礦井防滅火材料安全性與環保性研究

胡越

摘 要：以1309停采工作面為研究對象，對使用的防滅火材料水玻璃凝膠、SF-1賽福特快速密閉材料的進行了簡介，提出了有害氣體檢測、水質檢測、溫升控制檢測方案，依據相關的標準對其進行了實驗分析，得到2種防滅火材料有害氣體、水質、溫升檢測數據均為超過規定，表明工作面使用的防滅火材料具有安全性與環保性。

關鍵詞：水玻璃;賽福特;有害氣體;水質

1工作面概況

1309 工作面現開采煤層為3煤層，3煤為Ⅱ類自燃煤層，最短發火期為43天。采煤工作面初、末采及停采撤架期間采取施工隔離墻、預防性注漿、注膠、注惰性氣體等綜合防滅火措施。工作面停采后，對停采工作面軌、運順端頭進行打設隔離墻、噴涂封閉材料，對兩端頭及架間施工防滅火鉆孔壓注膠體進行預處理。1309停采工作面采用壓注水玻璃凝膠及對1309軌順、運順端頭2處絞車窩采用噴涂SF-I賽福特的方式進行防滅火施工。

2防滅火材料分析

2.1水玻璃凝膠

水玻璃凝膠防滅火技術是近幾年發展起來的新型防滅火技術，該技術集堵漏、降溫、阻化、固結水等性能于一體，較好的解決了灌漿、注水泄露流失問題;技術工藝及設備與井下有限作業空間等實際條件的適應性，使該技術在滅火過程中充分發揮其效能，快速有效的控制和撲滅火勢。已成為煤礦必不可少的防滅火技術之一。該技術具有以滅火速度快、安全性好、火區啟封時間短、火區復燃性低的特點。

注膠管路流經路線為：

北風井制漿站一北風井井底車場一北翼北總同一東翼總回一一采行人上山一1309軌、運順行人聯一注漿機（混合小蘇打）一1309軌順、運順（注膠地點）。

2.2 SF-1賽福特快速密閉材料

SF-I賽福特快速密閉材料是兩種復合高分子液體混合熟化而成的。兩種液體是經專用設備加壓按一定比例短暫結合熟化后由專用噴槍送到預填點，體積瞬間膨脹達到10- 30倍。反應膨脹運行中，填充煤巖空間及裂隙，具有很強的粘結性，并能與煤（巖）塊體混凝土等多種材料粘結，同化成整體，具有極強的密封堵漏（風、水）性及抗壓、抗剪切的強度。對防治瓦斯涌出、防治煤炭自然發火、防堵水及維持圍巖強度均具有一定功效。

采用的兩種原材料，即稱為A、B料，A料為深灰色，有粘性;B料為深褐色。A、B兩種料結合即成賽福特充填材料。膨脹充填空間裂隙，粘合能力強，與松散煤（巖）體粘結為一體，加同封閉性強，具有良好的柔韌性，防震抗壓，擠壓有很強的同彈性，固化后不開裂、不脫落，適應井下任何地點充填使用，適應井下任何地點充填使用。2.3工作面防滅火材料使用

根據現場情況，對130停采面兩端頭各20組支架架間施工鉆孔壓注水玻璃凝膠;對1309軌順端頭2處絞車窩和1309軌順端頭附近其他有裂隙的位置噴涂賽福特進行堵漏。

3安全性與環保性檢測方案

3.1取樣位置確定

為了準確的測定防滅火材料在現場產生的氣體情況，取樣點盡量避開斷層、褶皺、裂隙帶等地質構造帶，盡量保持注膠后的狀態。經分析和比較，結合礦井推進情況和風、水等條件來選擇。根據井下實際狀況，布置多個取樣點，各取樣點之間不小丁50m。

3.2氣體取樣方案

在泵注水玻璃凝膠時，工作人員需要現場對1309 工作面兩端頭20組支架所組成的2-1#區域和2-2#區域進行氣體檢測，并用儀器取氣體帶回實驗窒檢驗，還要在注膠花管外漏端進行氣體檢測，并取注膠花管外漏端氣體回實驗窒進行檢測;在噴涂SF-I賽福特快速密閉材料期間，工作人員需要現場對1#和3#區域氣體進行檢測，并用儀器取氣體帶回實驗室檢驗。

3.3水取樣方案

在注膠地點，用儀器取漿液，然后在注膠處取水樣，在實驗窒對漿液進行實驗分析，得出水質的影響情況。

4數據及評估結果分析

4.1氣體檢測數據及評價分析

在1309停采T作面使用防滅火材料時進行氣體檢測，同時取樣進行實驗窒分析化驗，得出防滅火材料在原材料存放區、混成料區、噴注位氣體檢測數據。

4.1.1水玻璃凝膠氣體檢測分析

根據檢測結果得出，水玻璃凝膠材料在原材料存放區、混成料區、注膠位檢測的氣體值：

一氧化碳最高值為0.03、二氧化碳最高數值0.12%、二氧化氮最高數值0.040、氨最高數值0.68、二氧化硫< 0.6、硫化氫<0.55、氧氣最低值21.2%、甲烷最高值0.045%，均未超過相關規定。

4.1.2 SF-1賽福特氣體檢測分析

根據檢測結果得出，SF-I賽福特快速密閉材料在原材料存放區、混成料區、噴涂位檢測的氣體值：一氧化碳最高值為0.09、二氧化碳最高數值0.11%、二氧化氮最高數值0.056、氨最高數值0.76、二氧化硫<0.6、硫化氫<0.53、氧氣最低值20.7%、甲烷最高值0.046%，均未超過相關規定。

4.2水質檢測數據及評價分析

4.2.1水玻璃凝膠水質檢測分析

通過在1309 工作面注水玻璃凝膠現場進行取樣實驗，得出實驗數據如表1所示。

4.2.2 SF-1賽福特水質檢測分析

通過在1309工作面噴涂SF-I賽福特快速密閉材料現場進行取樣實驗，得出實驗數據如表2所示。

4.2.3評估結果分析

根據1309 工作面注膠現場水質檢測結果：pH值7.25、鐵值0.4386μg/mL、砷值7.23500μg/L、汞值1.73μg/L，均沒有超標，符合要求。

根據1309 工作面噴涂現場水質檢測結果：pH值7.38、鐵值0.4403μg/mL、砷值7.2422μg/L、汞值1.68μg/L，均沒有超標，符合要求。

4.3溫升檢測數據及評價分析

4.3.1溫升檢測方案

在檢測防滅火材料在混合和噴注過程中溫升情況時，分別在8時、10時、12時、14時、16時、18時、20時7個時間點同時對漿液所處環境進行檢測。

4.3.2溫升檢測結果分析

通過檢測結果可以看出，噴注水玻璃凝膠和噴涂SF-I賽福特快速密閉材料時，漿液內部溫度與外部溫度基本上保一致，沒有隨著漿液的混成或噴注出現大的變化，東灘煤礦使用的防滅火材料在混成或者注入、噴涂過程中，對注入、噴涂作業環境溫度沒有影響。

5結論

以1309停采工作面為研究對象，對使用的防滅火材料水玻璃凝膠、SF-I賽福特快速密閉材料的進行了簡介，提出了有害氣體檢測、水質檢測、溫升控制檢測方案，依據相關的標準對其進行了實驗分析。對檢測結果進行分析，其中2種防滅火材料在原材料存放區、混成料區、注膠位檢測一氧化碳、二氧化碳、二氧化氮、氨、二氧化硫、硫化氫、氧氣、甲烷，均未超過相關規定;pH值、鐵值、砷值、汞值均沒有超標;漿液內部溫度與外部溫度基本上保一致，沒有隨著漿液的混成或噴注出現大的變化。

參考文獻：

[1]王海鵬，新型礦井凝膠防滅火材料的特性試驗研究[J].山西煤炭，2018，38（03）：51-54.