高水充填封堵采空區(qū)的研究及應(yīng)用

摘 要：東龐礦21105工作面采空區(qū)漏風(fēng)產(chǎn)生了CO，采取了原密閉墻噴漿加固、注水泥漿加固，在外段巷道構(gòu)筑永久密閉，連續(xù)在密閉墻內(nèi)注粉煤灰的措施，未取得良好的效果。為防止進(jìn)一步向采空區(qū)漏風(fēng)，東龐礦采取了高水充填方式封堵采空區(qū)的治理措施。通過(guò)對(duì)高水材料配比、充填工藝、工序、現(xiàn)場(chǎng)組織等方面的研究及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，采空區(qū)取得了封堵成功，進(jìn)一步豐富、完善了采空區(qū)封閉技術(shù)，可進(jìn)一步加以推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：高水；充填；封堵；采空區(qū)

21105工作面位于東龐礦深部水平11采區(qū)西翼，利用11采區(qū)及10采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)頭掘進(jìn)。該工作面受斷層影響，為不規(guī)則布置，自2015年6月開(kāi)始回采。由于兩巷變形大、工作面回采一直加、減支架，推進(jìn)速度較慢。2016年3月份21105采空區(qū)（切眼處）發(fā)現(xiàn)CO后，及時(shí)對(duì)密閉采取了噴漿、注水泥漿加固，21105面外段巷道構(gòu)筑了永久封閉、注化學(xué)漿加固的措施，且向21105切眼附近密閉墻內(nèi)累計(jì)注粉煤灰4577m3，但一直未取得良好的效果。為防止進(jìn)一步向采空區(qū)漏風(fēng)，杜絕采空區(qū)著火，東龐礦采取了高水充填封堵采空區(qū)的治理措施。

1 充填方式及巷道充填區(qū)域的確定

東龐礦各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)及職能科室通過(guò)認(rèn)真研究決定，在21105面外段巷道永久密閉段采用高水充填封堵巷道，隔離采空區(qū)。高水充填區(qū)域共分成三個(gè)部分：第一區(qū)域巷道長(zhǎng)300m，需注漿量3120m3；第二區(qū)域巷道長(zhǎng)120m，需注漿量960m3；第三區(qū)域巷道長(zhǎng)50m，需注漿量600m3；合計(jì)需注漿量4680m3。

根據(jù)礦實(shí)際情況，決定采用漿液通過(guò)管路自流的方式封堵巷道。即：在2600坡頭設(shè)注漿站，分別利用東龐井的注粉煤灰管路（4 ）及新鋪設(shè)的注漿管路（4 ）輸送A料漿液及B料漿液，兩種漿液在密閉墻外混合后輸送到充填區(qū)域。

2 充填工藝、工序

2.1 注漿方式

采用連續(xù)注漿方式，即加水、加料、攪拌、出漿、注漿要連續(xù)操作，不間斷進(jìn)行。

注漿配比：A、B料與水的質(zhì)量配比均按1：8左右。A混合料與B混合料配比按1：1執(zhí)行。

2.2 注漿工序、工藝

（1）管路聯(lián)接好后，全系統(tǒng)同時(shí)試水、沖管30分鐘以上，直到出漿口見(jiàn)水5分鐘后方可制漿。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理（如漏水、崩管等）。（2）根據(jù)測(cè)試出的加水和加料比例要求，現(xiàn)場(chǎng)以每12分鐘為一階段均勻加8袋料（AB料相同），勻速加料加水?dāng)嚢?，不間斷放料，保持料罐內(nèi)漿液面穩(wěn)定，使加水量和出漿量平衡。要由現(xiàn)場(chǎng)跟班人員用秒表現(xiàn)場(chǎng)掌握，并填表記錄。（3）注漿時(shí)A、B料之間要通過(guò)電話聯(lián)系，同時(shí)開(kāi)始制漿、放漿，并要同時(shí)通知出漿口處人員打開(kāi)閥門做好準(zhǔn)備。制漿過(guò)程中，制漿站有問(wèn)題要及時(shí)互相通知，并通知出漿口和井上調(diào)度室。（4）每次注漿間歇（如換注漿地點(diǎn)等）要用清水開(kāi)到最大沖洗管路30分鐘。

3 充填作業(yè)方式

3.1 制漿站人員組織

注漿采用四六制作業(yè)。巷修區(qū)負(fù)責(zé)A料制漿站，每班20人；開(kāi)二區(qū)負(fù)責(zé)B料制漿站，每班20人。每班由一名副區(qū)長(zhǎng)以上人員跟班負(fù)責(zé)制漿管理工作。

3.2 管路巡視人員組織

巷修區(qū)負(fù)責(zé)A料注漿管路的巡視，每班2人；開(kāi)二區(qū)負(fù)責(zé)B料注漿管路的巡視，每班2人。

3.3 職能科室跟班小組

井下成立了由各職能科室副科級(jí)人員帶頭組成的注漿跟班小組。

4 各井下跟班人員職責(zé)及應(yīng)急處理

4.1 制漿站跟班人員職責(zé)

負(fù)責(zé)監(jiān)督按確定的比例加料，保證配比，并做好記錄（填表）。負(fù)責(zé)制漿站其他事宜，有問(wèn)題及時(shí)匯報(bào)。

負(fù)責(zé)一旦出現(xiàn)制漿液罐內(nèi)液面突然上升要及時(shí)停止制漿，迅速把清水管路直接按到注漿管路上，用清水壓注注漿管。同時(shí)打電話聯(lián)系出漿口，若判定為注滿，則出漿口出現(xiàn)清水后制漿站停止注水，待出漿口不再出水后換地區(qū)注漿。

若判定為堵管，則對(duì)未堵管的管路持續(xù)注清水沖管，對(duì)不出漿的管路壓注10分鐘后經(jīng)與出漿口聯(lián)系仍未壓開(kāi)即停止壓注，馬上通知出漿口、調(diào)度室，立即組織尋找堵管地點(diǎn)，拆管放漿。

4.2 出漿口跟班人員職責(zé)（要在出漿口放一套拆安管路工具）

負(fù)責(zé)按要求開(kāi)關(guān)出漿口，隨時(shí)監(jiān)護(hù)出漿情況，一旦確定不出漿，要立即開(kāi)啟混合器四通的清水管，防止混合注漿管段凝結(jié)堵死。分別開(kāi)啟A、B料出漿口放漿截止閥，若同時(shí)出漿則判定為注滿，電話聯(lián)系制漿站同時(shí)對(duì)A、B管路注清水沖管，出漿口出現(xiàn)清水后制漿站停止注水，待出漿口不再出水后換地區(qū)注漿。

若A、B料出漿口放漿截止閥有一處不出漿，則判定為該管路堵管，此時(shí)電話聯(lián)系制漿站，對(duì)未堵管的管路持續(xù)壓注清水沖管，對(duì)不出漿的管路壓注10分鐘后仍未壓開(kāi)即聯(lián)系制漿站停止壓注，馬上通知制漿站、調(diào)度室，立即組織尋找堵管地點(diǎn)，拆管放漿。

負(fù)責(zé)檢查密閉墻內(nèi)氣體情況，負(fù)責(zé)范圍內(nèi)其他事宜，有問(wèn)題及時(shí)處理。

4.3 巷修區(qū)職責(zé)范圍

A料站在2600煤倉(cāng)外口。巷修區(qū)負(fù)責(zé)A料站的攪拌及A料管的巡管和事故處理。

4.4 開(kāi)二區(qū)職責(zé)范圍

B料站在2600軌道坡坡頭。開(kāi)二區(qū)負(fù)責(zé)B料站的攪拌及B料管的巡管和事故處理。

4.5 救護(hù)隊(duì)和通風(fēng)區(qū)職責(zé)范圍

負(fù)責(zé)注漿料取樣情況、巷道封堵情況及改管工作。

5 采空區(qū)氣體觀測(cè)

治理CO期間，對(duì)21105外段軌道閉、21107外段切眼閉兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的氣體變化情況進(jìn)行了觀測(cè)。

21105外段軌道閉內(nèi)CO在5月份前，濃度保持在200ppm左右；O2濃度保持在14%左右。之后CO濃度逐步上升，5月24日CO最高濃度503ppm，O2濃度為12.9%，之后開(kāi)始下降，6月1日CO濃度為80ppm，O2濃度為9%；6月2日之后CO濃度為0ppm，O2濃度為8%；6月15日CO濃度為0ppm，O2濃度為3.5%。

21107外段切眼閉自6月2日前，未檢測(cè)出CO濃度，O2濃度在19%左右；6月2日CO濃度為86ppm，O2濃度為17.6%；之后未檢測(cè)出CO濃度，O2濃度逐漸下降，6月15日O2濃度降為3.9%。

期間，各測(cè)點(diǎn)均未發(fā)現(xiàn)C2H2、C2H4氣體。

6 發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及處理措施

6.1 漿液配比方面

A料成分較多，存在大的顆粒，制成漿液后如較稠（A料：水=1：6）的情況下易堵管。通過(guò)調(diào)整漿液配比，在A料：水=1：7-9的情況下可保持漿液順利輸送。

6.2 制漿方面

制漿過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，4個(gè)人員同時(shí)使用耙子攪拌、一根風(fēng)管壓風(fēng)攪拌的情況下，攪拌不均勻，罐底仍存在物料堆積的情況。后改為3-4根風(fēng)管壓風(fēng)攪拌、2人同時(shí)使用耙子攪拌的情況下，物料攪拌的均勻，罐底不存在物料堆積的情況，不但節(jié)省了人力，且效果較好。

7 結(jié)束語(yǔ)

（1）注漿工作自2016年5月28日早班開(kāi)始，至2016年6月9日晚班結(jié)束，累計(jì)注漿4769.184m3，用料681.312噸。經(jīng)通風(fēng)部門現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)氣樣，封堵成功。（2）高水充填材料在AB料：水=1：7-9的情況下凝固較好，5-10分鐘后成糊狀，20-30分鐘后初凝，24小時(shí)后凝固強(qiáng)度達(dá)到0.3-0.4MPa。（3）高水充填材料固結(jié)體具有體積應(yīng)變較小，凝固時(shí)間易調(diào)，輸送距離長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在冀中能源集團(tuán)一直用于采空區(qū)充填方面。該工程的實(shí)踐擴(kuò)大了高水充填材料的應(yīng)用范圍，進(jìn)一步豐富、完善了采空區(qū)封閉技術(shù)，可進(jìn)一步加以推廣應(yīng)用。