專利名稱：一種井下巷道用封堵材料及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種井下巷道用封堵材料及其使用方法。
背景技術(shù)：
煤礦開采的采空區(qū)裂隙發(fā)育，漏風(fēng)嚴(yán)重，易引起煤自燃火災(zāi)，同時(shí)采空區(qū)內(nèi)的瓦斯容易隨漏風(fēng)涌入生產(chǎn)區(qū)域，威脅安全生產(chǎn)。例如，神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)的白芨溝煤礦的2521-2工作面回風(fēng)側(cè)漏風(fēng)量達(dá)到150(Tl800m3/min，出現(xiàn)工作面配風(fēng)困難，掘進(jìn)面瓦斯涌出大的問題。神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)的白芨溝煤礦的2521工作面開采初期，從工作面進(jìn)回風(fēng)量分析，已發(fā)現(xiàn)漏風(fēng)現(xiàn)象(回風(fēng)大于進(jìn)風(fēng)約200m3/min)，2521-2工作面前方接續(xù)的回順掘進(jìn)期間，回一川向北掘進(jìn)約100米時(shí)，風(fēng)筒出口風(fēng)量為380m3/min，后巷回風(fēng)量為1000m3/min。由于漏風(fēng)，將采空區(qū)瓦斯帶出，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛冗_(dá)到O. 7%，局部高頂部瓦斯?jié)舛冗_(dá)到I. 5%。為了抑制瓦斯涌出，在回順設(shè)置臨時(shí)風(fēng)門，通過調(diào)量窗調(diào)節(jié)，使回風(fēng)風(fēng)量與風(fēng)筒出口風(fēng)量保持一致后，風(fēng)流中瓦斯?jié)舛然謴?fù)正常，但回順掘進(jìn)還有400米，在巷道內(nèi)設(shè)置風(fēng)門，給行人運(yùn)料帶來不便，同時(shí)給管理帶來了困難，且巷道形成后漏風(fēng)情況仍然存在，工作面配風(fēng)仍然出現(xiàn)困難。此外，神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)的白芨溝煤礦早在4521、2421工作面生產(chǎn)時(shí)就出現(xiàn)漏風(fēng)嚴(yán)重的問題，為消除漏風(fēng)，被迫在井底安裝與主扇同等能力的輔助通風(fēng)機(jī)(輔扇)采用抽壓結(jié)合的方法控制漏風(fēng)，保證了 4521、2421條帶各分層工作面的順利開采。但使用輔扇均壓通風(fēng)，對監(jiān)測井下采空區(qū)自燃發(fā)火不利，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)采空區(qū)自燃情況，增加了發(fā)火預(yù)測預(yù)報(bào)難度。且使用輔扇通風(fēng)后，通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜，增加了通風(fēng)系統(tǒng)管理難度，降低了系統(tǒng)抗災(zāi)防災(zāi)能力。同時(shí)使用與主扇同等能力的320KW輔扇后，年耗電量增加了 140. 16萬度，增加費(fèi)用72. 88萬元。另外采取噴涂混凝土封堵漏風(fēng)，前后噴涂巷道260米，雖然消除了漏風(fēng)通道，控制了瓦斯涌出，但在工作面回采過程中，巷道支護(hù)材料無法回收，造成28465. 5噸金屬支架一次性投入后不能復(fù)用。在新型封堵材料出現(xiàn)后，先后使用過聚氨酯、羅克休、馬麗散、瑞米噴涂等化學(xué)材料，雖然封堵漏風(fēng)效果較好，但這些材料單價(jià)都在2000(Γ30000元/噸，使得封堵巷道每米成本超過10000元。因?yàn)樾枰罅繎?yīng)用,投入費(fèi)用昂貴，因此治理大范圍漏風(fēng)問題成本高。由此可見，采用現(xiàn)有治理漏風(fēng)的技術(shù)需要增加大型通風(fēng)設(shè)備，由此造成通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜；或者封堵漏風(fēng)效果差、勞動(dòng)強(qiáng)度大、工效低；或者化學(xué)材料投入成本高，難以大量應(yīng)用等一系列問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新的井下巷道用封堵材料，在井下巷道噴涂使用時(shí)，它可以有效控制漏風(fēng)，封堵瓦斯涌出，穩(wěn)定通風(fēng)系統(tǒng)，保證工作面正常生產(chǎn)；且原料易得、制備 簡單、成本低，適合大量使用；附壁性好、工效高，封堵漏風(fēng)效果好；剝離性好，在工作面的回采過程中，可以容易地對巷道支護(hù)材料進(jìn)行回收，從而使得支護(hù)材料可以重復(fù)使用，降低成本。本發(fā)明提供的井下巷道用封堵材料，以重量份計(jì)，其包括以下組分水泥1.0份；土 1. 5 2. 5 份； 混凝土速凝劑0· 03、· 08份。所述水泥沒有特別地限制，可以使用本領(lǐng)域中已知的各種市售水泥。優(yōu)選使用硅酸鹽類水泥。所述硅酸鹽類水泥包括硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥。所述水泥是起凝固作用。
所述土可以為粘土和/或黃土。若土含水量較高，一般在使用前需干燥。所述土在所述井下巷道用封堵材料中作為基料使用，其粘性好、柔軟、附壁性好，剝離性好。所述混凝土速凝劑沒有特別地限制，可以使用本領(lǐng)域中已知的各種市售混凝土速凝劑。優(yōu)選使用鋁氧熟料-碳酸鹽類混凝土速凝劑，其包括紅星I型、711型和782型混凝土速凝劑。所述混凝土速凝劑可以使得噴涂后漿體的附壁性好、初凝時(shí)間短，有一定塑性強(qiáng)度，不易龜裂。更優(yōu)選地，所述水泥為普通硅酸鹽水泥(例如425#普通硅酸鹽水泥)；所述土為黃土 ；所述混凝土速凝劑為紅星I型混凝土速凝劑。此時(shí)，所述井下巷道用封堵材料成本低、附壁性好，剝離性好。所述鋁氧熟料-碳酸鹽類混凝土速凝劑的主要成分為鋁氧熟料、碳酸鈉和生石灰。紅星I型混凝土速凝劑是由鋁氧熟料(主要成分NaA102)、碳酸鈉(NaCO3)和生石灰(CaO)按質(zhì)量比1:1:0. 5的比例配制而成。所述鋁氧熟料是由鋁礬土礦(主要成分為NaAlO2,其中NaAlO2含量可達(dá)60%-80%)經(jīng)過煅燒而成。更優(yōu)選地，所述井下巷道用封堵材料，以重量份計(jì)，其包括以下組分水泥1.0份；土 2·0 2·5份；混凝土速凝劑0· 04 O. 06份。最優(yōu)選地，所述井下巷道用封堵材料，以重量份計(jì)，其包括以下組分水泥1.0份；土 2. 5 份；混凝土速凝劑0· 05份。本發(fā)明還提供上述井下巷道用封堵材料的制備方法，包括將所述井下巷道用封堵材料的各個(gè)組分按照重量份混合、攪拌均勻即得。本發(fā)明還提供上述井下巷道用封堵材料的使用方法，包括將所述井下巷道用封堵材料與水以重量份計(jì)按照1:2 3的比例混合，攪拌為漿體后通過噴涂的方式涂覆到需要封堵的壁面所需厚度即可。所述所需厚度一般為2(Tl00mm。所述噴涂通過使用噴漿機(jī)進(jìn)行。本發(fā)明的井下巷道用封堵材料，原料易得、制備簡單、成本低，適合大量使用；附壁性好、工效高，封堵漏風(fēng)效果好；剝離性好，在工作面的回采過程中，可以容易地對巷道支護(hù)材料進(jìn)行回收，從而使得支護(hù)材料(金屬支架)可以重復(fù)使用，降低成本。本發(fā)明的井下巷道用封堵材料，噴涂I米斷面為IOm2的巷道，材料成本僅僅為
11.4元左右。同時(shí)在密閉施工、高冒處理、裸露煤巷噴涂等方面具有重要應(yīng)用前景，它的成功實(shí)施為我國無煤柱開采防治瓦斯涌出及煤層自燃提供了技術(shù)示范，實(shí)現(xiàn)了噴涂隔風(fēng)技術(shù)的創(chuàng)新，推動(dòng)了行業(yè)的科技進(jìn)步。通過測定平均百米漏風(fēng)量、平均百米漏風(fēng)率、單位涂層厚度百米漏風(fēng)率等指標(biāo)，實(shí)測和數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明，噴涂本發(fā)明的井下巷道用封堵材料后，巷道的漏風(fēng)量減少到噴涂前的1/3，封堵漏風(fēng)效果顯著。
本發(fā)明的井下巷道用封堵材料主要具有以下優(yōu)點(diǎn)1、穩(wěn)定通風(fēng)系統(tǒng)；2、控制采空區(qū)瓦斯涌出量；3、防止外部火源引入采空區(qū)。
具體實(shí)施例方式下面的實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。黃土來自白芨溝礦區(qū)山下的平原地區(qū)。使用前過篩除黃土中的草根、粘塊等雜物。水泥為市售425#普通硅酸鹽水泥。混凝土速凝劑為市售紅星I型混凝土速凝劑。噴漿機(jī)型號為PCI6，購自江蘇常州煤礦機(jī)電設(shè)備有限公司。制備實(shí)施例I將水泥、黃土和混凝土速凝劑以重量份計(jì)按照1:1. 5:0. 03的比例混合，攪拌均勻即得本發(fā)明的井下巷道用封堵材料。制備實(shí)施例2將水泥、黃土和混凝土速凝劑以重量份計(jì)按照1:2. 2:0. 06的比例混合，攪拌均勻即得本發(fā)明的井下巷道用封堵材料。制備實(shí)施例3將水泥、黃土和混凝土速凝劑以重量份計(jì)按照1:2. 5:0. 08的比例混合，攪拌均勻即得本發(fā)明的井下巷道用封堵材料。制備實(shí)施例4將水泥、黃土和混凝土速凝劑以重量份計(jì)按照1:2. 0:0. 05的比例混合，攪拌均勻即得本發(fā)明的井下巷道用封堵材料。制備實(shí)施例5將水泥、黃土和混凝土速凝劑以重量份計(jì)按照1:2. 5:0. 05的比例混合，攪拌均勻即得本發(fā)明的井下巷道用封堵材料。試驗(yàn)實(shí)施例I將實(shí)施例I中制備的井下巷道用封堵材料與水以重量份計(jì)按照1:2的比例混合，攪拌為漿體后使用噴漿機(jī)通過噴涂的方式涂覆到井下2521-2回風(fēng)巷的漏風(fēng)處，厚度為2(Tl00mm。待所述井下巷道用封堵材料凝固后，測定了 2521-2回風(fēng)巷的漏風(fēng)量，測定原理為在2521-2回風(fēng)巷自三川口開始由外向里每隔100米測定一次風(fēng)量，由測定的風(fēng)量計(jì)算平均百米漏風(fēng)量。測風(fēng)結(jié)果依次為口川口以北為426m3/min、100米處為448m3/min、200米處為 495m3/min、300 米處為 618m3/min、400 米處為 700m3/min。
通過上述對漏風(fēng)量的計(jì)算分析，可知2521-2回風(fēng)巷平均百米漏風(fēng)量約為34. 25m3/min，說明本發(fā)明的井下巷道用封堵材料封堵漏風(fēng)性能優(yōu)異。試驗(yàn)實(shí)施例2將實(shí)施例2中制備的井下巷道用封堵材料與水以重量份計(jì)按照1:3的比例混合，攪拌為漿體后使用噴漿機(jī)通過噴涂的方式涂覆到井下巷道的漏風(fēng)處，厚度為5(Tl00mm。待所述井下巷道用封堵材料凝固后，測定了漏風(fēng)量。通過封堵漏風(fēng)，拆除回順臨時(shí)風(fēng)門后，漏風(fēng)量由原來的1500m3/min降低到340m3/min,橫川漏風(fēng)量由噴衆(zhòng)前的500m3/min降低到100m3/min，表明通過封堵漏風(fēng)，降低了漏風(fēng)量，即提高了礦井有效風(fēng)量率，減少通風(fēng)設(shè)施，穩(wěn)定了通風(fēng)系統(tǒng)。試驗(yàn)實(shí)施例3三川北回順掘進(jìn)期間，漏風(fēng)將采空區(qū)瓦斯帶出，造成風(fēng)流中瓦斯?jié)舛壬撸黄冗M(jìn) 行局部均壓通風(fēng)。巷道貫通后，對各回風(fēng)橫川、回順噴漿封堵漏風(fēng)。將實(shí)施例3中制備的井下巷道用封堵材料與水以重量份計(jì)按照1:2. 5的比例混合，攪拌為漿體后使用噴漿機(jī)通過噴涂的方式涂覆到井下巷道的漏風(fēng)處，厚度為2(Tl00mm。待所述井下巷道用封堵材料凝固后，測定了風(fēng)流中瓦斯?jié)舛?。結(jié)果風(fēng)流中瓦斯?jié)舛扔删蜻M(jìn)時(shí)的O. 7%降低到0.2%，有效控制和減少了采空區(qū)瓦斯涌出，降低風(fēng)流中瓦斯?jié)舛?，保證了安全生產(chǎn)。試驗(yàn)實(shí)施例4白芨溝目前所采煤層經(jīng)鑒定為不易自燃煤層。從歷次發(fā)火情況看，大部分發(fā)火均因漏風(fēng)將外部火源引入造成的。2521地表碴臺發(fā)火對工作面的安全回采已構(gòu)成威脅，工作面開采初期，采空區(qū)出現(xiàn)24ppm的CO。將實(shí)施例4中制備的井下巷道用封堵材料與水以重量份計(jì)按照1:2. 2的比例混合，攪拌為漿體后使用噴漿機(jī)通過噴涂的方式涂覆到井下巷道的漏風(fēng)處，厚度為2(Tl00mm。通過從井下進(jìn)行封堵漏風(fēng)處理，有效地控制了地表漏風(fēng)，從束管監(jiān)測系統(tǒng)分析，采空區(qū)未檢測出CO氣體，表明該封堵處理穩(wěn)定了采空區(qū)的惰化狀態(tài)，保證了工作面的安全回采。試驗(yàn)實(shí)施例5封堵采空區(qū)漏風(fēng)通道是防發(fā)火、防治瓦斯涌出、穩(wěn)定通風(fēng)系統(tǒng)的重要技術(shù)手段。將實(shí)施例5中制備的井下巷道用封堵材料與水以重量份計(jì)按照1:2. 7的比例混合，攪拌為漿體后使用噴漿機(jī)通過噴涂的方式涂覆到2521-2回風(fēng)巷(噴堵長度480米)的漏風(fēng)處，厚度為2(Tl00mm，有效地控制了漏風(fēng)，而總成本僅為10萬元。與使用輔扇及化學(xué)材料成本對比分別為1:7和1:15。使用實(shí)施例I飛中制備的封堵材料噴涂井下巷道壁面，待凝固后，這些封堵材料均具有很好的附壁性，可充分覆蓋巷道壁面，封堵煤體裂隙及金屬網(wǎng)假頂采空區(qū)縫隙，從而形成隔離層，隔絕漏風(fēng)。而且所述封堵材料的柔韌性很好，在巷道即使受壓變形，也不易龜裂；但是在外力作用下，較容易破裂。因而在采用回柱絞車回收金屬支架時(shí)，無抗拒性、剝離性好，可以容易地對巷道支護(hù)材料進(jìn)行回收，從而使得支護(hù)材料可以重復(fù)使用，降低成本。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在本說明書的教導(dǎo)之下，可以對本發(fā)明做出一些修改或變化。這些修改和變化也應(yīng)當(dāng)在本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種井下巷道用封堵材料，其特征在于，以重量份計(jì)，其包括以下組分 水泥1. O份；土 1. 5 2. 5 份； 混凝土速凝劑0. 03、. 08份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的井下巷道用封堵材料，其特征在于，所述水泥為硅酸鹽類水泥；所述土為粘土和/或黃土 ；所述混凝土速凝劑為鋁氧熟料-碳酸鹽類混凝土速凝劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井下巷道用封堵材料，其特征在于，所述水泥為普通硅酸鹽水泥；所述土為黃土 ；所述混凝土速凝劑為紅星I型混凝土速凝劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的井下巷道用封堵材料，其特征在于，以重量份計(jì)，其包括以下組分 水泥1. O份；土 2. (Γ2. 5 份； 混凝土速凝劑0. 04 O. 06份。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的井下巷道用封堵材料，其特征在于，以重量份計(jì)，其包括以下組分 水泥1. O份；土 2. 5 份； 混凝土速凝劑0. 05份。
6.一種權(quán)利要求I飛任一項(xiàng)所述井下巷道用封堵材料的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括將所述井下巷道用封堵材料與水以重量份計(jì)按照1:2 3的比例混合，攪拌為漿體后通過噴涂的方式涂覆到需要封堵的壁面所需厚度即可。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的使用方法，其特征在于，所述所需厚度為2(Tl00mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使用方法，其特征在于，所述噴涂通過使用噴漿機(jī)進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種井下巷道用封堵材料。以重量份計(jì)，所述井下巷道用封堵材料包括以下組分水泥1.0份；土1.5~2.5份；混凝土速凝劑0.03~0.08份。本發(fā)明的井下巷道用封堵材料，原料易得、制備簡單、成本低，適合大量使用；附壁性好、工效高，封堵漏風(fēng)效果好；剝離性好，在工作面的回采過程中，可以容易地對巷道支護(hù)材料進(jìn)行回收，從而使得支護(hù)材料可以重復(fù)使用，降低成本。
文檔編號C04B28/00GK102863183SQ20121032141
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月3日
發(fā)明者鄭學(xué)軍, 朱國忠, 黃江寧, 楊榮武, 賀占軍 申請人:神華集團(tuán)有限責(zé)任公司, 神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司, 神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司白芨溝煤礦