摘要:結合煤層自燃火勢及范圍,通過采取合理的滅火方案及措施,有效地遏制了火勢范圍擴大,最大限度的減少能源損失,在較短時間內礦井得以恢復安全生產。介紹膠體防滅火技術在韓家灣煤礦煤層自然滅火中的應用和效果。
關鍵詞: 膠體 滅火 應用 效果
一、礦井概況
韓家灣煤礦位于神木縣大柳塔鎮(zhèn),2005年開始進行升級改造,改造后生產能力提高到150萬噸/年,服務年限為40年。煤層埋藏深度70m,主要開采1-2上、1-2下和2-2煤層,1-2上煤層平均厚度1.68m,1-2下煤層厚度2.5~2.8m,層間距約2.8m,2-2煤層平均厚度4.5m,與1-2煤的層間距約28m。煤種為長焰煤、不粘煤,屬易自燃煤層。
二.火區(qū)概況
2008年12月30日,韓家灣礦1-2煤層自然發(fā)火,初期發(fā)現明火點和高溫區(qū)位于距井口約130m處的主斜井穿1-2煤層約8m范圍內,并迅速發(fā)展到約20m范圍,經救護隊探查,主斜井附近的1-2煤層巷道內有明火(高溫和明火區(qū)范圍見圖1),遂采取灑水、注水的措施控制了明火,并從主斜井內高溫區(qū)以上5m至高溫區(qū)以下12m(約25m)的范圍內向巷邦和巷頂灌注羅克休封堵漏風,然后對1-2煤層與火區(qū)相關的巷道實施了封閉(圖1中1#、2#和3#閉墻),有效地隔離和控制了火區(qū)。
圖1 高溫和明火區(qū)范圍示意圖
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三、滅火及施工方案
1-2煤火區(qū)的位置較為明確,為確保礦井的安全生產,防止高溫火區(qū)復燃或向其它生產區(qū)域蔓延,決定向已封閉的高溫區(qū)內施工鉆孔壓注高分子膠體,徹底熄滅火區(qū),經與西安科技大學滅火專家共同研究,采用打鉆注膠滅火方案。
1鉆孔施工機具
施工機具:KHY-50/38注膠鉆孔快速施工機具,機具構成見圖2。
1-巖石電鉆;2-加水器;3-連接變頭;4-鉆桿;5-導軌;6-支承座;7-鉆頭。
圖2 KHY-50/38鉆具結構及組成圖
主要技術參數:
1)最大鉆進深度:80m(煤體和松散煤體內)。
2)打鉆方式:濕式打鉆。
3)動力:3kw電機。
4)鉆進速度:40m/h。
5)鉆桿:鉆桿和套管一體化,每根長度1.2m,外徑50mm,內徑38mm。
6)鉆頭:外徑54mm,內徑38mm,有效過流斷面大于內徑32mm的套管。
2鉆孔施工工藝流程
鉆孔施工流程:穩(wěn)鉆—鉆進—封孔口—移鉆。
1)穩(wěn)鉆
首先接好鉆機電源和水管,然后根據鉆孔設計,在井下巷道內靠巷幫安放鉆機,并用點柱加橫梁穩(wěn)好鉆機,鉆機應安放平穩(wěn),不發(fā)生傾斜、位移。
2)鉆進
按要求安放好鉆機后,連接好鉆桿、鉆頭,打開鉆機進水閥門,開啟鉆機電源后向設計位置鉆進。
3)封孔
鉆孔打好后,應及時用封孔材料(棉紗)將鉆孔封好,防止向火區(qū)漏風供氧。
4)移鉆
一個鉆孔打好后,移動鉆機,按要求施工下一個鉆孔。
3鉆孔布置
鉆孔布置:鉆孔終孔位置在1-2煤層著火巷道內,以及著火巷道頂部和巷幫的松散煤體內,開孔位置在主斜井和1-2煤繞道內。向1-2煤層著火的巷道內施工7至8排鉆孔,鉆孔排距9m,每排3個(順序為左孔、中孔、右孔),約需施工鉆孔25個,鉆孔長度4m~24m,平均15m,總施工量約300m。
圖3 注膠滅火鉆孔布置示意圖
鉆孔編號:按終孔位置對鉆孔進行編號,分別為左1、中1、右1、左2,……,并對現場施工的鉆孔進行明確的標識。
基準鉆孔:以中1為基準,終孔位置在主斜井透1-2煤層點的正上方。
施工順序:由于火區(qū)封閉時間較短,主斜井內高溫區(qū)段風流不穩(wěn)定,且在1-2煤繞道內發(fā)現明火點,為確保鉆孔的及時施工,首先在1-2煤繞道內施工左2、中2、左3、中3、左4、中4、左5鉆孔,待火區(qū)得到初步控制且穩(wěn)定后,再從主斜井內施工剩余鉆孔。
4滅火材料(高分子膠體)
滅火材料選用高分子膠體,高分子膠體由水和MCJ12滅火劑構成,見圖4。