罗克休泡沫新型防灭火材料在马兰矿的应用

崔崇斌

山西西山煤电股份有限公司马兰矿，于1990年6月建成投产。设计生产能力年产400万t，服务年限107年，井田面积80 km2。马兰矿位于吕梁山东翼、古交市西南16 km处。井田沿倾斜方向划分为+910、+680、+480三个水平开采。井田共有10层煤层，分为上、下组煤。主采煤层有02#、2#、8#。矿区交通便利，有铁路专用路线与太岚线相接，区内公路和太古公路相通。

南三采区12310工作面西面45 m为12308采空区，东面22 m为12312采空区，北东面相隔75～95 m煤柱为南五采区东回风大巷，南西面为南三左轨下山延伸段，本工作面里程0～166 m上部3.3 m左右为10316采空区。12310工作面所采煤层为二迭系下统山西组2#煤层，属稳定可采的近水平中厚煤层，结构复杂，在上部含一层稳定夹矸，平均厚0.20 m，12310工作面尾巷采用锚杆、锚索支护。

1 问题的提出

12310尾巷属于专用回风巷，巷道内未铺设轨道、安装绞车，且整个巷道受采动、四周采空区压力的影响，巷道断面严重缩小、变形，造成12310工作面采空区横贯封闭运料极其困难，劳动强度超负荷;横贯封闭时，做防火墙位置绞断金属网后，由于顶板破碎严重，冒顶0.8～1 m左右，防火墙施工封顶时作业人员手难以触到，甚至无法封顶。

2 罗克休泡沫的适用范围、特征及技术参数

2.1 适用范围

罗克休泡沫(胶体浆)可用于煤矿密闭、防灭火高冒充填、封堵煤层裂隙、构筑防火墙等。

2.2 特 征

高膨胀率，膨胀体积为原体积的25～30倍，充填用量小，泡沫反应迅速，常温下20～30 s即可反应完毕，10℃ ～15℃时3～5 min内膨胀结束，并在20 min内硬化，不需要防漏支架，有好的机械抗压性(0.2 MPa左右)，经得起岩层的运动;不蔓延火焰，适用于井下灭火。

2.3 技术参数

原产品技术参数见表1。聚合产品—罗克休泡沫的技术参数见表2。

3 施工工艺

3.1 施工工艺

在需要封闭的地点首先采用两层木板封闭，然后向封闭的空间注射罗克休材料。注胶时使用专用气动泵将树脂和催化剂以4∶1的比例送入注射枪，两种原料混合后迅速发泡，通过注射管注入使用地点后20 min左右硬化。要求压风压力在0.4～0.7 MPa即可，而泵输出的高压液体压力是供给压风压力的7倍。泵体积是 1.42 m ×0.52 m ×0.52 m，质量约100 kg。具体工艺为：用木板封闭预注区—连接压凤管至专用泵—高压胶管连接注射枪和注射泵—将3根吸液管分别插入2个装有树脂桶和1个装有催化剂桶内—开泵注胶—注胶结束—用溶有火碱的水洗泵—用水冲洗机具—停泵—拆卸注射枪。其工艺流程见图1。

表1 原产品技术参数表

表2 聚合产品—罗克休泡沫的技术参数表

图1 工艺流程示意图

材料用量计算：

式中：

Q—材料用量，桶;

K—材料富裕系数，取1.1;V—空洞容积，m3;

n—发泡倍数，取25～30;

d—罗克休泡沫密度，t/m3，取 1.26;

25—每桶容积，kg。

3.2 施工设备及材料

采用罗克休泡沫封闭采空区时常用设备及材料见表3。

表3 常用设备及材料表

3.3 注意事项

1)施工前要对注射泵进行一次全面检修。

2)注射枪出口软管一般不要超过6 m，否则容易堵塞，出口管直径应用DN10－DN10软管，不宜用大直径。

3)注射前一定要将桶内树脂摇晃均匀。

4)注射时备足原料，同时至少在施工现场备2桶清水，避免吸空损坏活塞或突然停风堵塞管路。

5)施工时最好带防护眼镜和橡胶手套。

4 工作面现场的应用

原采空区的防火墙通常为料石墙，中间充填黄土，不仅存在黄土充填不实，接顶困难，而且在地应力的作用下，常常会被压裂，内部瓦斯会随着漏风流流出，存在严重的安全隐患。12310工作面由于尾巷运料较困难，改板闭中间充填黄土，除了以上问题外，还存在老鼠洞，而老鼠洞更容易造成瓦斯积聚。

鉴于以上存在的问题，结合罗克休材料性能、适用范围及初次在该矿封闭北三采区22304采空区的试用，南三 2#煤右轨下山口、1#、2#、3#、南三转运巷12305皮带巷与尾巷之间挡风墙外再加一道罗克休泡沫墙封堵漏风，12309尾巷废弃溜煤眼采空区的封堵效果，再次使用罗克休泡沫材料对12310尾巷采空区横贯进行了封闭，减少了采空区瓦斯向外涌出量，取得了较好的效果，保证了12310工作面的顺利回采。

5 效果

综上所述，通过罗克休泡沫材料在马兰矿22304、12311、12305、12310 工作面的使用，降低了工作面系统的内部漏风、采空区瓦斯向外涌出，为矿井通风瓦斯治理提供了保证。

主要有以下几方面的优点：

1)该泡沫材料成型后性能稳定，不皲裂，具有良好的柔韧性，在受压时，可以变形但不开裂。

2)施工工艺简单，运输方便。

3)顶板冒顶处，人手难以触到位的，该泡沫材料可以触到。

6 建议

1)价格昂贵。与料石比较，8 m2的断面材料费用昂贵，约11 284元。所以，应在确实需要时才使用。

2)施工地点大都是巷道变形严重时，泵体积过大，难以搬运。建议改装成能组装或体积小的。

3)施工时利用井下废弃管道作卸压孔，减小刚注入罗克休的压力，等凝固一个班后，再封堵卸压孔。

4)渗透性差。如果渗透性加强一点，不打钻，能够扩散到压酥的煤体内，效果会更好。

5)施工泡沫墙的两侧点柱一定要多打几根，增加泡沫墙的抗压性能。