高瓦斯矿井采空区堵漏技术研究

牛俊国

（唐口煤业有限公司，山东 济宁 272007）

1 矿井概况

唐口煤业矿井通风方式为分区式，通风方法为机械抽出式，主井、北副井、南副井进风，北风井和南风井回风。目前矿井总进风量约为25 400 m3/min，总回风量约为26 981 m3/min，南风井回风量约为15 300 m3/min，负压约为2926 Pa，北风井回风量约为12 960 m3/min，负压约为2580 Pa。矿井CH4绝对涌出量为22.80 m3/min，相对涌出量为4.54 m3/t；CO2绝对涌出量为15.97 m3/min，相对涌出量为3.18 m3/t。

2 工作面风流压能测定与分析

2.1 测定路线及测点布置

测定时选择了一条风流路线长、风量大、通过6310 工作面、包含较多测点及内容的测定路线[1-2]，本次测点主要针对6310 工作面的漏风情况，本条测定路线是：

6310 工作面皮带顺槽→6310 工作面→6310 工作面轨道顺槽。测定路线如图1。

图1 6310 工作面风流压能测定测点布置图

2.2 6310 工作面风流压能分布

把矿井通风系统分为三段，即进风段、采区段和回风段。6310 工作面风流压能分布见表1。

表1 6310 工作面通风系统阻力分布表

为了能够准确地判断工作面不同时期压能分布的特点，选取巷道百米风阻作为衡量标准。6310 工作面主要巷道百米风阻分布见表2，巷道百米风阻如图2、图3。

图2 12 月2 日正常回采时期巷道百米风阻分布图

由表2、图2 及图3 的数据可知，由于6310 工作面皮带顺槽内有带式输送机，占据较大巷道面积，回采时期在所有巷道中百米风阻是较大的。6310 工作面是小煤柱沿空掘巷，沿空侧的小煤柱仅能起到隔离采空区的作用，其支撑作用极其有限，整个顶板的压力全部集中到实体煤一侧，因此工作面受到的压力比一般工作面要大，巷道变形较大。

图2 工作面冒顶区人工假顶示意图

图3 12 月3 日正常回采时期巷道百米风阻分布图

表2 6310 综放面风流压能分布表

3 SF6 示踪气体释放及漏风规律研究

3.1 漏风情况分析

测量前，分析唐口煤矿6310 轨道顺槽与6309采空区压差数据见表3，发现6310 轨道顺槽与6309 采空区间压差随时间变化：上午10 点至下午2 点6310 轨道顺槽全区域压强均小于6309 采空区内部压强，其他时间6310 轨道顺槽压强大于6309采空区内部压强。结合现场实测数据：6309 皮顺密闭处检测到的气体中氧气浓度低于巷道风流的氧气浓度，证明6309 皮带顺槽防火密闭存在漏风，同时可能通过部分煤柱向6309 采空区内部漏风。

表3 6310 工作面周围采空区密闭内外压能测定结果

3.2 示踪气体释放和接收地点的选择

为了准确测试采空区漏风范围，本次试验共释放两次SF6：第一次释放时间为6310 工作面开采初期，释放地点在6310 工作面回风隅角处，接收地点在6309 采空区内部测点处；第二次释放时间为6310 工作面采空区与6309 工作面采空区重合时，释放地点在6309 工作面采空区轨道顺槽侧，接收地点在6310 工作面轨道顺槽及6310 工作面采空区。

3.3 释放和检测要求及实验室分析

在6310 工作面进风隅角附近释放SF6，释放点连续释放10 LSF6，记录释放时间，释放半小时后在相应6309 工作面采空区钻孔测点开始用SF6检漏仪进行了检测，各测点检测2 次。将装有SF6气体的钢瓶带往选定的漏风源处，连接好装置，以500 L/min 的流量释放20 minSF6气体，释放后在采样点开始取样并标号[3-4]。

第一次释放SF6测试浓度分析结果记录见表4。

表4 测点SF6 检测结果记录表

由表5 和表6 可知，对6310 轨道顺槽漏风规律进行研究表明，距离工作面越近，漏风量越大，至工作面进风隅角处，漏风量达到最大23.99 m3/min。

表5 6310 轨道顺槽内SF6 检测结果记录表

表6 漏风量计算表

4 堵漏风措施及其效果检验

4.1 高分子材料堵漏措施

压注MAB 封堵剂将破碎煤体粘结成一个不透风的整体结构，而钻孔的布置方式直接决定着压注材料的均匀性和堵漏效果[7-8]。钻孔呈三花眼布置方式，钻孔间距3.0 m，排距1.0 m，终孔位置位于保护煤柱中间位置处，下行钻孔距底板1.0 m，沿巷道垂直方向打钻，上排钻孔距顶板0.9 m，与巷顶呈45°夹角，在关键区域采用“密集浅孔”的方式布置钻孔，施工完钻孔后下1 m 套管，用封孔器封孔。选择1 t 水配25～28 kg MAB 封堵剂作为压注基料。压注时首先向水箱中加水，然后加入MAB 防灭火剂。搅拌均匀后，开启注胶泵压注MAB 溶液，直到钻孔周围煤体出现挂汗为止。

4.2 效果检验

施工后利用多功能通风参数仪及束管监测采空区各技术参数如图4、图5。

图4 堵漏前后风量变化

图5 氧气浓度监测结果

由图4、图5 可知，未堵漏前6310 轨道顺槽最大进风量约为2034 m3/min，堵漏后风量可达2058 m3/min，有效风量平均增加20 m3/min。6309 采空区氧气浓度在3%上下浮动，未达到煤氧化自燃条件，堵漏风效果良好。

5 结论

（1）6310 轨道顺槽距离工作面越近，漏风量越大，至工作面进风隅角处，漏风量达到最大为23.99 m3/min。

（2）未堵漏前6310 轨道顺槽最大进风量约为2034 m3/min，堵漏后风量可达2058 m3/min，有效风量平均增加20 m3/min。采空区氧气浓度在3%浮动，未达到煤氧化自燃条件，堵漏风效果达到预期。