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1、采空区堵漏防灭火技术的实践与应用作者：卢斌来源：科技视界 2015年第23期卢斌（河南理工大学安全科学与工程学院，河南 焦作 454000）【摘 要】为了解决磁窑沟矿10202工作面采空区遗煤自燃的问题，通过对采空区遗煤自 燃原因的分析，提出了采用堵漏防灭火技术控制该采空区自然发火的方法，实践应用表明该方 法成功的解决了采空区遗煤自燃，确保了矿井的正常生产。【关键词】采空区；堵漏；防灭火；数值模拟作者简介：卢斌（1969.09.11），男，汉族。0 引言我国煤矿众多，煤炭自然发火非常严重，据统计我国有 54.9%的煤矿存在自然发火问题1 就矿井火灾而言，煤炭自燃火灾次数约占矿井火灾总次数的94
2、%。随着煤矿开采技术的不断发 展，矿井高强度开采使得采空区范围不断增大，而采空区遗煤自燃变得不容小觑，因遗煤自燃 引起的火灾发生的次数占总自燃火灾次数的60%以上。煤矿火灾的发生还经常引发一系列重大 事故如瓦斯爆炸、煤尘爆炸等，矿工的生命安全受到了严重威胁，给国家带来了惊人的财产损 失2。1 矿井概况山西河曲晋神磁窑沟煤业有限公司隶属山西省晋神能源有限公司，井田面积为 10.6227km2 年产能为180万吨/年。磁窑沟10202工作面开采102煤层，该煤层为特厚煤层，赋存较不稳 定，工作面煤（岩）层呈单斜构造赋存，大体向北西方向倾斜，煤层倾角为28，煤层平均倾 角为410，煤（岩）层中节理、
3、裂隙中等发育。102号煤层采用长壁式（走向或倾斜）一次 采全高综合机械化采煤方法，采用全部垮落法管理顶板，通风方式为W型通风。煤层绝对瓦斯 涌出量2.086m3/min,相对瓦斯涌出量0.817m3/1, CO2绝对涌出量3.332m3/min, CO2相对涌 出量1.303m3/1。煤层具有爆炸性，井田各煤层煤的自燃发火期为36个月，井田内各煤层采 空区均有自燃现象，煤的自燃倾向等级为容易自燃煤层。2 采空区遗煤自燃分析由于10-2煤层埋深浅，使综采回采后地表受到煤层开采影响，引起地面塌陷使采空区形成 许多与地表贯通的不易封闭的裂缝，同时一次采全高的采煤方法，使采空区的浮煤较多，在矿 井负压
4、通风的作用下形成多源漏风，漏风过程中，风流中的氧气源源不断的进入采空区破碎的 煤体中,煤体在氧气的作用下发生缓慢氧化放出热量，由于采空区内风量较小从而使得产生的热 量得以集聚，温度逐渐升高，当达到煤的自燃点时，遗煤就发生了自燃现象。3 采空区堵漏防灭火3.1 堵漏防灭火原理EBias-FTq- | I 二 I|*沁他-4*RK-|-SS物质燃烧三要素即：可燃物、氧气、温度。只有三个条件同时存在且达到一定数值，物质 才能燃烧。堵漏防灭火技术是将发泡堵漏材料，通过发泡机的发泡系统将泡沫剂用机械方式充 分发泡，并将泡沫与水泥浆均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统压送到破碎媒体裂隙和缝隙 中，经自然养护
5、形成一种含有大量封闭气孔的新型轻质填充材料3。当压力再升到一定程度, 充填体发生塑性变形，释放巷道压力以防止煤体被重新压裂而形成新的漏风通道，该充填体能够 起到隔绝空气、吸热降温的作用因此堵漏防火效果较好。其堵漏防灭火工艺流程如图1所示。3.2高强复合发泡系统计量磅1台；搅拌机4台；混合浆料输送机（或注浆泵）1台；空气压缩机（或用井下压 缩空气代替）1台，注浆管50m。试验用的发泡系统如图2。）出外机t却髦浴軋潮2英養蛊电系统说笛崔周削3.3高强复合发泡封堵材料主要指标（1）发泡倍数510倍；（2）适用温度215C；（3）失去流动性时间为1030min，凝固时间为90200min （可控制）；
6、（4）发泡材料膨胀性适中，封堵严密；（5）对发火区域封堵效果好，质量高。封堵材料与煤壁之间具有优良的润湿、附着性能；（6）材料不燃性能好，强度高的特点。与同类封堵材料相比，具有防火阻燃性能优良，强 度高，达到煤矿安全生产规程要求；（7）抗压、抗拉强度高。抗压强度20.3MPa,封堵强度达到防火要求，无漏气、渗水现象;(8) 性价比高，成本较低;(9) 封堵施工速度快、方便，发泡速度适中，凝固时间可控。3.4采空区堵漏技术应用在10202工作面回风巷内做钻场，钻场断面大小为2X2，每钻场打三个钻孔，孔深为20m, 孔径为90mm，钻场间隔为2535m，应用高强度复合硅酸盐发泡材料快速堵漏，有效地
7、隔绝采空 区的漏风，缩短氧化带。钻孔布置如图4所示。4封堵效果分析采空区遗煤产生自然发火的条件之一是供氧，蓄热程度由风速决定。一般认为，能够抑制 煤的自热的氧气浓度下限为8%。氧气浓度大于18%为散热带，小于8%为窒息带，在8%18%为自 燃氧化带4,此处研究遗煤高度为0.2 m时自燃氧化带的分布。在实测期间10202综放工作面 的供风量为1300m3/min故该模拟选取风量仍为1300m3/min。图5显示了遗煤高度为0.2平面, 封堵前后氧气浓度在8%18%间的自燃氧化带分布情况。由图5可知封堵使自然氧化带向工作面靠拢，且相同风量下，封堵(b)比未封堵(a)时 氧化带的宽度减小。该数值模拟
8、结果与实际结果基本一致。5结论高强复合发泡防灭火材料注入到封闭区域后在一定压力的作用下，可密实封闭区域，堵塞 漏风供氧通道。其充填效率高，抗压能力强，操作简单，对于采空区堵漏防灭火十分有效。Langnln片呻1科朋5财前胡腳卿应用应用充填材料对封闭采空区的堵漏处理，应用恰当，技术合理，防火效果好，对于其 他矿井采空区封堵漏风工作有一定的参考价值。【参考文献】1 梁运涛，罗海珠中国煤矿火灾防治技术现状与趋势J.煤炭学报,2008,33 (2):126- 130.2 王省身，张国枢中国煤矿火灾防治技术的现状与发展J.火灾科学,1994,3(2):1-6.3 雷磊无机发泡胶凝材料防治采空区遗煤自然研究D.焦作:河南理工大学,2011.4 徐精彩，文虎，张辛亥,等.综放面采空区遗煤自燃危险区域判定方法的研究J.中国科 学技术大学学报,2002,32 (6):672-677.责任编辑：刘展
