马丽散N在矿井施工封闭墙防治煤层自然发火中的应用

高刚 蔡伟斌 王曦

摘 要：根据胡家河矿煤矿煤层自燃发火的实际，详细介绍了对灌浆巷采用砌筑双密闭墙封闭，墙间注马丽散N处理密闭漏风的技术方案及施工工艺，对巷道密闭墙周围岩石松动圈进行压注，封堵漏风通道，消除了自然发火隐患，为防治煤层自然发火提供了新途径、新办法， 杜绝了煤层自燃，实践证明： 应用压注马散N技术堵塞了采空区漏风通道，减少采空区漏风，消除煤层自燃隐患，从根本上达到治本的要求。

关健词：马丽散N；防灭火；封闭墙堵漏

1 概况

胡家河矿煤矿设计生产能力500万t/a， 矿井采用立井开拓， 中央并列式、抽出式通风。主采煤层为4煤层， 平均厚度15m，采用综采放顶煤技术。矿井4煤层为自燃发火倾向煤层，自然发火期3～5个月，最短仅30d。2012年瓦斯等级鉴定结果为高瓦斯矿井，2012年度矿井相对涌出量为19.66m3/t，绝对涌出量达到60.4m3/min，从401101工作面生产过程的情况看，瓦斯分布表现出不均衡性。

2 马丽散N的性能特征

马丽散N是由两种成分组成的化工产品，具有高度粘合力和很好的机械性能，注入煤体后，低粘度混合物，保持液体几分钟渗透细小的裂缝，发生膨胀和粘合，有效的加固顶底板及两帮有裂隙的煤岩体，使之成为整体。马丽散N由树脂催化剂双组份材料按 1：1 比例配合组成，双组份材料均为液体，反应后具有高强度，具有一定柔韧性粘合力强、机械性能稳定的特性。马丽散N具有高度粘合力和很好的机械性能与巷道围岩产生高度粘合，可持续与工作面寿命一致。产品注射进煤岩体以后，低粘度混合物保持液体状态几秒钟，即可渗透进细小的裂缝膨胀，使松散破碎岩体粘结成一体，其良好的柔韧性能承受随后的围岩运动，提高整体支撑力，机械阻力高从而有效地增加煤体支撑强度，达到加固封堵裂隙的目的。

马丽散N的技术参数（见表1）。

3 401101工作面灌浆巷封闭施工

3.1 施工技术方案

401101工作面为401采区首个回采工作面，位于一号回风大巷南侧，该面煤层平均厚度15米，容重1.36吨/立方米。401101工作面采用倾斜长壁后退式采煤法，使用综采放顶煤采煤法进行回采，全部垮落法处理采空区，采高12m，机采3m，放顶9m。工作面走向长度1643m，切眼长度180m，垂直于两顺槽，沿煤层倾向布置；工作面采用进风巷、泄水巷、灌浆巷进风，回风巷回风的通风方式。工作面巷道采用双“U”型布置方式。灌浆巷从一号辅助运输大巷开口，平行布置在回顺外侧，相距30米，与回顺用横川连接；高位瓦斯抽放巷分里、外两段施工，里端从401101灌浆巷开口，外端从一号回风巷开口，布置在4#煤上部27米处。泄水巷从一号辅助运输大巷开口，平行布置在运顺外侧。根据煤炭科学研究总院沈阳研究院的瓦斯涌出量预测，回采工作面相对瓦斯涌出量为5.48m3/t，工作面预测瓦斯涌出量为57.08m3/min。

401101工作面自2012年10月开始回采以来，主要采取采空区灌注黄泥浆， 冒高充填凝胶， 注三相泡沫及灌浆巷密闭墙前5米范围内巷道全断面喷浆堵漏等技术， 但这些传统的防火技术已不能满足自然发火矿井高强度开采的需要， 工作面回风及回风隅角的瓦斯浓度居高不下，随着工作面的不断向前推采，顶板压力逐渐显现，在顶板压力的作用下，灌浆巷的密闭墙及周围巷帮被压酥，产生了裂隙，使采空区形成了微通风系统。由于采空区微通风系统的存在，致使采空区于2012年11月出现了一氧化碳持续升高，使得矿井必须引进新的矿井防灭火技术。结合新型高分子材料马丽散N在巷道高冒充填、封闭墙堵漏等方面进行广泛应用，通过多方调研且借鉴马丽散材料在我矿工作面成功实践的基础上，决定采用重新砌筑双墙，在墙间填黄土后在巷道顶部及两帮注马丽散N泡沫封堵剂的封闭技术方案， 密闭墙位置及注浆孔位置示意图（如图1），使防火形势有了很大改善。

3.2 施工工艺及设备

3.2.1 密闭墙施工

巷道采用双墙加黄土进行封闭，先用混泥土预制块、沙子和水泥施工靠里的一道密闭，待密闭墙施工至巷道中上部时在墙体中上部预埋灌浆管、观测管，并保证其通向被封闭的巷道空间。待靠里的一道密闭施工结束后再施工靠外的另一道密闭，在靠外的一道密闭墙施工过程中，在巷帮及距顶板300毫米处安设七根直径为Φ20mm的注浆管，注浆管的间距为1.0m， 所埋设的注浆管必须确保其通向两墙之间的空间，以便注浆时能正常使用。在密闭墙施工过程中还要不断的将黄土填在两墙中间并将黄土夯实，待墙施工结束前必须将黄土提前充填到被封闭巷道的顶板。

3.2.2 密闭墙注浆施工

巷道密闭墙靠外一道密闭墙施工结束24小时后开始向两道密闭墙之间注射马丽散N，注射马丽散N的注意事项如下：

（1）注浆施工前必须将注浆材料、注浆泵、注浆泵、清洗剂运送到施工地点。

（2）准备清洗设备用的清水或接水管至施工区域。

（3）把多功能泵及其附件组装好。

（4）连接注浆管时，人员站在安全可靠地点；注浆时，人员要避开注浆管正面位置，以防注浆管意外伤人。

（5）注浆前，检查泵体及注浆，检查注浆管是否完好，是否畅通，有无堵塞现象。

（6）注浆施工前必须向全体施工人员贯彻施工组织措施、安全技术措施，使每个施工人员都明白施工工序、施工方法和施工安全注意事项。

（7）操作人员应配备眼罩、口罩和防护面罩等劳动防护用品，作好个人防护工作。

（8）严格贯彻执行安全生产管理的各项规章制度和岗位责任制，以确保注浆施工的安全、快速、优质。

（9）为确保注浆施工的安全，快速，优质，各班组均配备有经验的注浆技术工人。

（10）向密闭墙之间注射马丽散N（如图2）。

（11）开始注浆，操作人员注意观察注浆比例和注浆压力。

（12）注浆过程中要观察是否跑浆，其它注浆管是否异常，有无串浆现象。

（13）要根据注浆中的情况，随时调整注浆压力及注浆量。

（14）如注浆管出现连续升压，则应连续注浆，直到达到结束标准。

（15）注浆人员要随时注意：当设备运转出现异常时，如压力突然增大、注浆管跳动剧烈等，要立即停机，进行检查处理。

（16）注浆期间要设专人观察注浆管、巷道周围是否有跑浆现象，发现问题及时通知有关人员采取措施处理。

（17）注浆人员严格执行注浆泵操作规程，佩带防护眼镜、乳胶手套，谨防浆液对人造成伤害；注浆管路要牢靠，各螺丝扣的连接必须拧紧，以防脱出伤人，放浆时，要注意安全，人员避开放浆阀门，防止高压浆液突然喷出，时刻注意压力表变化情况，发现异常情况及时处理。

（18）记录员跟班检查注浆情况，发现问题应立即停止注浆，向技术人员汇报。

（19）停止注浆，用树脂冲洗管路和混合枪。

（20）换到其他注浆管注浆，注浆完毕后，用清洗剂清洗多功能注浆泵。

4 应用效果分析

通过在401101灌浆巷密闭墙间的顶底板及两帮的煤岩体注射马丽散，经过多次观测，密封性好，漏风量比注射马丽散前明显减少，401101工作面上隅角的瓦斯浓度较以往有了明显的下降，采空区的一氧化碳浓度有了明显的降低。与以往普通的砌墙注浆封闭方法相比，灌浆巷密闭墙前未出现瓦斯超限现象，密闭墙内氧浓度也由原来16%下降到1.2%；401101工作面上隅角瓦斯由0.82%降到0.70%以下并稳定下来，401101采空区的一氧化碳浓度有96PPM降至45PPM，保证了401101工作面安全回采，取得了良好的经济效益和社会效益。

5 应用效果评价

马丽散N注浆密闭技术在密闭中的应用，实践证明注射的浆液在裂隙中膨胀、渗透，胶结了破碎煤岩，不仅提高密闭墙的稳定性，还有效地填充了闭墙围岩裂隙，更强化了巷道围岩，防止了向采空区通风及瓦斯的泄露。经过裂隙充填，杜绝了采空区的供氧条件，为矿井防灭火提供了强有力的保证，确保了矿井安全生产，并且因施工工艺简单，是一种安全、高效的化学充填方法，取得了良好的技术经济效益，单位成本虽有增加，但综合社会效益明显。

参考文献

[1]王爱军，赵玉新.马丽散堵漏裂隙技术在采空区密闭墙体维护中的应用[B].煤矿现代化，2010，（4）：63-65

[2]伍卫国.马丽散N、罗克休在矿井巷道封闭中的技术应用[B].煤矿现代化，2011，（2）：52-54

[3]何世久.罗克休在矿井防治煤层自然发火中的应用[J].煤炭工程， 2007，（6）：111-112.

[4]路东蕊，金世虎.新型封闭材料在处理石门向采空区漏风中的运用[J].煤，2011，20（5）：22-24.

[5]姜福兴，莫自宁.煤矿新型化学材料密闭墙快速构筑技术[J].煤炭科学技术，2010，34（6）：7-9.

作者简介：高刚，男，（1983，10-），家住陕西省咸阳市世纪大道58号，2007年6月毕业于河南理工大学采矿工程专业，大学本科学士学位，助理工程师职称，通风部科员，主要从事矿井“一通三防”管理工作。