礦井防滅火材料安全性與環(huán)保性研究

胡越

摘 要：以1309停采工作面為研究對(duì)象，對(duì)使用的防滅火材料水玻璃凝膠、SF-1賽福特快速密閉材料的進(jìn)行了簡(jiǎn)介，提出了有害氣體檢測(cè)、水質(zhì)檢測(cè)、溫升控制檢測(cè)方案，依據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析，得到2種防滅火材料有害氣體、水質(zhì)、溫升檢測(cè)數(shù)據(jù)均為超過(guò)規(guī)定，表明工作面使用的防滅火材料具有安全性與環(huán)保性。

關(guān)鍵詞：水玻璃;賽福特;有害氣體;水質(zhì)

1工作面概況

1309 工作面現(xiàn)開(kāi)采煤層為3煤層，3煤為Ⅱ類自燃煤層，最短發(fā)火期為43天。采煤工作面初、末采及停采撤架期間采取施工隔離墻、預(yù)防性注漿、注膠、注惰性氣體等綜合防滅火措施。工作面停采后，對(duì)停采工作面軌、運(yùn)順端頭進(jìn)行打設(shè)隔離墻、噴涂封閉材料，對(duì)兩端頭及架間施工防滅火鉆孔壓注膠體進(jìn)行預(yù)處理。1309停采工作面采用壓注水玻璃凝膠及對(duì)1309軌順、運(yùn)順端頭2處絞車窩采用噴涂SF-I賽福特的方式進(jìn)行防滅火施工。

2防滅火材料分析

2.1水玻璃凝膠

水玻璃凝膠防滅火技術(shù)是近幾年發(fā)展起來(lái)的新型防滅火技術(shù)，該技術(shù)集堵漏、降溫、阻化、固結(jié)水等性能于一體，較好的解決了灌漿、注水泄露流失問(wèn)題;技術(shù)工藝及設(shè)備與井下有限作業(yè)空間等實(shí)際條件的適應(yīng)性，使該技術(shù)在滅火過(guò)程中充分發(fā)揮其效能，快速有效的控制和撲滅火勢(shì)。已成為煤礦必不可少的防滅火技術(shù)之一。該技術(shù)具有以滅火速度快、安全性好、火區(qū)啟封時(shí)間短、火區(qū)復(fù)燃性低的特點(diǎn)。

注膠管路流經(jīng)路線為：

北風(fēng)井制漿站一北風(fēng)井井底車場(chǎng)一北翼北總同一東翼總回一一采行人上山一1309軌、運(yùn)順行人聯(lián)一注漿機(jī)（混合小蘇打）一1309軌順、運(yùn)順（注膠地點(diǎn)）。

2.2 SF-1賽福特快速密閉材料

SF-I賽福特快速密閉材料是兩種復(fù)合高分子液體混合熟化而成的。兩種液體是經(jīng)專用設(shè)備加壓按一定比例短暫結(jié)合熟化后由專用噴槍送到預(yù)填點(diǎn)，體積瞬間膨脹達(dá)到10- 30倍。反應(yīng)膨脹運(yùn)行中，填充煤巖空間及裂隙，具有很強(qiáng)的粘結(jié)性，并能與煤（巖）塊體混凝土等多種材料粘結(jié)，同化成整體，具有極強(qiáng)的密封堵漏（風(fēng)、水）性及抗壓、抗剪切的強(qiáng)度。對(duì)防治瓦斯涌出、防治煤炭自然發(fā)火、防堵水及維持圍巖強(qiáng)度均具有一定功效。

采用的兩種原材料，即稱為A、B料，A料為深灰色，有粘性;B料為深褐色。A、B兩種料結(jié)合即成賽福特充填材料。膨脹充填空間裂隙，粘合能力強(qiáng)，與松散煤（巖）體粘結(jié)為一體，加同封閉性強(qiáng)，具有良好的柔韌性，防震抗壓，擠壓有很強(qiáng)的同彈性，固化后不開(kāi)裂、不脫落，適應(yīng)井下任何地點(diǎn)充填使用，適應(yīng)井下任何地點(diǎn)充填使用。2.3工作面防滅火材料使用

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)130停采面兩端頭各20組支架架間施工鉆孔壓注水玻璃凝膠;對(duì)1309軌順端頭2處絞車窩和1309軌順端頭附近其他有裂隙的位置噴涂賽福特進(jìn)行堵漏。

3安全性與環(huán)保性檢測(cè)方案

3.1取樣位置確定

為了準(zhǔn)確的測(cè)定防滅火材料在現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的氣體情況，取樣點(diǎn)盡量避開(kāi)斷層、褶皺、裂隙帶等地質(zhì)構(gòu)造帶，盡量保持注膠后的狀態(tài)。經(jīng)分析和比較，結(jié)合礦井推進(jìn)情況和風(fēng)、水等條件來(lái)選擇。根據(jù)井下實(shí)際狀況，布置多個(gè)取樣點(diǎn)，各取樣點(diǎn)之間不小丁50m。

3.2氣體取樣方案

在泵注水玻璃凝膠時(shí)，工作人員需要現(xiàn)場(chǎng)對(duì)1309 工作面兩端頭20組支架所組成的2-1#區(qū)域和2-2#區(qū)域進(jìn)行氣體檢測(cè)，并用儀器取氣體帶回實(shí)驗(yàn)窒檢驗(yàn)，還要在注膠花管外漏端進(jìn)行氣體檢測(cè)，并取注膠花管外漏端氣體回實(shí)驗(yàn)窒進(jìn)行檢測(cè);在噴涂SF-I賽福特快速密閉材料期間，工作人員需要現(xiàn)場(chǎng)對(duì)1#和3#區(qū)域氣體進(jìn)行檢測(cè)，并用儀器取氣體帶回實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)。

3.3水取樣方案

在注膠地點(diǎn)，用儀器取漿液，然后在注膠處取水樣，在實(shí)驗(yàn)窒對(duì)漿液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，得出水質(zhì)的影響情況。

4數(shù)據(jù)及評(píng)估結(jié)果分析

4.1氣體檢測(cè)數(shù)據(jù)及評(píng)價(jià)分析

在1309停采T作面使用防滅火材料時(shí)進(jìn)行氣體檢測(cè)，同時(shí)取樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)窒分析化驗(yàn)，得出防滅火材料在原材料存放區(qū)、混成料區(qū)、噴注位氣體檢測(cè)數(shù)據(jù)。

4.1.1水玻璃凝膠氣體檢測(cè)分析

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果得出，水玻璃凝膠材料在原材料存放區(qū)、混成料區(qū)、注膠位檢測(cè)的氣體值：

一氧化碳最高值為0.03、二氧化碳最高數(shù)值0.12%、二氧化氮最高數(shù)值0.040、氨最高數(shù)值0.68、二氧化硫< 0.6、硫化氫<0.55、氧氣最低值21.2%、甲烷最高值0.045%，均未超過(guò)相關(guān)規(guī)定。

4.1.2 SF-1賽福特氣體檢測(cè)分析

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果得出，SF-I賽福特快速密閉材料在原材料存放區(qū)、混成料區(qū)、噴涂位檢測(cè)的氣體值：一氧化碳最高值為0.09、二氧化碳最高數(shù)值0.11%、二氧化氮最高數(shù)值0.056、氨最高數(shù)值0.76、二氧化硫<0.6、硫化氫<0.53、氧氣最低值20.7%、甲烷最高值0.046%，均未超過(guò)相關(guān)規(guī)定。

4.2水質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)及評(píng)價(jià)分析

4.2.1水玻璃凝膠水質(zhì)檢測(cè)分析

通過(guò)在1309 工作面注水玻璃凝膠現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行取樣實(shí)驗(yàn)，得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

4.2.2 SF-1賽福特水質(zhì)檢測(cè)分析

通過(guò)在1309工作面噴涂SF-I賽福特快速密閉材料現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行取樣實(shí)驗(yàn)，得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

4.2.3評(píng)估結(jié)果分析

根據(jù)1309 工作面注膠現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果：pH值7.25、鐵值0.4386μg/mL、砷值7.23500μg/L、汞值1.73μg/L，均沒(méi)有超標(biāo)，符合要求。

根據(jù)1309 工作面噴涂現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果：pH值7.38、鐵值0.4403μg/mL、砷值7.2422μg/L、汞值1.68μg/L，均沒(méi)有超標(biāo)，符合要求。

4.3溫升檢測(cè)數(shù)據(jù)及評(píng)價(jià)分析

4.3.1溫升檢測(cè)方案

在檢測(cè)防滅火材料在混合和噴注過(guò)程中溫升情況時(shí)，分別在8時(shí)、10時(shí)、12時(shí)、14時(shí)、16時(shí)、18時(shí)、20時(shí)7個(gè)時(shí)間點(diǎn)同時(shí)對(duì)漿液所處環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)。

4.3.2溫升檢測(cè)結(jié)果分析

通過(guò)檢測(cè)結(jié)果可以看出，噴注水玻璃凝膠和噴涂SF-I賽福特快速密閉材料時(shí)，漿液內(nèi)部溫度與外部溫度基本上保一致，沒(méi)有隨著漿液的混成或噴注出現(xiàn)大的變化，東灘煤礦使用的防滅火材料在混成或者注入、噴涂過(guò)程中，對(duì)注入、噴涂作業(yè)環(huán)境溫度沒(méi)有影響。

5結(jié)論

以1309停采工作面為研究對(duì)象，對(duì)使用的防滅火材料水玻璃凝膠、SF-I賽福特快速密閉材料的進(jìn)行了簡(jiǎn)介，提出了有害氣體檢測(cè)、水質(zhì)檢測(cè)、溫升控制檢測(cè)方案，依據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，其中2種防滅火材料在原材料存放區(qū)、混成料區(qū)、注膠位檢測(cè)一氧化碳、二氧化碳、二氧化氮、氨、二氧化硫、硫化氫、氧氣、甲烷，均未超過(guò)相關(guān)規(guī)定;pH值、鐵值、砷值、汞值均沒(méi)有超標(biāo);漿液內(nèi)部溫度與外部溫度基本上保一致，沒(méi)有隨著漿液的混成或噴注出現(xiàn)大的變化。

參考文獻(xiàn)：

[1]王海鵬，新型礦井凝膠防滅火材料的特性試驗(yàn)研究[J].山西煤炭，2018，38（03）：51-54.