關(guān)鍵詞:羅克休;充填堵漏;自燃發(fā)火;消除隱患
引言
三河尖煤礦設(shè)計年生產(chǎn)能力120萬噸, 開采水平為-700m,礦井改擴建后核定生產(chǎn)能力為210萬噸/年,主采二疊系山西組7煤,煤層具有自然發(fā)火危險性,地質(zhì)資料中自然發(fā)火期為1~3個月,實際生產(chǎn)中最短發(fā)火期只有18天,該礦屬低瓦斯高溫熱害礦井,采用中央分列式通風方式。自1988年投產(chǎn)至今,礦井正常布置一綜放二綜采,-700m水平的東一、東三、東四采區(qū)已處于收尾階段,礦井逐步轉(zhuǎn)入深部的-980m水平。礦井曾先后發(fā)生各類自燃發(fā)火或自燃隱患60多起,是一個自燃發(fā)火十分嚴重的礦井,近兩年來,由于東三、東四采區(qū)處于收尾階段 ,采區(qū)巷道受回采動壓影響,地壓顯現(xiàn)十分明顯,大巷和采區(qū)上下山巷道開裂、失修嚴重,工作面跨大巷、跨廢舊巷道回采頻繁,這樣就給防滅火工作帶來了十分嚴峻的形勢,為了保證礦井的安全生產(chǎn),礦急需要找到一種有效的防滅火方法或措施,阻止采空區(qū)遺煤或煤柱進一步氧化。
1. 羅克休特性及充填工藝
羅克休是兩種液體材料混合后發(fā)生反應,產(chǎn)生一種泡沫來隔斷漏風供氧現(xiàn)象,達到防滅火的目的;如圖一,壓注時用螺旋泵抽取樹脂和催化劑,按4:1比例進行混合,兩種液體在混合器內(nèi)發(fā)生化學反應生成泡沫,發(fā)泡后體積快速膨脹到原體積的25-30倍,直接壓注到充填區(qū)域以及裂隙內(nèi),膨脹后,羅克休泡沫會在幾分鐘內(nèi)就硬化、密實,即加固了巷道也阻擋了漏風。
羅克休泡沫不助燃,也不燃燒,兩種液體反應迅速,膨脹率較高,有較好的抗壓能力,施工工藝比較簡單。
壓注時兩種液體混合將放出大量的熱,工作人員必須使用專用工具,配戴眼鏡,防止液體濺入眼內(nèi)。
2.典型應用
2.1 充填廢棄老峒
7429工作面設(shè)計走向長度358m傾斜長度142m,經(jīng)2次縮面后,走向還剩100m傾斜長度還剩54m,回采后期需要過原7401軌道巷的老峒,由于7401軌道巷橫跨7425、7429工作面,7425工作面在回采結(jié)束后,受回采影響,-700東大巷巷道開裂漏網(wǎng)嚴重,經(jīng)多次堵漏,但效果不佳,曾先后2次出現(xiàn)一氧化碳升高現(xiàn)象,7401軌道巷密閉墻內(nèi)一氧化碳濃度長期保持較高水平,最高時密閉墻內(nèi)的一氧化碳氣體高達30000ppm,如圖1,為了保證7429工作面的回采安全,在7429工作面回采橫跨7401軌道巷期間,為了防止7425采空區(qū)內(nèi)有害氣體向7429工作面內(nèi)泄漏,礦決定在7429運輸巷與7425運輸巷之間的Ⅰ點進行打鉆,鉆孔直徑Φ75mm,長度13m,數(shù)量2個,分別布置在巷道兩側(cè),鉆孔穿過原7401軌道巷到巷道上半部,然后壓注羅克休泡沫材料,共計壓注3t羅克休,將7429采空區(qū)與7425采空區(qū)進行了徹底隔離,7429工作面在回采期間回風隅角一氧化碳濃度始終在10-15ppm之間,回風流中一氧化碳氣體濃度保持在0-5ppm,確保了7429工作面直到回采結(jié)束封閉完畢。
圖1 7429工作面通風系統(tǒng)圖
2.2 加固破碎煤柱
2011年元月和2月,東三區(qū)域受壓力影響,-690進風大巷和東三運輸下山多處巷道失修變形嚴重,東三采區(qū)整個采空區(qū)內(nèi)漏風加大,雖經(jīng)通風工區(qū)復砌密閉墻、壓注LFM充填材料和噴涂材料,但由于漏風范圍較大,始終未能抑制7317和7313采空區(qū)內(nèi)的遺煤氧化現(xiàn)象,7313聯(lián)絡(luò)巷密閉墻內(nèi)一氧化碳氣體濃度達25000ppm,7303運聯(lián)巷密閉墻內(nèi)一氧化碳濃度達12000ppm,1月26日對7313運聯(lián)巷、7303運聯(lián)巷密閉墻內(nèi)壓注了羅克休泡沫材料,同時對密閉墻周圍煤壁打鉆壓注羅克休,壓注完畢后連續(xù)檢測數(shù)據(jù)如圖2和圖3,1月28日密閉墻內(nèi)氣體已降為5ppm,密閉墻外一氧化碳氣體1月27日就直接降為5ppm。
圖2 7313運聯(lián)巷密閉墻內(nèi)氣體變化圖
圖3 7313運聯(lián)巷密閉墻外氣體變化圖
2.3 密閉墻堵漏風
東三采區(qū)為2010年下半年回采結(jié)束,由于受回采動壓影響,-690進風大巷巷道開裂,東三運輸下山失修嚴重,東三回風下山巷道片幫嚴重,2月1日至9日,該礦對東三運輸下山外圍區(qū)域進行了整體封閉,只保留了一條總回風道,砌筑密閉墻12道,2月9日至10日,對東三區(qū)域8處密閉墻壓注了羅克休充填材料,共計7噸,壓注完畢后,7315軌聯(lián)巷密閉墻內(nèi)一氧化碳氣體濃度變化如圖4,其他各處密閉墻內(nèi)均已查不到一氧化碳氣體,進一步消除了東三區(qū)域的防滅火隱患。
圖4 7315軌聯(lián)巷密閉墻內(nèi)氣體變化圖
7431運輸巷由于受相鄰7433工作面回采影響,7431運輸巷和7433運聯(lián)巷巷道開裂冒頂嚴重,該礦砌筑了5次風門和調(diào)節(jié)墻,均被壓壞,導致該區(qū)域的均壓防滅火系統(tǒng)被破壞,直到導致7431運輸巷密閉墻出現(xiàn)早煙現(xiàn)象,密閉墻內(nèi)一氧化碳氣體曾高達20000ppm,東四總回風巷一氧化碳探頭顯示達80ppm,嚴重威脅到礦井的安全生產(chǎn),礦雖采取了修護巷道、噴漿堵漏,該區(qū)域通風系統(tǒng)雖然已穩(wěn)定,防滅火形勢有一定好轉(zhuǎn),但7431運輸巷密閉墻內(nèi)一氧化碳氣體濃度仍達6000-10000ppm,2月底7433工作面回采結(jié)束后,礦井對7431外圍區(qū)域進行了封閉,2月28日壓注了羅克休泡沫材料,3月2日通過抽取預留的束管內(nèi)氣體看,該區(qū)域已查不到一氧化碳氣體,密閉墻內(nèi)也已查不到一氧化碳氣體,消除了該區(qū)域的防滅火隱患。
2.4 充填破碎頂板或高冒
7303工作面于1999年回采完畢,但7303軌道巷外口為沿煤層底板的巷道,由于長期受應力影響,頂板來壓,頂煤壓碎,開始出現(xiàn)氧化冒煙現(xiàn)象,礦發(fā)現(xiàn)該問題后,及時對巷道頂板采取了噴漿堵漏,然后打鉆壓注馬麗散和羅克休泡沫材料,及時迅速地消除了自燃發(fā)火隱患。
3. 結(jié)論
通過羅克休防滅火材料在三河尖煤礦的數(shù)次應用,處理礦井密閉漏風、充填廢舊巷道、隔絕自燃區(qū)域,效果十分明顯,見效快,相繼成功的處理了東三采空區(qū)、7425采空區(qū)、7429工作面、7303軌道巷高冒、7431采空區(qū)大范圍的漏風現(xiàn)象,及時消除了自燃發(fā)火隱患,確保了礦井的安全生產(chǎn),取得顯著的經(jīng)濟效益和社會效益,因此,采用壓注羅克休泡沫材料措施可在礦井防滅火中大量推廣和應用。