整合礦井火區治理技術研究

周健

整合礦井火區治理技術研究

周健

侯家巖礦是大同煤礦集團同生公司下屬的一個礦井。井田北采區內存在火區，南采區內不存在火區，但存在CO氣體異常。向北采區火區內進行黃泥灌漿滅火，在南采區與高家坡露天礦貫通處建立永久密閉，用高水凝膠劑進行充填，使火區得到了有效治理，為礦井下一步開采奠定了基礎。

礦井開采；火區治理；灌漿；密閉墻

0 引言

侯家巖礦是同煤集團同生公司下屬的一個礦井，其主、副井筒作為整合礦井的井筒繼續保留使用，主井進風，副井回風。原侯家巖煤礦開采9#煤層，采煤方法為房柱式開采，核定生產能力21萬t/a。同煤集團對礦井進行資源整合后，主要開采上部4#煤層空白資源，年生產能力約90萬t左右。

1 礦井發火情況

侯家巖礦9#煤層自燃傾向性為自燃，自燃等級為Ⅱ級。井田北采區內存在火區；南采區內不存在火區，但存在CO氣體異常，主要是由于高家坡露天礦自然發火嚴重，產生的大量CO氣體通過貫通巷道流動至南采區。

2 火區治理方案

侯家巖礦地處黃土覆蓋區域，井口周圍黃土資源豐富，井下水倉可以提供大量水源，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用。該滅火方案可以有兩種方法同時或分別實施，或者采用重做防火密閉的形式進行封堵[1]。

方案一：從井下回風副斜井3順槽往下10 m、20 m、30 m處向注漿區域分別打3個注漿鉆孔，利用煤層傾角往火區灌漿。

方案二：從地面直接向注漿區域打注漿鉆孔。

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

綜合兩個方案，選擇方案一進行火區治理。同時，針對南采區與高家坡露天礦存在貫通巷道引起CO涌入的問題，在貫通處建立永久密閉，應用高水凝膠劑進行充填[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構，磚墻厚度為0.5m，充填高水膠凝劑長度為1.5 m。先在原巷道指定密閉地點用磚墻做密閉（不掏槽），磚墻厚度為0.5 m，密閉兩側表面抹面兩次，材料使用水泥沙漿；然后在巷道內向外1.5 m處逐步構筑磚墻，磚墻厚度為0.24 m，兩道磚墻之間充填高水膠凝劑，要求充填長度為1.5 m，巷道內必須充填飽滿[3-4]。密閉三管位置、密閉充填剖面及密閉位置見圖1，第16頁圖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 火區治理注漿參數分析

3.1 灌注漿材料用量

式中：Vm——冒空區計算體積，m3；

A——漿液擴散因數，取1.25；

B——漿液損耗因數，取1.2～2.4；

β——冒空區空實比例，取0.8；

K——灌（注）漿系數，取25%。

3.2 灌漿用水量（考慮到打鉆）

式中：K水——用水備用系數，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，設置篩網過濾，網孔的直徑宜為5mm～8 mm[5]。

圖4 灌漿場地示意

4 治理效果

向北采區火區內進行灌漿，同時在主、副井筒，北采區九順槽，南采區南五順槽等地點進行井下CO氣體的連續監測。在進行灌漿期間，2011年7月～8月主井筒、南采區南五順槽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，采取灌漿及密閉措施后，火區得到了有效治理，為礦井開采奠定了基礎。

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

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

[3]秦波濤,王德明.礦井防滅火技術現狀及研究進展[J].中國安全科學學報,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.我國煤礦火災防治技術的現代發展與應用[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，現在大同煤礦集團公司同大科技研究院工作，助理工程師。