双液注浆堵漏防灭火技术实践与应用

摘要：鹤煤六矿21162工作面回采结束后，由于受地质构造、采掘布置等因素影响，现有巷道与采空区之间导通裂隙较多，采用一般方法堵漏效果不佳，通过采取双液注浆堵漏技术，有效的遏制了该地区的自然发火，保证了矿井安全生产。文章论述了双液注浆堵漏防灭火技术的应用，并对其经济效益进行了分析。

关键词：双液注浆堵漏技术；矿井安全生产；自然发火

中图分类号：TD753　文献标识码：A　文章编号：1009－2374－(2011)19－0066－02

一、基本情况

鹤煤六矿隶属河南煤业化工集团鹤煤公司，为鹤煤公司主力矿井之一，矿井核定生产能力130万t。矿井位于鹤壁煤田东部太行断隆的东缘，总体构造形态为地层走向近SN，倾向WE，倾角O°～38°，一般为20°左右的单斜构造。主要构造形迹为轴向近EW、向东倾伏的一系列宽缓背、向斜与煤矿中部近SN、NE向的小型背、向斜相复合和NE、NNE向正断层。矿井开采煤层二1煤，自然发火期为92天。因矿井地质条件复杂，褶曲、断裂较为发育，采掘接替紧张等因素影响，矿井自然发火防治工作较为艰巨。

二、工作面概况

21162工作面位于矿井南翼211采区，已采过顶分层，剩余平均煤厚7m，采用综采放顶煤回采工艺，由于采掘接替紧张，当工作面采过项分层停采线位置后，为增加该工作面的可采储量，解决煤柱对上山的集中应力问题，采取跨上山回采。该面于2009年10月20日回采结束，11月22日对采空区所有通道口进行封闭注浆(黄泥浆)。12月28日从上顺槽密闭墙观察孔检查出墙内CO80ppm，CO216％，墙外CO27％，因此对上顺槽密闭墙内及周边裂隙加注罗克休，并对密闭墙周边巷道全断面喷浆，喷浆厚度不小于100mm，但受矿山压力影响，堵漏效果不甚理想，2010年1月15日从上顺槽密闭墙观察孔检查出墙内CO50ppm，CO212％，墙外CO25％。同时在2115下顺槽回风巷AB段发现有大量泄浆现象，如图1所示。因此对2115下顺槽回风巷AB段加注罗克修进行堵漏，共加注罗克休7吨，堵漏效果也不甚理想。必须及时采取有效的堵漏措施，21162终采线处时刻就有火灾事故的发生，并随之引发瓦斯爆炸事故。

三、自然发火原因分析

1.由于2115下顺槽回风巷AB段为煤巷，并在终采线下方，与终采线处煤柱最小间隔1.5m，受采动压力影响，煤体破碎产生裂隙，受压影响范围30m，是导致终采线处沿倾向注入的黄土浆泄漏的主要原因，如图2所示：

2.由于该工作面停采线位置位于682－11背斜轴附近，煤质松软，存在大量裂隙增加了煤的氧化性。

3.工作面停采线处因液压支架拆除需要遗留有大量木料，同时存在大量浮煤，为实体煤与采空区交接处，无法完全压实，为防灭火关键地段。

综上分析，2116I作面停采线位置存在较大的发火隐患，如不及时采取有效的技术措施，将严重制约2115工作面的安全回采，甚至会威胁到整个采区乃至矿井的安全生产，给矿井带来重大经济损失。

四、施工方案

1.巷道密封。对下部2115下顺槽回风巷进行再次喷射混凝土进行密封，尽量减少封堵材料的流失。

2.注浆堵漏。为保证2116工作面采空区的防灭火安全和21151工作面的正常、安全回采，关键是采用有效的堵漏材料，首先要求该材料能够成浆，便于输送；其次能够形成有效的隔绝空间；再次具有较强的稳定性和脱水性。因此决定在2116工作面采空区采用玻璃水配水泥砂浆进行堵漏。

本次玻璃水配水泥砂浆堵漏新工艺首先在2115下顺槽回风横川附近标高相对较低的位置开展，逐级“由下至上”直至到联络巷最高位置，浆液充填至最高位置巷道以上1.5～3m，以封堵后不再漏浆、跑浆为目的。

3.灌黄泥浆。待水玻璃、水泥浆较稳固时，由工作面上顺槽密闭处至下灌注黄泥浆。

五、注浆工艺

1.注浆设备及浆液配比。选用ZBQ 50／6型气动注浆泵1台，DB 350搅拌机1台，水泥和玻璃水的配比为1：0.6～1：1。

2.施工流程。施工由下向上逐级注浆封堵，采用上行的注浆方式施工。对于较为分散的漏(跑)浆点，采用分片包围造孔、集中控制的注浆封堵方法。

(1)打孔。注浆孔采用ZQS－100／3.0手持式气动钻机，配直径42mm的螺旋钻杆和42mm的钻头，孔深1.5～3m。预埋注浆孔口管。

(2)制浆。注浆站设在2115运煤横川附近，尽可能靠近施工地点。制浆采用人工拆袋，浆液搅拌均匀后，利于注浆泵加压通过高压输浆管路，经混合室混合后注入孔内。

(3)注浆。开泵前将注浆泵水平放置，调节调压阀至所需要的注浆终压(气压与液压比约为1：10)，将吸浆管置于浆液桶内(尽量避免浆管吸入空气)，将注浆嘴装入水眼，即可开泵注浆。

注双液浆时，保证液缸的拉杆一端吸水玻璃，一端吸水泥浆，不可在注浆中途将液缸两端的两种浆液交换使用，以防止两种浆液在泵及管道内混合速凝。

注浆初期由于岩层裂隙大，浆液扩散应力小，此时泵压低，工作气体压力低，输出气体的流量大，注浆泵的往复运动速度快，排量大。

注浆后期，岩层裂隙逐渐被填满，浆液的扩散应力增大，泵压增高，输出气体流量小，泵的运动速度减慢。当岩层裂隙被浆液填满后，注浆量达到零时，泵仍可以维持终压不变。

(4)管路及设备清洗。注浆完毕后，要立即打开注浆器后的球阀泄压，将吸浆管放进清水桶内，开泵冲洗残留泵液，如泵停用24小时以上，应拆除进排球阀，活塞胶圈，彻底清除残留泵渣并涂油防锈。

六、堵漏效果

堵漏工作于2010年8月13日开始实施，8月13日至8月底，共注水泥35t、玻璃水18t，经注泥浆试验，原有的低标高的漏浆区段裂隙已不再漏浆，达到了预期的封堵效果。

七、经济效益

先期采用压注罗克休的方式封堵，使用量为7吨，材料费用为21万元，但堵漏效果较差；采用水玻璃和水泥注浆新工艺堵漏后，共用水泥35t，用玻璃水约18t，使用材料费7.7万元。平均使用每吨玻璃水、水泥相对罗克休节约费用2万元。推广应用前景广泛，按照六矿每年100t左右的罗克休用量(资金约300万元)来说，若用水泥、玻璃水双液注浆堵漏防灭火替代罗克休，则每年可节约200万元的防灭火费用。

双液(水泥、玻璃水)注浆堵漏相对罗克休来说，受采动压力影响小，耐压而不至于产生破碎、裂隙；双液注浆堵漏后，耐压、堵漏效果好，杜绝了因2116工作面采空区自然发火事故的发生，保证了本地区的防灭火安全和2115工作面顺利回采，具有较大的安全效益和经济效益。