高瓦斯礦井采空區堵漏技術研究

牛俊國

（唐口煤業有限公司，山東 濟寧 272007）

1 礦井概況

唐口煤業礦井通風方式為分區式，通風方法為機械抽出式，主井、北副井、南副井進風，北風井和南風井回風。目前礦井總進風量約為25 400 m3/min，總回風量約為26 981 m3/min，南風井回風量約為15 300 m3/min，負壓約為2926 Pa，北風井回風量約為12 960 m3/min，負壓約為2580 Pa。礦井CH4絕對涌出量為22.80 m3/min，相對涌出量為4.54 m3/t；CO2絕對涌出量為15.97 m3/min，相對涌出量為3.18 m3/t。

2 工作面風流壓能測定與分析

2.1 測定路線及測點布置

測定時選擇了一條風流路線長、風量大、通過6310 工作面、包含較多測點及內容的測定路線[1-2]，本次測點主要針對6310 工作面的漏風情況，本條測定路線是：

6310 工作面皮帶順槽→6310 工作面→6310 工作面軌道順槽。測定路線如圖1。

圖1 6310 工作面風流壓能測定測點布置圖

2.2 6310 工作面風流壓能分布

把礦井通風系統分為三段，即進風段、采區段和回風段。6310 工作面風流壓能分布見表1。

表1 6310 工作面通風系統阻力分布表

為了能夠準確地判斷工作面不同時期壓能分布的特點，選取巷道百米風阻作為衡量標準。6310 工作面主要巷道百米風阻分布見表2，巷道百米風阻如圖2、圖3。

圖2 12 月2 日正常回采時期巷道百米風阻分布圖

由表2、圖2 及圖3 的數據可知，由于6310 工作面皮帶順槽內有帶式輸送機，占據較大巷道面積，回采時期在所有巷道中百米風阻是較大的。6310 工作面是小煤柱沿空掘巷，沿空側的小煤柱僅能起到隔離采空區的作用，其支撐作用極其有限，整個頂板的壓力全部集中到實體煤一側，因此工作面受到的壓力比一般工作面要大，巷道變形較大。

圖2 工作面冒頂區人工假頂示意圖

圖3 12 月3 日正常回采時期巷道百米風阻分布圖

表2 6310 綜放面風流壓能分布表

3 SF6 示蹤氣體釋放及漏風規律研究

3.1 漏風情況分析

測量前，分析唐口煤礦6310 軌道順槽與6309采空區壓差數據見表3，發現6310 軌道順槽與6309 采空區間壓差隨時間變化：上午10 點至下午2 點6310 軌道順槽全區域壓強均小于6309 采空區內部壓強，其他時間6310 軌道順槽壓強大于6309采空區內部壓強。結合現場實測數據：6309 皮順密閉處檢測到的氣體中氧氣濃度低于巷道風流的氧氣濃度，證明6309 皮帶順槽防火密閉存在漏風，同時可能通過部分煤柱向6309 采空區內部漏風。

表3 6310 工作面周圍采空區密閉內外壓能測定結果

3.2 示蹤氣體釋放和接收地點的選擇

為了準確測試采空區漏風范圍，本次試驗共釋放兩次SF6：第一次釋放時間為6310 工作面開采初期，釋放地點在6310 工作面回風隅角處，接收地點在6309 采空區內部測點處；第二次釋放時間為6310 工作面采空區與6309 工作面采空區重合時，釋放地點在6309 工作面采空區軌道順槽側，接收地點在6310 工作面軌道順槽及6310 工作面采空區。

3.3 釋放和檢測要求及實驗室分析

在6310 工作面進風隅角附近釋放SF6，釋放點連續釋放10 LSF6，記錄釋放時間，釋放半小時后在相應6309 工作面采空區鉆孔測點開始用SF6檢漏儀進行了檢測，各測點檢測2 次。將裝有SF6氣體的鋼瓶帶往選定的漏風源處，連接好裝置，以500 L/min 的流量釋放20 minSF6氣體，釋放后在采樣點開始取樣并標號[3-4]。

第一次釋放SF6測試濃度分析結果記錄見表4。

表4 測點SF6 檢測結果記錄表

由表5 和表6 可知，對6310 軌道順槽漏風規律進行研究表明，距離工作面越近，漏風量越大，至工作面進風隅角處，漏風量達到最大23.99 m3/min。

表5 6310 軌道順槽內SF6 檢測結果記錄表

表6 漏風量計算表

4 堵漏風措施及其效果檢驗

4.1 高分子材料堵漏措施

壓注MAB 封堵劑將破碎煤體粘結成一個不透風的整體結構，而鉆孔的布置方式直接決定著壓注材料的均勻性和堵漏效果[7-8]。鉆孔呈三花眼布置方式，鉆孔間距3.0 m，排距1.0 m，終孔位置位于保護煤柱中間位置處，下行鉆孔距底板1.0 m，沿巷道垂直方向打鉆，上排鉆孔距頂板0.9 m，與巷頂呈45°夾角，在關鍵區域采用“密集淺孔”的方式布置鉆孔，施工完鉆孔后下1 m 套管，用封孔器封孔。選擇1 t 水配25～28 kg MAB 封堵劑作為壓注基料。壓注時首先向水箱中加水，然后加入MAB 防滅火劑。攪拌均勻后，開啟注膠泵壓注MAB 溶液，直到鉆孔周圍煤體出現掛汗為止。

4.2 效果檢驗

施工后利用多功能通風參數儀及束管監測采空區各技術參數如圖4、圖5。

圖4 堵漏前后風量變化

圖5 氧氣濃度監測結果

由圖4、圖5 可知，未堵漏前6310 軌道順槽最大進風量約為2034 m3/min，堵漏后風量可達2058 m3/min，有效風量平均增加20 m3/min。6309 采空區氧氣濃度在3%上下浮動，未達到煤氧化自燃條件，堵漏風效果良好。

5 結論

（1）6310 軌道順槽距離工作面越近，漏風量越大，至工作面進風隅角處，漏風量達到最大為23.99 m3/min。

（2）未堵漏前6310 軌道順槽最大進風量約為2034 m3/min，堵漏后風量可達2058 m3/min，有效風量平均增加20 m3/min。采空區氧氣濃度在3%浮動，未達到煤氧化自燃條件，堵漏風效果達到預期。