矿井防灭火材料安全性与环保性研究

胡越

摘 要：以1309停采工作面为研究对象，对使用的防灭火材料水玻璃凝胶、SF-1赛福特快速密闭材料的进行了简介，提出了有害气体检测、水质检测、温升控制检测方案，依据相关的标准对其进行了实验分析，得到2种防灭火材料有害气体、水质、温升检测数据均为超过规定，表明工作面使用的防灭火材料具有安全性与环保性。

关键词：水玻璃;赛福特;有害气体;水质

1工作面概况

1309 工作面现开采煤层为3煤层，3煤为Ⅱ类自燃煤层，最短发火期为43天。采煤工作面初、末采及停采撤架期间采取施工隔离墙、预防性注浆、注胶、注惰性气体等综合防灭火措施。工作面停采后，对停采工作面轨、运顺端头进行打设隔离墙、喷涂封闭材料，对两端头及架间施工防灭火钻孔压注胶体进行预处理。1309停采工作面采用压注水玻璃凝胶及对1309轨顺、运顺端头2处绞车窝采用喷涂SF-I赛福特的方式进行防灭火施工。

2防灭火材料分析

2.1水玻璃凝胶

水玻璃凝胶防灭火技术是近几年发展起来的新型防灭火技术，该技术集堵漏、降温、阻化、固结水等性能于一体，较好的解决了灌浆、注水泄露流失问题;技术工艺及设备与井下有限作业空间等实际条件的适应性，使该技术在灭火过程中充分发挥其效能，快速有效的控制和扑灭火势。已成为煤矿必不可少的防灭火技术之一。该技术具有以灭火速度快、安全性好、火区启封时间短、火区复燃性低的特点。

注胶管路流经路线为：

北风井制浆站一北风井井底车场一北翼北总同一东翼总回一一采行人上山一1309轨、运顺行人联一注浆机（混合小苏打）一1309轨顺、运顺（注胶地点）。

2.2 SF-1赛福特快速密闭材料

SF-I赛福特快速密闭材料是两种复合高分子液体混合熟化而成的。两种液体是经专用设备加压按一定比例短暂结合熟化后由专用喷枪送到预填点，体积瞬间膨胀达到10- 30倍。反应膨胀运行中，填充煤岩空间及裂隙，具有很强的粘结性，并能与煤（岩）块体混凝土等多种材料粘结，同化成整体，具有极强的密封堵漏（风、水）性及抗压、抗剪切的强度。对防治瓦斯涌出、防治煤炭自然发火、防堵水及维持围岩强度均具有一定功效。

采用的两种原材料，即称为A、B料，A料为深灰色，有粘性;B料为深褐色。A、B两种料结合即成赛福特充填材料。膨胀充填空间裂隙，粘合能力强，与松散煤（岩）体粘结为一体，加同封闭性强，具有良好的柔韧性，防震抗压，挤压有很强的同弹性，固化后不开裂、不脱落，适应井下任何地点充填使用，适应井下任何地点充填使用。2.3工作面防灭火材料使用

根据现场情况，对130停采面两端头各20组支架架间施工钻孔压注水玻璃凝胶;对1309轨顺端头2处绞车窝和1309轨顺端头附近其他有裂隙的位置喷涂赛福特进行堵漏。

3安全性与环保性检测方案

3.1取样位置确定

为了准确的测定防灭火材料在现场产生的气体情况，取样点尽量避开断层、褶皱、裂隙带等地质构造带，尽量保持注胶后的状态。经分析和比较，结合矿井推进情况和风、水等条件来选择。根据井下实际状况，布置多个取样点，各取样点之间不小丁50m。

3.2气体取样方案

在泵注水玻璃凝胶时，工作人员需要现场对1309 工作面两端头20组支架所组成的2-1#区域和2-2#区域进行气体检测，并用仪器取气体带回实验窒检验，还要在注胶花管外漏端进行气体检测，并取注胶花管外漏端气体回实验窒进行检测;在喷涂SF-I赛福特快速密闭材料期间，工作人员需要现场对1#和3#区域气体进行检测，并用仪器取气体带回实验室检验。

3.3水取样方案

在注胶地点，用仪器取浆液，然后在注胶处取水样，在实验窒对浆液进行实验分析，得出水质的影响情况。

4数据及评估结果分析

4.1气体检测数据及评价分析

在1309停采T作面使用防灭火材料时进行气体检测，同时取样进行实验窒分析化验，得出防灭火材料在原材料存放区、混成料区、喷注位气体检测数据。

4.1.1水玻璃凝胶气体检测分析

根据检测结果得出，水玻璃凝胶材料在原材料存放区、混成料区、注胶位检测的气体值：

一氧化碳最高值为0.03、二氧化碳最高数值0.12%、二氧化氮最高数值0.040、氨最高数值0.68、二氧化硫< 0.6、硫化氢<0.55、氧气最低值21.2%、甲烷最高值0.045%，均未超过相关规定。

4.1.2 SF-1赛福特气体检测分析

根据检测结果得出，SF-I赛福特快速密闭材料在原材料存放区、混成料区、喷涂位检测的气体值：一氧化碳最高值为0.09、二氧化碳最高数值0.11%、二氧化氮最高数值0.056、氨最高数值0.76、二氧化硫<0.6、硫化氢<0.53、氧气最低值20.7%、甲烷最高值0.046%，均未超过相关规定。

4.2水质检测数据及评价分析

4.2.1水玻璃凝胶水质检测分析

通过在1309 工作面注水玻璃凝胶现场进行取样实验，得出实验数据如表1所示。

4.2.2 SF-1赛福特水质检测分析

通过在1309工作面喷涂SF-I赛福特快速密闭材料现场进行取样实验，得出实验数据如表2所示。

4.2.3评估结果分析

根据1309 工作面注胶现场水质检测结果：pH值7.25、铁值0.4386μg/mL、砷值7.23500μg/L、汞值1.73μg/L，均没有超标，符合要求。

根据1309 工作面喷涂现场水质检测结果：pH值7.38、铁值0.4403μg/mL、砷值7.2422μg/L、汞值1.68μg/L，均没有超标，符合要求。

4.3温升检测数据及评价分析

4.3.1温升检测方案

在检测防灭火材料在混合和喷注过程中温升情况时，分别在8时、10时、12时、14时、16时、18时、20时7个时间点同时对浆液所处环境进行检测。

4.3.2温升检测结果分析

通过检测结果可以看出，喷注水玻璃凝膠和喷涂SF-I赛福特快速密闭材料时，浆液内部温度与外部温度基本上保一致，没有随着浆液的混成或喷注出现大的变化，东滩煤矿使用的防灭火材料在混成或者注入、喷涂过程中，对注入、喷涂作业环境温度没有影响。

5结论

以1309停采工作面为研究对象，对使用的防灭火材料水玻璃凝胶、SF-I赛福特快速密闭材料的进行了简介，提出了有害气体检测、水质检测、温升控制检测方案，依据相关的标准对其进行了实验分析。对检测结果进行分析，其中2种防灭火材料在原材料存放区、混成料区、注胶位检测一氧化碳、二氧化碳、二氧化氮、氨、二氧化硫、硫化氢、氧气、甲烷，均未超过相关规定;pH值、铁值、砷值、汞值均没有超标;浆液内部温度与外部温度基本上保一致，没有随着浆液的混成或喷注出现大的变化。

参考文献：

[1]王海鹏，新型矿井凝胶防灭火材料的特性试验研究[J].山西煤炭，2018，38（03）：51-54.