罗克休在三河尖煤矿的应用

关键词：罗克休；充填堵漏；自燃发火；消除隐患 
引言
三河尖煤矿设计年生产能力120万吨， 开采水平为-700m，矿井改扩建后核定生产能力为210万吨/年，主采二叠系山西组7煤，煤层具有自然发火危险性，地质资料中自然发火期为1～3个月，实际生产中最短发火期只有18天，该矿属低瓦斯高温热害矿井，采用中央分列式通风方式。自1988年投产至今，矿井正常布置一综放二综采，-700m水平的东一、东三、东四采区已处于收尾阶段，矿井逐步转入深部的-980m水平。矿井曾先后发生各类自燃发火或自燃隐患60多起，是一个自燃发火十分严重的矿井，近两年来，由于东三、东四采区处于收尾阶段 ，采区巷道受回采动压影响，地压显现十分明显，大巷和采区上下山巷道开裂、失修严重，工作面跨大巷、跨废旧巷道回采频繁，这样就给防灭火工作带来了十分严峻的形势，为了保证矿井的安全生产，矿急需要找到一种有效的防灭火方法或措施，阻止采空区遗煤或煤柱进一步氧化。
1. 罗克休特性及充填工艺
罗克休是两种液体材料混合后发生反应，产生一种泡沫来隔断漏风供氧现象，达到防灭火的目的；如图一，压注时用螺旋泵抽取树脂和催化剂，按4：1比例进行混合，两种液体在混合器内发生化学反应生成泡沫，发泡后体积快速膨胀到原体积的25-30倍，直接压注到充填区域以及裂隙内，膨胀后，罗克休泡沫会在几分钟内就硬化、密实，即加固了巷道也阻挡了漏风。
罗克休泡沫不助燃，也不燃烧，两种液体反应迅速，膨胀率较高，有较好的抗压能力，施工工艺比较简单。
压注时两种液体混合将放出大量的热，工作人员必须使用专用工具，配戴眼镜，防止液体溅入眼内。
2.典型应用
2.1 充填废弃老峒
7429工作面设计走向长度358m倾斜长度142m，经2次缩面后，走向还剩100m倾斜长度还剩54m，回采后期需要过原7401轨道巷的老峒，由于7401轨道巷横跨7425、7429工作面，7425工作面在回采结束后，受回采影响，-700东大巷巷道开裂漏网严重，经多次堵漏，但效果不佳，曾先后2次出现一氧化碳升高现象，7401轨道巷密闭墙内一氧化碳浓度长期保持较高水平，最高时密闭墙内的一氧化碳气体高达30000ppm，如图1，为了保证7429工作面的回采安全，在7429工作面回采横跨7401轨道巷期间，为了防止7425采空区内有害气体向7429工作面内泄漏，矿决定在7429运输巷与7425运输巷之间的Ⅰ点进行打钻，钻孔直径Φ75mm，长度13m，数量2个，分别布置在巷道两侧，钻孔穿过原7401轨道巷到巷道上半部，然后压注罗克休泡沫材料，共计压注3t罗克休，将7429采空区与7425采空区进行了彻底隔离，7429工作面在回采期间回风隅角一氧化碳浓度始终在10-15ppm之间，回风流中一氧化碳气体浓度保持在0-5ppm，确保了7429工作面直到回采结束封闭完毕。

图1 7429工作面通风系统图
2.2 加固破碎煤柱
2011年元月和2月，东三区域受压力影响，-690进风大巷和东三运输下山多处巷道失修变形严重，东三采区整个采空区内漏风加大，虽经通风工区复砌密闭墙、压注LFM充填材料和喷涂材料，但由于漏风范围较大，始终未能抑制7317和7313采空区内的遗煤氧化现象，7313联络巷密闭墙内一氧化碳气体浓度达25000ppm，7303运联巷密闭墙内一氧化碳浓度达12000ppm，1月26日对7313运联巷、7303运联巷密闭墙内压注了罗克休泡沫材料，同时对密闭墙周围煤壁打钻压注罗克休，压注完毕后连续检测数据如图2和图3，1月28日密闭墙内气体已降为5ppm，密闭墙外一氧化碳气体1月27日就直接降为5ppm。

图2  7313运联巷密闭墙内气体变化图

图3  7313运联巷密闭墙外气体变化图
2.3 密闭墙堵漏风
东三采区为2010年下半年回采结束，由于受回采动压影响，-690进风大巷巷道开裂，东三运输下山失修严重，东三回风下山巷道片帮严重，2月1日至9日，该矿对东三运输下山外围区域进行了整体封闭，只保留了一条总回风道，砌筑密闭墙12道，2月9日至10日，对东三区域8处密闭墙压注了罗克休充填材料，共计7吨，压注完毕后，7315轨联巷密闭墙内一氧化碳气体浓度变化如图4，其他各处密闭墙内均已查不到一氧化碳气体，进一步消除了东三区域的防灭火隐患。

图4  7315轨联巷密闭墙内气体变化图
7431运输巷由于受相邻7433工作面回采影响，7431运输巷和7433运联巷巷道开裂冒顶严重，该矿砌筑了5次风门和调节墙，均被压坏，导致该区域的均压防灭火系统被破坏，直到导致7431运输巷密闭墙出现早烟现象，密闭墙内一氧化碳气体曾高达20000ppm，东四总回风巷一氧化碳探头显示达80ppm，严重威胁到矿井的安全生产，矿虽采取了修护巷道、喷浆堵漏，该区域通风系统虽然已稳定，防灭火形势有一定好转，但7431运输巷密闭墙内一氧化碳气体浓度仍达6000-10000ppm,2月底7433工作面回采结束后，矿井对7431外围区域进行了封闭，2月28日压注了罗克休泡沫材料，3月2日通过抽取预留的束管内气体看，该区域已查不到一氧化碳气体，密闭墙内也已查不到一氧化碳气体，消除了该区域的防灭火隐患。
2.4 充填破碎顶板或高冒
7303工作面于1999年回采完毕，但7303轨道巷外口为沿煤层底板的巷道，由于长期受应力影响，顶板来压，顶煤压碎，开始出现氧化冒烟现象，矿发现该问题后，及时对巷道顶板采取了喷浆堵漏，然后打钻压注马丽散和罗克休泡沫材料，及时迅速地消除了自燃发火隐患。
3. 结论
通过罗克休防灭火材料在三河尖煤矿的数次应用，处理矿井密闭漏风、充填废旧巷道、隔绝自燃区域，效果十分明显，见效快，相继成功的处理了东三采空区、7425采空区、7429工作面、7303轨道巷高冒、7431采空区大范围的漏风现象，及时消除了自燃发火隐患，确保了矿井的安全生产，取得显著的经济效益和社会效益，因此，采用压注罗克休泡沫材料措施可在矿井防灭火中大量推广和应用。