安源礦鍋爐煙子灰的利用

馮 江，王文明，何世驥

（1.江西煤業(yè)集團(tuán)萍鄉(xiāng)分公司 安源煤礦，江西 萍鄉(xiāng)337035；2.江西煤業(yè)集團(tuán)萍鄉(xiāng)分公司 生產(chǎn)處，江西 萍鄉(xiāng)337000）

安源煤礦是個(gè)百年老礦，主要開采三疊系上統(tǒng)安源組大槽煤層，該煤層具有自燃傾向性，發(fā)火期3～6個(gè)月。礦井對回采工作面采用隨采隨灌、灑漿、插管注漿相結(jié)合的傳統(tǒng)工藝進(jìn)行預(yù)防性防火注漿。但局部仍有自然發(fā)火隱患的地點(diǎn)，需要特殊處理。針對該隱患，礦井經(jīng)過多次反復(fù)考察論證，決定利用礦井鍋爐房的煙子灰與泥漿按一定比例形成的混合物，對采空區(qū)和永久密閉周圍的裂隙進(jìn)行充填、封堵。

1 煙子灰作為注漿充填材料可行性分析

1.1 化學(xué)成分

黃泥注漿能有效地進(jìn)行礦井防火，其化學(xué)成分為：SiO2為50%～60%，Al2O3為8%～15%，F(xiàn)e2O3為5%～6%，MgO含量低，硅鋁率（SiO2／Al2O3）為2%～4%。煙子灰的成分除Al2O3偏高外，其它均與一般的黃土相近，這就是煙子灰可以作為礦井防火注漿材料的內(nèi)在因素。

1.2 氧化性質(zhì)

煙子灰的吸氧量，交叉著火溫度和灼燒減量的分析與黃土對比（見表1）。

表1 煙子灰、黃土氧化分析比較

1.3 物理性質(zhì)

煙子灰的粒度與黃土的粒度比較見表2。

表2 煙子灰的粒度與黃土的粒度比較

通過上述分析可知：① 煙子灰的化學(xué)成分與黃土相似，基本不含可燃物，不含助燃物和催化劑，屬惰性材料；② 煙子灰的孔隙體積大，在干燥和風(fēng)干狀態(tài)下透氣性高于黃土，煙子灰又具有含水量大的特點(diǎn)，成漿脫水后的含水量要高于38%，因此煙子灰的密封性能較好。

2 沖洗煙子灰系統(tǒng)改造方案確定

在使用煙子灰作為注漿充填材料的前題下，必須對原地面沖灰系統(tǒng)進(jìn)行改造。首先想利用礦井鍋爐房煙筒濕式系統(tǒng)降落煙子灰直接與地面注漿系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)注漿，但鍋爐房煙筒與井下高差產(chǎn)生靜壓差不能達(dá)到足夠要求，造成煙子灰不能直接注入到采空區(qū)內(nèi)或永久密閉內(nèi)，因此要對鍋爐房煙筒進(jìn)行改造。鍋爐房煙筒至少要增高10m左右，所需改造資金要10余萬元。改造后進(jìn)行注入煙子灰后還會(huì)存在一定隱患，就是殘留在注漿管路內(nèi)的煙子灰不能及時(shí)進(jìn)行沖洗，會(huì)造成注漿管路堵塞，影響礦井正常注漿，因此這一方案不可行。在否決此方案后，經(jīng)過多次對地面注漿站進(jìn)行考察論證，決定利用沖漿池下方堵水池作為煙子灰充填池，再利用管路輸送與泥沙泵進(jìn)行連接，利用泥沙泵動(dòng)壓向井下輸送煙子灰。

3 具體改造方法

1）對鍋爐房煙筒下方煙灰槽進(jìn)行改造，將煙灰槽延伸到下方儲(chǔ)灰池，以至煙灰槽流出煙子灰直接流入到儲(chǔ)灰池內(nèi)。

2）對儲(chǔ)灰池進(jìn)行改造，在儲(chǔ)灰池右上角下方掏1個(gè)1 m2溜灰眼，在溜灰眼內(nèi)安裝直徑100mm注漿管路，并安裝好相應(yīng)閘門進(jìn)行控制，不需要注煙子灰時(shí)將閘門關(guān)好，使煙子灰不能直接溜入到泥沙泵內(nèi)。同時(shí)在儲(chǔ)灰池右上角溜灰眼上方安裝好1塊1m2過濾篩板，過濾篩子鉆滿5 mm孔眼，預(yù)防大顆粒煙子灰進(jìn)入注漿管路內(nèi)。在安裝過濾篩板四周砌墻保護(hù)過濾篩板，在砌墻一側(cè)砌一個(gè)槽口，槽口留好鐵擋板。不注煙子灰時(shí)將擋板插好，避免平時(shí)煙子灰將溜灰眼堵塞。

3）在地面注漿站下方安裝1臺(tái)15kW泥沙泵，與井下安裝注漿系統(tǒng)連接，同時(shí)將堵水池直徑100mm注漿管路與注漿系統(tǒng)連接，利用泥沙泵動(dòng)壓加壓進(jìn)行注漿、注煙子灰（見圖1）。

圖1 煙子灰系統(tǒng)改造示意

4）注煙子灰時(shí)，將煙子灰擋板卸下，利用攪拌池內(nèi)注漿液進(jìn)行沖洗到溜灰眼下方管路內(nèi)，利用泥沙泵加壓注入到井下所需地點(diǎn)。

5）當(dāng)煙子灰注完后，再利用清水對所有管路進(jìn)行沖洗，沖洗30～60min，充分將管路內(nèi)殘留煙子灰沖洗掉，避免管路堵塞。

4 沖灰系統(tǒng)改造后應(yīng)用效果

1）實(shí)踐證明，沖灰系統(tǒng)改造后，能及時(shí)將煙子灰輸送到井下各個(gè)盤區(qū)，解決了對局部出現(xiàn)發(fā)火隱患空間的充填。對井下鑲砌永久密閉進(jìn)行快速封口，解決了采空區(qū)漏風(fēng)，起到很好的防火作用。

2）利用煙子灰對采空區(qū)、永久密閉進(jìn)行充填，做到了廢物利用、減少了環(huán)境污染，節(jié)約了費(fèi)用。