粉煤灰胶凝剂在煤矿通风工程中的应用

武艮堂

粉煤灰胶凝剂在煤矿通风工程中的应用

武艮堂

粉煤灰、胶凝剂具有渗透性和膨胀性，可应用于矿井通风工程的各种密闭、矿井下巷道的气体堵漏和漏煤眼的封闭中。介绍了在通风工程中利用粉煤灰胶凝剂作为封堵材料的方法等。

矿山安全；矿井通风；防灭火；粉煤灰胶凝剂

0 引言

目前治理煤矿自燃火灾时采用的防灭火充填材料主要有：黄泥浆充填材料、水泥砂浆充填材料、煤矸石泥浆充填材料、石膏充填材料、水玻璃凝胶充填材料、废水泥渣充填材料等。这些材料普遍存在成本高、脱水以后体积减少多，不能固化或固化以后支撑强度低等缺点。胶体材料中使用的氨盐类凝胶，由于在使用中释放出大量的氨气，不利于工人的身体健康。粉煤灰凝胶材料是一种新型的防灭火材料，具有高水、速凝、阻化降温、无毒、无味、成本低等优点，适于相邻采空区丢煤带、密闭、高温点等灌注充填堵漏。

大同煤矿集团公司四老沟矿是一个有着多年开采历史的老矿，随着时间推移现已进入残采期，确保矿井安全生产非常重要。而通风安全工作是矿井安全生产的重中之重，如何保证通风系统的稳定可靠，如何防止矿井内部火灾的发生，通风设施质量尤为重要。为了从根本上提高矿井通风设施的质量，该矿从2007年将先进材料粉煤灰、胶凝剂应用于通风工程中，先后进行防火密闭、主斜井堵漏、盘区封闭、废弃漏煤眼封堵工程，在应用中得出粉煤灰凝胶最佳材料配比为：灰水比1∶3～1∶5，基料A用量3%，胶凝剂B用量1%～2%。

1 粉煤灰防火密闭

2007年3 月该矿在14-2层303盘区8301工作面封闭中首次应用粉煤灰加胶凝剂。在此之前该矿井下防火密闭使用材料为石头密闭中间夹0.2 m厚的黄土，密闭下部和中部夹层中的黄土可以夯实，但是密闭和顶板接顶时施工困难，一般黄土接顶不严实，再加上顶部（局部）存在离层现象，因此造成通风设施漏风，势必给矿井安全生产带来隐患。在14-2层303盘区2301、5301巷运用新材料施工密闭，具体做法为，在两巷距回风绕道内5 m范围开始掏槽，掏槽按设计要求施工，然后在掏槽之间打两道木板墙，其中2301巷宽4.2 m、高2.3 m，5301巷宽3.2 m、高2.5 m。为了浇注粉煤灰期间木板墙牢固可靠，对顶板进行了支护，分别在2301巷木板墙前支设木柱6根、5301巷木板墙前支设木柱5根，在木板墙内部加防水布，然后开始浇注粉煤灰加胶凝剂，在密闭封口时，又加入一定量的膨胀剂。该密闭充分利用了胶凝剂的渗透性，密闭封口时粉煤灰胶凝剂在膨胀剂的作用下向顶板的裂隙渗透，使密闭和顶板接触严密，从而提高了通风设施的质量（见第8页图1）。

2 粉煤灰堵漏

四老沟矿是个老矿，在主斜井上履附近存在古空区，2007年8月救护队员在一次主斜井检查中发现有CO气体，浓度为0.0012%，之后CO浓度有逐渐增大的趋势，最大达到0.008%。CO气体的来源主要从碹体的裂隙涌出，如治理不及时将严重影响矿井的安全生产。该矿采用粉煤灰胶凝剂堵漏，并抽调专门队伍对气体涌出区段（主斜井口35 m～105 m） 进行打眼。布眼方式采用五花眼，5个/m，顶部3个、帮各1个眼，对局部CO气体地段根据现场情况加大布眼量。采用逐段注粉煤灰的方式，从下而上逐段推进，使粉煤灰和胶凝剂在碹体、上覆顶、帮、裂隙进行严密充填。由于治理措施得力，主斜井CO气体泄露得到彻底治理，保证了矿井的正常生产（见图2）。

图1 防火密闭示意

图2 粉煤灰堵漏示意

3 粉煤灰在盘区封闭过程中的应用

2010年3 月，该矿井下14-2层辅301盘区开采结束，对该盘区进行封闭。

按照惯例实施防火密闭封闭，采用片石作内外墙，中间夹0.2 m厚的黄土。但是密闭施工地段比较破碎，裂隙发育，采用片石夹黄土，黄土与顶板接触不严密，导致通风设施质量差而漏风，会造成采空区火患。

矿通风区决定改变原来的施工工艺，由原来的内外片石密闭夹黄土改为内外片石密闭夹粉煤灰，并且把中间夹层放宽到3 m。在内外墙施工中，采用层层坐浆，内外密闭施工完毕后，对内外密闭进行喷浆，使密闭体和顶帮坚固严密，在注浆过程中不发生漏浆现象。经过1 a来的观察，内外片石密闭夹粉煤灰比内外片石密闭夹黄土工程质量有一个明显的提高（见图 3）。

图3 盘区防火密闭示意

4 粉煤灰胶凝剂在漏煤眼封闭过程中的应用

2009年10 月，井下11#层404盘区开采结束，对盘区进行封闭。在盘区封闭前按照惯例首先对盘区漏煤眼进行封堵，采用黄土与混凝土充填。在漏煤眼下口用黄土充填完毕之后，由于运输系统的制约，在上口封闭时无法按原设计采用混凝土进行施工，因此采用粉煤灰加胶凝剂进行充填封堵上口。首先在距漏煤眼上口5 m处，用工字钢、背板、防水布做一个隔绝层，然后从1070大巷尾部横硐打一倾斜向上的钻孔 (钻孔出口距漏煤眼上口不得少于15 cm)，然后向上给漏煤眼上部注粉煤灰胶凝剂，厚度5 m。这样，减少了盘区运输环节，减轻了员工的劳动强度，漏煤眼封堵效果良好（见图4）。

图4 封堵溜煤眼示意

5 结语

从2007年开始引进和使用粉煤灰和胶凝剂这一新技术、新材料以来，在推广和应用中取得了一定的成绩，并在有些方面有所发展、有所创新，不仅提高了通风设施的质量，而且维护了矿井通风系统的稳定，对防控矿井内因火灾起到了积极的作用。

Application of Fly Ash Gelling Agent on the Mine Ventilation

Wu Yintang

The fly ash and the rubber gel has the permeability and expansion,its application in mine ventilation engineering of the various airtight and mine roadway gas leaks and leakage of leakage of coal eyes closed.The method that by using fly ash gelling agent as sealing materials in the mine ventilation are introduced.

mine safety;mine ventilation；fire prevention；fly ash gelling agent

TD726

B

1000-4866（2012）03-0007-03

武艮堂，男，1962年6月出生，1990年7月毕业于大同市煤矿中等专业学校（采煤专业），现在大同煤矿集团公司通风处工作。

2012-04-23

2012-05-07