南方某煤矿采区黄泥灌浆防灭火系统探究

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1、南方某煤矿采区黄泥灌浆防灭火系统探究　　摘要：本论文采用黄泥灌浆防灭火技术应用于南方某煤矿采区出现的自燃发火情况。主要介绍了防灭火系统，从灌浆参数计算及选择，灌浆材料的选择，泥浆如何制备，具体的施工步骤，制浆设备的选择，注浆的工艺流程等方面着手，这对南方煤矿，尤其是矿井附近多黄土资源的南方煤矿显得尤为重要，为以后其它煤矿采用黄泥灌浆防灭火具有极大的借鉴意义和推广价值。关键词：黄泥灌浆机理；灌浆系统；灌浆材料要求；灌浆设备；注浆工艺；防灭火中图分类号：TD75文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）07-0033-02

2、0引言采区火灾是指发生在矿井采区、威胁矿井安全生产、形成灾害的一切非控制燃烧，是煤矿中产生的主要自然灾害之一。它的发生和发展不仅烧毁大量的煤炭资源和设备，而且产生大量的高温烟流和有害气体，危及工作面作业人员的生命安全，有时还会诱发煤层瓦斯爆炸，进一步扩大其灾害性。我国每年都有很多起采区火灾恶性事故的发生，给人民生命财产和国家带来巨大损失[1]。6煤炭自燃是指煤炭接触空气后，因煤自身氧化产生热量，热量的积聚使煤炭自燃发火而产生的火灾。煤炭自燃有一个孕育的过程，发展缓慢，多发生在采空区、破裂的煤柱和煤壁以及集中堆积的浮煤等区域。因自燃

3、火灾火源隐蔽，较难发现和扑灭，有的自燃可以持续数月、数年甚至十年之久，使其火灾范围扩大，烧毁大量煤炭，冻结大量资源[2]。本采区煤层属薄～中厚煤层。煤层倾角一般5～15°，赋存较稳定，煤层结构简单。煤层顶板均为泥岩等软弱岩层，易冒落，通常可将采空区充填密实。该矿采区的煤炭自燃发火期为3～6个月，经鉴定等级为Ⅰ类，属容易发火煤层，本研究按煤层具自然发火考虑。该矿井口附近有丰富的黄土资源，为良好的灌浆材料，可就地取材，且开采容易，效果显著、安全可靠可满足矿井灌浆的要求，该矿开采范围不大，生产规模小，为减少征地，减少煤柱损失，简化系统，

4、方便管理，设计采用集中灌浆系统，集中灌浆站布置在副井口附近。1灌浆的作用与机理黄泥灌浆是利用高压水轮或机械设备，将其与水按适当比例配比，制作成有一定浓度的浆。再借助自然压差或泥浆泵。由管道进到采空区。覆盖包裹遗留在采空区的浮煤或渗入煤柱裂隙运用热力学与燃烧学理论分析。黄泥灌浆具有以下三个方面的作用。即：隔绝空气，阻止煤炭氧化的作用；增加煤的外在水份，吸热降温，抑制氧化的发展；对已自热升温的煤炭，具有冷却散热作用[3]。62黄泥灌浆系统2.1灌浆参数计算及选择2.1.1灌浆土量按日灌浆所需土量计算：2.1.2灌浆泥水比根据该矿所处矿

5、业集团生产矿井灌浆经验，取灌浆泥水比为1：6。2.1.3每日制浆用水量和每日灌浆耗水量每日制浆用水量：2.1.4每日灌浆耗水量：2.1.5每日灌浆量2.2灌浆材料的选择2.2.1对灌浆材料的要求①对于黄土的颗粒不能大于2mm。②主要物理性能指标：密度为1.3～2.5g/cm3；塑性指数为9～11（亚粘土）；胶体混合物（按MgO含量计）为25%～30%；含砂量为25%～30%（粒径为0.5～0.25mm以下）；容易脱水和具有一定的稳定性。③不含有（或少含有）可燃物。2.2.2灌浆材料的选择6根据该矿的实际条件，井口附近的大量黄土资源

6、可满足根据材料数量和质量的要求，可以就地取黄土作为矿井防灭火灌浆材料。2.3泥浆制备泥浆质量是影响灌浆效果的重要因素，要求泥浆要粘度适当、流动性好、灌后能很快析水。故应对土料的选择和泥浆配制特别重视。在土料分析和泥浆试验的基础上，结合其它采区的配制经验和本采区实情，土料选用中粉质壤土。所用的泥浆比重控制在1.1～1.55，水土比（重量比）为2：1～6：1，粘度16s～50s，泥浆干密度采用与堤体干密度基本一致。取土方式：由于该矿生产规模不大，每日灌浆量不多，采用人工取土即可满足灌浆要求。灌浆站主要设施：设计采用固定式灌浆站，其主要

7、设施有储水池、泥浆搅拌池、灌浆槽、贮土场等。2.4施工2.4.1灌浆方法根据现场的实际情况，本矿采用随采随灌的方式[4]，走向壁式工作面采用埋管灌浆的方法，必要时进行补充洒浆。2.4.2钻孔与布孔钻孔灌浆是在煤层底板运输巷或回风巷以及专门开凿的灌浆巷道内，也可以在临近煤层的巷道内，向采空区打钻灌浆，钻孔直径为75mm。为减少深孔或便于安装钻机，而又不影响巷道内的运输，在巷道内一般每隔20～30m距离开一小巷（称钻窝或钻场），在钻场内向采空区打扇形钻孔灌浆。2.4.3灌浆工作制度6按回采工作面“两采一准”的工作制度，灌浆站相应采用每

8、日2班灌浆、每班灌浆时间5h的工作制度。每年工作330天。2.5设备选择2.5.1制浆主要设备制浆的主要设备有破碎机和搅拌器。破碎机选用2PGC型双齿辊型，配IJB21-8型电动机，功率为8kW。搅拌器的配用电动机为Y160L-6型，N=11kW。