煤矿破裂煤体如何有效封堵

煤矿破裂煤体如何有效封堵

由于煤系地层并非是单一均质的，而是由各种固体、液体和气体分子集团沉积而成的，并且，还有各种形态和密度的网状结构——节理、层理和裂隙等存在，使之具有块状结构在原岩应力状态下，煤体通常处于弹性变形状态，虽然变形是稳定的，但并不均一。当在煤体内掘进巷道后，会发生应力重新分布，即巷道围岩（煤体）内出现应力集中。若围岩应力小于岩体强度，岩体的物性状态不变，围岩仍处于弹性状态。反之，岩体的物性状态将发生改变，巷道周边煤体就会产生塑性变形，并从周边向岩体深处扩展到某一范围，在巷道周边煤体内出现塑性变形区，同时，引起应力向煤体深部转移。在塑性区的内圈（破裂区），煤体能够担负的应力显著降低，发生破裂和位移，造成煤体松动破碎、次生裂隙增大。回采活动完毕后，煤体的原始应力稳定状态再次受到重新分布平衡运动的影响而发生变化，煤体破裂变形，开始向巷道空间流变移动。随着时间的推移，这种变形从巷道周壁以不同的速度向煤体深部不断发展，形成裂隙，尤其是自然地质结构面附近，可产生大量的裂隙。在巷道客观存在通风的前提下，携带足量氧气的漏风流遍布巷道周边破碎煤体的裂隙网，造成煤体的氧化生热。若漏风供氧强度适中，不足以将氧化生成的热量带岀时，热量便开始蓄积，煤的氧化过程加速，达到一定程度后便极易造成自燃。因此，煤的自燃与煤体破碎程度的关系很大，煤只有在破碎的状态下才能形成较大的表面积与氧气接触而发生氧化生热。减轻煤体的破碎程度是防止煤炭自然发火的一个重要途径。

徐州吉安研发的塑性封堵材料，适用于井下破碎煤岩体、密闭墙漏风裂隙的封堵。塑性封堵材料由A料、B料和骨料三种成分组成，其中A料为高分子聚合物，B料为引发剂，骨料为增效剂。骨料在A、B料中按相同的比例添加，A 料和B料混合后，A料中的高分子聚合物质在B料的作用下，分子内产生静电排斥和水合作用，大分子结构由卷曲状态逐渐伸展，周围大量水分子被吸附，自由水减少，粘度升高，最终形成空间网状结构。骨料掺入后，被空间网状结构中的聚合物紧紧吸附并包裹，最终形成更紧密的空间网状结构。空间网状结构达到一定的大小后，分子内的斥力和引力达到一定的平衡，空间网状结构不再进一步增大，此时材料形成的粘度既能保证对裂隙的有效封堵又能保证塑性流动，有效扩散，且材料不易分解变化，能保持持久的封堵效果。