远距离注泥浆系统在矿井防灭火中的应用

远距离注泥浆系统在矿井防灭火中的应用

沈阳煤业集团公司

清水二井煤矿

远距离注泥浆系统在矿井防灭火中的应用

高成党、吴北宁、陈兆虎

（沈阳煤业集团公司清水二井煤矿）

摘要：清水二井煤矿南二采区05号采煤工作面，为易自燃煤层综采放顶煤工作面。近年来，综采放顶煤技术的推广和应用，对实现矿井高产高效起到重要作用，取得了良好的经济效益。但是，由于综放面采空区冒落空间大，漏风严重，使得采空区残留煤的自燃危险性增强，严重威胁着综放面的安全生产。远距离注泥浆系统在矿井防灭火中则起到了重要作用。

关键词：易自燃煤层；自燃危险性；远距离注泥浆系统

一、地质概况

1、开采煤层煤的自燃倾向性鉴定

根据辽宁省煤炭工业管理局（辽煤生产[2010]348号）瓦斯鉴定文件的批复及开采甲2煤层的自燃倾向性试验，委托煤科研究总院抚顺分院鉴定情况结果见表：

清水煤矿煤层倾向为Ⅰ类极易自燃煤层，发火期1～3个月，最短24天。为了有效防治综放面采空区残留煤发生自然发火，采

用远距离注泥浆系统对采空区两端头的大量残留煤进行注泥浆封堵，防治漏风，是处理采空区自燃隐患的最可行、最有效、最经济的措施。

2、工作面概况

南二采区05号综放工作面（简称:05号综放面），采用走向长壁后退式综合机械化全部垮落法放顶煤开采。位于南二采区皮带道及南二采区04号综放工作面的西部。05号综放面东以停采线为界，北以回顺为界，南以运顺为界，西以开切眼为界。运顺、回顺切眼周围为原始煤层。工作面倾斜长为100米，走向长为760米，总可采面积71556㎡。该采面地质构造复杂，断层较多，由于工作面走向较长，使该采面在顺槽掘进到工作面回采期间，始终存在自然发火隐患。

二、注浆防火机理

把MA矿用防灭火剂和水与白泥混合、搅拌，比例为1:100：50，配制成一定浓度的阻化泥浆。一桶白泥浆150kg，加入MA矿用防火剂1kg，采用高压注浆泵把泥浆通过输浆管路注入或喷洒在采空区里，集阻燃、阻氧化、防灭火于一体，保水时间长，可耐800℃的高温，达到采面防火和灭火的目的。注浆防灭火的作用为：充填煤岩裂隙及其孔隙的表面，增大氧气扩散的阻力，减小煤与氧的接触和反应面积；浆水浸润煤体，增加煤的外在水份，吸热冷却煤岩；加速采空区冒落煤岩的胶结，增加采空区的气密性；抑制煤在低温时的氧化速度，延长自然发火期。搅拌配置后的泥

浆，防火时能够侵入到煤的层理、节理和细小的裂隙中，在煤的表面形成稳定的抗氧化含水膜，可充分包裹煤炭颗粒，隔绝与氧气的接触，从而进一步提高防火功效，并具有失水再生能力。对保证矿井安全生产起着重要的作用。

三、远距离注泥浆系统

远距离注泥浆系统由制浆、输浆和注浆三部分组成。

（一）浆液的制备

1、浆液性能。对浆液性能的基本要求是：浓度适当，渗透能力强。

2、浆材的选取。浆材必须满足下列基本要求：（1）不含或少含可燃和自燃物质。（2）不含催化物质，（3）粒度一般不大于2mm，而且细小颗粒应占大部分。

３、制做浆液的工艺

制做风动泥浆搅拌机，浆材不需浸泡，可直接搅拌使用。搅拌后的泥浆进入储浆池，泥浆在引入注浆管前，设两层过滤筛子，注浆时应及时清除筛前的碴料。

（二）浆液的输送

在采用高压注浆泵前，用漏斗式低压注浆泵，压力低，输送距离短，只能安装在距注浆点50m范围内，频繁挪设注浆泵，劳

动量大，与采面生产相互影响，运送白泥距离远，很难保证注浆量。效率低、防火效果差。现在采面回顺口安装2台高压注浆泵，管路铺至工作面上下口，单个输浆管路距离在500米左右。以1000米的顺槽计，采完一个采面，安装2次注浆泵就能满足要求，注浆泵采用双液调速高压注浆泵，型号为2TGZ-60/210型。吸浆管采用φ30mm×1500mm胶管；注浆高压管采用φ20mm。注浆压力：6～20Mpa，注浆时间根据现场实际情况确定。经实践大大提高了注浆效率和防火效果。为安全回采提供保障。

储浆池

（三）注浆防火方法

按与回采的关系分：采前预注、随采随注、采后封闭注浆三种。

1、采前预注：在两顺掘进期间采用锚网、锚索、喷浆联合支护方式，喷浆的目的主要是隔绝空气与煤体的接触，降低煤炭氧化速度。对巷道掘进过程中出现的高顶，进行预埋铁管注泥浆充填料

等。当顺槽掘进完成后，受压力影响，巷道会出现裂缝，喷浆脱落等现象，这时及时重新打孔，补注泥浆充填。对开切眼顶板离层、漏顶地点及时打眼将顶板空间及裂隙充填泥浆。这种注浆方法适用于开采易自燃特厚煤层。

2、随采随注：随工作面回采向采空区注泥浆。随采随注采用埋管注浆、插管注浆、洒浆、打钻注浆等多种方法。每个原班及时对上、下尾巷放下的浮煤清净运走，并注泥浆将煤炭包裹，防止氧化。每7天对上、下尾巷进行封堵1次，主要是注泥浆，防止向空区漏风。（附图）

封堵墙

白泥A

3、采后注浆：利用钻孔向工作面后部采空区内注浆，再喷浆堵漏。运输顺槽和回风顺槽进行封闭喷浆，减少停采线附近两巷的漏风。

对两端头的大量残留煤注泥浆进行封堵，防止漏风。采空区封闭后，在密闭墙内插管注浆，防止停采线残留煤自燃。

注泥浆管

观测孔

注砂封闭段泥浆

四结束语

（一）针对综放工作面存在的自燃隐患，在回采之前预注泥浆，防止隐患点由于回采产生的条件变化引发自燃火灾，进而影响工作面的安全回采。

（二）随采随注，分析可能存在的自燃隐患地点，从而制定多种注浆方法的治理措施。

（三）工作面停采后，对停采线及密闭多次大量注浆，实现对自燃隐患的可靠控制。

（四）采用新设备、新技术对综放面采空区大量进行注泥浆充填和封堵，是处理采空区自燃隐患的最可行、最有效、最经济的措施。