高水充填封堵采空區的研究及應用

摘 要：東龐礦21105工作面采空區漏風產生了CO，采取了原密閉墻噴漿加固、注水泥漿加固，在外段巷道構筑永久密閉，連續在密閉墻內注粉煤灰的措施，未取得良好的效果。為防止進一步向采空區漏風，東龐礦采取了高水充填方式封堵采空區的治理措施。通過對高水材料配比、充填工藝、工序、現場組織等方面的研究及現場實踐，采空區取得了封堵成功，進一步豐富、完善了采空區封閉技術，可進一步加以推廣應用。

關鍵詞：高水；充填；封堵；采空區

21105工作面位于東龐礦深部水平11采區西翼，利用11采區及10采區生產系統對頭掘進。該工作面受斷層影響，為不規則布置，自2015年6月開始回采。由于兩巷變形大、工作面回采一直加、減支架，推進速度較慢。2016年3月份21105采空區（切眼處）發現CO后，及時對密閉采取了噴漿、注水泥漿加固，21105面外段巷道構筑了永久封閉、注化學漿加固的措施，且向21105切眼附近密閉墻內累計注粉煤灰4577m3，但一直未取得良好的效果。為防止進一步向采空區漏風，杜絕采空區著火，東龐礦采取了高水充填封堵采空區的治理措施。

1 充填方式及巷道充填區域的確定

東龐礦各級領導及職能科室通過認真研究決定，在21105面外段巷道永久密閉段采用高水充填封堵巷道，隔離采空區。高水充填區域共分成三個部分：第一區域巷道長300m，需注漿量3120m3；第二區域巷道長120m，需注漿量960m3；第三區域巷道長50m，需注漿量600m3；合計需注漿量4680m3。

根據礦實際情況，決定采用漿液通過管路自流的方式封堵巷道。即：在2600坡頭設注漿站，分別利用東龐井的注粉煤灰管路（4 ）及新鋪設的注漿管路（4 ）輸送A料漿液及B料漿液，兩種漿液在密閉墻外混合后輸送到充填區域。

2 充填工藝、工序

2.1 注漿方式

采用連續注漿方式，即加水、加料、攪拌、出漿、注漿要連續操作，不間斷進行。

注漿配比：A、B料與水的質量配比均按1：8左右。A混合料與B混合料配比按1：1執行。

2.2 注漿工序、工藝

（1）管路聯接好后，全系統同時試水、沖管30分鐘以上，直到出漿口見水5分鐘后方可制漿。發現問題及時處理（如漏水、崩管等）。（2）根據測試出的加水和加料比例要求，現場以每12分鐘為一階段均勻加8袋料（AB料相同），勻速加料加水攪拌，不間斷放料，保持料罐內漿液面穩定，使加水量和出漿量平衡。要由現場跟班人員用秒表現場掌握，并填表記錄。（3）注漿時A、B料之間要通過電話聯系，同時開始制漿、放漿，并要同時通知出漿口處人員打開閥門做好準備。制漿過程中，制漿站有問題要及時互相通知，并通知出漿口和井上調度室。（4）每次注漿間歇（如換注漿地點等）要用清水開到最大沖洗管路30分鐘。

3 充填作業方式

3.1 制漿站人員組織

注漿采用四六制作業。巷修區負責A料制漿站，每班20人；開二區負責B料制漿站，每班20人。每班由一名副區長以上人員跟班負責制漿管理工作。

3.2 管路巡視人員組織

巷修區負責A料注漿管路的巡視，每班2人；開二區負責B料注漿管路的巡視，每班2人。

3.3 職能科室跟班小組

井下成立了由各職能科室副科級人員帶頭組成的注漿跟班小組。

4 各井下跟班人員職責及應急處理

4.1 制漿站跟班人員職責

負責監督按確定的比例加料，保證配比，并做好記錄（填表）。負責制漿站其他事宜，有問題及時匯報。

負責一旦出現制漿液罐內液面突然上升要及時停止制漿，迅速把清水管路直接按到注漿管路上，用清水壓注注漿管。同時打電話聯系出漿口，若判定為注滿，則出漿口出現清水后制漿站停止注水，待出漿口不再出水后換地區注漿。

若判定為堵管，則對未堵管的管路持續注清水沖管，對不出漿的管路壓注10分鐘后經與出漿口聯系仍未壓開即停止壓注，馬上通知出漿口、調度室，立即組織尋找堵管地點，拆管放漿。

4.2 出漿口跟班人員職責（要在出漿口放一套拆安管路工具）

負責按要求開關出漿口，隨時監護出漿情況，一旦確定不出漿，要立即開啟混合器四通的清水管，防止混合注漿管段凝結堵死。分別開啟A、B料出漿口放漿截止閥，若同時出漿則判定為注滿，電話聯系制漿站同時對A、B管路注清水沖管，出漿口出現清水后制漿站停止注水，待出漿口不再出水后換地區注漿。

若A、B料出漿口放漿截止閥有一處不出漿，則判定為該管路堵管，此時電話聯系制漿站，對未堵管的管路持續壓注清水沖管，對不出漿的管路壓注10分鐘后仍未壓開即聯系制漿站停止壓注，馬上通知制漿站、調度室，立即組織尋找堵管地點，拆管放漿。

負責檢查密閉墻內氣體情況，負責范圍內其他事宜，有問題及時處理。

4.3 巷修區職責范圍

A料站在2600煤倉外口。巷修區負責A料站的攪拌及A料管的巡管和事故處理。

4.4 開二區職責范圍

B料站在2600軌道坡坡頭。開二區負責B料站的攪拌及B料管的巡管和事故處理。

4.5 救護隊和通風區職責范圍

負責注漿料取樣情況、巷道封堵情況及改管工作。

5 采空區氣體觀測

治理CO期間，對21105外段軌道閉、21107外段切眼閉兩個測點的氣體變化情況進行了觀測。

21105外段軌道閉內CO在5月份前，濃度保持在200ppm左右；O2濃度保持在14%左右。之后CO濃度逐步上升，5月24日CO最高濃度503ppm，O2濃度為12.9%，之后開始下降，6月1日CO濃度為80ppm，O2濃度為9%；6月2日之后CO濃度為0ppm，O2濃度為8%；6月15日CO濃度為0ppm，O2濃度為3.5%。

21107外段切眼閉自6月2日前，未檢測出CO濃度，O2濃度在19%左右；6月2日CO濃度為86ppm，O2濃度為17.6%；之后未檢測出CO濃度，O2濃度逐漸下降，6月15日O2濃度降為3.9%。

期間，各測點均未發現C2H2、C2H4氣體。

6 發現的問題及處理措施

6.1 漿液配比方面

A料成分較多，存在大的顆粒，制成漿液后如較稠（A料：水=1：6）的情況下易堵管。通過調整漿液配比，在A料：水=1：7-9的情況下可保持漿液順利輸送。

6.2 制漿方面

制漿過程中發現，4個人員同時使用耙子攪拌、一根風管壓風攪拌的情況下，攪拌不均勻，罐底仍存在物料堆積的情況。后改為3-4根風管壓風攪拌、2人同時使用耙子攪拌的情況下，物料攪拌的均勻，罐底不存在物料堆積的情況，不但節省了人力，且效果較好。

7 結束語

（1）注漿工作自2016年5月28日早班開始，至2016年6月9日晚班結束，累計注漿4769.184m3，用料681.312噸。經通風部門現場觀測氣樣，封堵成功。（2）高水充填材料在AB料：水=1：7-9的情況下凝固較好，5-10分鐘后成糊狀，20-30分鐘后初凝，24小時后凝固強度達到0.3-0.4MPa。（3）高水充填材料固結體具有體積應變較小，凝固時間易調，輸送距離長等優點，在冀中能源集團一直用于采空區充填方面。該工程的實踐擴大了高水充填材料的應用范圍，進一步豐富、完善了采空區封閉技術，可進一步加以推廣應用。