[发明专利]高位钻孔注浆灭火方法

说明书

一、    技术领域

本发明涉及一种煤矿采空区防灭火技术领域，具体的说一种针对综放工作面采空区煤自燃防治的高位钻孔注浆灭火技术。

二、    背景技术

我国煤炭资源丰富，煤炭产量及消费量均居世界前列，约占国内不可再生能源产量及消费的85%，但开采过程中煤炭自燃现象十分严重， 80%的煤层具有自然发火倾向。尤其是采空区遗煤多，更易发生煤炭自燃。现有技术中防治煤炭自燃的方法主要有注水、注浆、阻化剂、胶体、惰性气体等方法，其中注浆方法主要原理是将注浆材料细粒化后加入水制备成浆，用水力输送到指定位置，封堵漏风通道、包裹煤岩防止氧化、冷却煤岩温度的一项技术措施。

三、    发明内容

针对目前综放面采空区防灭火技术的不足，提出从工作面顺槽打高位钻孔注浆防灭火的新技术；本发明的目的是提供一种更有效的采空区煤自燃防治技术。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：首先确定钻孔位置，高位钻孔的施工位置选择在距离工作面采空区自燃危险区域较近位置顺槽内，确保钻孔终端始终位于自然危险区域上部煤层顶板中，一组三个钻孔，呈扇形排列，随工作面推进每20米距离钻取下一组钻孔， 每组钻孔数量可根据采空区自然危险区域大小灵活选择，钻孔完毕后封堵钻孔。向钻孔内注浆，开启一组钻孔，采用有压灌注，向终孔水平位置低的钻孔内灌注复合胶体泥浆，向终孔水平位置高的钻孔内灌注黄土泥浆。

优选的，复合胶体泥浆是由黄土、悬浮剂、阻化剂、胶凝剂加水混合制成；所述黄土泥浆水土比例为5:1。

优选的，每组孔交替灌注复合胶体泥浆和黄土泥浆。

优选的，钻孔灌浆压力控制在2-3Mpa。

本发明的有益效果为：在推采速度慢，采空区出现高温异常区域时，采用本方法可以准确、有效的降低危险区域温度，使有害气体浓度降低，控制灾情，加快采空区自燃隐患的消除。

钻孔施工完毕后，按工作面倾斜方向确定钻孔注浆顺序；先向终孔位置水平较低的钻孔中灌注“复合胶体泥浆”，复合胶体泥浆由黄土、水、悬浮剂、阻化剂、胶凝剂组成。然后向终孔位置水平较高的钻孔中灌注黄土浆液，黄土浆液水土比为5：1。这样可以利用下部钻孔中复合胶体泥浆的粘连、堆积作用，减缓上部钻孔中灭火浆液沿工作面倾向角度的倾斜作用向下部顺槽方向的流动，增加浆液在高温异常区域的滞留时间，充分发挥黄土浆液与复合胶体的联合灭火做用，有利于控制灾情，加快自燃隐患的消除。

四、具体实施方式

下面结合一现场实施例详细说明本发明。梁宝寺煤矿3309综放工作面在过对推采影响较大的DF69断层时，推采速度慢，3个月推进50 m左右，造成上隅角后方采空区出现高温异常区域，上隅角处间断性有烟雾冒出，CO气体严重超标，采空区遗煤出现自燃现象。首先确定钻孔位置并钻孔，首组钻孔施工在进风巷距工作面20 m处巷道顶部，3个钻孔按扇形布置，同时与巷道成5°夹角向上倾斜，孔深50 m。高位灭火钻孔深入采空区                                                ，根据梁宝寺煤矿采空区三带测定结果，其自热氧化带在采空区20 m以后，高位灭火钻孔端部已深入至采空区氧化带以内。钻孔最深处距采空区高度。按煤厚7 m，采3 m放4 m计算，则钻孔端部肯定已处在采空区以上顶板中。为防止注入液体从采空区以外流出，在钻孔外部30 m下套管。向钻孔内注浆：往高位灭火钻孔中灌注灭火浆体，过程如下：先向钻孔2中灌注“复合胶体泥浆”，复合胶体泥浆由黄土、水、悬浮剂、阻化剂、胶凝剂组成。在地面灌浆池内的黄土浆液中按比例加入悬浮剂、凝胶剂，搅拌均匀后，即可形成稠化胶体。然后向钻孔1中灌注黄土浆液，黄土浆液水土重量比为5：1。这样可以利用钻孔2中复合胶体泥浆的粘连、堆积作用，减缓钻孔1中灭火浆液沿工作面倾向角度的倾斜作用向下部顺槽方向的流动，增加浆液在高温异常区域的滞留时间，充分发挥黄土浆液与复合胶体的联合灭火做用，有利于控制灾情；同理，往3号孔中注“复合胶体泥浆”后，再向2号孔中注黄土浆液。所有钻孔均为有压灌注，注入压力为2~3 Mpa。

每班注浆体不得少于12m³，通过灌浆管路系统输送至井下灌浆地点。为确保过断层期间的采空区防灭火安全，在轨道顺槽外推20 m继续施工第二组钻孔，第三组、第四组依次类推，直至完全控制采空区高温异常区域。

梁宝寺煤矿3309综放工作面在过断层期间，通过使用高位钻孔灌浆防灭火技术，取得了良好的应用效果，使工作面CO浓度由治理前的1000ppm降低到17ppm以下，保证了3309综放工作面在过断层期间的安全生产。