羅克休泡沫新型防滅火材料在馬蘭礦的應用

崔崇斌

山西西山煤電股份有限公司馬蘭礦，于1990年6月建成投產。設計生產能力年產400萬t，服務年限107年，井田面積80 km2。馬蘭礦位于呂梁山東翼、古交市西南16 km處。井田沿傾斜方向劃分為+910、+680、+480三個水平開采。井田共有10層煤層，分為上、下組煤。主采煤層有02#、2#、8#。礦區交通便利，有鐵路專用路線與太嵐線相接，區內公路和太古公路相通。

南三采區12310工作面西面45 m為12308采空區，東面22 m為12312采空區，北東面相隔75～95 m煤柱為南五采區東回風大巷，南西面為南三左軌下山延伸段，本工作面里程0～166 m上部3.3 m左右為10316采空區。12310工作面所采煤層為二迭系下統山西組2#煤層，屬穩定可采的近水平中厚煤層，結構復雜，在上部含一層穩定夾矸，平均厚0.20 m，12310工作面尾巷采用錨桿、錨索支護。

1 問題的提出

12310尾巷屬于專用回風巷，巷道內未鋪設軌道、安裝絞車，且整個巷道受采動、四周采空區壓力的影響，巷道斷面嚴重縮小、變形，造成12310工作面采空區橫貫封閉運料極其困難，勞動強度超負荷;橫貫封閉時，做防火墻位置絞斷金屬網后，由于頂板破碎嚴重，冒頂0.8～1 m左右，防火墻施工封頂時作業人員手難以觸到，甚至無法封頂。

2 羅克休泡沫的適用范圍、特征及技術參數

2.1 適用范圍

羅克休泡沫(膠體漿)可用于煤礦密閉、防滅火高冒充填、封堵煤層裂隙、構筑防火墻等。

2.2 特 征

高膨脹率，膨脹體積為原體積的25～30倍，充填用量小，泡沫反應迅速，常溫下20～30 s即可反應完畢，10℃ ～15℃時3～5 min內膨脹結束，并在20 min內硬化，不需要防漏支架，有好的機械抗壓性(0.2 MPa左右)，經得起巖層的運動;不蔓延火焰，適用于井下滅火。

2.3 技術參數

原產品技術參數見表1。聚合產品—羅克休泡沫的技術參數見表2。

3 施工工藝

3.1 施工工藝

在需要封閉的地點首先采用兩層木板封閉，然后向封閉的空間注射羅克休材料。注膠時使用專用氣動泵將樹脂和催化劑以4∶1的比例送入注射槍，兩種原料混合后迅速發泡，通過注射管注入使用地點后20 min左右硬化。要求壓風壓力在0.4～0.7 MPa即可，而泵輸出的高壓液體壓力是供給壓風壓力的7倍。泵體積是 1.42 m ×0.52 m ×0.52 m，質量約100 kg。具體工藝為：用木板封閉預注區—連接壓鳳管至專用泵—高壓膠管連接注射槍和注射泵—將3根吸液管分別插入2個裝有樹脂桶和1個裝有催化劑桶內—開泵注膠—注膠結束—用溶有火堿的水洗泵—用水沖洗機具—停泵—拆卸注射槍。其工藝流程見圖1。

表1 原產品技術參數表

表2 聚合產品—羅克休泡沫的技術參數表

圖1 工藝流程示意圖

材料用量計算：

式中：

Q—材料用量，桶;

K—材料富裕系數，取1.1;V—空洞容積，m3;

n—發泡倍數，取25～30;

d—羅克休泡沫密度，t/m3，取 1.26;

25—每桶容積，kg。

3.2 施工設備及材料

采用羅克休泡沫封閉采空區時常用設備及材料見表3。

表3 常用設備及材料表

3.3 注意事項

1)施工前要對注射泵進行一次全面檢修。

2)注射槍出口軟管一般不要超過6 m，否則容易堵塞，出口管直徑應用DN10－DN10軟管，不宜用大直徑。

3)注射前一定要將桶內樹脂搖晃均勻。

4)注射時備足原料，同時至少在施工現場備2桶清水，避免吸空損壞活塞或突然停風堵塞管路。

5)施工時最好帶防護眼鏡和橡膠手套。

4 工作面現場的應用

原采空區的防火墻通常為料石墻，中間充填黃土，不僅存在黃土充填不實，接頂困難，而且在地應力的作用下，常常會被壓裂，內部瓦斯會隨著漏風流流出，存在嚴重的安全隱患。12310工作面由于尾巷運料較困難，改板閉中間充填黃土，除了以上問題外，還存在老鼠洞，而老鼠洞更容易造成瓦斯積聚。

鑒于以上存在的問題，結合羅克休材料性能、適用范圍及初次在該礦封閉北三采區22304采空區的試用，南三 2#煤右軌下山口、1#、2#、3#、南三轉運巷12305皮帶巷與尾巷之間擋風墻外再加一道羅克休泡沫墻封堵漏風，12309尾巷廢棄溜煤眼采空區的封堵效果，再次使用羅克休泡沫材料對12310尾巷采空區橫貫進行了封閉，減少了采空區瓦斯向外涌出量，取得了較好的效果，保證了12310工作面的順利回采。

5 效果

綜上所述，通過羅克休泡沫材料在馬蘭礦22304、12311、12305、12310 工作面的使用，降低了工作面系統的內部漏風、采空區瓦斯向外涌出，為礦井通風瓦斯治理提供了保證。

主要有以下幾方面的優點：

1)該泡沫材料成型后性能穩定，不皸裂，具有良好的柔韌性，在受壓時，可以變形但不開裂。

2)施工工藝簡單，運輸方便。

3)頂板冒頂處，人手難以觸到位的，該泡沫材料可以觸到。

6 建議

1)價格昂貴。與料石比較，8 m2的斷面材料費用昂貴，約11 284元。所以，應在確實需要時才使用。

2)施工地點大都是巷道變形嚴重時，泵體積過大，難以搬運。建議改裝成能組裝或體積小的。

3)施工時利用井下廢棄管道作卸壓孔，減小剛注入羅克休的壓力，等凝固一個班后，再封堵卸壓孔。

4)滲透性差。如果滲透性加強一點，不打鉆，能夠擴散到壓酥的煤體內，效果會更好。

5)施工泡沫墻的兩側點柱一定要多打幾根，增加泡沫墻的抗壓性能。