1引言
黃泥灌漿是煤層自燃火災防治的主要手段之一[1],由于某些地區(qū)(尤其是煤層自燃嚴重的西部地區(qū))黃土資源匱乏,有必要采用一些替代材料用于灌漿防滅火,且現(xiàn)有灌漿防滅火系統(tǒng)的制漿濃度無法控制,水土比通常較低,井下漿液流失量大,灌漿效率低,若提高泥漿濃度,黃土易在管路中沉降,出現(xiàn)堵塞管路的問題。膠體防滅火技術[2~6]集堵漏、降溫于一體,防滅火效果佳,已成為煤層自燃火災治理的主要技術手段之一,但采用井下移動式注膠防滅火系統(tǒng),設備安裝運行及材料運輸均不能迅速實施,且注膠流量小,材料運輸量大,使得滅火效率降低。
因此,有必要根據(jù)各地的實際情況,建立多功能灌漿注膠防滅火系統(tǒng),使其能夠使用黃土、粉煤灰、砂土、矸石等多種灌漿材料,且實現(xiàn)不同濃度漿液的制備及高濃度漿液的管路輸送,提高灌漿效率,并通過向灌漿系統(tǒng)中加入少量外加劑,實現(xiàn)壓注凝膠和復合膠體材料等功能,有針對性地處理各種不同情況下的煤層自燃。
2系統(tǒng)構成及功能
礦井多功能灌漿注膠防滅火系統(tǒng)由地面和井下兩部分組成,系統(tǒng)構成見圖1、圖2和圖3,對于地面煤層自燃火災防治,僅需將井下部分移至地面即可。
2.1灌漿
各種制漿料通過漿料破碎過濾及輸送系統(tǒng)送至連續(xù)式定量制漿系統(tǒng)內(nèi),與水泵輸送過來的水定量混合(水土比為1:1~1:0可調(diào))、攪拌成漿后,輸送至濾漿機過濾,然后由渣漿泵輸送至井下灌漿管網(wǎng)系統(tǒng),輸送到灌漿地點。
2.2壓注稠化膠體
漿液濃度較大,或使用沉降速度較快的砂土或粉煤灰制漿時,需通過外加劑添加系統(tǒng)A向漿液中加入稠化懸浮劑,形成稠化膠體后,再輸送至灌漿管網(wǎng)。
稠化膠體由稠化懸浮劑、水和制漿料構成,見圖4。稠化懸浮劑能提高漿液粘度,使砂、土或粉煤灰懸浮,漿液在使用過程中不泌水、不離析,便于泵送和管路運輸,稠化懸浮劑添加量0.06%左右,成本約6~9元/m3。稠化膠體流動性好,可遠距離輸送不堵管,且成本低。主要用于停采線、切眼、采空區(qū)等大面積區(qū)域灌漿防滅火。
2.3壓注凝膠
凝膠由基料、促凝劑、制漿料和水按一定比例混合而成,見圖5?;虾痛倌齽┛傆昧繛?0~13%,制漿料為0~30%,每立方膠體材料成本約60~100元。主要用于煤層頂部火災、空洞及兩道密閉間的充填堵漏。
在灌漿站通過外加劑添加系統(tǒng)B將基料加入灌漿管網(wǎng),在井下用漿地點附近通過外加劑添加系統(tǒng)D將促凝劑加入灌漿管網(wǎng)內(nèi)。
2.4壓注復合膠體
復合膠體(圖6)由稠化懸浮劑、膠凝劑、水和制漿料構成。稠化懸浮劑用量0.06%、膠凝劑用量0.06%,膠體成本約15~18元/m3。膠體成本低,有一定的可堆積性,具有粘彈性,主要用于井下動壓帶和大范圍火區(qū)的防治。
在灌漿站通過外加劑添加系統(tǒng)A將稠化懸浮劑加入灌漿管網(wǎng)內(nèi),在井下用漿地點附近通過外加劑添加系統(tǒng)C將膠凝劑加入灌漿管網(wǎng)內(nèi)。