高水材料与粉煤灰封堵采空区灭火
高水材料
高水材料用于采空区充填有着工艺简单、凝结速度快、性能稳定等优点。
为减小开采引起的地表建、构筑物的变形，采矿工程的采空区一般需要支护或充填，传统的充填材料主要有两类：一是以硅酸盐水泥掺加水玻璃等的充填料，但该类材料的使用寿命短(通常仅可用2~3 a)，且存在作业固化时间长，材料浪费等缺点；二是以高分子为主的充填材料，近年来，科研人员已研制出高水速凝固材料(简称高水材料)，它是一种价格低廉，使用方便，并具有一定力学性能的可泵性支护材料，高水材料可替代木材、钢材使用，充填工艺简单，凝结速度快，可减少固化剂的用量。
高水材料填充技术作为一种新方法，已在某些矿区开展了试验性研究。
该矿采用的ZKD 型高水速凝充填材料是一种新型双料特种水泥混合材料，是近年来矿山充填较为成功的材料。
该材料由甲料、乙料两种组分构成。
甲、乙料以重量比1 ：1 配合使用。
其中甲料是以硫铝酸盐水泥熟料为基材，与悬浮剂及少量超缓凝剂混磨而成，乙料是由石灰、石膏、悬浮剂和复合速凝早强剂等混磨而成。
针对工作面采高大、充填体接顶相对困难的特点，选用袋装净浆材料进行充填，以使充填体接顶密实。
根据数值计算分析，充填体使用的水灰比确定为2：1。
与传统的充填材料比较，该材料具有以下优点：a. 浆材颗粒细，渗透性能好；b. 主、配料单独加水搅拌而成的浆液24 h 不凝结，相同水灰比的主、配料浆1：1 混合使用，混合浆液凝结时间十几秒至几小时随意可调；c. 混合浆液凝结时基本不析水，结石强度高，抗渗性好，微膨胀，不龟裂及凝结后受扰动甚至破坏后具有再结胶性能；d. 价格低，又特别适合高水灰比情况下使用，所以成本较低。
高水速凝固化充填材料是由中国矿业大学北京研究生部研制成功并获国家专利的一种新型胶凝材料, 它由甲乙两种粉末状材料组成。
其中甲料的主要成分是硫酸铝盐水泥熟料和石灰, 乙料为硬石膏和石灰石, 使用时甲乙料按配制。
该材料可用于采空区填漏、井下防灭火、锚喷支护、道路抢修等。
高水材料添加粉煤灰充填料的试验研究
高水材料添加粉煤灰充填料的试验研究马灵姬【摘要】高水材料作为充填材料具有很多优点，只是成本较高。
为降低成本，在高水净浆速凝固化材料中，添加了粉煤灰，制成充填料浆。
通过对料浆各组分配比的细致研究和特效添加剂的使用，开发出了一种可用于采空区充填的新型料浆。
这种料浆经过测试，具有泵送性能良好、固化时间短、硬度高、表面致密等特点，且成本低廉，非常适合有较高强度要求的采空区充填使用。
%A high water material as a backfill material would have many advantages ,but would be high in cost.In order to reduce the cost ,a backfill grout could be prepared with the fly ash in the high water pure grout rapid setting material. With a fine study on the mixing ratio of each component in the grout and the application of the special function additive ,a new material grout suitable for the backfill of the goaf was developed.With the test and measurement ,the grout could have excellent pumping perfor-mances ,short setting time ,high hardness ,surface densification and other features and the cost of the grout would be lower. The grout would be very suitable for the goaf backfill with high strength re‐quirement.【期刊名称】《建井技术》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】3页(P40-42)【关键词】高水材料;粉煤灰;充填料浆;采空区充填【作者】马灵姬【作者单位】北京中煤矿山工程有限公司，北京 100013【正文语种】中文【中图分类】TD325+.3我国充填工艺技术的发展，存在着工艺复杂、运输量大、劳动强度高、采空区密实效果不理想等问题。
综放工作面采空区防灭火技术措施
综放工作面采空区防灭火技术措施胡鹏【摘要】本文针对伊田煤业9103综放工作面采空区煤层自燃问题,研究提出了相应的防灭火措施.工作面封闭后,向采空区注入氮气和高分子胶体材料;工作面启封后,采用注氮技术注惰性气体防止煤层自燃.措施实施后有效地解决了采空区煤层自燃问题,保障了矿井安全及高效生产.【期刊名称】《山东煤炭科技》【年(卷),期】2018(000)012【总页数】3页(P112-114)【关键词】综放工作面;采空区;防灭火【作者】胡鹏【作者单位】山西潞安集团蒲县伊田煤业有限公司,山西蒲县041204【正文语种】中文【中图分类】TD75+2.21 工程概况潞安集团伊田煤矿生产能力为1.2Mt/a。
矿井开采9+10+11号煤，煤层厚度为5.78～8.16m，平均厚度6.85m，为近水平煤层，工作面采用综放开采。
9+10+11号煤层经鉴定，煤的自燃倾向性等级为Ⅱ级，属自燃煤层。
9103工作面煤层为厚煤层，巷道沿煤层底板掘进，在长期矿山压力作用下，容易形成高冒区，该区域煤体呈破碎状态，且破碎煤体长期处于微风供氧状态，易于积聚热量发生自燃。
在2017年6月中旬，监控系统监测到9013工作面上隅角一氧化碳浓度急剧上升，分析认为是采空区遗煤自燃氧化导致，必须对该工作面进行防灭火治理。
2 煤层自燃原因及治理技术2.1 煤层自燃原因9103综放工作面出现自燃隐患前后，发现采空区有大量松散遗煤，且两条回采顺槽采空区处有漏风现象，加速了煤层自燃。
火源隐蔽在采空区深部，煤层自然发火期较长，当矿井发现明火时，其周围已存在较大热量，若不进行有效治理，煤层自燃会越来越严重。
根据井下实际情况，虽然已扑灭明火，但自然发火隐患未彻底解决。
若采空区没有有效控制和处理高温点，工作面重新投入生产使用时，恢复时间较长，仍然存在采空区遗煤复燃的可能。
2.2 煤层自燃封闭节点及措施通过技术人员讨论分析确定，9103综放工作面自燃发火的重点区域范围在工作面下端口到第35架液压支架区间的采空区。
露天煤矿采空区防灭火技术工作总结
露天煤矿采空区防灭火技术工作总结
一、当前采空区防灭火工作现状
1. 采空区易燃易爆隐患还较多,防火难度大。
2. 部分采空区周边设施布防不足,难以第一时间发现和控制火情。
3. 防火救援队伍配备与能力建设有待加强。
二、采空区防火重点工作
1. 挖除沿岸采空区的易燃物品,加固生长易燃植被的边界,减少火源。
2. 加密布设视频监控设施,实时监测采空区周边动态,及时发现火情。
3. 挖掘消防疏散通道,加固周边庇护地,方便人员疏散和救援操作。
4. 建立快速灭火筑坝体系,配备消防车辆及自来水灭火设施。
5. 建立采空区消防分队,组织定期训练和演练,提高处置能力。
三、今后工作重点
1. 进一步排查和消除采空区隐患源,全面降低易燃风险。
2. 加强视频监控和网络交通工具的应用,将防火监测智能化。
3. 加强装备配备和队伍建设,提升专业救援能力。
4. 建立面向采空区的灭火保障体系,实现全域防火管理。
以上就是一个"露天煤矿采空区防火技术工作总结"的初稿内容,相关细节可以根据实际情况进一步完善修改。
高水固结材料在煤矿采空区治理中的应用
水状 态下 有发 生液化 的可 能 。 水泥 浆在充 填过 程 中流动性 差 ， 同时伴有 析水 和沉
间， 可满 足不 同工程需 要 。 高水 固结 材 料 在 凝 固 后 ， ｈ单 轴 抗 压 强 度 达 到 １
性稍微降低 ， 但流动性变化不大， 待到凝结开始后 ， 流动 性突然变差 ， 很快形成凝固体 ， 这一特点对 注浆加固极 为有利 。 甲、 乙二种材料分别加水搅拌， 若二种浆液不混合 ， 单 独存放 可保 持在 ２ ￣７ｈ内不凝 固 、 沉淀 、 ４ ２ 不 不结底 ， 仍 具有较 好 的流动 性 。因此 ， 易于实 现远距 离或 自流输 送 ， 省动力 。 节 ２２ ７ 无毒 、 ．． 无害 、 无腐蚀性 综上 所述 ， 通过 两 种充 填 料 特 性 的 比较 ， 水 固 结 高 材料作为充填料要优于粉煤灰和水泥浆混合充填料。 ３ 高 水 固结材料 加 固采空 区的应 用
第一作者简介 ： 孙大 ￣（９ ９）男 （ １６ ～ ， 汉族 ）辽宁建平人 ， ， 工程师 ， 现从 事水文地质工程地质 、 岩土工程 、 地灾评估工作。
２ １ 年第 ８期 ０２
西 部探 矿工 程
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复冲刷下溶解析出， 使浆体孔隙率增加 ， 加剧 了盐溶液 环境对浆体 的侵蚀， 使结构松软 ， 强度降低 。因此采用 水泥浆 和粉 煤灰 作充填 料 ， 既受到 浪潮 的冲刷 和冻 融等 物理 破坏 ， 还要 受海水 组 分 的化学 与 电化学 腐 蚀 ， 而 从
高 水 固结 材料 具有水 硬化 膨胀 特性 ， 决 了过 去 利 解 用 其它 材料充 填 时不能解 决 的接顶 问题 。
浅析露天煤矿采空区灭火材料应用
浅析露天煤矿采空区灭火材料应用发布时间：2022-08-17T06:18:27.343Z 来源：《工程建设标准化》2022年37卷4月7期作者：刘杰、胡洪祥、肖猛[导读] 目前我国经济水平和各行业的快速发展，煤炭是工业生产的重要原材料，在煤炭资源开采期间，如果对采空区、老窑通风防灭火工作实施不当，那么必然会影响露天煤矿开采的安全性，导致露天煤矿开采质量受到干扰和影响。
刘杰、胡洪祥、肖猛摘要：目前我国经济水平和各行业的快速发展，煤炭是工业生产的重要原材料，在煤炭资源开采期间，如果对采空区、老窑通风防灭火工作实施不当，那么必然会影响露天煤矿开采的安全性，导致露天煤矿开采质量受到干扰和影响。
因此，在露天煤矿生产期间，必须要提高对通风防灭火的重视度，不断对相关技术急性优化和调整，切实有效的保证开采人员的安全性，并减少煤炭资源损失。
矿用新型无机防灭火材料良好的黏结性和附壁性，能使其与煤岩体产生高度黏合，并能阻断自由基链式反应，有效抑制烟雾，阻燃耐火。
通过对该材料自然堆放和碾压堆放喷涂试验对比，温度变化规律结果验证了其特性，并成功应用于采区煤层防火喷涂。
关键词：无机防灭火材料；自燃煤层边坡；防火喷涂引言在实际矿采过程中，由于工作人员专业知识较薄弱，对矿采中极容易引起的火灾危害意识较低，再加上在具体实施过程中未建立专门防火体系以及防火措施，极容易引起火灾，导致露天煤矿资源被燃烧，造成大量露天煤矿资源被损坏，同时还可能直接造成工作人员损伤。
因此在露天煤矿开采工作中，应该结合目前面临的问题进行深入研究、探讨，采取有效措施改变现状，这样才能保证露天煤矿开采安全，促进露天煤矿企业发展，为我国露天煤矿资源发展提供有效保障和基础。
1做好煤层防灭火工作的重要性结合相关实践调查可知，煤层自然火灾会严重威胁人员的人身安全，将设备与有用资源烧毁，阻碍露天煤矿生产，其逐渐演变成当前煤炭行业比较重视并迫切需要解决的关键灾害之一。
不只是这样，煤层自燃发火也属于世界性难题。
高水无机防灭火材料防灭火技术
注高水无机防灭火材料防灭火技术1、采空区三带划分煤要发生自燃必须具备4个条件: 具有低温氧化性，即有自燃倾向的煤以破碎状态存在；有充足的足够煤自燃的含氧空气通过这些破碎的煤；空气流动的速度要适中，使破碎的煤有积聚氧化产生的热的环境；在上述的3个条件同时具备的状态下，持续一定的时间，使煤体可以达到着火温度。
采空区三带即散热带、氧化带和窒息带。
对于非充填采空区来说，随着工作面的推进，顶板逐渐自然垮落，在一定范围内形成比较松散的冒落区，此区域内的遗煤氧化自热产生的热量绝大部分被漏风带走，不形成热量积聚，不会发生自然发火，因此，这一区域通常被称为散热带; 散热带再向采空区以里延伸的一定范围内，漏风不足以带走浮煤的氧化热，氧化热不断积聚，使煤的氧化反应自动加速，最终将可能导致煤炭自然发火，该区域就是氧化带;氧化带之后的区域，冒落体已基本压实，漏风风速很小，氧气浓度较低，不足以维持浮煤的氧化反应，氧化自燃被迫终止或者根本不能发生，因此这一区域就是窒息带。
采空区自燃三带划分有3个指标: 漏风风速、氧气浓度、温升。
划分标准如下：1) 按采空区内漏风风速划分。
散热带为采空区漏风风速大于0.24 m/min 的区域; 氧化升温带为漏风风速在0.10～0.24 m/min的区域; 窒息带为漏风风速小于0.10m/min 的区域。
2) 按采空区氧气浓度划分。
散热带为氧气体积分数大于18%的区域; 氧化升温带为氧气体积分数为10%～18% 的区域; 窒息带为氧气体积分数小于10%的区域。
3) 按采空区的温度划分。
散热带为温升ΔT＜1℃/d 且靠近工作面的区域; 氧化升温带为温升ΔT≥1℃/d 的区域;窒息带为温升ΔT＜1℃/d 的采空区压实区。
2、高水无机防灭火材料防灭火机理（1）高水无机防灭火材料固结体覆盖、固结破碎煤岩体，将破碎煤体与空气隔离，阻止破碎煤体进一步氧化。
（2）高水无机防灭火材料浆液体积含水量达96%，充填注浆过程中，由于浆液温度低，吸收大量热量，与浆液接触的煤体温度迅速降低，如果浆液遇到已经着火的高温煤体，浆液中的水份气化消耗大量能量，也能迅速降低煤体温度，有效抑制煤层自燃。
煤矿采空区火灾事故预案
煤矿采空区火灾事故预案一、前言采空区是指在采煤工作后形成的空隙地带，是一个存在较大潜在火灾隐患的地区。
采空区火灾是一种高难度、高风险的灾难，一旦发生将对煤矿安全生产和人员生命安全造成严重威胁。
因此，制定并实施采空区火灾事故预案是十分必要的。
本预案的目的是建立一套科学的采空区火灾应急救援体系，提高煤矿采空区火灾事故应急能力，保障煤矿安全生产和人员安全。
二、采空区火灾特点采空区火灾相比于其他火灾有着独特的特点：1. 地下采空区一旦发生火灾，由于通风条件差，火焰蔓延快，烟雾浓郁，热量极大，对火灾扑救工作提出了很高的要求。
2. 采空区火灾具有独特的地下环境，有毒气体、缺氧、高温等因素可能导致矿工受伤甚至死亡。
3. 采空区火灾扩散速度快，对附近工作面和通风系统造成严重影响，引发二次灾害。
基于采空区火灾的特点，我们在制定应急预案时需要充分考虑到这些特点，确定相应的应急处置方案。
三、应急预案内容1. 火灾预防工作在煤矿实施采空区火灾预防工作是预防和减小火灾的重要环节。
预防措施包括但不限于：（1）严格按照规章制度进行作业，禁止在采空区使用明火、封闭设备。
（2）加强巡检力度，发现火灾隐患及时处理。
（3）定期对采空区进行通风系统检查维护，提高通风效率，减少火灾发生可能。
2. 火灾发生后应急处置（1）火灾发生后，第一时间通知现场人员并启动火灾应急预案，同时向上级领导和相关部门汇报。
（2）尽量避免随意触动火源，关闭有关通风设施，防止火灾蔓延。
（3）启动事故现场疏散和救援，确保工作人员迅速疏散到安全地带。
（4）尽快通知相关专业人员和设备进行扑救。
3. 应急物资准备（1）预先准备好应急物资，如呼吸器、防毒面具等，以备发生火灾时使用。
（2）进行相应的应急演练和培训，提高矿工的火灾应急处理能力。
4. 事故处理（1）事故发生后，组织现场应急救援力量，采取综合措施进行扑救。
（2）如发现人员受伤，要及时进行紧急救治，将伤者送往医院进行救治。
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高水材料与粉煤灰封堵采空区灭火
1采空区火灾概况
通化矿区苇塘矿一井为1959年投产设计能力30万t/a矿井，片盘斜井分区石门开拓，水平巷柱采煤方法。
煤层为石炭二叠系共7层煤，1、4、6层可采；顶板管理为采空区自然垮落。
瓦斯等级为高瓦斯矿井，瓦斯相对涌出量12.65m3/t，煤层自燃倾向Ⅱ级，发火期12个月。
自然发火的采区是+250m~+300m南翼一石门一层煤采空区，由东西两块段采空区组成，共采出煤炭215万t。
回采率在40%~60%左右。
采区回采结束后进行封闭，并进行预防性黄泥灌浆。
4个月后在进行矿井风量调整时，发现该采空区回风侧密闭内CO浓度>0.003%并持续上升。
同时+300标高采空区相邻空区内产生自然发
火。
2高水材料封堵采空区漏风
采空区火灾封堵漏风是灭火措施成功的关键。
在总结前期灭火教训的基础上，以封堵采空区+250m漏风
源为灭火工作原则，实施高水材料压力封堵裂隙漏风，+250m一层大巷至+268m刮板输送机道间由下而上灌
注粉煤灰封闭隔绝带的灭火技术措施。
2.1高水材料封堵岩壁裂隙漏风机理
高水速凝固充填材料（简称高水材料）是有硫铝酸钙水泥为主组成的甲乙两种混合物，分别加入8~9倍水，搅拌形成高水速凝，快硬，初期强度高，用于煤矿巷旁支护的充填材料。
其主要特点是用水量大、固体材料少、泵送容易、流动性好、充填不干缩。
做为封堵漏风材料，应用时由泥浆泵压力通过钻孔注入漏风通道的岩石裂隙中，高水材料发生反应，生
成长针状、柱状高结晶水化物钙矾石，长针状、柱状结构交织在一起形成了坚固的网状骨架，骨架中含有大
量结晶水。
网状骨架象海绵一样吸咐着大量游离水。
高水材料矿化体充填于裂隙中隔离漏风通道。
特别是当
岩层来压再度破坏后，由于材料中游离水存在的条件下，充填凝固体受压破坏有重新再结晶能力，因此具有
很好的封堵漏风的作用。
2.2高水材料封堵漏风裂隙工艺
（1）制浆。
用1t矿车中间焊隔板制成2个体积约0.5m3的高水材料浆液搅拌箱，再由2.2kW电机经蜗轮减速器拖动旋转搅拌器转动搅拌，两搅拌箱分别按所需水灰比，搅拌成甲乙两种均匀浆液。
（2）输送。
两种浆液分别使用泥浆泵（工作压力1.5~5.0MPa,流量50~120L/min），由输送管道送入混合器后，经钻孔入漏风的岩石裂隙中。
（3）钻孔。
用YT-2S型风动凿岩机钻孔，压注孔深至无裂隙岩层。
（4）压力注浆。
将注浆管道插入压注孔内，用黄泥或水泥压注孔封孔后压注高水材料，压注高水材料结束后关闭注泵管上的阀门或直接用黄泥封堵注浆孔口。
待高水材料初凝固后（2~4h），拆除注浆管再用水泥将注浆口处重新抹严封闭。
（5）每班注浆结束或因故停泵>20min需用清水冲洗输送管路系统，以防凝固阻塞管路。
2.3高水材料封堵的技术参数
质量含水率（%）={水的总质量（kg）/{甲组份质量（kg）+乙组质量（kg）+水的质量（kg）×100%}
体积含水率（%）={水的总体积（L）/[甲组份质量(kg）/甲组份密度（kg/L）]+[乙组份质量（kg）/乙组份密度（kg/L）]×100%}
(2)高水材料含水率。
高水材料的含水率及材料用量见表1。
表1高水材料含水率及材料用量
见表
（3）高水材料初凝时间<20min。
缩短初凝时间可采用：①增加乙料添加剂（速凝剂）数量；②甲乙2种浆液放入混合器内延长混合时间再泵送（注意搅拌）；③提高水温。
（4）抗压强度。
高水材料的抗压强度见表2。
表2抗压强度（水灰比2.2:1）
见表
（5）添加粉煤灰。
添加粉煤灰做骨料可提高充填体强度，减少胶结材料量及提高抗风化性能。
如保持2.2:1～3:1的水灰比，掺入粉煤灰500kg/m3形成浆液水体积比70%以上。
可减少高水材料用量，节约费用。
2.4漏风通道压力充注封堵方法
（1）喷泉混凝土巷道漏风的封堵。
巷道断面内压注充填孔一般布置之1～2个，孔深钻入混凝土碹后岩壁
0.2～0.3m，每组钻孔间距沿巷道根据高水材料流动情况每8～20m布置一组钻孔即可，注浆孔内插入注浆管，封孔后联接注浆管路即可压注高水材料。
（2）岩壁裂隙及岩石破碎带漏风封堵。
将注浆孔钻入有裂隙岩层内1.5m左右，插入注浆管封孔后压力充注高水材料，使岩壁破裂带形成1m以上的岩层裂隙及岩层破裂带间隙充满高水材料凝固体，如有更大空间可以补充压注粉煤灰充填（见图1）。
图1岩壁裂隙与破裂带封堵
（3）巷道局部空顶的充填处理。
巷道局部空顶区，由于围岩受上覆岩层作用产生变形，岩层裂隙漏风，是自然发火危险区域，空顶的处理：在空顶下1/2采用高水材料加粉煤灰混合充填，上部采用粉煤灰直接填入剩余空间，全层充填改善了支架空顶区的受力状态，充填体重量低，减轻了支架的承载压力，粉煤灰的致密性及高水材料的流动性使岩石裂隙使充填巷道的稳定性得到加强，又消除了漏风及自然发火危险（见图2）。
图2局部空顶充填处理
（4）密闭墙及其附近漏风封堵。
在密闭墙外0.4~0.5m处构建临时封闭墙，中间充入高水材料，密闭墙周边巷道打压注孔，对四周巷壁漏风进行压力充注高水材料。
3采空区灌注粉煤灰灭火隔绝带
采空区周边裂隙漏风通道封堵后，接着灌注粉煤灰隔绝带。
粉煤灰粒径小，粉状致密，透气性差，水化制浆快，脱水快，管路泵压力输送容易，是很好的灭火廉价材料。
采空区由于丢有残煤，隔离煤柱也遭受破坏，切断流向采空区漏风，采用粉煤灰水灰比为6:4的浆液，灌注采空区走向和倾斜粉煤灰隔绝带（如图3）由+250m大巷钻向上孔至采空区+258.5m~269.5m标高有效钻孔5个。
灌注粉煤灰273m3。
形成采空区东下部入风侧漏风隔绝带。
之后又补充灌注粉煤灰93m3，对密闭采空区东块段副井漏风通路的倾斜隔绝带，灌注隔绝带后，采空区主要漏风通道检测CO含量为<0.0001%,O2含量<6%。
图3采空区走向粉煤灰隔绝带
4采空区灭火效果
采空区漏风裂隙高水材料充注由+250m大巷开始，共用15个小班充注高水材料15.3t，封堵漏风巷26.5m，漏风裂隙面积217.05m2漏风源封堵结束。
至此受火区影响停产的+300m~+500m北翼采区正式恢复生产。