武艮堂

粉煤灰膠凝劑在煤礦通風工程中的應用

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粉煤灰、膠凝劑具有滲透性和膨脹性，可應用于礦井通風工程的各種密閉、礦井下巷道的氣體堵漏和漏煤眼的封閉中。介紹了在通風工程中利用粉煤灰膠凝劑作為封堵材料的方法等。

礦山安全；礦井通風；防滅火；粉煤灰膠凝劑

0 引言

目前治理煤礦自燃火災時采用的防滅火充填材料主要有：黃泥漿充填材料、水泥砂漿充填材料、煤矸石泥漿充填材料、石膏充填材料、水玻璃凝膠充填材料、廢水泥渣充填材料等。這些材料普遍存在成本高、脫水以后體積減少多，不能固化或固化以后支撐強度低等缺點。膠體材料中使用的氨鹽類凝膠，由于在使用中釋放出大量的氨氣，不利于工人的身體健康。粉煤灰凝膠材料是一種新型的防滅火材料，具有高水、速凝、阻化降溫、無毒、無味、成本低等優(yōu)點，適于相鄰采空區(qū)丟煤帶、密閉、高溫點等灌注充填堵漏。

大同煤礦集團公司四老溝礦是一個有著多年開采歷史的老礦，隨著時間推移現(xiàn)已進入殘采期，確保礦井安全生產(chǎn)非常重要。而通風安全工作是礦井安全生產(chǎn)的重中之重，如何保證通風系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，如何防止礦井內(nèi)部火災的發(fā)生，通風設施質(zhì)量尤為重要。為了從根本上提高礦井通風設施的質(zhì)量，該礦從2007年將先進材料粉煤灰、膠凝劑應用于通風工程中，先后進行防火密閉、主斜井堵漏、盤區(qū)封閉、廢棄漏煤眼封堵工程，在應用中得出粉煤灰凝膠最佳材料配比為：灰水比1∶3～1∶5，基料A用量3%，膠凝劑B用量1%～2%。

1 粉煤灰防火密閉

2007年3 月該礦在14-2層303盤區(qū)8301工作面封閉中首次應用粉煤灰加膠凝劑。在此之前該礦井下防火密閉使用材料為石頭密閉中間夾0.2 m厚的黃土，密閉下部和中部夾層中的黃土可以夯實，但是密閉和頂板接頂時施工困難，一般黃土接頂不嚴實，再加上頂部（局部）存在離層現(xiàn)象，因此造成通風設施漏風，勢必給礦井安全生產(chǎn)帶來隱患。在14-2層303盤區(qū)2301、5301巷運用新材料施工密閉，具體做法為，在兩巷距回風繞道內(nèi)5 m范圍開始掏槽，掏槽按設計要求施工，然后在掏槽之間打兩道木板墻，其中2301巷寬4.2 m、高2.3 m，5301巷寬3.2 m、高2.5 m。為了澆注粉煤灰期間木板墻牢固可靠，對頂板進行了支護，分別在2301巷木板墻前支設木柱6根、5301巷木板墻前支設木柱5根，在木板墻內(nèi)部加防水布，然后開始澆注粉煤灰加膠凝劑，在密閉封口時，又加入一定量的膨脹劑。該密閉充分利用了膠凝劑的滲透性，密閉封口時粉煤灰膠凝劑在膨脹劑的作用下向頂板的裂隙滲透，使密閉和頂板接觸嚴密，從而提高了通風設施的質(zhì)量（見第8頁圖1）。

2 粉煤灰堵漏

四老溝礦是個老礦，在主斜井上履附近存在古空區(qū)，2007年8月救護隊員在一次主斜井檢查中發(fā)現(xiàn)有CO氣體，濃度為0.0012%，之后CO濃度有逐漸增大的趨勢，最大達到0.008%。CO氣體的來源主要從碹體的裂隙涌出，如治理不及時將嚴重影響礦井的安全生產(chǎn)。該礦采用粉煤灰膠凝劑堵漏，并抽調(diào)專門隊伍對氣體涌出區(qū)段（主斜井口35 m～105 m） 進行打眼。布眼方式采用五花眼，5個/m，頂部3個、幫各1個眼，對局部CO氣體地段根據(jù)現(xiàn)場情況加大布眼量。采用逐段注粉煤灰的方式，從下而上逐段推進，使粉煤灰和膠凝劑在碹體、上覆頂、幫、裂隙進行嚴密充填。由于治理措施得力，主斜井CO氣體泄露得到徹底治理，保證了礦井的正常生產(chǎn)（見圖2）。

圖1 防火密閉示意

圖2 粉煤灰堵漏示意

3 粉煤灰在盤區(qū)封閉過程中的應用

2010年3 月，該礦井下14-2層輔301盤區(qū)開采結(jié)束，對該盤區(qū)進行封閉。

按照慣例實施防火密閉封閉，采用片石作內(nèi)外墻，中間夾0.2 m厚的黃土。但是密閉施工地段比較破碎，裂隙發(fā)育，采用片石夾黃土，黃土與頂板接觸不嚴密，導致通風設施質(zhì)量差而漏風，會造成采空區(qū)火患。

礦通風區(qū)決定改變原來的施工工藝，由原來的內(nèi)外片石密閉夾黃土改為內(nèi)外片石密閉夾粉煤灰，并且把中間夾層放寬到3 m。在內(nèi)外墻施工中，采用層層坐漿，內(nèi)外密閉施工完畢后，對內(nèi)外密閉進行噴漿，使密閉體和頂幫堅固嚴密，在注漿過程中不發(fā)生漏漿現(xiàn)象。經(jīng)過1 a來的觀察，內(nèi)外片石密閉夾粉煤灰比內(nèi)外片石密閉夾黃土工程質(zhì)量有一個明顯的提高（見圖 3）。

圖3 盤區(qū)防火密閉示意

4 粉煤灰膠凝劑在漏煤眼封閉過程中的應用

2009年10 月，井下11#層404盤區(qū)開采結(jié)束，對盤區(qū)進行封閉。在盤區(qū)封閉前按照慣例首先對盤區(qū)漏煤眼進行封堵，采用黃土與混凝土充填。在漏煤眼下口用黃土充填完畢之后，由于運輸系統(tǒng)的制約，在上口封閉時無法按原設計采用混凝土進行施工，因此采用粉煤灰加膠凝劑進行充填封堵上口。首先在距漏煤眼上口5 m處，用工字鋼、背板、防水布做一個隔絕層，然后從1070大巷尾部橫硐打一傾斜向上的鉆孔 (鉆孔出口距漏煤眼上口不得少于15 cm)，然后向上給漏煤眼上部注粉煤灰膠凝劑，厚度5 m。這樣，減少了盤區(qū)運輸環(huán)節(jié)，減輕了員工的勞動強度，漏煤眼封堵效果良好（見圖4）。

圖4 封堵溜煤眼示意

5 結(jié)語

從2007年開始引進和使用粉煤灰和膠凝劑這一新技術(shù)、新材料以來，在推廣和應用中取得了一定的成績，并在有些方面有所發(fā)展、有所創(chuàng)新，不僅提高了通風設施的質(zhì)量，而且維護了礦井通風系統(tǒng)的穩(wěn)定，對防控礦井內(nèi)因火災起到了積極的作用。

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月畢業(yè)于大同市煤礦中等專業(yè)學校（采煤專業(yè)），現(xiàn)在大同煤礦集團公司通風處工作。

2012-04-23

2012-05-07