综采放顶煤工作忙堵漏放灭火技术.pdf

综采放顶煤工作面堵漏防灭火技术 煤科总院重庆分院 赵善扬 吴德昌 郑州煤炭干部管理学院 冯宏渊 摘 要 介绍了我国综采放顶煤工作面自然发火的基本情况和主要特点, 重点 阐述了综放面堵漏防灭火技术的种类、 特点和适用条件。 关键词 综采放顶煤采煤 工作面 堵漏风 防灭火 1 引言 综采放顶煤采煤法具有高产、 高效、 低耗 等优点, 但由于这种采煤方法的开采强度大, 采空区冒落高度大, 残煤多, 漏风严重, 出现 了极难解决的火灾、 瓦斯、 粉尘等一系列问 题。我国有 50. 58的综采放顶煤工作面存 在自然发火危险, 严重威胁着工作面的安全 工作。由于综放面的开采特点, 在进回风顺 槽两端有不放顶煤支架或顶煤放出率低, 工 作面采过后, 在采空区上下两端各有 6m 左 右的丢煤带, 综放开采比分层开采多丢煤 10左右, 采空区漏风严重。采用无煤柱开 采时, 漏风问题更突出, 而且采空区大面积串 通, 一旦发火, 后果更严重。因此, 处理采空 区上下两端丢煤带、 隔离采空区及工作面上 下顺槽、 采空区堵漏风是综放工作面自然发 火防治的关键, 也是保证综放工作面安全生 产和高产高效效能发挥的重要环节。 2 综放面自然发火的基本情况和主要特点 2. 1 基本情况 我国目前正在回采的综采放顶煤工作面 有75 个 32个局 51 个矿井 工作面, 已回采 完的工作面 220 个。综放工作面自然发火现 状可归纳为四种类型 第一类, 未出现自然发 火征兆, 不存在发火影响生产和安全的问题, 这类占 49. 42; 第二类, 煤层有自燃性且有 煤自然发火征兆, 采取一些措施后能够控制, 未影响生产和安全, 这类工作面占 15. 73 ; 第三类, 尽管有自然发火征兆, 但不严重, 未 因发火严重影响生产和安全, 存在着潜在的 火情威胁, 这种情况主要存在于那些开采急 倾斜特厚煤层上部, 有未彻底熄灭的火区和 煤层自燃倾向性较强的无煤柱开采工作面, 占 15. 73; 第四类, 开采煤层自然发火十分 严重, 工作面生产因发火时断时续, 综采放顶 煤的优势基本发挥不出来, 有时还造成人身 事故, 这类工作面占 19. 10 。从上述统计 分析可见, 约有 50的综采放顶煤工作面存 在自然发火危险。 2. 2 主要特点 1 巷道自然发火严重。在已采过的 220 个综采放顶煤工作面中, 共发生了火灾 182 次, 其中巷道 顺槽 自然发火 116 次, 占 63. 6, 采空区自然发火 66次, 占 36. 3 。 2 发火地点集中。综采放顶媒工作面 自然发火主要集中在两巷、 两带和两线上, 即 综放面上下两顺槽、 采空区上下两条丢煤带、 工作面开切眼及停采线。而采用无煤柱开采 的综放工作面, 相邻采空区的发火, 则常常威 胁着正在回采的工作面, 如兖州矿务局、 枣庄 矿务局等。 3 综放面堵漏防灭火技术 综采放顶煤采煤法虽然有高产、 高效、 低 耗等优点, 但由于这种采煤法采空区遗煤多、 漏风严重, 给煤炭自然发火创造了条件。为 保证综采放顶煤工作面的生产和安全, 采取 16 煤炭工程师 1998 年第 3 期 COAL ENGINEER No. 3 1998 图 1 速凝粉煤灰堵漏灌注工艺流程图 有效的防灭火措施是十分必要的。而堵漏防 灭火技术则是综采面防灭火中重要的一环。 目前堵漏防灭火技术从方法上有注浆堵漏、 喷涂堵漏、 均压堵漏三大类。 3. 1 注浆堵漏防灭火 注浆堵漏防灭火是煤矿使用最多最普遍 的堵漏防灭火技术。包括 利用现有灌浆系 统的注浆堵漏 包括黄泥灌浆堵漏、 粉煤灰或 尾矿灌注堵漏、 矸石或页岩注浆封漏 、 速凝 粉煤灰浆堵漏、 发泡水泥浆堵漏、 凝胶堵漏、 高水速凝材料堵漏和惰泡堵漏等, 这些堵漏 技术各有特点, 采用哪一种好, 要根据本矿现 有条件、 经济情况及矿井漏风特点来选择。 3. 1. 1 利用现有灌浆系统的注浆堵漏 利用现有灌浆系统进行堵漏防灭火, 已 为有自然发火的矿井普遍使用。该方法是将 黄泥、 电厂粉煤灰、 洗煤厂尾矿、 矸石、 页岩等 注浆材料在地面制成灰水比为 1 4 1 6 的 浆液, 利用静压或注浆泵压送到井下, 灌注到 需要的地方, 通常是用于工作面采空区重点 部位 如工作面开切眼、 工作面上下顺槽两丢 煤带、 工作面停采线等 的灌注, 是多年来实 践证明行之有效的防灭火方法。但这种方法 渗出大量的水, 常常给工作面造成污染。 3. 1. 2 速凝粉煤灰浆灌注堵漏 该技术是煤炭科学研究总院重庆分院在 八五∀期间根据我国煤矿当时没有井下移动 式注浆堵漏风设备及防灭火必须快速堵漏风 而研制的。该方法是将粉煤灰、 水泥、 水玻璃 等按一定比例加水搅拌制成浆液, 用煤科总 院重庆分院研制的 KBJ- 100/ 6 或 KBJ- 50/ 3 井下移动式注浆设备 由注浆泵、 计量 泵、 搅拌机、 过滤器和混合器等组成 输送灌 注到需要的地方。其工艺流程如图 1 所示。 该方法适用于远距离快速闭密、 采空区 巷旁堵漏充填、 巷道高冒点充填、 煤壁裂隙及 高温点灌注等, 灌注通常采用打孔下套管的 方式进行。钻孔布置方式视浆液初凝时间及 注浆点的孔隙而定。 3. 1. 3 发泡水泥浆堵漏 发泡水泥浆堵漏充填是我国 八五∀前期 研制成功的一种煤巷顶板冒落空洞充填技 术。主要用料为水泥 占 95 , 另加发泡 剂、 稳泡剂和促泡剂等与水混合, 由充填泵送 入高冒空洞。主要特性 发泡倍数 5 19 倍, 用料量 70 250kg/ m3, 抗压强度 72h 后 0. 06 0. 4MPa, 凝固时间 5 10min。充填机 由供料器、 供水系统、 搅拌器、 螺杆泵等组成。 3. 1. 4 凝胶堵漏 凝胶堵漏是近年来研究开发成功的一项 堵漏新技术, 其主要成分是碳酸氢氨和水玻 璃, 外加一定的添加剂和水, 反应形成胶状物 质。主要特性 水占整个体积的 80 以上, 最高达 95 左右, 成胶时间从几秒到几十分 钟任意可调。适用于煤壁裂隙、 采空区浮煤、 工作面顺槽四周等地点的胶结堵漏。其灌注 工艺通常采用打孔下套管进行。 该技术的缺点是 随着时间的推移, 材料 会起一定的风化作用, 堵漏和阻化效果减弱。 3. 1. 5 高水速凝材料堵漏 高水速凝材料是一种特种水泥混合物, 分主料和配料。主料为硫铝酸钙水泥熟料、 悬浮剂和缓凝剂等的混合物; 配料为石膏、 石 灰、 悬浮剂、 速凝旧强剂等混合物。使用时主 配料按 1 1 加水混合。其主要特性是 含水 量最高可达 90 以上, 速凝早强, 抗压强度 一星期可达 2. 8MPa。它主要用于沿空留巷 的巷旁充填, 也可用于巷旁的堵漏充填。据 徐州庞庄矿的试验应用, 巷道堵漏风百米漏 风率仅 1. 05 , 但用于堵漏风成本较高, 难 17 煤炭工程师 1998 年第 3 期 COAL ENGINEER No. 3 1998 以普遍推广应用。 3. 1. 6 惰泡堵漏 惰泡堵漏是 八五∀期间开发研究的一种 新型堵漏技术, 其工艺流程为 当工作面推过 10m 左右, 应用发泡机在进风侧或进回风侧 同时向采空区压注惰性泡沫 泡沫体内充有 惰性气体 , 平行于工作面而形成一个长约 5m、 宽 2 3m 的墙体阻止风流进入采空区, 从而达到堵漏的目的。目前使用的泡沫有化 学泡沫和机械泡沫, 化学泡沫大都是尿醛泡 沫, 机械泡沫多用高稳定性低倍数泡沫。 3. 2 喷涂堵漏 近几年喷涂堵漏防灭火技术发展很快, 现已在有自然发火的无煤柱综放工作面普遍 应用。目前已形成水泥砂浆喷涂堵漏、 粉煤 灰喷涂堵漏、 聚胺脂喷涂堵漏等。在工作面 上下顺槽、 停采线附近及漏风严重的地方均 可采用喷涂堵漏。其喷涂工艺和煤矿普遍使 用的锚喷工艺一样, 也存在回弹问题, 喷涂效 果的好坏, 与工作压力、 喷射方向与受喷面的 夹角、 喷头与受喷面的距离及喷射厚度等工 艺参数有关。 3. 3 均压堵漏 均压堵漏防灭火技术也是煤矿中常用的 一种堵漏技术, 其实质就是采用调节风门、 调 压风机、 调压气室和改变风流的流动路线等 措施, 均衡漏风通道进、 出风两侧的风压, 以 减少漏风通道进、 出两端的压差, 从而达到堵 漏风的目的。 3 结语 堵漏防灭火技术, 对保证综采放顶煤工 作面的安全和生产发挥了重要作用, 应用时 应根据具体情况选择, 并结合其它防灭火措 施一起使用。但是, 现有的堵漏防灭火技术 存在着技术与装备不配套和不完善等问题, 今后应加强这方面的研究。 参 考 文 献 1 赵善扬. KBJ- 100/ 6 井下移动式注浆设备及注 浆工艺的研究. 煤炭工程师, 19953 2 魏恒泰, 陶云春等编. 易燃厚煤层开采的防灭火 技术与实践. 徐州 中国矿业大学出版社, 1996 作 者 简 介 赵善扬 男, 35 岁, 高级工程师, 1985 年毕业于焦作工 学院 原焦作矿业学院 采矿系, 现任煤炭科学研究总院重 庆分院经营处副处长, 主要从事矿井火灾预测预报及防灭 火技术研究工作, 已完成国家攻关项目 3 项、 省部项目 6 项、 横向项目 10 多项, 现正主持承担的项目 4 项, 曾获国家 七五∀攻关项目重大科技成果集体奖和部科技进步奖, 发 表论文 9 篇。地址 重庆市上桥煤炭科学研究总院重庆分 院; 邮编 400037 责任编辑 张捷荣 18 煤炭工程师 1998 年第 3 期 COAL ENGINEER No. 3 1998 ABSTRACTS IN ENGLISH ExperimentalStudy on Electromagnetic Radiation from Breakage ofGassy CoalIt was demonstrat ed by experiments that the electromagnetic radiation generated during the breakage of gassy coal is a of energy dissipation from same source of acoustic emis sion. The radiation magnitude was determined by the loading applied externally and the physicomechanical properties of coal, which indirectly reflects the destruc tion of gassy coal under loading. So it promises to be a new index for prediction of gas outburst hazards. 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