如何利用灌浆法进行矿井的防灭火

1、如何利用灌浆法进行矿井的防灭火 1 引言 煤矿井下火灾是严重威胁矿井生产安全的五大灾害之一， 它 不仅会对井下工人的生命和财产安全产生巨大的威胁， 还有可能 烧毁大量宝贵的资源， 因此如何有效的防治矿井火灾成了摆在广 大科研工作者和现场技术人员面前的一个难题。 防治矿井火灾的 方法和手段有很多，比如说灌浆防灭火、阻化剂防灭火、凝胶防 灭火、注氮防灭火、均压防灭火、堵漏风及固化泡沫防灭火技术 等等，这些技术各有特点，也都有各自使用的条件或者范围，它 们都对保证矿井安全生产起了重要作用， 本文主要是结合笔者对 于矿井防灭火的一些粗浅的认识， 谈谈灌浆法对采空区进行防灭 火。 2 灌浆防灭火技术的特

2、点 灌浆防灭火是防治煤自然发火的直接技术。灌浆就是把粘 土、粉碎的页岩、电厂飞灰等固体材料与水混合、搅拌，配制成 一定浓度的浆液， 借助输浆管路注入或喷洒在采空区里， 达到防 火和灭火的目的。 它的主要特点是通过一定浓度的浆液包裹煤 体，一方面起到隔绝煤体与氧气的作用， 使之缺少助燃剂从而到 达灭火的作用，另一方面通过浆液中的水等液体蒸发吸收热量， 从而降低煤体的温度，进而起到灭火的功效，另外，它还能起到 胶结底板，进而增加漏风阻力的目的，最终减少漏风和供氧。灌 浆防火的实质是抑制煤在低温时的氧化速度，延长自然发火期。 灌浆防灭火技术的优点是整个工艺较简单，成本相对比较低廉， 因而是矿井中使用

3、最为广泛、 效果最好的一种技术。 灌浆防灭火 技术的缺点是受重力作用的影响， 浆体只流向地势低处， 不能向 高处堆积，所以对高位火的作用有限； 由于浆液不一定能够均 匀的覆盖浮煤，因此容易形成“拉沟”现象；另外，由于浆液具 有一定的流动性， 所以可能造成跑浆和溃浆现象， 从而恶化工作 环境，影响煤质。 3 采空区灌浆防灭火的方法 3.1 灌浆系统 灌浆系统由制浆设备、 输浆管道和灌浆钻孔三部分组成。 目 前灌浆使用的浆液的制备主要有水力制备和机械制备两种方法。 水力制备是利用高压水枪冲刷松散的粘土层使水土混合形成泥 浆，是一种操作较为简单的制浆方式，但浆液浓度难以保证，防 火效果差； 机械制浆

4、是按照一定的比例将制浆材料和水送入搅拌 池，经搅拌机搅拌，输入注浆管路送至井下，但目前的灌浆系统 普遍存在易堵管、输浆力度小、浆材要求高、投资大等不足。目 前已有煤矿防灭火灌浆系统选用移动式轻型设备、 多组浆池协同 灌浆、远距离输浆等特点， 经过滤后有多个输浆出口， 可用黄土、 粉煤灰等多种灌浆材料，具有设备简单、投资少、建设速度快、 输浆力度大、防冻等优点。 3.2 灌浆方法 预防性灌浆方法有多种， 根据采煤与灌浆先后顺序关系可分 为：采前预灌、随采随灌和采后灌浆。 采前预灌就是在煤未开采之前即对煤层进行灌浆， 适用于老 空区过多、 自然发火严重的矿井； 随采随灌就是随着采煤工作面 推进的同

5、时向采空区灌浆，主要有钻孔灌浆、埋管灌浆和洒浆， 能及时将顶板冒落后的采空区进行灌浆处理； 采后灌浆就等回采 结束后，将整个采空区封闭起来后进行灌浆。为了保证及时、简 便处理处理自燃隐患，设计采用埋管灌浆法。 采用埋管灌浆法， 在放顶前沿回风巷在采空区预先铺好灌浆 管，预埋管一端通采空区，一端接胶管，胶管长一般为2030m 灌浆随工作面的推进， 用回柱绞车逐渐牵引灌浆管， 牵引一定距 离灌一次浆，要求工作面采空区能灌到足够的泥浆。 3.3 灌浆参数的选择 泥浆的水固比是反映泥浆浓度的指标， 是指泥浆中水与固体 浆材的体积之比。水固比的大小影响着注浆的效果和泥浆的输 送。泥浆的水固比越小，则泥浆

6、浓度越大，其粘度、稳定性和致 密性也越大， 包裹遗煤隔离氧气的效果也越好， 但同时流散范围 也越小，输浆管路容易堵塞；水固比大，则输送相同体积的土所 用的水量大，包裹和隔绝效果不好，矿井涌水量增加，在工作面 后方采空区灌浆时容易流出而恶化工作面环境。 浆液的水固比应 根据泥浆的输送距离、 煤层倾角， 灌浆方式及灌浆材料和季节等 因素通过试验确定，一般情况下为 4： 1，冬季为 5：1。日灌浆 所需浆材量、日灌浆量分别可以按照下面公式进行计算 、 ，其 中Q材代表日灌浆所需浆材量，m3/d; m代表煤层采高，m； L代 表工作面日推进度，m H代表灌浆区倾斜长度，m C代表回采 率， %； K

7、代表灌浆系数，为灌浆材料的固体体积与需要灌浆的 采空区容积之比，一般取0.050.15 ;0水2代表日灌浆用水量， m3/d; Q浆1代表日灌浆量，m3/d; M代表泥浆制成率，取0.88。 需要说明的是： 灌浆系统的灌浆系数、 水土比等各项参数在实际 生产中必须根据煤层发火情况、输送距离、煤层倾角、灌浆方式 及灌浆材料和季节等因素通过实验确定， 以确保灌浆效果和生产 的安全。另外，灌浆工作是与回采工作紧密配合进行。 3.4 灌浆材料的选择 选择用于矿井防灭火的灌浆材料有一定的讲究， 所选材料要 求颗粒要小于2mm而且细小颗粒要占大部分；其主要的物理性 能指标如下，比重为： 2.42.8t/m

8、3 ;塑性指数为 911（亚粘 土）；胶体混合物（按 MgO含量计）为2530%含砂量为25 30%;容易脱水和具有一定的稳定性;不含有可燃物。 目前常用的灌浆材料有黄土、粉煤灰等。与黄土相比，粉煤 灰的粒度较粗，但体积密度小。就注浆灭火而言，粉煤灰质轻， 颗粒表面具有一定光滑度，容易搅拌成浆，便于管道输送。注入 火区后流动性、稳定性较好；粉煤灰具有一定的火山活性，其密 封性能较好；粉煤灰亲水性差，粒度又大于黄土，注浆后浆体达 到静态时脱水快， 并随着水的泄流带走一部分热量。 因此粉煤灰 用于注浆灭火，可以起到隔绝、包裹、降温作用。 3.5 灌浆防灭火的安全措施 选择好灌浆系统、 灌浆方法和合

9、适的灌浆参数、 灌浆材料后， 还要在灌浆后采取相应的防止溃浆、 透水事故的措施， 主要的安 全措施有以下几点。 （1）灌浆材料应满足相关规定的要求，严格控制浆液泥水 比，并控制灌浆量不使过大。 （2）工作面顺槽内设有水沟和集水坑，并配备小水泵，能 够满足工作面俯斜开采时的涌水和浆液析水的排放要求。 （3）本矿井下灌浆采用随采随灌方式，一部分灌浆水会从 采空区流入工作面运输机道或顺槽水沟内， 这时最好在巷道内构 筑滤浆密闭将泥浆滞留于采空区，使水放出。 （4）加强水情观测，对采空区的灌浆量与排水量进行观测 记录。排水量过少，灌浆区内可能有泥浆水积存；排水中含泥量 较大，采空区可能形成了泥浆通路。 （5）采完毕的工作面与接替工作面间留有20m保安煤柱， 联络巷及时按要求密闭并在密闭上部安置放水管， 可保证工作面 回采时采空区积水不致溃入生产工作面顺槽。 如发现密闭内积水 较多，必须制定措施，或进行放水。 （ 6）加强管路检修。 4 结束语 由于灌浆防灭火技术整个工艺较简单，成本相对比较低廉， 因而在矿井防灭火中占据非常重要的地位。 本文主要是结合笔者 对于矿井防灭火的一些粗浅的认识，从灌浆防灭火技