提出了防灭火工作的重点措施,加强堵漏、监测分析和采空区灌浆、注...

[摘 要]我国煤矿自50年代初期就开始应用灌浆法预防和消灭矿井火灾，至今已有半个世纪的历史，现在绝大多数矿井还在继续沿用。实践证明，灌浆法防灭火技术在矿井安全生产中发挥了巨大的作用。但在生产实践中，灌浆多以经验定性，而做到定量灌浆的比较少，本文以灵武矿区2#煤层工作面灌浆防灭火为例进行了定性定量分析，为相似条件下采空区灌浆防灭火提供一定经验。

[关键词]灌浆 采空区 防灭火

中图分类号：TE933.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）16-0013-01

1、引言

灌浆是目前最常用的一种矿井火灾防治技术，也是目前治理大面积采空区煤炭自燃火灾最常用和最有效的方法之一，作用在于它从井下煤炭自燃的基本条件入手，一是灌浆后填满火区的空间，把空间内氧气排除，使火区缺少氧气供应而熄灭；二是在灌浆同时降低火区温度，使温度降到火点以下，起到灭火作用。在确定火源位置的基础上，对大面积采空区煤炭自燃火灾采取灌浆灭火措施，其中浆液材料的选择和确定灌浆技术各参数对实现安全快速、经济有效的扑灭火灾具有非常重要的作用。[1-2]

2、工作面情况

140201综采工作面位于神华宁煤枣泉煤矿14采区南翼，该工作面走向长度为860m，工作面倾斜长160m，煤层平均厚度7.6m，采高5.5m。140201工作面回风巷巷道断面为16.56m2，140201工作面皮带巷巷道断面为20.67m2。140201工作面开采的2#煤层自属容易自燃煤层，最短自然发火期为38天，采取灌浆作为防灭火措施。

3、灌浆系统

枣泉煤矿采用地面MDZ-60固定式灌浆站，灌浆量60m3/h，泥浆密度1.28 t/m 3。通过灌浆管路系统对工作面采空区进行灌浆。工作面初采初放期间，自开切眼沿风巷向采空区埋设三趟灌浆管路，管口间距30m，采后及时灌浆；工作面正常生产后采用移动式拖管灌浆，即将注氮岩芯管埋入切顶线以内采空区不小于40m。随着工作面支架的推移而拖移；工作面收尾期间，沿风巷、皮带巷向采空区埋设三趟灌浆管路，管口间距30m，严格实施注氮、灌浆措施，必须做到大量灌浆。

3.1 管路系统

在地面設注浆机房，黄泥浆由13、14采区进风立井灌浆管路通过？250mm的主管路向下输送至130201运输通路，在140201回风巷经由阀门控制装置后接出一趟133mm的灌浆管路，经140201综采工作面回风巷接至工作面上隅角。

3.2 铺设要求

管路必须沿巷帮敷设并吊挂，每隔4m设至一个吊挂点，吊挂要平直，拐弯处设弯头，接头必须加垫圈连接紧密，保证灌浆时不漏浆体。灌浆岩芯管长48m，煤帮埋入采空区40m，外露部分与输浆之间加装一段长度为100m、直径不小于108mm高压软胶管。灌浆管路在巷口管路接入处、灌浆管与软胶管连接处分别安装一个控制阀门，并在巷口管路接入处安设测定流量和压力的仪表。管路系统铺设完毕后，做一次全面的灌浆实验，在保证畅通及沿程不漏浆的情况下与岩芯管对接预埋。巷道中的灌浆管随工作面推进逐段拆卸，拆卸后的管路码放在指定地点，由综放队定期回收复用。拆除后，其余管路按要求重新连接好，保证严密性。

4、工作面灌浆量计算

140201综采工作面发现自然发火隐患后，采用一次对采空区散热带、氧化升温带灌浆全覆盖的注浆方法，注浆量主要根据注浆形式、注浆区的容积、采煤方法及地质条件等确定。140201综采工作面注浆量确定为如下。

4.1 按采空区注浆计算需土量和需水量

1、注浆需土量：Qt=K*M*L*H*C

式中：Qt —注浆需土量，m3 ；M —煤层采高，m；C —采煤回收率，%；

L —注浆区的走向长度，m；H —注浆区的倾斜长度，m；

K —注浆系数，注浆材料的固体体积与所需注浆的采空区的容积之比。（取值范围0.03-0.3）

Qt=0.03*5.5*160*860*93%=21114.72m3

2、注浆需水量：Qs=Kx*Q*U

式中：Qs —注浆需用水量，m3 ；Q —注浆需土量，m3 ；

Kx —冲洗管路防止堵塞的用水量备用系数，一般取1.10-1.25

U —水土比。

Qs=21114.72*1.10*3 =69678.58 m3

4.2 按日注浆计算需土量和需水量

3、日注浆需土量：Q1=K*M*l*H*C=0.03*6.4*5.5*160*93%=157.13m3 /d

4、日注浆需水量：Qs1=Kx*Q*U=157.13*1.10*3 =518.54 m3 /d

4.3一次性覆盖采空区散热带、氧化升温带所需的注浆量

西安科技大学对《灵武矿区易自燃煤层自燃发火规律及监测预报技术研究报告》中对枣泉煤矿2#煤层”三带”分布如表1所示。

综放面氧化升温带范围较大，氧化升温带宽度最大约150m

注浆需土量：Q1=K*M*l*H*C=0.03*5.5*150*160*93%=3682.8m3 /次

日注浆需水量：Qs1=Kx*Q*U=3682.8*1.10*3=12153.24m3 /次

Q次=3682.8+21114.72=24797.52 m3 /次

5、结论

一是根据以上计算，得出140201工作面采取一次性对采空区散热带、氧化升温带灌浆全覆盖的注浆方法注浆，每次注浆量确定为24797.52 m3/次；二是要加强工作面早期防灭火的预测预报工作，当采空区出现自燃发火征兆时，对采空区进行注氮灌浆；三是工作面由于各种原因（停产、放假、检修等）不能正常生产时，对采空区进行注氮灌浆。四是为减少浆体泄漏，若条件允许可采用沙袋封堵两道端头支架后部未冒落严实的区域，充填厚度为2m左右，必须确保接顶，然后进行灌浆。

参考文献：

[1] 王文晖.大面积采空区煤炭自燃火灾灌浆灭火技术及参数的研究与应用.[D].太原：太原理工大学，2006

[2] 王菲.灌浆防灭火法及其应用山东科技.[J].山东煤炭科技，2012

作者简介：

李斌，性别：男，年龄：38，民族：汉，毕业院校：辽宁工程技术大学，专业：矿物资源工程，单位：中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，职务：项目总设计师，职称：工程师。