“百灵浆”固化工艺在极软煤层石门揭煤防突中的应用.pdfVIP

2012年1O月 矿 业安全 与环保 第39卷第5期 “百灵浆”固化工艺在极软煤层石门揭煤防突中的应用 褚万益 ，龚选平 ，刘兆吉 (1．内蒙古庆华集团 百灵煤矿，内蒙古 阿拉善盟左旗 754321；2．中煤科工集团重庆研究院，重庆400037) 摘要：针对百灵煤矿3煤层具有煤与瓦斯突出危险性的特点，通过不同配比试验研制了以水玻璃、 水泥浆、早强剂和缓凝减水剂为主要材料的 “百灵浆”，并基于 “百灵浆”的物理力学特征对具有煤与瓦 斯突出危险煤层的加固工艺进行了研究。现场试验应用表明，“百灵浆”固化工艺提高了揭煤 区域周围 的煤体强度，增强了煤体抵御突出的能力，实现了安全快速揭煤。 关键词：注浆加 固；固化工艺；极软煤层 ；石 门揭煤；防突 中图分类号：TD713．3 文献标志码 ：C 文章编号：1008—4495(2012)05—0072—03 石门揭开煤与瓦斯突出(简称突出)煤层是突出 型为V类，属于突出危险性较强的煤层。由于百灵 矿井中最危险，但又不得不面对的工作。石门揭煤 煤矿井筒和主要巷道布置在 3煤层底板，而首采煤 常用的防突措施有超前钻孔卸压、预抽排瓦斯、水力 层为3煤层上覆的2煤层，因此，石门揭穿 3煤层 冲孔、金属骨架和煤(岩)体固化等。其中，超前钻孑L 成为该矿一项艰难和频繁的工作。 卸压、预抽排瓦斯、水力冲孔、金属骨架防突措施虽 3煤层属于突出煤层，在石 门揭开3煤层前均 对突出起到了一定的防治作用，但未考虑到在突出 已按 《防治煤与瓦斯突出规定》程序将揭煤区域瓦斯 中起重要作用的煤体强度，而只是着眼于煤岩弹性 治理到位。由于3煤层极其松软，在石门揭开煤层 能、瓦斯潜能和瓦斯的释放，通常这些防突措施一般 后较短时间内会发生极大的变形和垮落，在瓦斯治 都会使煤体受到不同程度的破坏，降低煤体强度和 理不到位的情况下，很容易造成 回风瓦斯超限和煤 对突出的抵御作用。煤体固化措施可以弥补这些措 与瓦斯突出，给矿井安全生产带来较大隐患。因此， 施的不足，其通过向煤层中压人性能适宜的固化剂， 对于3极软突出煤层，在瓦斯治理到位的情况下，揭 使其渗入到煤(岩)层中的裂隙和孔隙，达到加固围 煤前有效加固揭煤区域煤(岩)体是石门揭煤过程中 岩的 目的。 防治煤与瓦斯突出的根本。 目前市场上的固化剂种类繁多，但主要分为两 为防止3极软煤层揭煤过程中煤体垮冒而引起 类，即传统的混凝土固化剂和发泡型化学固化剂。 突出，1330专用回风石门揭煤工程首次采用 “百灵 化学固化剂发泡倍率高，固化效果较好 ，但其成本过 浆”进行煤(岩)体固化。 高，且A、B液配比和用量在现场较难掌握，影响井 2 “百灵浆”的研制 下生产；混凝土固化剂成本低、取材方便，但其固化 效果较差。因此，百灵煤矿根据 自身的围岩和煤层 由于百灵煤矿 3煤层极软，且极易塌孔，石门揭 特点，研制一款固化效果好，且成本低的固化剂，并 煤固化煤(岩)体时需要加固材料注入后在较短时间 将其固化技术和工艺应用到突出危险石门揭煤中。 内进行凝结，且要达到一定强度。因此，“百灵浆”选 择以水泥一水玻璃浆液 (简称 CS浆液)为主料，再 1 工程概况 加入早强剂 (CaC1：·6H0)和缓凝减水剂(木钙)等 百灵煤矿