整合矿井火区治理技术研究

周健

整合矿井火区治理技术研究

周健

侯家岩矿是大同煤矿集团同生公司下属的一个矿井。井田北采区内存在火区，南采区内不存在火区，但存在CO气体异常。向北采区火区内进行黄泥灌浆灭火，在南采区与高家坡露天矿贯通处建立永久密闭，用高水凝胶剂进行充填，使火区得到了有效治理，为矿井下一步开采奠定了基础。

矿井开采；火区治理；灌浆；密闭墙

0 引言

侯家岩矿是同煤集团同生公司下属的一个矿井，其主、副井筒作为整合矿井的井筒继续保留使用，主井进风，副井回风。原侯家岩煤矿开采9#煤层，采煤方法为房柱式开采，核定生产能力21万t/a。同煤集团对矿井进行资源整合后，主要开采上部4#煤层空白资源，年生产能力约90万t左右。

1 矿井发火情况

侯家岩矿9#煤层自燃倾向性为自燃，自燃等级为Ⅱ级。井田北采区内存在火区；南采区内不存在火区，但存在CO气体异常，主要是由于高家坡露天矿自然发火严重，产生的大量CO气体通过贯通巷道流动至南采区。

2 火区治理方案

侯家岩矿地处黄土覆盖区域，井口周围黄土资源丰富，井下水仓可以提供大量水源，为黄泥灌浆灭火方案提供有利条件。综合分析，黄泥灌浆灭火方案较为实用。该灭火方案可以有两种方法同时或分别实施，或者采用重做防火密闭的形式进行封堵[1]。

方案一：从井下回风副斜井3顺槽往下10 m、20 m、30 m处向注浆区域分别打3个注浆钻孔，利用煤层倾角往火区灌浆。

方案二：从地面直接向注浆区域打注浆钻孔。

方案一施工费用较少，泥浆进入采空区后，依靠煤层倾角的坡度可直接覆盖火区；方案二由于能直接使泥浆覆盖火区上方，所以灭火效果较好，但是施工费用较大。

综合两个方案，选择方案一进行火区治理。同时，针对南采区与高家坡露天矿存在贯通巷道引起CO涌入的问题，在贯通处建立永久密闭，应用高水凝胶剂进行充填[2]。具体密闭工艺方法如下：密闭采用砖、沙、水泥、高水胶凝剂等材料，两道墙中间夹高水胶凝剂结构，砖墙厚度为0.5m，充填高水胶凝剂长度为1.5 m。先在原巷道指定密闭地点用砖墙做密闭（不掏槽），砖墙厚度为0.5 m，密闭两侧表面抹面两次，材料使用水泥沙浆；然后在巷道内向外1.5 m处逐步构筑砖墙，砖墙厚度为0.24 m，两道砖墙之间充填高水胶凝剂，要求充填长度为1.5 m，巷道内必须充填饱满[3-4]。密闭三管位置、密闭充填剖面及密闭位置见图1，第16页图2、3。其余防火密闭制作同图1。

图1 密闭三管位置示意

图3 与高家坡煤矿贯通巷道密闭位置示意

3 火区治理注浆参数分析

3.1 灌注浆材料用量

式中：Vm——冒空区计算体积，m3；

A——浆液扩散因数，取1.25；

B——浆液损耗因数，取1.2～2.4；

β——冒空区空实比例，取0.8；

K——灌（注）浆系数，取25%。

3.2 灌浆用水量（考虑到打钻）

式中：K水——用水备用系数，取1.1～1.25；

δ——水固比，平均取3。

3.3 总灌浆量

式中：M——泥浆制成率，取0.88。

3.4 土水比

矿井防灭火注浆浆液的土水比为1∶3。

3.5 制浆方法

建立浆池，将黄土存入图4所示浆池位置，用水枪在浆池中冲击成均匀浆液后即可输入井下。浆池容积能保证注浆量的要求。在浆液流入输浆管路前，设置筛网过滤，网孔的直径宜为5mm～8 mm[5]。

图4 灌浆场地示意

4 治理效果

向北采区火区内进行灌浆，同时在主、副井筒，北采区九顺槽，南采区南五顺槽等地点进行井下CO气体的连续监测。在进行灌浆期间，2011年7月～8月主井筒、南采区南五顺槽CO气体一直保持为0，副井筒CO气体浓度由最高值18 mg/L逐渐降低为0 mg/L，北采区九顺槽CO气体浓度由最高值67 mg/L逐渐降低为0 mg/L。由此可见，采取灌浆及密闭措施后，火区得到了有效治理，为矿井开采奠定了基础。

[1]鲜学福，王宏图，姜德义，等.我国煤矿矿井防灭火技术研究综述.中国工程科学[J]，2001（12）：49-52.

[2]邓军，徐精彩，王洪权，等.新型复合胶体防灭火技术及应用[J].煤矿安全，2001（12）：72-76.

[3]秦波涛,王德明.矿井防灭火技术现状及研究进展[J].中国安全科学学报,2007(12)：105-108.

[4]石耀康.浅论矿井防灭火工作[J].甘肃科技,2004(2)：30-33.

[5]戚颖敏.我国煤矿火灾防治技术的现代发展与应用[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。硕士研究生，现在大同煤矿集团公司同大科技研究院工作，助理工程师。