1、煤礦注漿防滅火技術(shù)規(guī)范煤礦注漿防滅火技術(shù)應(yīng)用至今仍未制定切實(shí)可行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,為使這項(xiàng)技術(shù)更加規(guī)范化,在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上制定出首部煤礦注漿防滅火技術(shù)規(guī)范,從而為注漿防滅火實(shí)際應(yīng)用提供全煤炭行業(yè)統(tǒng)一的技術(shù)依據(jù)。本標(biāo)準(zhǔn)在制定過程中,查閱了國內(nèi)外有關(guān)的技術(shù)資料,重點(diǎn)查閱了國內(nèi)煤礦注漿防滅火設(shè)計(jì)、實(shí)際應(yīng)用的資料和論文,以及黃泥注漿代用材料(頁巖、矸石、粉煤灰、尾礦等的有關(guān)科研成果及其推廣應(yīng)用的技術(shù)報(bào)告等,按照煤礦安全規(guī)程(包括執(zhí)行說明的有關(guān)規(guī)定和礦井防滅火規(guī)范的相關(guān)內(nèi)容一致的原則,編制本標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)由煤炭工業(yè)部科技教育司提出。本標(biāo)準(zhǔn)由煤炭工業(yè)部煤礦安全標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位:煤炭科學(xué)研究總

2、院重慶分院。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人:邵啟胤、王長元、徐承林。本標(biāo)準(zhǔn)委托煤炭科學(xué)研究總院重慶分院負(fù)責(zé)解釋。1 范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了煤礦注漿防滅火工藝過程的技術(shù)要求。本標(biāo)準(zhǔn)適用于礦井注漿防滅火的實(shí)施、設(shè)計(jì)與施工等。2 引用標(biāo)準(zhǔn)下列標(biāo)準(zhǔn)包含的條文,通過在本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文。本標(biāo)準(zhǔn)出版時(shí),所示版本均為有效。所有標(biāo)準(zhǔn)均會(huì)被修訂,使用本標(biāo)準(zhǔn)的各方應(yīng)探討使用下列標(biāo)準(zhǔn)最新版本的可能性。煤礦安全規(guī)程19921022 中華人民共和國能源部礦井防滅火規(guī)范(試行198810 中華人民共和國煤炭工業(yè)部3 定義本標(biāo)準(zhǔn)采用下列定義。3.1 注漿防滅火方法method of fire fighting by grouti

3、ng是將注漿材料(黃土、頁巖、矸石、粉煤灰、尾礦等細(xì)?；蠹铀苽涑蓾{,用水力輸送到煤礦井下注入需防滅火區(qū)域內(nèi),封堵漏風(fēng)通道、包裹煤巖阻止氧化、冷卻煤巖溫度而預(yù)防或撲滅礦井火災(zāi)的一項(xiàng)技術(shù)措施。3.2 沉降速度settling velocity漿液的懸濁液液面在量筒中勻速下降的平均速度,mm/min。3.3 臨界穩(wěn)定時(shí)間critical stable time漿液的懸濁液液面在量筒中勻速下降的時(shí)間,min。3.4 塑性指數(shù)plastics index表征注漿材料的可塑性的指數(shù)。3.5 粘度系數(shù)viscosity coefficient表征漿液內(nèi)部微粒間阻礙其相對(duì)流動(dòng)的一種內(nèi)摩擦特征的系數(shù),Ps.

4、S。3.6 氧化鎂膠體混合物含量amount of magnesium oxide colloid mixture漿液中的固體材料所含極細(xì)散膠體部分的體積百分比含量,%。3.7 含砂量quantity of sand注漿材料中,0.050.25mm粒徑的砂質(zhì)成份的重量百分比,%。3.8 氧化交叉溫度cross temperature in oxidation物質(zhì)在氧化反應(yīng)爐中氧化升溫曲線與反應(yīng)爐加熱升溫線的交點(diǎn)的溫度值,。3.9 恒溫吸氧量amount of absorbed oxygen at constant temperature單位重量物質(zhì)在靜態(tài)恒溫吸氧實(shí)驗(yàn)過程中的吸氧量(體積,mL/

5、s。3.10 土水比ratio of clay to water注漿防滅火漿液中的固體材料的自然堆積體積與水的體積之比。3.11 漿液的制備preparation of grout將注漿材料(黃土、頁巖、矸石、粉煤灰、尾礦等與水混合用水力或機(jī)械攪拌的方式形成漿液的制造方法。3.12 注漿方法ways of grouting用鉆孔或?qū)ｉT設(shè)置的管路將漿液注入到防滅火區(qū)域的方法。3.13 采空區(qū)氧化帶oxidation zone in gob在回采工作面采空區(qū)中的煤最易氧化自然發(fā)火的區(qū)段。4 一般要求4.1 采用注漿防滅火的礦井需備有完整的礦井開拓開采圖、通風(fēng)系統(tǒng)圖及注漿管路系統(tǒng)圖。4.2 新建礦井

6、應(yīng)有所有煤層、擬建水平和不同地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域煤的自燃傾向性鑒定報(bào)告,以及開采同煤系煤層鄰近生產(chǎn)礦井的自然發(fā)火危險(xiǎn)程度等級(jí)資料。4.3 生產(chǎn)礦井應(yīng)有礦井自然發(fā)火危險(xiǎn)程度等級(jí)資料以及新開煤層、新水平和不同地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域煤的自燃傾向性鑒定報(bào)告。4.4 應(yīng)有注漿材料來源、種類、數(shù)量及其有關(guān)性能的分析資料。5 礦井注漿防滅火設(shè)計(jì)5.1 礦井注漿防滅火設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容應(yīng)包括:選用的注漿材料種類及其性能分析資料;主要注漿參數(shù);漿液的制備方法;輸送漿液的管路系統(tǒng)及計(jì)算;注漿方法;礦井注漿防滅火效果考察;礦井注漿防滅火安全措施。5.2 礦井注漿防滅火設(shè)計(jì)的工程實(shí)施由基建施工單位(基建礦井或礦井(生產(chǎn)礦井負(fù)責(zé)進(jìn)行,設(shè)計(jì)部

7、門派人到現(xiàn)場指導(dǎo)。5.3 礦井注漿防滅火設(shè)計(jì)的.工程完工后由批準(zhǔn)部門組織驗(yàn)收。6.1 注漿材料的種類:黃土、頁巖、礦井矸石、粉煤灰、尾礦等。6.2 注漿材料成漿性能指標(biāo)(0.1mm以下級(jí)別的樣品應(yīng)達(dá)到如下規(guī)定:沉降速度110mm/min;臨界穩(wěn)定時(shí)間為2060min;塑性指數(shù)714(粉煤灰可小于7;粘度系數(shù)(1210-3Pa.S;氧化鎂膠體混合物含量20%35%;含砂量10%30%(粉煤灰可小于10%。6.3 用矸石、粉煤灰、尾礦作注漿材料時(shí),須進(jìn)行氧化性能實(shí)驗(yàn),其指標(biāo)應(yīng)達(dá)到如下規(guī)定:氧化交叉溫度在300以上;恒溫吸氧量小于0.1mL/g;固定碳含量不大于8%,含硫量不大于1.5%,燒失減量不

8、大于20%,發(fā)熱量不大于2000J/g。6.4 頁巖、矸石必須經(jīng)破碎、濕式球磨機(jī)球磨,其粒度要求在5mm以下,其中尢于0.5mm 的粒料應(yīng)占10%以下,小于0.1mm的粒料應(yīng)占60%以上。7 主要注漿參數(shù)7.1 灌漿系數(shù)防火灌漿系數(shù)為3%12%,滅火灌漿系數(shù)相應(yīng)加大。采用粉煤灰漿防火時(shí),灌漿系數(shù)為5%15%。7.2 土水比礦井防滅火注漿漿液的土水比應(yīng)為1:21:5。在回采工作面灑漿防火時(shí),土水比應(yīng)為1 :21 :3。礦井注漿量按式(1計(jì)算:(1式中:QW礦井注漿量,m3/h;k灌漿系數(shù);G礦井日產(chǎn)煤量,t;土水比的倒數(shù);M漿液制成率,取0.9;rc煤的密度,t/m3;t礦井日注漿時(shí)間,h。8

9、制漿方法8.1 黃泥漿的制漿方法水力制漿一般采用人工取土或機(jī)械取土,將土疏松,經(jīng)水力(水槍沖刷混合成漿。當(dāng)采用水槍直接取土?xí)r,其供水壓力、水流量和臺(tái)數(shù)應(yīng)能滿足取土制漿的要求。水力制漿過程中應(yīng)嚴(yán)格控制土水比。機(jī)械攪拌制漿應(yīng)建立漿池,黃土加水在漿池中攪拌成均勻漿液后即可輸入井下。漿池應(yīng)設(shè)2個(gè)以上,一個(gè)作注漿用,另一個(gè)進(jìn)行攪拌制漿,交替使用。漿池的容積應(yīng)能保證注漿量的要求。8.2 頁巖漿和矸石漿的制漿方法頁巖漿和矸石漿的制漿方法相似,將頁巖和矸石破碎后,用濕式球磨機(jī)加水球磨成漿,進(jìn)入輸漿管路。8.3 粉煤灰漿的制漿方法從電廠貯料場挖取粉煤灰,運(yùn)到礦井地面制漿站,將粉煤灰用專門的攪拌筒加水?dāng)嚢璩蓾{或用

10、水槍沖攪成漿后直接進(jìn)入輸漿管路。84 尾礦漿的制漿方法 礦井洗選廠排出的尾礦直接輸送到漿池，經(jīng)沉淀脫水后攪拌成漿進(jìn)入輸漿管路。 85 注漿期間漿液流量和土水比的測定 在注漿期間，每班測定一次漿液的流量和土水比，流量測定可用電磁流量計(jì)或體積法， 土水比測定可采用比重法。 9 輸漿管路 根據(jù)礦井地面的不同制漿方式，井下可采用集中或分區(qū)的輸漿管路系統(tǒng)。 在漿液流人輸漿管路前，應(yīng)設(shè)置篩網(wǎng)過濾，網(wǎng)的孔徑宜為 1520mm。 91 輸漿管路的管徑和水頭損失值按經(jīng)驗(yàn)式(2、式(3計(jì)算： D1輸漿管路的臨界管徑(內(nèi)徑，m； Q漿液流量，m3s； r1水的密度，tm3； r2漿液的密度，tm3； r3注漿材料自

11、然堆積密度，tm3； n干擾沉降指數(shù)； W1加權(quán)平均自由沉降速度，ms； W2顆粒分布曲線上相當(dāng)于 95處粒徑的自由沉降速度，ms； i每米管道長度的水頭損失值，m； 水的摩阻系數(shù)； V漿液流速，ms； g重力加速度，ms2； D2實(shí)際選用的管徑(內(nèi)徑，m， d注漿材料的當(dāng)量直徑，mm； 水的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)，mm2s； Wi注漿材料某一粒級(jí)平均自由沉降速度，ms； ai注漿材料某一粒級(jí)的重量百分比。 9 由輸漿管路的總水頭損失值， 2 確定是采用自流(靠自然壓頭輸漿還是選用相適應(yīng)(流 量和壓力的泥漿泵或注砂泵加壓輸漿。 93 輸漿管路系統(tǒng)應(yīng)避免“兩頭高中間低”的布置方式，并盡量減少拐彎。 94

12、井下輸漿管路應(yīng)緊靠井巷壁鋪設(shè)，固定牢固，并涂以防銹漆。 95 每次注漿后應(yīng)立即用清水沖洗管路。 10 注漿方法 根據(jù)礦井的具體條件，可選擇一種或幾種注漿方法。 101 鉆孔注漿 按防滅火區(qū)的條件可采用兩種形式： a從井下巷道或鉆場向注漿區(qū)域打注漿鉆孔，鉆孔開孔孔徑應(yīng)不小于 108mm，終孔孔 徑應(yīng)不小于 89mm， 封孔要嚴(yán)密， 鉆孔與輸漿管路的連接要牢固， 并能承受最大的注漿壓力。 b從地面直接向注漿區(qū)域打注漿鉆孔，鉆孔孔徑應(yīng)不小于 108mm，鉆孔內(nèi)應(yīng)全長度下 套管。 102 埋管注漿 隨著回采工作面推進(jìn)向采空區(qū)內(nèi)埋設(shè)管道進(jìn)行注漿，出漿口距工作面的距離應(yīng)不小于 15m。 103 密閉墻插管

13、注漿 工作面回采后從密閉墻上方的注漿管向采空區(qū)注漿。 此時(shí)， 密閉墻的強(qiáng)度應(yīng)滿足注漿的 要求，注漿時(shí)應(yīng)派專人監(jiān)護(hù)，一旦發(fā)現(xiàn)有潰漿征兆時(shí)，應(yīng)立即停止注漿。 104 灑漿 在回采工作面由輸漿管路上接出耐壓膠管，向采空區(qū)均勻地灑上一層漿液。灑漿時(shí)，漿 液出口壓力應(yīng)不大于 03MPa。 105 注漿區(qū)的排水措施 注入采空區(qū)的漿液的脫水時(shí)間一般為 715d，漿液中脫出的水一部分被圍巖吸收，一 部分滯留在注漿區(qū)的下部空間。注漿區(qū)的排水措施主要采取兩種： a在注漿區(qū)下部的密閉墻的底部設(shè)置排水孔或溢水孔， 在注漿后應(yīng)隨時(shí)觀察這些密閉墻 的排水量的變化情況。 b在注漿區(qū)下部進(jìn)行采掘前，必須對(duì)注漿區(qū)進(jìn)行打鉆孔或采取其他措施進(jìn)行泄水。 11 注漿防滅火的效果考察 111 注漿區(qū)溫度和氣體成分的檢測 1111 派專人定期檢測注漿滅火區(qū)、注漿防火工作面及其采空區(qū)內(nèi)的氣溫、煤溫和 出水溫度。 1112 具有自然發(fā)火危險(xiǎn)程度的礦井均應(yīng)建立完善的火災(zāi)束管監(jiān)測系統(tǒng)或地面氣體 分析實(shí)驗(yàn)室。氣體分析成份主要有：氧氣、甲烷、一氧化碳、二氧化碳。 采集氣體的地點(diǎn)為： 回采工作面的回風(fēng)巷、上隅角、采空區(qū)氧化帶回風(fēng)側(cè)； 通向火區(qū)的密閉墻內(nèi)側(cè)或鉆孔內(nèi)； 其他需要的地點(diǎn)。 采用人工取樣在地面進(jìn)行氣體分析時(shí)，應(yīng)符合以下要求： 取樣必須使用專用取樣袋或取樣器，取樣后應(yīng)在 5h 內(nèi)送