已封闭采空区气体异常治理技术

侯会伟 李栋梁 秦 鹏

（山东省天安矿业集团有限公司，山东 曲阜 273100）

Abstract:Aiming at the present situation of gas anomaly in the closed goaf of Xingcun Coal Mine, accompanied by the difficulties of scrapping three holes in the closed wall, water loss of fly ash slurry filled in the goaf and frequent vibration in the closed area, measures are taken to fill the airtight periphery with inorganic foaming materials, which effectively solves the abnormal gas situation in the airtight, improves the mine sealing treatment level, and ensures the mine safety.

Key words:goaf; gas anomaly; treatment technology?

1 概述

星村煤矿主采3 煤，经自燃倾向性和自然发火期鉴定，矿井3煤为自燃煤层，最短自然发火期24 d，自然发火的治理成为矿井安全生产的难题及重点。

为了有效管控采空区内自然发火、瓦斯、冲击地压重大风险，三采区巷道封闭后均进行了双墙夹墙充填施工及空巷充填处理。

星村煤矿3307 工作面2017 年6 月回采结束后按照规程要求进行了封闭，后进行了充填粉煤灰浆液处理。由于封闭时间较长，3307 封闭区受巷道地压影响，密闭部分顶板及帮部出现裂隙，封闭区漏风通道增加，导致封闭区气体不稳定，出现异常。

2 封闭充填采空区概况

3307 工作面回采结束后在运煤巷以里两顺槽开门口位置均施工了一道500 mm 砖墙，3307 轨道顺槽联络巷和运输顺槽联络巷开门口向里不大于6 m位置分别施工了双墙夹墙，里墙厚度370 mm，外侧墙体厚度500 mm，墙体中间预留500 mm 充填无机发泡材料。

3307 轨道顺槽开门口向里为平巷，充填距离20 m，充填空间约为800 m3，累计充填粉煤灰为2400 m3；3307 运顺开门口向里约9 m 平巷，13°上山长度约18 m，7°上山长度约20 m，以液面最低点至7°上山起坡处计算充填空间约640 m3，累计充填2000 m3。3307工作面封闭充填示意图如图1。

图1 3307 工作面封闭充填示意图

3307 工作面由于充填导致两顺槽及运煤巷以里束管全部报废，仅留有运顺开门口密闭以里15 m单只束管可以正常采样。

2020 年10 月7 日每周对密闭墙进行取样分析时发现3307 运顺密闭里15 m 气样一氧化碳浓度达到131 ppm，通过留设的三孔进行注水后发现管路堵塞，密闭墙存在喘息现象，漏风通道增加，三孔报废增加了治理难度。密闭束管分析见表1。

表1 密闭束管分析表

3 封闭充填采空区气体异常治理技术

由于密闭预留的三孔均报废无法使用，采取密闭周边打眼堵漏充填无机发泡材料的措施来治理封闭区气体异常。钻孔施工示意图如图2、图3。

图2 3307 运输顺槽钻孔施工图

图3 3307 轨道顺槽钻孔施工图

3.1 密闭周边打眼充填无机发泡材料

（1）采用气动双液泵对密闭周边打孔区域充填无机发泡材料。该材料为单一粉料加水，水料比控制在1:0.4～0.8，并根据效果进行调整，发泡倍数可达8 倍左右，最终形成的物体细密性较好，强度不少于0.1 MPa，可以有效地进行封堵。

（2）密闭钻孔距底板约1.7 m，角度约21°，深度约4 m 或至顶板位置，具体位置、角度及深度根据现场情况适当调整。在密闭及周边重新施工钻孔并充填封闭漏风通道；在密闭中部施工钻孔，钻孔倾向采空区钻至密闭里侧顶板处进行充填堵漏处理；在密闭周边施工钻孔对帮部裂隙进行充填堵漏处理。

（3）定眼时，钻工和点眼人员相互配合，钻工站在风动扳手的后侧面，平握把手，调整钻腿到适当的高度，点眼人员要站在一侧，避开司机视线，手握钻杆，把钻头放在眼窝上。

（4）开钻时要先给水，后给风。钻眼过程中，给水量要均匀适当。更换钻杆时，要先停风再停水。

（5）钻工扶钻时，要躲开眼口的方向，两腿前后错开，脚蹬实底，以防钻杆折断时风动扳手扑倒或断钎伤人。遇有突然停风、停水时，应将风动扳手取下，拔出钻杆，停止钻眼。

（6）钻孔施工完毕后，对施工的钻杆长度做好标记，将一次性钻杆插入钻孔中，外侧使用棉纱等进行封孔处理。对密闭墙外侧周边及底板施工钻孔，钻孔深度约1 m，根据现场情况适当调整施工钻孔的数量及深度。钻孔施工完毕后对周边破碎区域注充填材料处理。

3.2 充填技术

（1）将气动泵运至施工地点，将Φ13 mm 高压胶管和两出料口用一个三通连接，混合前端连接1～2 根Φ13 mm 胶管，与留设的一次性钻杆或原措施孔连接。

（2）Φ25 mm 高压胶管一端与风管路连接，打开进风阀门，吹干净管内残留物后与泵体连接。

（3）将两空桶盛水（若无闲桶则用一个），把两吸料软管分别放入桶内，打开进气阀门，查看管路是否畅通，若有问题及时处理。

（4）将高压胶管和混合器连接后，打开进气阀，检查注胶管路是否畅通。

（5）一切正常后，将两拌料桶刷干净，按照一定的比例配置浆液（充填时水料比1:0.4～0.8），将两桶基料配好，轮流使用。

（6）充填时，观察充填区域密闭周边情况，漏液严重时，及时冲刷管路停止充填。

（7）当注浆泵压力上升时，停止充填，查看是否堵管，持枪人在保证枪头前方无人的情况下，用清水冲洗管路。

（8）充填完毕后，及时用清水冲洗管路，防止管路堵塞。

4 治理效果分析

经过治理后对密闭内进行为期一周的取样分析，每天一次。束管分析见表2。

表2 治理后束管分析表

通过束管分析可以看出，密闭内一氧化碳浓度消减为0 ppm，氧气浓度下降到2%以下，封闭采空区内气体异常情况得到了有效处理。

5 总结

通过实施对已封闭采空区密闭周边打孔充填技术，采空区气体得到了有效的控制，消除了封闭区气体异常的隐患，总结出了粉煤灰浆液充填的空巷水分流失后形成空间的再次充填方法，为今后矿井已封闭区域处理气体异常隐患积累了技术经验。