灌浆防灭火法及其应用
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4 新岭煤矿灌浆防灭火法的应用
新岭煤矿属于 露 天 和 井 工 联 合 开 采 ，且 源自文库 工 开 采 属于复采，煤层 与 地 表 距 离 较 近，透 气 性 性 较 好，煤 层 经过多次开采，旧区、旧巷较多，煤炭发火期较短，给矿 井防灭火工作 带 来 很 大 困 难，针 对 矿 井 实 际 情 况 新 岭 矿采取了相应的防灭火措施。 4． 1 掘进期间巷道防火
210
2012 年第 2 期
灌浆防灭火法及其应用
王菲
（ 龙煤股份有限公司鹤岗分公司新岭煤矿，黑龙江 鹤岗 154106）
摘 要 该文通过对新岭矿防灭火工作的实践考察，对矿井灌浆在矿井实际生产中的作用做了总体论述，分析了灌浆防灭火的作用、原理及所 用不同灌注材料的优缺点，结合新岭矿实际应用，阐述了灌浆防灭火法在矿井生产中具体应用方法。 关键词 灌浆 防灭火 作用 原理 中图分类号 TD75 + 2． 2 文献标识码 B
1 灌浆防灭火概述
矿井火灾是矿井生产过程中的“五大灾害”之一， 它直接危害到矿山职工的生命安全和矿山的煤炭资 源。防止煤炭自燃是保证矿井安全开采的前提。
量需求多时使 用，而 移 动 泵 点 式 灌 浆 适 用 于 灌 注 区 域 较小几平方米到十几平方米。新岭煤矿根据井下实际 需要建立了以上两套系统。大系统在对井下掘进和已 有采空区大面 积 灌 浆 时 使 用，移 动 泵 在 对 井 下 掘 进 巷 道出现高顶注特殊浆体时使用。
在上述措施无效的情况下，10 月 9 日利用溜子道事先 已经预埋好的一趟管路向采空区压注 CO2 3t。使采空 区形成正压，减少并杜绝空气进入采空区，大大减少了 采空区气体中氧气的含量，下隅角 CO 浓度由 2800 × 10 －6 下降到 900 × 10 －6 。10 月 10 日向采空区压注 CO2 3t，采空区 CO 涌出量已显著下降，中班测得工作面回 风流中 CO 浓度为 0，下隅角 CO 为 24 × 10 －6 。即日停 止压注 CO2 。10 月 11 日早班测得工作面回风流中 CO 浓度为 0，下隅角 CO 为 8 × 10 －6 。此后采空区未出现 CO 浓度回升现象。
（ 1） 煤巷注灰 对于掘进煤巷，顶板每隔 5m 设一个注灰孔，巷道 在防火喷碹过程中，对旧区、旧巷、旷帮空顶抽冒顶处， 提前设好防火注灰管，便于接管注灰工作，利用地面灌 浆系统和井下 移 动 泵 注 浆 系 统 对 掘 进 煤 巷 、局 部 高 顶 进行预防性注灰防火充填工作。 （ 2） 局部抽漏高顶的处理 对于掘进期间的局部高顶，由于抽漏空间小，不适 合大系统灌浆，且 大 系 统 灌 浆 时，掘 进 场 子 头 易 漏 水， 片帮，影响 场 子 施 工，采 用 移 动 泵 对 高 顶、空 顶 充 填 LFM 轻型防火发泡材料。 4． 2 开采前煤体超前防火 在掘进形成采 煤 工 作 面 后，在 工 作 面 上 下 两 巷 每 隔 5m 施工一组超前煤体钻孔，施工 （ 下转第 212 页）
程师，现任职于龙煤股份有限公司鹤岗分公司新岭煤矿。
防灭火灌浆所 用 材 料 有 很 多 种 ，现 在 矿 井 所 用 材 料大多为黄土、粉 煤 灰、砂 土、矸 石 及 稠 化 胶 体、凝 胶、 复合胶体等多种新型防灭火材料。在实际中要有针对 性选择不同材料处理各种不同情况下的煤层自燃。黄 土、粉煤灰、砂土、矸石这些材料来源充足且费用低廉， 是防灭火材料的首选，但遇到巷道岩石破碎，容 易 抽 漏，以上材料在 灌 注 时 容 易 流 出 时 应 该 选 择 特 殊 胶 体 进行灌注，但费 用 较 高，且 仅 适 用 于 移 动 泵 点 式 灌 浆 ， 在灌注后管路处理不净时容易阻塞管路。
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2012 年第 2 期
要求贴帮贴顶，下 隅 角 设 置 导 风 幛，工 作 面 推 进 时，挡 风幛和导风幛必须及时移挪，减少向采空区漏风，也就 减缓采空区内遗留煤炭的氧化速度。
（ 2） 10 月 3 日 ～ 4 日在工作面上、下隅角用鱼磷袋 装粉煤灰砌袋墙（ 如图 1 所示） ，在墙面上喷快速密闭 堵漏风，再向工作面上、下隅角压注罗克休 5． 5t 堵漏 风后，采空区 CO 涌出量减小，但间隔时间很短 CO 涌 出量又上升，高浓度 CO 涌出位置自下隅角往上移。
3 灌注材料的选择
图 1 煤炭自燃的影响条件 从图 1 看出，在防治煤层自燃的时候，任何防灭火 技术和材料只要切断其中的任何一个乃至全部条件， 那么就可以 起 到 有 效 的 防 治 效 果。 因 此，所 采 用 的 防 灭火技术与材料须满足以下条件： （ 1） 覆盖煤体并封堵松散煤体的空隙，减少甚至 杜绝漏风，隔绝煤体与氧气的接触。 （ 2） 吸收煤体周围空间储存的热能，降低煤温。 （ 3） 破坏煤体表面的各种活性基团结构，阻化煤 氧反应。 灌浆防灭火法是预防和控制矿井煤炭自燃火灾的 主要手段。灌浆防灭火的作用在于它从井下煤炭自燃 的基本条件入手，（ 1） 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； （ 2） 在灌 注浆液的同时降低火区温度，使温度降到火点以下，起 到灭火作用。
图 1 7269 综放面采空区防火系统图 3． 2 采空区注胶泥 抑制煤炭自燃
10 月 5 日 ～ 8 日从材料道预先埋好的一趟注浆管 路向采空区注胶泥（ 黄土与水在一个池子混合，水玻璃 和偏铝酸钠在 另 一 个 池 子 混 合，都 同 时 自 地 面 注 入 同 一注浆管的 合 成 物） ，注 入 约 1000m3 胶 泥 后，采 空 区 CO 涌出量有所降低，但仍未消除煤炭自燃，停注后 CO 涌出量又迅速上升。 3． 3 向采空区压注 CO2 减少并杜绝空气进入
2 灌浆防灭火系统的选择
灌浆防灭火法按照使用地点不同可分为： （ 1） 地 面大系统集中供浆； （ 2） 井下移动泵点式灌浆。在井 下实际应用中应根据消防火的实际情况来选择不同的 防灭火方法，地面大系统灌浆适用于灌注区域较大，浆
* 收稿日期： 2011 － 06 － 15 作者简介： 王菲（ 1975 － ） ，1996 年毕业于辽宁省抚顺煤校，采矿工
新岭煤矿属于 露 天 和 井 工 联 合 开 采 ，且 源自文库 工 开 采 属于复采，煤层 与 地 表 距 离 较 近，透 气 性 性 较 好，煤 层 经过多次开采，旧区、旧巷较多，煤炭发火期较短，给矿 井防灭火工作 带 来 很 大 困 难，针 对 矿 井 实 际 情 况 新 岭 矿采取了相应的防灭火措施。 4． 1 掘进期间巷道防火
210
2012 年第 2 期
灌浆防灭火法及其应用
王菲
（ 龙煤股份有限公司鹤岗分公司新岭煤矿，黑龙江 鹤岗 154106）
摘 要 该文通过对新岭矿防灭火工作的实践考察，对矿井灌浆在矿井实际生产中的作用做了总体论述，分析了灌浆防灭火的作用、原理及所 用不同灌注材料的优缺点，结合新岭矿实际应用，阐述了灌浆防灭火法在矿井生产中具体应用方法。 关键词 灌浆 防灭火 作用 原理 中图分类号 TD75 + 2． 2 文献标识码 B
1 灌浆防灭火概述
矿井火灾是矿井生产过程中的“五大灾害”之一， 它直接危害到矿山职工的生命安全和矿山的煤炭资 源。防止煤炭自燃是保证矿井安全开采的前提。
量需求多时使 用，而 移 动 泵 点 式 灌 浆 适 用 于 灌 注 区 域 较小几平方米到十几平方米。新岭煤矿根据井下实际 需要建立了以上两套系统。大系统在对井下掘进和已 有采空区大面 积 灌 浆 时 使 用，移 动 泵 在 对 井 下 掘 进 巷 道出现高顶注特殊浆体时使用。
在上述措施无效的情况下，10 月 9 日利用溜子道事先 已经预埋好的一趟管路向采空区压注 CO2 3t。使采空 区形成正压，减少并杜绝空气进入采空区，大大减少了 采空区气体中氧气的含量，下隅角 CO 浓度由 2800 × 10 －6 下降到 900 × 10 －6 。10 月 10 日向采空区压注 CO2 3t，采空区 CO 涌出量已显著下降，中班测得工作面回 风流中 CO 浓度为 0，下隅角 CO 为 24 × 10 －6 。即日停 止压注 CO2 。10 月 11 日早班测得工作面回风流中 CO 浓度为 0，下隅角 CO 为 8 × 10 －6 。此后采空区未出现 CO 浓度回升现象。
（ 1） 煤巷注灰 对于掘进煤巷，顶板每隔 5m 设一个注灰孔，巷道 在防火喷碹过程中，对旧区、旧巷、旷帮空顶抽冒顶处， 提前设好防火注灰管，便于接管注灰工作，利用地面灌 浆系统和井下 移 动 泵 注 浆 系 统 对 掘 进 煤 巷 、局 部 高 顶 进行预防性注灰防火充填工作。 （ 2） 局部抽漏高顶的处理 对于掘进期间的局部高顶，由于抽漏空间小，不适 合大系统灌浆，且 大 系 统 灌 浆 时，掘 进 场 子 头 易 漏 水， 片帮，影响 场 子 施 工，采 用 移 动 泵 对 高 顶、空 顶 充 填 LFM 轻型防火发泡材料。 4． 2 开采前煤体超前防火 在掘进形成采 煤 工 作 面 后，在 工 作 面 上 下 两 巷 每 隔 5m 施工一组超前煤体钻孔，施工 （ 下转第 212 页）
程师，现任职于龙煤股份有限公司鹤岗分公司新岭煤矿。
防灭火灌浆所 用 材 料 有 很 多 种 ，现 在 矿 井 所 用 材 料大多为黄土、粉 煤 灰、砂 土、矸 石 及 稠 化 胶 体、凝 胶、 复合胶体等多种新型防灭火材料。在实际中要有针对 性选择不同材料处理各种不同情况下的煤层自燃。黄 土、粉煤灰、砂土、矸石这些材料来源充足且费用低廉， 是防灭火材料的首选，但遇到巷道岩石破碎，容 易 抽 漏，以上材料在 灌 注 时 容 易 流 出 时 应 该 选 择 特 殊 胶 体 进行灌注，但费 用 较 高，且 仅 适 用 于 移 动 泵 点 式 灌 浆 ， 在灌注后管路处理不净时容易阻塞管路。
212
2012 年第 2 期
要求贴帮贴顶，下 隅 角 设 置 导 风 幛，工 作 面 推 进 时，挡 风幛和导风幛必须及时移挪，减少向采空区漏风，也就 减缓采空区内遗留煤炭的氧化速度。
（ 2） 10 月 3 日 ～ 4 日在工作面上、下隅角用鱼磷袋 装粉煤灰砌袋墙（ 如图 1 所示） ，在墙面上喷快速密闭 堵漏风，再向工作面上、下隅角压注罗克休 5． 5t 堵漏 风后，采空区 CO 涌出量减小，但间隔时间很短 CO 涌 出量又上升，高浓度 CO 涌出位置自下隅角往上移。
3 灌注材料的选择
图 1 煤炭自燃的影响条件 从图 1 看出，在防治煤层自燃的时候，任何防灭火 技术和材料只要切断其中的任何一个乃至全部条件， 那么就可以 起 到 有 效 的 防 治 效 果。 因 此，所 采 用 的 防 灭火技术与材料须满足以下条件： （ 1） 覆盖煤体并封堵松散煤体的空隙，减少甚至 杜绝漏风，隔绝煤体与氧气的接触。 （ 2） 吸收煤体周围空间储存的热能，降低煤温。 （ 3） 破坏煤体表面的各种活性基团结构，阻化煤 氧反应。 灌浆防灭火法是预防和控制矿井煤炭自燃火灾的 主要手段。灌浆防灭火的作用在于它从井下煤炭自燃 的基本条件入手，（ 1） 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； （ 2） 在灌 注浆液的同时降低火区温度，使温度降到火点以下，起 到灭火作用。
图 1 7269 综放面采空区防火系统图 3． 2 采空区注胶泥 抑制煤炭自燃
10 月 5 日 ～ 8 日从材料道预先埋好的一趟注浆管 路向采空区注胶泥（ 黄土与水在一个池子混合，水玻璃 和偏铝酸钠在 另 一 个 池 子 混 合，都 同 时 自 地 面 注 入 同 一注浆管的 合 成 物） ，注 入 约 1000m3 胶 泥 后，采 空 区 CO 涌出量有所降低，但仍未消除煤炭自燃，停注后 CO 涌出量又迅速上升。 3． 3 向采空区压注 CO2 减少并杜绝空气进入
2 灌浆防灭火系统的选择
灌浆防灭火法按照使用地点不同可分为： （ 1） 地 面大系统集中供浆； （ 2） 井下移动泵点式灌浆。在井 下实际应用中应根据消防火的实际情况来选择不同的 防灭火方法，地面大系统灌浆适用于灌注区域较大，浆
* 收稿日期： 2011 － 06 － 15 作者简介： 王菲（ 1975 － ） ，1996 年毕业于辽宁省抚顺煤校，采矿工