巷道充填固化膨胀材料技术在火区启封中的应用

李 兴

（1.太原理工大学矿业工程学院，山西 太原 030024；2.大同煤矿集团公司通风处，山西 大同 037003）

巷道充填固化膨胀材料技术在火区启封中的应用

李 兴1，2

（1.太原理工大学矿业工程学院，山西 太原 030024；2.大同煤矿集团公司通风处，山西 大同 037003）

矿井火区封闭后，虽已具备全面启封形成全风压系统的条件，但缩小启封范围，防止火区重新供氧可能出现的复燃和瓦斯事故，在与封闭的熄灭火区贯通时，提出了利用巷道充填固化膨胀材料技术，对火区进行缩封隔离，要将直接与封闭区贯通变为先与固化膨胀材料墙贯通，确保了启封与贯通的安全。

巷道充填；固化膨胀材料；火区；启封；贯通

随着煤矿开采技术的发展，各种新材料、新工艺、新技术、新装备在煤矿广泛应用，对煤矿安全生产、效益提高和技术进步产生了巨大的推动作用。本文介绍大同煤矿集团公司煤峪口矿12号层307盘区采用巷道充填固化膨胀材料技术启封火区的相关情况。

1 概况

307盘区位于煤峪口矿井田的西部，12号煤层系近水平煤层，厚度一般为5.3 m～7.8 m，采煤方法为综合机械化放顶煤开采。

2007年2月21日，12号层307盘区8705工作面煤柱发生内因火灾后，由于采取的一系列直接灭火措施无法奏效，火势恶化，被迫于2007年3月8日将307盘区整体封闭。封闭后，对火区采取了地面注氮、黄泥灌浆、堵漏、均压等措施进行治理，累计注氮气4730250 m3，灌浆46270 m3。

截止发火封闭为止，307盘区还剩4个工作面没有开采，其中：8702工作面两顺槽巷已全部到位，距贯通仅剩20 m，8703工作面距采出还有270 m，8710、8708工作面尚未开掘，剩余储量约为150万t。

经过近两年的治理及观察，通过对火区内气体的取样化验分析，从2007年4月起，火区内气体、温度等参数已全部下降到《煤矿安全规程》第248条中规定的火区熄灭条件，同时从矿井正常采掘接替的需要出发，决定先对307火区内12号层5702巷、2702巷实施启封。12号、14号层307盘区上下层局部对照图，见图1。

图1 12号、14号层307盘区上下层局部对照图

2 307火区启封的缘由

12号层与14号层的层间距为4m～11m，两层巷道为内错布置形式，根据采掘衔接计划：14号层307盘区轨道巷、皮带巷、回风巷到位后，开始布置工作面进行回采。按照盘区后退式的开采原则，将首采8702面，若14号层8702工作面回采后，则上覆对应的12号层8702工作面将会蹬空，无法再进行回采。

考虑到307火区内火源已经熄灭，为了减少资源浪费、提高煤炭回收率、延长矿井寿命，有必要启封火区，将12号层剩余的4个工作面采出，同时为下覆14号层的正常开采创造条件。但是，12号层307盘区由于受冲击地压作用，盘区巷道煤柱的完整性遭到严重破坏，存在大量漏风通道，再加上封闭区内积存有大量高浓度的瓦斯，如果启封时利用原12号层的巷道和通风系统，一旦控制不当，很容易发生火区复燃及瓦斯爆炸事故。

现在，由14号层掘进的盘区巷道已经到了12号层8702工作面的下部，利用14号层的巷道，去开采12号层的工作面相对合理，另外，从巷道施工进度考虑，也已经具备了与12号层8702工作面两巷贯通的条件。但是由于2702巷、5702巷均与原火区相联通，巷内积聚了大量的有害气体，在贯通前又无法进入封闭区内将有害气体排出；所以为保证贯通工作的安全，必须制定周密详细的火区启封方案和相应措施。

3 启封及贯通

3.1 盘区开采、火区启封、治理方案

中国矿业大学（北京）朱红青教授对307火区内气体及气压经过定性和定量分析后指出：307盘区虽已符合启封条件，但由于火区情况复杂，启封后存在复燃的可能性，在启封火区前必须对复燃进行预处理。据此，煤峪口矿制定了盘区开采、火区启封及治理方案：即：在14号层307盘区巷道到位后，先在2702、5702巷外围分别通过灌注罗克休，使其形成一堵与上层巷道完全接顶的2 m长的墙体，将其与原火区隔绝，对火区进行缩封。然后再由14号层向8702下工作面掘进部分巷道与原有巷道贯通，利用14号层307盘区构成运输、出煤、通风系统，不再与12号层原火区发生任何联系。充填效果示意图，见图2。

图2 缩封密闭充填效果示意图

3.2 贯通方法

307火区封闭前，12号层8702工作面两巷均与火区相通，即使采取缩封火区的方法，将8702工作面两巷与12号层原系统隔绝，但因封闭时间较长，2702、5702巷内仍积聚有高浓度瓦斯。若直接由14号层掘进巷道与2702、5702巷贯通，极易发生瓦斯爆炸事故。

为保证巷道贯通的安全，经过研究，制订了如下贯通方法：贯通前，先由14号层向12号层2702、5702巷贯通点左右7 m范围内，采用固化膨胀材料进行充填；贯通时，直接进入固化膨胀材料墙体，不与巷内空气接触，以防止发生瓦斯事故。固化膨胀材料充填效果示意图，见图3。

3.3 贯通措施

图3 贯通密闭充填效果示意图

307火区启封方案确定后，煤峪口矿根据方案结合采掘衔接计划，开始有计划、有步骤地由14号层向12号层掘进巷道，在14号层307盘区轨道巷、皮带巷、回风巷到位后，307火区启封条件已全部具备。为保证启封工作的安全，编制了14号层向12号层5702、2702巷贯通安全技术组织措施，措施中明确了先实施5702巷的贯通，再实施5702系统巷的贯通，最后实施2702巷的贯通顺序。

3.3.1 贯通前的准备工作

a.巷道掘进:在14号层掘进2702巷67m、5702巷43m；由14号层向12号层2702、5702巷分别掘进运料系统巷80m，以构成8702工作面的通风、运输系统。

b.优化通风系统：为保证启封期间通风系统的合理、稳定、可靠，在14号层307盘区轨道尾、皮带尾、5702巷分别构筑一组调节风门，将原设在307回风巷、408回风西的调节风门拆除，使14号层307盘区实现了独立通风系统。

c.灌注固化膨胀材料（见表1）：根据贯通方案：由14号层巷道向12号层施工Φ69 mm的钻孔，在5702、2702巷外围灌注固化膨胀材料，以形成一段长2 m的墙体，将5702、2702巷与307盘区原系统隔绝，达到缩封火区的目的；在5702、2702巷贯通点处灌注固化膨胀材料，以形成7 m长的有效墙体，保证贯通时的安全。

表1 钻孔工程量及固化膨胀材料使用量

3.3.2 实施贯通和启封

巷道掘进、火区缩封、贯注固化膨胀材料墙、其它贯通准备工作到位后，依次对5702、2702巷实施了安全贯通。

a.掘进巷道。5702巷贯通点处煤体厚度为6m，2702系统巷贯通点处煤体厚度为6.5 m （垂直距离）。贯通时先用炮掘的方式掘进3m，再用风镐、铜锤等工具掘进2.5 m，剩余0.5 m贯通时停掘。贯通最后3m煤墙时，以1.5m×1.5m的小断面掘进。

b.设备断电。为确保安全，在贯通剩余0.5m时停掘，将14号层307盘区进、回风流中除局部通风机以外的电气设备电源全部切断，并检查设备的断电情况及局部通风机的完好情况。

c.贯通巷道。设备断电后，由救护队员继续手工挖通最后0.5m煤墙，见到固化膨胀材料墙时停止工作。

d.侦察。由救护队员佩戴呼吸器,将通向隔绝墙侧的固化膨胀材料墙掏开小口进入5702、2702巷外围,侦察巷内气体、温度、支护、积水等情况。

e.排放瓦斯。巷道贯通后，经救护队员侦察5702、2702巷外围支护较好、无积水存在，固化膨胀材料灌注的隔绝墙比较严密，无需在隔绝墙前再构筑临时木板闭进行锁风，可直接利用风筒排放5702、2702外围巷道内的瓦斯。

f.构筑防火密闭。5702、2702外围巷道内的瓦斯排放完毕后，在两巷合适的位置各构筑一座防火密闭，将8702工作面巷道与12号层307盘区原系统完全隔绝。防火密闭采用片石、水泥砂浆构筑，里外墙均厚1 m、间距0.5 m，中间2/3以下用黄土充填，上部1/3用固化膨胀材料充填。

g.排瓦斯、排水。外围密闭构筑完毕后，手工掏开贯通口以里的固化膨胀材料墙体，进入5702、2702里面巷道，采用28 kW局扇从外向里采用延接风筒的方式，逐段排放巷道内积存的瓦斯，在积水难以渡过时再排水，排瓦斯、排水工作依次循环进行。2007年5月31日，2702巷积水排放完毕，307火区启封工作结束。

4 结束语

实践表明，应用新型固化膨胀材料对封闭巷道进行充填，可以充分发挥其特有的快速凝固及高膨胀性能，在火区缩封和与封闭区贯通中，能形成严密的隔绝墙体，起到很好的隔绝效果，为火区安全启封创造了有利条件。

Application of Solidifying Expantion Materil to Reopen Fire Area

LI Xing1,2
(1.Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi 030024;2.Vantilation office,Datong Coal Group,Datong shanxi;037003,China)

To reduce the reopening scope,prevent refirement and gas burst,a solidifying expantion material is used to fill inentries,divid fired area and qarantee the safety whil reopening the fired area.

fill in enrry;solidifying expantionmaterial;fired aredp;reopen;link up

TD75+2.2

A

1672-5050（2010）01-0077-03

2009-03-20

李兴（1964—），男，山西大同人，在读工程硕士研究生，高级工程师，从事煤矿生产安全技术管理工作。

刘新光