龍河江 周仕來

(貴州職業(yè)技術(shù)學(xué)院)

根據(jù)貴州省安監(jiān)局2014年11月發(fā)布的《貴州省煤礦較重大瓦斯事故原因分析報告》:2012年1月—2014年10月，全省煤礦共發(fā)生事故90起、死亡270人，瓦斯事故仍然是影響煤礦安全生產(chǎn)的第一“殺手”。如新華煤礦“6.11”重大煤與瓦斯突出事故，造成10死亡，事故原因分析為瓦斯治理不達(dá)標(biāo)、防突措施不到位、防突設(shè)施不完善。通過現(xiàn)場調(diào)研，該礦前期石門揭煤采取的防突措施之一正是美固MP364注漿加固技術(shù)，因此，對該防突技術(shù)措施使用的安全性應(yīng)引起高度重視。

1 美固MP364性能特點(diǎn)

美固MP364是一種雙組分不含溶劑的硅酸鹽注漿樹脂，適用于破碎煤層和巖層的快速膠結(jié)固化，在短時間內(nèi)就能有很高的粘結(jié)強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，且阻燃抗靜電。性能參數(shù)見表1。

表1 美國MP364性能參數(shù)

基于美固MP364各項指標(biāo)性能的優(yōu)越性，被廣泛使用在石門揭煤過程中注漿加固防突，如貴州松河煤礦、淮北礦業(yè)集團(tuán)、平煤集團(tuán)等。

2 石門揭煤注漿加固技術(shù)

2.1 煤礦事故基本情況

新華煤礦隸屬六枝工礦集團(tuán)，設(shè)計生產(chǎn)能力120萬t/a，屬煤與瓦斯突出礦井?！?.11”重大煤與瓦斯突出事故，突出煤(巖)量約1010 t，瓦斯涌出量約12萬m3，造成10人死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失1634萬元。事故直接原因是區(qū)域和局部防突措施落實(shí)不到位，1601回風(fēng)順槽2#聯(lián)絡(luò)巷揭穿的M6煤層未消除突出危險性，石門揭煤時放炮誘發(fā)煤與瓦斯突出。

2.2 美固MP364石門揭煤注漿方案

石門揭煤地點(diǎn)位于井下1601運(yùn)輸順槽和回風(fēng)順槽，所揭煤層為M6煤層，揭煤厚度4.8 m，煤層平均傾角為8°，巷道頂板以粉砂巖為主，節(jié)理裂隙發(fā)育，屬中等穩(wěn)定頂板，瓦斯含量最高達(dá)18.38 m3/t。巷道與煤層夾角為15°，巷道斷面16 m2，從煤層底板向頂板方向掘進(jìn)，頂板先見煤，巷道工作面位置距煤層法線距離為2 m。

根據(jù)設(shè)計施工方案，1601回風(fēng)順槽石門揭煤注漿從巷道工作面距煤層法線距離2 m處開始，每個循環(huán)注漿加固距離為5 m，每向前掘進(jìn)3 m進(jìn)行下一個循環(huán)注漿，每個循環(huán)預(yù)留2 m超前加固距離。從巷道法線2 m至巷道頂板穿過煤層巷道掘進(jìn)距離為23.9 m，循環(huán)數(shù)為9個，注漿孔共44個。石門揭煤注漿方案剖面如圖1所示。

2.3 注漿設(shè)備

在1601運(yùn)輸順槽和回風(fēng)順槽石門揭煤注漿過程中，采用1∶1輸出的雙液注漿泵，風(fēng)壓為0.4 MPa，風(fēng)量為6 m3/min，輸出壓力為0～16 MPa。靜態(tài)混合器長0.3 m，連接三通和金屬注漿管，使A、B組分混合。共使用美固MP364材料33.2 t，A、B雙組分費(fèi)用約125.2萬元，成本較高。注漿主要配件如表2所示。

2.4 注漿施工工藝

檢查注漿泵及管路的連接情況→打開A輸出閥門→沖開封孔器壓力塞→打開B輸出閥門→開始注漿→暫停注漿→用A組分沖洗混合管10 s→結(jié)束注漿→用機(jī)油清洗注漿泵和管路，取出混合管路內(nèi)攪拌器洗凈［1］。注漿系統(tǒng)布置及封孔器如圖2、圖3所示。

圖1 1601回風(fēng)順槽石門揭煤注漿循環(huán)剖面示意

表2 注漿主要配件

圖2 注漿系統(tǒng)設(shè)備布置示意

圖3 注漿前、后封孔器變化

3 防突效果及存在問題

3.1 防突效果

(1)注漿加固后，改變了煤(巖)體的松散結(jié)構(gòu)，提高了粘結(jié)力，使上覆煤(巖)體形成一個整體支撐體系，達(dá)到了主動支護(hù)的作用，對防止煤與瓦斯突出具有一定的效果。

(2)針對常規(guī)防突措施的不足，采用煤體注漿固化的方法，提高石門揭煤處煤體強(qiáng)度，增強(qiáng)圍巖穩(wěn)定性，降低煤層中初始釋放瓦斯膨脹，防止煤與瓦斯突出［2］。

(3)基于其材料本身的特點(diǎn):凝固時間快，抗壓能力較強(qiáng)，相對其他防突措施工藝簡單，操作方便，具有快速性和實(shí)用性，但成本較高。

3.2 存在的安全性問題

(1)由于貴州省特殊的地質(zhì)地形特征，煤層瓦斯賦存量大，煤層透氣性差，瓦斯抽放率低，且地質(zhì)條件復(fù)雜，很難形成大型礦井，所以全省以中、小煤礦為主，形成了“點(diǎn)多面廣”的格局，不利于監(jiān)察和管理［3］。

(2)現(xiàn)場施工過程中，由于巷道采用炮掘，美固MP364注漿加固因打鉆和爆破而松動破壞，防突效果大大降低。

(3)該礦煤層堅固性系數(shù)為0.17～0.34，煤層透氣性差，瓦斯含量在8 m3/t以上;巷道頂板以層狀粉砂巖為主，鈣泥質(zhì)互層膠結(jié)，節(jié)理裂隙發(fā)育等，都給注漿加固技術(shù)帶來了一定的危險性。

(4)美固MP364產(chǎn)品A組分38 kg，密度1490 kg/m3，25 L/桶;B 組分 30 kg，密度 1180 kg/m3，25 L/桶。但現(xiàn)場施工人員對A、B組分的配比往往很隨意，使得注漿效果差。

(5)施工前的試驗(yàn)工作不到位，按照規(guī)定，注漿加固前必須對材料進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，以達(dá)到注漿效果，但現(xiàn)場施工人員落實(shí)不夠。

4 安全管理技術(shù)措施

(1)石門揭煤防突應(yīng)該多措并舉，不能單靠注漿加固。如通過施工迎頭排放鉆孔、金屬骨架支護(hù)及注入瑪麗散加固等措施，以降低石門穿煤過程中煤體突出、涌出及冒頂?shù)奈ｋU［4］。

(2)研究新材料和新工藝。如采用高效膨脹劑施工，利用靜態(tài)爆破作業(yè)方式進(jìn)行石門揭煤，可有效緩慢釋放瓦斯及煤體應(yīng)力，避免由于突然揭開石門而導(dǎo)致的誘導(dǎo)突出，避免突出事故的發(fā)生［5］。

(3)控制注漿速度和注漿量為10～14 L/min，當(dāng)泵的壓力達(dá)到12 MPa以上時，可放緩注漿速度，否則會超出設(shè)計范圍，達(dá)不到加固效果。

(4)在注漿過程中，施工地點(diǎn)10 m范圍內(nèi)，注漿孔正前方嚴(yán)禁人員進(jìn)入，防止高壓漿液從孔內(nèi)噴出或管路破裂傷人。泵站開啟后，時刻注意壓力表的變化，及時調(diào)整檔位，發(fā)現(xiàn)異常馬上停泵處理。

(5)注漿泵各個風(fēng)管、油管連接部位必須牢固可靠，白色輸入管接到泵的A組分吸入端，黑色輸入管接B組分吸入端，嚴(yán)禁將A、B組分誤接。

(6)現(xiàn)場必須有區(qū)隊長專人負(fù)責(zé)指揮，在設(shè)計施工方案中必須對注漿距離、鉆孔參數(shù)、注漿量、封孔措施等科學(xué)優(yōu)化。

5 結(jié)語

安全生產(chǎn)一直都是煤礦開采的難題。應(yīng)從新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備和新材料出發(fā)，合理規(guī)劃，科學(xué)采礦。美固MP364注漿加固技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用雖然取得了一定效果，但也要因地制宜，謹(jǐn)慎施工，建議與其他防突措施聯(lián)合使用，并加強(qiáng)其安全性的論證與監(jiān)督工作。

［1］ 朱俊奎.石門揭煤固化技術(shù)防止煤與瓦斯突出的應(yīng)用［J］.煤炭工程，2011(1):39-41.

［2］ 李青松，韓真理，馬 曙.煤巖固化防突技術(shù)在松河礦石門揭煤中的應(yīng)用［J］.煤炭工程，2010(7):31-33.

［3］ 李楊飛.貴州省煤與瓦斯突出事故統(tǒng)計分析及防范措施［J］.煤炭技術(shù)，2013，32(4):108-109.

［4］ 劉 震，李增華，楊永良，等.緩斜特厚煤層石門揭煤區(qū)域綜合防突技術(shù)［J］.煤礦安全，2010(8):23-26.

［5］ 楊 東.膨脹劑緩釋石門揭煤新工藝［J］.煤礦安全，2013，44(8):58-60.