已封閉采空區(qū)氣體異常治理技術(shù)

侯會(huì)偉 李棟梁 秦 鵬

（山東省天安礦業(yè)集團(tuán)有限公司，山東 曲阜 273100）

Abstract:Aiming at the present situation of gas anomaly in the closed goaf of Xingcun Coal Mine, accompanied by the difficulties of scrapping three holes in the closed wall, water loss of fly ash slurry filled in the goaf and frequent vibration in the closed area, measures are taken to fill the airtight periphery with inorganic foaming materials, which effectively solves the abnormal gas situation in the airtight, improves the mine sealing treatment level, and ensures the mine safety.

Key words:goaf; gas anomaly; treatment technology?

1 概述

星村煤礦主采3 煤，經(jīng)自燃傾向性和自然發(fā)火期鑒定，礦井3煤為自燃煤層，最短自然發(fā)火期24 d，自然發(fā)火的治理成為礦井安全生產(chǎn)的難題及重點(diǎn)。

為了有效管控采空區(qū)內(nèi)自然發(fā)火、瓦斯、沖擊地壓重大風(fēng)險(xiǎn)，三采區(qū)巷道封閉后均進(jìn)行了雙墻夾墻充填施工及空巷充填處理。

星村煤礦3307 工作面2017 年6 月回采結(jié)束后按照規(guī)程要求進(jìn)行了封閉，后進(jìn)行了充填粉煤灰漿液處理。由于封閉時(shí)間較長(zhǎng)，3307 封閉區(qū)受巷道地壓影響，密閉部分頂板及幫部出現(xiàn)裂隙，封閉區(qū)漏風(fēng)通道增加，導(dǎo)致封閉區(qū)氣體不穩(wěn)定，出現(xiàn)異常。

2 封閉充填采空區(qū)概況

3307 工作面回采結(jié)束后在運(yùn)煤巷以里兩順槽開門口位置均施工了一道500 mm 磚墻，3307 軌道順槽聯(lián)絡(luò)巷和運(yùn)輸順槽聯(lián)絡(luò)巷開門口向里不大于6 m位置分別施工了雙墻夾墻，里墻厚度370 mm，外側(cè)墻體厚度500 mm，墻體中間預(yù)留500 mm 充填無機(jī)發(fā)泡材料。

3307 軌道順槽開門口向里為平巷，充填距離20 m，充填空間約為800 m3，累計(jì)充填粉煤灰為2400 m3；3307 運(yùn)順開門口向里約9 m 平巷，13°上山長(zhǎng)度約18 m，7°上山長(zhǎng)度約20 m，以液面最低點(diǎn)至7°上山起坡處計(jì)算充填空間約640 m3，累計(jì)充填2000 m3。3307工作面封閉充填示意圖如圖1。

圖1 3307 工作面封閉充填示意圖

3307 工作面由于充填導(dǎo)致兩順槽及運(yùn)煤巷以里束管全部報(bào)廢，僅留有運(yùn)順開門口密閉以里15 m單只束管可以正常采樣。

2020 年10 月7 日每周對(duì)密閉墻進(jìn)行取樣分析時(shí)發(fā)現(xiàn)3307 運(yùn)順密閉里15 m 氣樣一氧化碳濃度達(dá)到131 ppm，通過留設(shè)的三孔進(jìn)行注水后發(fā)現(xiàn)管路堵塞，密閉墻存在喘息現(xiàn)象，漏風(fēng)通道增加，三孔報(bào)廢增加了治理難度。密閉束管分析見表1。

表1 密閉束管分析表

3 封閉充填采空區(qū)氣體異常治理技術(shù)

由于密閉預(yù)留的三孔均報(bào)廢無法使用，采取密閉周邊打眼堵漏充填無機(jī)發(fā)泡材料的措施來治理封閉區(qū)氣體異常。鉆孔施工示意圖如圖2、圖3。

圖2 3307 運(yùn)輸順槽鉆孔施工圖

圖3 3307 軌道順槽鉆孔施工圖

3.1 密閉周邊打眼充填無機(jī)發(fā)泡材料

（1）采用氣動(dòng)雙液泵對(duì)密閉周邊打孔區(qū)域充填無機(jī)發(fā)泡材料。該材料為單一粉料加水，水料比控制在1:0.4～0.8，并根據(jù)效果進(jìn)行調(diào)整，發(fā)泡倍數(shù)可達(dá)8 倍左右，最終形成的物體細(xì)密性較好，強(qiáng)度不少于0.1 MPa，可以有效地進(jìn)行封堵。

（2）密閉鉆孔距底板約1.7 m，角度約21°，深度約4 m 或至頂板位置，具體位置、角度及深度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況適當(dāng)調(diào)整。在密閉及周邊重新施工鉆孔并充填封閉漏風(fēng)通道；在密閉中部施工鉆孔，鉆孔傾向采空區(qū)鉆至密閉里側(cè)頂板處進(jìn)行充填堵漏處理；在密閉周邊施工鉆孔對(duì)幫部裂隙進(jìn)行充填堵漏處理。

（3）定眼時(shí)，鉆工和點(diǎn)眼人員相互配合，鉆工站在風(fēng)動(dòng)扳手的后側(cè)面，平握把手，調(diào)整鉆腿到適當(dāng)?shù)母叨?，點(diǎn)眼人員要站在一側(cè)，避開司機(jī)視線，手握鉆桿，把鉆頭放在眼窩上。

（4）開鉆時(shí)要先給水，后給風(fēng)。鉆眼過程中，給水量要均勻適當(dāng)。更換鉆桿時(shí)，要先停風(fēng)再停水。

（5）鉆工扶鉆時(shí)，要躲開眼口的方向，兩腿前后錯(cuò)開，腳蹬實(shí)底，以防鉆桿折斷時(shí)風(fēng)動(dòng)扳手撲倒或斷釬傷人。遇有突然停風(fēng)、停水時(shí)，應(yīng)將風(fēng)動(dòng)扳手取下，拔出鉆桿，停止鉆眼。

（6）鉆孔施工完畢后，對(duì)施工的鉆桿長(zhǎng)度做好標(biāo)記，將一次性鉆桿插入鉆孔中，外側(cè)使用棉紗等進(jìn)行封孔處理。對(duì)密閉墻外側(cè)周邊及底板施工鉆孔，鉆孔深度約1 m，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況適當(dāng)調(diào)整施工鉆孔的數(shù)量及深度。鉆孔施工完畢后對(duì)周邊破碎區(qū)域注充填材料處理。

3.2 充填技術(shù)

（1）將氣動(dòng)泵運(yùn)至施工地點(diǎn)，將Φ13 mm 高壓膠管和兩出料口用一個(gè)三通連接，混合前端連接1～2 根Φ13 mm 膠管，與留設(shè)的一次性鉆桿或原措施孔連接。

（2）Φ25 mm 高壓膠管一端與風(fēng)管路連接，打開進(jìn)風(fēng)閥門，吹干凈管內(nèi)殘留物后與泵體連接。

（3）將兩空桶盛水（若無閑桶則用一個(gè)），把兩吸料軟管分別放入桶內(nèi)，打開進(jìn)氣閥門，查看管路是否暢通，若有問題及時(shí)處理。

（4）將高壓膠管和混合器連接后，打開進(jìn)氣閥，檢查注膠管路是否暢通。

（5）一切正常后，將兩拌料桶刷干凈，按照一定的比例配置漿液（充填時(shí)水料比1:0.4～0.8），將兩桶基料配好，輪流使用。

（6）充填時(shí)，觀察充填區(qū)域密閉周邊情況，漏液嚴(yán)重時(shí)，及時(shí)沖刷管路停止充填。

（7）當(dāng)注漿泵壓力上升時(shí)，停止充填，查看是否堵管，持槍人在保證槍頭前方無人的情況下，用清水沖洗管路。

（8）充填完畢后，及時(shí)用清水沖洗管路，防止管路堵塞。

4 治理效果分析

經(jīng)過治理后對(duì)密閉內(nèi)進(jìn)行為期一周的取樣分析，每天一次。束管分析見表2。

表2 治理后束管分析表

通過束管分析可以看出，密閉內(nèi)一氧化碳濃度消減為0 ppm，氧氣濃度下降到2%以下，封閉采空區(qū)內(nèi)氣體異常情況得到了有效處理。

5 總結(jié)

通過實(shí)施對(duì)已封閉采空區(qū)密閉周邊打孔充填技術(shù)，采空區(qū)氣體得到了有效的控制，消除了封閉區(qū)氣體異常的隱患，總結(jié)出了粉煤灰漿液充填的空巷水分流失后形成空間的再次充填方法，為今后礦井已封閉區(qū)域處理氣體異常隱患積累了技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。