高水充填封堵采空区的研究及应用

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摘 要：东庞矿21105工作面采空区漏风产生了CO，采取了原密闭墙喷浆加固、注水泥浆加固，在外段巷道构筑永久密闭，连续在密闭墙内注粉煤灰的措施，未取得良好的效果。为防止进一步向采空区漏风，东庞矿采取了高水充填方式封堵采空区的治理措施。通过对高水材料配比、充填工艺、工序、现场组织等方面的研究及现场实践，采空区取得了封堵成功，进一步丰富、完善了采空区封闭技术，可进一步加以推广应用。

关键词：高水；充填；封堵；采空区

21105工作面位于东庞矿深部水平11采区西翼，利用11采区及10采区生产系统对头掘进。该工作面受断层影响，为不规则布置，自2015年6月开始回采。由于两巷变形大、工作面回采一直加、减支架，推进速度较慢。2016年3月份21105采空区（切眼处）发现CO后，及时对密闭采取了喷浆、注水泥浆加固，21105面外段巷道构筑了永久封闭、注化学浆加固的措施，且向21105切眼附近密闭墙内累计注粉煤灰4577m3，但一直未取得良好的效果。为防止进一步向采空区漏风，杜绝采空区着火，东庞矿采取了高水充填封堵采空区的治理措施。

1 充填方式及巷道充填区域的确定

东庞矿各级领导及职能科室通过认真研究决定，在21105面外段巷道永久密闭段采用高水充填封堵巷道，隔离采空区。高水充填区域共分成三个部分：第一区域巷道长300m，需注浆量3120m3；第二区域巷道长120m，需注浆量960m3；第三区域巷道长50m，需注浆量600m3；合计需注浆量4680m3。

根据矿实际情况，决定采用浆液通过管路自流的方式封堵巷道。即：在2600坡头设注浆站，分别利用东庞井的注粉煤灰管路（4 ）及新铺设的注浆管路（4 ）输送A料浆液及B料浆液，两种浆液在密闭墙外混合后输送到充填区域。

2 充填工艺、工序

2.1 注浆方式

采用连续注浆方式，即加水、加料、搅拌、出浆、注浆要连续操作，不间断进行。

注浆配比：A、B料与水的质量配比均按1：8左右。A混合料与B混合料配比按1：1执行。

2.2 注浆工序、工艺

（1）管路联接好后，全系统同时试水、冲管30分钟以上，直到出浆口见水5分钟后方可制浆。发现问题及时处理（如漏水、崩管等）。（2）根据测试出的加水和加料比例要求，现场以每12分钟为一阶段均匀加8袋料（AB料相同），匀速加料加水搅拌，不间断放料，保持料罐内浆液面稳定，使加水量和出浆量平衡。要由现场跟班人员用秒表现场掌握，并填表记录。（3）注浆时A、B料之间要通过电话联系，同时开始制浆、放浆，并要同时通知出浆口处人员打开阀门做好准备。制浆过程中，制浆站有问题要及时互相通知，并通知出浆口和井上调度室。（4）每次注浆间歇（如换注浆地点等）要用清水开到最大冲洗管路30分钟。

3 充填作业方式

3.1 制浆站人员组织

注浆采用四六制作业。巷修区负责A料制浆站，每班20人；开二区负责B料制浆站，每班20人。每班由一名副区长以上人员跟班负责制浆管理工作。

3.2 管路巡视人员组织

巷修区负责A料注浆管路的巡视，每班2人；开二区负责B料注浆管路的巡视，每班2人。

3.3 职能科室跟班小组

井下成立了由各职能科室副科级人员带头组成的注浆跟班小组。

4 各井下跟班人员职责及应急处理

4.1 制浆站跟班人员职责

负责监督按确定的比例加料，保证配比，并做好记录（填表）。负责制浆站其他事宜，有问题及时汇报。

负责一旦出现制浆液罐内液面突然上升要及时停止制浆，迅速把清水管路直接按到注浆管路上，用清水压注注浆管。同时打电话联系出浆口，若判定为注满，则出浆口出现清水后制浆站停止注水，待出浆口不再出水后换地区注浆。

若判定为堵管，则对未堵管的管路持续注清水冲管，对不出浆的管路压注10分钟后经与出浆口联系仍未压开即停止压注，马上通知出浆口、调度室，立即组织寻找堵管地点，拆管放浆。

4.2 出浆口跟班人员职责（要在出浆口放一套拆安管路工具）

负责按要求开关出浆口，随时监护出浆情况，一旦确定不出浆，要立即开启混合器四通的清水管，防止混合注浆管段凝结堵死。分别开启A、B料出浆口放浆截止阀，若同时出浆则判定为注满，电话联系制浆站同时对A、B管路注清水冲管，出浆口出现清水后制浆站停止注水，待出浆口不再出水后换地区注浆。

若A、B料出浆口放浆截止阀有一处不出浆，则判定为该管路堵管，此时电话联系制浆站，对未堵管的管路持续压注清水冲管，对不出浆的管路压注10分钟后仍未压开即联系制浆站停止压注，马上通知制浆站、调度室，立即组织寻找堵管地点，拆管放浆。

负责检查密闭墙内气体情况，负责范围内其他事宜，有问题及时处理。

4.3 巷修区职责范围

A料站在2600煤仓外口。巷修区负责A料站的搅拌及A料管的巡管和事故处理。

4.4 开二区职责范围

B料站在2600轨道坡坡头。开二区负责B料站的搅拌及B料管的巡管和事故处理。

4.5 救护队和通风区职责范围

负责注浆料取样情况、巷道封堵情况及改管工作。

5 采空区气体观测

治理CO期间，对21105外段轨道闭、21107外段切眼闭两个测点的气体变化情况进行了观测。

21105外段轨道闭内CO在5月份前，浓度保持在200ppm左右；O2浓度保持在14%左右。之后CO浓度逐步上升，5月24日CO最高浓度503ppm，O2浓度为12.9%，之后开始下降，6月1日CO浓度为80ppm，O2浓度为9%；6月2日之后CO浓度为0ppm，O2浓度为8%；6月15日CO浓度为0ppm，O2浓度为3.5%。

21107外段切眼闭自6月2日前，未检测出CO浓度，O2浓度在19%左右；6月2日CO浓度为86ppm，O2浓度为17.6%；之后未检测出CO浓度，O2浓度逐渐下降，6月15日O2浓度降为3.9%。

期间，各测点均未发现C2H2、C2H4气体。

6 发现的问题及处理措施

6.1 浆液配比方面

A料成分较多，存在大的颗粒，制成浆液后如较稠（A料：水=1：6）的情况下易堵管。通过调整浆液配比，在A料：水=1：7-9的情况下可保持浆液顺利输送。

6.2 制浆方面

制浆过程中发现，4个人员同时使用耙子搅拌、一根风管压风搅拌的情况下，搅拌不均匀，罐底仍存在物料堆积的情况。后改为3-4根风管压风搅拌、2人同时使用耙子搅拌的情况下，物料搅拌的均匀，罐底不存在物料堆积的情况，不但节省了人力，且效果较好。

7 结束语

（1）注浆工作自2016年5月28日早班开始，至2016年6月9日晚班结束，累计注浆4769.184m3，用料681.312吨。经通风部门现场观测气样，封堵成功。（2）高水充填材料在AB料：水=1：7-9的情况下凝固较好，5-10分钟后成糊状，20-30分钟后初凝，24小时后凝固强度达到0.3-0.4MPa。（3）高水充填材料固结体具有体积应变较小，凝固时间易调，输送距离长等优点，在冀中能源集团一直用于采空区充填方面。该工程的实践扩大了高水充填材料的应用范围，进一步丰富、完善了采空区封闭技术，可进一步加以推广应用。