂隙進行預防，最終達到防止煤巷自燃的目的。

（三）注氮防滅火技術

采用氮氣滅火時，注入的氮氣可逐步擴散至空間各位置，以排擠出氧氣，讓火中因含氧量大幅降低最終來熄滅火源，同時注入的氮氣還能有效預防礦井爆炸，借助液態氮可吸除大量熱量，大幅度的降低火區的溫度，并且在滅火的過程中所使用的氮氣并不會對設備造成損害，在滅火之后，巷道在滅火完成之后也能夠快速的恢復生產。

（四）阻化劑防滅火技術

在日常生產作業中，我們常用的阻化劑有很多，其大致包括 Ca Cl2、Mg Cl2、Na C1、水玻璃等。對于采用阻化劑滅火其主要是通過讓阻化劑附著于煤表面，把控制中含有的水分迅速吸除，以在煤層的表面形成含水液膜，進而對煤氧進行隔離，達到滅火的目標。并且這些鹽類的存在會使得煤長期處于潮濕含水的狀態，隨著煤層表面水的蒸發，會吸收大量熱量來給煤體降溫，這樣可抑制煤的自熱以及自燃，這樣可起到有效防滅火的作用。

（五）膠體防滅火技術

作為現代新型的防火技術，膠體滅火技術能夠達到堵漏、固結水以及降溫等功能的充分結合，確保在一定的時間與范圍內，水溶液能夠充分進行膠凝，進而對高溫源進行包圍，也能夠徹底發揮水的降溫吸熱功能，同時也能夠有效解決在注水與灌漿的過程中所出現的泄露等方面的問題，確保能夠實現安全滅火。此外，該技術還能夠對煤的表面活性基進行鈍化，以對氧氣進行隔絕，進而實現防溫降火的目標，還能夠降低水煤氣發生爆炸的可能性，確保工作人員安全作業。

（六）三相泡沫防滅火技術

所謂的三相泡沫，主要是水和氮氣以及黃泥漿等三相物質所組成的發泡劑，能夠降低漿液表面的張力，對固體顆粒表面的濕潤性進行改變;氣體和漿液通過發泡器利用氮氣和漿體對混合液進行做功，最終達到利用三種物質的特性實現吸熱降溫與防滅火的目標。

工程實例

（一）工程概況

某煤礦113 下 10 工作面位于十一采區西部，東側為 113 下 09 工作面采空區，西側為十采區三條大巷，南側為-740 水平 4 條大巷，北側切眼外幫距 103下01 面軌道順槽45.736 m，上方為 113上02 工作面采空區和 113上03 工作面采空區。113下10 工作面地面位置位于礦井西南部。其中 113 下 10 綜放工作面是十一采區最后一個工作面，工作面周邊及上方為采空區，采空區及巷道之間裂隙較多。因斷層較多，地質條件復雜，采空區丟煤量大，回采條件復雜，并且設備狀況差，頂板破碎等因素影響，推進速度慢，出現了自然發火隱患。在這一情況下，通防部門采用了雙液注膠的方式有效地形成隔離帶堵塞漏風，火災隱患得到了有效控制。

（二）雙液注漿的應用

113下10工作面是該煤礦的主要生產工作面之一，需積極確保其安全、順利的生產。為此，通防部門采取了利用雙液泵壓注凝膠的方法，在工作面架間、架后采空區形成隔離帶，減少氧氣輸送，從而窒息火災。該方法極為重要的特性是材料可以滿足隔絕空間的效果，能迅速堵漏，并且能堆積。采用小蘇打水溶液與泡花堿混合的方法是最合理的。雙液注膠（如圖1所示）的工藝技術能夠有效解決漏風的問題，繼而可有效遏制火災的意外發生情況。

由上表可以看出，在該煤礦工作面采用雙液注膠防滅火技術，對采空區工作面現狀進行了顯著的改善，有效地降低了采空區二氧化碳以及甲烷（瓦斯）濃度，顯著的提高一氧化碳的控制水平，抑制采空區的高溫現象。同時，采用均壓防火技術能夠有效地降低一氧化碳的產生量，提高氧氣的進入量，對于提高采空區的安全性具有非常重要的作用。

總之，在實踐中使用雙液注膠的方式可有效替代注粉煤灰及黃泥膠體的現狀。采用雙液注膠方式能夠避免出現大面積的裂縫現象或者是破碎問題，不會出現潰漿出水隱患。雙液注膠的方式具有極高的堵漏能力，對礦井的防火滅火事業提供了積極的幫助，可有效保證工作面的安全生產與發展，對礦井的整體發展具有積極作用。

參考文獻：

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（作者單位：國家能源集團內蒙古大雁公司生產部）