新型泡沫防火材料在新集一矿的应用

储方健 张凯 孙铁霞

　　淮南新集煤矿年生产能力400万吨，目前开采-450水平，主采13-1及13-1下煤层，煤层平均厚度8米，倾角5-25度，自燃发火期3-6个月，最短36天。在开采方法上，采用放顶煤综采技术；在巷道布置上，采用全部煤上（下）山；在采区内，采用无煤柱小阶段连续开采技术；这种开采布局达到了高产高效的目的，但随之也产生了一系列安全问题，尤其是矿井自然火灾日趋严重自投产以来，共发生自燃火灾17起，停采线自燃4起，工作面自燃1起。为了保证安全生产，近几年来，矿井采用了多种防火技术，特别是采用罗克休泡沫防火技术以来，矿井防火形势有了很大改善。
　　1、罗克休泡沫的适用范围、特性及技术参数
　　1.1 适用范围
　　罗克休泡沫是一种中空充填产品，具有良好的机械抗压性（0.2MPa左右），可用于煤矿做密闭墙、高冒充填、封堵煤层裂隙、构筑防火墙等。
　　1.2 特性
　　高膨胀率，膨胀体积为原体积的25-30倍，充填用量小；泡沫反应迅速，气温30℃时30秒即可反应，10-15℃时3-5分钟内膨胀结束，并在20分钟内硬化，不需要防漏支架，有良好的抗压能力（0.2MPa左右），经得起岩层的运动；不蔓延火焰，适用于井下灭火。

2、施工工艺
2.1工艺流程
使用专用气动泵将树脂和催化剂以4：1的比例送入注射枪后喷出，两种原料混合后迅速发泡硬化。工艺流程如图：

　　材料用量计量计算：Q=v×(1+i)/(n*25)Q：材料用量，单位桶；v：空洞体积；i：施工误差系数，取10%；n：发泡倍数（25-30）；25为每桶的容量。
　　若是多孔换位注射，当发现压力上升到100巴时说明已注射不进去了，应换孔，换孔注射步骤如下：（1）关闭气泵，打开催化剂管路卸载阀回流卸载，关闭注射枪截止阀；（2）开泵，用树脂冲洗管路和枪，再关泵；（3）换孔，关闭卸载阀，开截止阀，开泵继续注射，（4）循环（1）-（3）；（5）全部孔注射完毕后，关泵，换清洗剂，撤卸枪与注射管接口，开泵清洗管路与枪。
　　2.2注意事项
　　（1）注射枪出口软管长度一般不要超过6米，否则容易堵塞；出口管直径应用于DN10-DN13软管，不宜用大直径；（2）注射前一定要用静力将树脂摇晃均匀；（3）注射时备足原料，避免吸空损坏活塞或堵塞管路；（4）催化剂有腐蚀性，施工要配带防护眼镜和橡胶手套；（5）气温超过30℃时应不使用注射管而直接用枪，气温低时，应相应加快注射速度。
　　3、现场应用
　　3.1高冒充填
　　新集矿主采13#煤层，煤质松软，在掘进和巷修过程中，易形成冒顶，由于高冒具备自燃条件，极易发生自燃火灾。矿井从投产以来，高冒自燃发火11起，占自燃发火总数的64.7%。为从根本上消除高冒自燃隐患，新集矿采用罗克休泡沫对高冒进行充填。先后对1305C、241303下机巷、241303外段联巷等处的53个高冒隐患点进行了处理，共充填罗克休泡沫1506M3。为考查罗克休泡沫处理高冒自燃隐患的效果，在1305C、241303外段联巷分别选取了具有代表性的隐患点，预先埋设测温热电偶和观察孔，进行了长期的观察，CO浓度从处理前的300-700PPM降至OPPM，温度从处理前的50-60℃降到30℃以下，并长期稳定不变。
　　3.2压注密闭墙堵漏风
　　由于采用综采放顶煤无煤柱阶段连续回采，相邻采空区之间相互连通，下阶段在开采期间向上阶段采空区漏风；而上阶段停采线及报废的上、下巷由于支架回收不好，加上煤柱支撑作用，顶板岩石冒落不充分，形成良好的漏风通道。并因采区采用全部煤上（下）山，工作面上、下巷均布置在煤层中，密闭墙封闭不实，长期存在漏风，导致停采线自燃发火。从投产以来，共发生停采线自燃火灾4起，占自燃火灾总数的23.5%，自燃发火采空区占采空区总数的33.3%。
　　为消除停采线自燃火灾隐患，新集矿将传统的双瓦石单墙改为双瓦石双墙，并在墙间留200MM间距，在外墙上、中、下三个位置留设措施孔，利用措施孔向两墙中间压注罗克休泡沫进行充填；并在墙的四周向帮、顶打钻，利用钻孔注射泡沫，这样既可以使密闭墙与帮、顶连成一个整体，杜绝漏风，又可增加墙的承压能力。2002年共处理5个采空区共11道密闭墙，经过处理的采空区均未出现自燃迹象。
　　3.3快速封闭火区
　　新集矿241301综放工作面采至F085断层（H=10-8米）附近，工作面于3月4日出水停产，接着铺网，3月9日铺网结束，4月18日开始撤除综采支架。至5月9日，241301停采线发生自燃火灾，上风巷CO浓度达1000PPM，并有烟雾。着火时，下机巷刚刚封闭结束，上风巷回柱不到三分之一。
为防止火灾的扩大，决定在回风侧先设三道临时调节风门，利用2台局扇向上风巷供风进行均压，以控制有毒气体的大量涌出。然后在上巷回柱地点，设两道木板闭，中间留500MM间距，利用罗克利泡沫进行充填，仅用4小时，便封闭结束，即控制了火灾蔓延，又为火灾处理赢得了时间。后经采取打钻注浆，高水充填等措施使火灾彻底熄灭。
　　4、结语
　　罗克休泡沫在矿井防灭火上的成功应用，彻底改变了新集一矿的防火形势，取得了良好的经济效益和社会效益。