4凝胶阻化技术在22416工作面火灾治理中的应用.doc

凝胶阻化技术在*矿井22416采空区火灾治理中的应用摘要：凝胶阻化技术是近年发展起来的扑灭煤层火灾的新技术,本文以凝胶阻化技术在*矿井22416工作面火灾治理中的应用实践为例,介绍了凝胶阻化技术的特点，硅酸凝胶的配方，凝胶阻化技术的实施方案。实践表明，采用凝胶阻化技术注浆封堵采空区、密闭采空区通道配合采面快速推进方法综合治理火区,效果显著。关键词 硅酸凝胶 采空区火灾 注浆 1.引言2009年2月,*矿井 22416工作面推进至距机巷4测点16.5m，时，工作面上隅角有一股异常气味，类似于煤焦味，后经救护队员测定，工作面回风巷，特别是工作面上隅角处，一氧化碳浓度超过了煤矿安全规程所规定的要求，判定22416采空区已煤炭自燃。为了防止事故扩大, 决定采用凝胶阻化技术注浆封堵采空区、密闭22416采空区通道及采面快速推进相结合的方法进行综合治理，取得了良好的效果。2.工作面概况*矿井开采煤层为二煤、四煤。煤层属于中生界三迭系，上三迭统杨梅垅组，矿井煤层不具有自然发火倾向性，但四煤层局部具有自然发火倾向。22416工作面为四煤层，单一结构，块状半亮型焦煤。煤层厚度在1.8m6m，平均为2.2m。下安全出口处煤层厚度达6m，厚煤层呈条带分布，倾向长约10m。工作面采用走向长壁后退式采煤法，采煤工艺为炮采。一次采全高，见顶见底，局部地段煤层超过3米时，采取托顶煤或者丢底煤方式推进。 3.起火原因分析许多学者研究普遍认为,煤与空气中的氧相互作用,是煤炭自燃的基本原因。煤炭自燃发火必须具备四个条件:可燃物质煤炭,特别是破碎状态的煤炭;有连续空气供氧的条件;有积聚氧化热的储存环境;上述三个条件稳定持续足够时间。以上四个条件必须同时具备,缺一不能自燃 1根据以上理论，经过分析，得出22416工作面发生自燃的原因为： (1)、局部煤层本身具有自燃倾向性。煤厚超过3米的地段，采取托顶煤的方式推进，致使未回收的煤留在了采空区。（2）、足够时间的供氧条件。采空区采用“全部垮落法”处理，大面积漏风。（3）、蓄热条件。该工作面属于深部开采，地热大，工作面温度达到28以上。4.火灾治理措施由于考虑到采面接替紧张、采空区范围广，经技术人员多次研究，决定采用凝胶阻化技术注浆封堵采空区、密闭22416采空区通道及采面快速推进相结合的方法进行综合治理22416采空区“高温点”。4.1凝胶阻化技术 2该技术所采用的凝胶阻化剂是一种粘塑性的化合物，该材料有以下特点：(1)渗透性好，可渗透到煤和岩石的裂隙中,并有一般阻化剂的阻燃性。(2)具有密封性能，起到防止漏风的作用。(3)具有固水性能，可发挥水阻止煤氧化、吸热降温的物理作用。(4)具有吸热降温性能，成胶反应属吸热反应，从而对煤体起到冷却作用。(5)喷注工艺简单,价格低廉。(6)不易失水，寿命长。4.技术方案的实施4.2.1凝胶灭火技术的实施：本次采用的凝胶配方为硅酸凝胶，硅酸凝胶的主要成分为水玻璃和固化剂。先将水玻璃和固化剂分别配成一定浓度的水溶液，在注浆或喷洒前进行混合，经一定时间后凝固成凝胶。有关反应为：2NH4+SiO32-=H2SiO3+2NH3注浆用材料严格按规定比例配制，配制比例为：清水：水玻璃：碳酸氢铵=1516.7：50：33.3。浆液配制时，首先在配浆池内注水1516.7kg（注浆池为1.6m3），再放入碳酸氢铵33.3kg，搅拌2分钟左右，最后倒入水玻璃50kg，搅拌3分钟，整箱液体变成乳白色浆状，即可立即开启注浆泵注浆。将ZHJ12/1.2型矿用移动式防灭火注浆泵移至22416工作面联络巷进风侧，出浆管接至距工作面上安全出口10m处，然后连接三通，在三通主接口处连接注浆管插入风巷处中部老塘，采煤班在回柱放顶的过程中，不要拔出，只能加接，注浆铁管预埋老塘，工作面放炮完毕，立即开启闸阀注浆；在三通支口处接上15m左右软管，在软管口接上注浆嘴，此支管注浆嘴可在风巷以上15m范围内喷浆或者插入老塘注胶，采煤班放炮完毕，及时在此区域注胶或者喷浆。4.2.2 密闭工作面采空区通道通风人员必须每班检查360、380及22416进风巷的密闭情况，若有漏风现象，必须立即使用黄泥进行封堵。检查22416进风巷的密闭情况时，要严格检查巷道的通风情况。4.2.3 工作面快速推进工作面的开采严格按作业规程执行，按正规循环推进，每班推进由1.6m提高至2.0m，加快了工作面的推进速度，有利于远离“火区”。5.技术经济效果5.1灭火效果采用凝胶阻化堵漏技术进行堵漏采空区后，对一氧化碳进行监测。一氧化碳监测点的布置：22416工作面中部、22416工作面上隅角、工作面溜子尾、回风巷，每隔1小时检测一次。监测结果如图1：图1.回风巷CO变化曲线图监测的结果表明，自2月22日注胶以后,回风巷CO浓度由原来的2000ppm降至6ppm,时间仅用了29天，效果显著。5.2经济效益四煤（22.58 MJ/kg）售价600元/吨，火灾治理期间共采出四煤1.95万吨，计销售收入：1170万元。灭火所用成本费用共计为9.85万元。其中：(1)、碳酸氢铵和水玻璃用量分别为11吨和17吨，单价分别为1200元/吨和2900元/吨，费用为：11120017290062500元，计6.25万元。(2)、设备和其它材料费用（购买钢管、软管，租赁注浆泵等）为3.6万元。综上所述，实现经济效益为：11709.85=1160.15万元。5结语、凝胶阻化技术的成功应用，为煤矿防灭火提供了经验。、采用凝胶阻化技术注浆封堵采空区、密闭22416采空区通道及采面快速推进相结合的方法成功治理22416采空区“高温点”，不仅保证了采面的顺利接替，而且采出煤炭1.