一种用于浅埋深煤层群采空区漏风的联合动态封堵方法

摘要

本发明公开了一种用于浅埋深煤层群采空区漏风的联合动态封堵方法，包括以下步骤：首先对工作面的上覆采空区密闭墙进行喷浆加固处理；然后对地面裂隙进行回填压实；在工作面的上覆采空区进行二次补浆，同时在工作面采空区进行注浆；向上覆采空区漏风源注惰性气体；在工作面的第二进风巷安设风机，风机的风筒依次穿过两道运输隔离风门置于第二进风巷内，在第二回风巷的排风端设有两道回风隔离风门；随工作面的推进，根据工作面与上覆采空区的风压差变化随时调整工作面的风压。本发明通过消除密闭墙漏风、地表裂隙回填压实、上覆采空区漏风源注惰气、工作面风压调整等措施避免漏风，有效消除浅埋深煤层群采空区遗煤自燃危险，保证煤矿的安全生产。

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿井下工作面采空区漏风封堵技术领域，具体涉及一种用于浅埋深煤层群采空区漏风的联合动态封堵方法。

背景技术

漏风是影响煤矿井下采空区遗煤自然发火的重要因素，漏风为采空区提供了充足氧气交换条件，加速采空区遗煤氧化，易导致采空区遗煤自然发火。

浅埋深煤层群随着上层煤层的开采完毕，陆续进入下层深部区煤层的开采，浅部区开采时，由于埋藏较浅，裂隙发育直达地表且出现部分隐蔽裂隙，深部区开采时，受重复采动影响，原有裂隙更加发育，漏风更加严重。受大气压力、通风压力和重复采动等综合因素影响，本层漏风、层间漏风和地表漏风等多层复合采空区漏风过程趋于复杂化，采空区气体的运移具有不确定性，极易引起自然发火。由于漏风源数量庞大，难以精确查找，且众多漏风源与工作面之间的压差大小不一，传统均压调控方法无法应用。

因此，鉴于以上问题，有必要提出一种有效的方法，以快速、准确地对浅埋深煤层群采空区漏风进行封堵，防止采空区遗煤自燃，保证煤矿的安全生产。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于浅埋深煤层群采空区漏风的联合动态封堵方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于浅埋深煤层群采空区漏风的联合动态封堵方法，包括以下步骤：

步骤一：首先对工作面的上覆采空区的密闭墙进行喷浆加固处理，避免上覆采空区的密闭墙漏风；

步骤二：然后对地面裂隙进行回填压实，减少地表向工作面采空区的漏风和上覆采空区漏风源注惰气时的气体泄漏；

步骤三：在工作面的上覆采空区的第一进风巷、第一回风巷、开采线及停采线进行二次补浆，同时在工作面采空区进行注浆，覆盖遗煤，封堵漏风通道；

步骤四：由地面向上覆采空区漏风源或从工作面的第二进风巷、第二回风巷向上覆采空区漏风源施工钻孔注惰性气体，提高上覆采空区漏风源的风压，降低上覆采空区的氧气浓度，惰化遗煤，防止工作面漏风；

步骤五：在工作面的第二进风巷安设风机，在第二进风巷的风机入风端设有两道运输隔离风门，风机的风筒依次穿过两道运输隔离风门置于第二进风巷内，在第二回风巷的排风端设有两道回风隔离风门；

步骤六：随工作面的推进，根据工作面与上覆采空区的风压差变化随时调整工作面的风压，通过调节回风隔离风门的通风面积，使工作面风压与地面、上覆采空区的风压保持平衡，避免工作面和地面、上覆采空区之间发生漏风。

进一步地，所述步骤一中喷浆采用的浆液为水泥和黄沙按照1：2的质量比配制而成的水泥砂浆。

进一步地，所述步骤三中二次补浆及注浆采用的浆液为水泥和黄沙按照1：2的质量比配制而成的水泥砂浆，或黄土和水按照1：1～1：5的质量比配制而成的黄泥浆。

进一步地，所述步骤三中，二次补浆是通过地面施工注浆钻孔进行注浆。

进一步地，所述步骤三中，在工作面采空区进行注浆是随工作面推进对新形成的工作面采空区区域进行埋管注浆或插管注浆，其中埋管注浆是将注浆管布置在工作面底板，插管注浆是将注浆管布置在工作面顶板。

进一步地，所述步骤四中，惰性气体为液氮或液态二氧化碳。

进一步地，所述运输隔离风门包括第一门体，在第一门体上一侧设有第一闭锁风门，另一侧开设有用于带式输送机行走的运行口，在运行口前端面上安装有挡风帘，在运行口的上方设有风筒安装口及备用风筒安装口，风机前端的风筒依次穿过两道运输隔离风门的风筒安装口置于第二进风巷内。

进一步地，所述回风隔离风门包括第二门体，在第二门体上一侧设有第二闭锁风门，另一侧设有可调节风窗，通过调整可调节风窗的面积调节工作面的风压。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明的封堵方法操作方便，不仅能够防止工作面的上覆采空区有害气体侵入工作面，还可以通过封堵裂隙切断漏风通道，在地表、上覆采空区、工作面全方位多区域，通过分别采取压实、注浆、注惰性气体、风压调节等各种措施防止工作面采空区遗煤自燃，避免传统均压调控方法只针对工作面区域进行风压控制，无法防止漏风源众多且未封堵裂隙时导致的自然发火问题，从而有利于工作面的安全生产。

附图说明

图1为在工作面的上覆采空区密闭墙、第一进风巷、第一回风巷、开采线、停采线及注浆钻孔的示意图；

图2为工作面采空区注浆管的布置结构示意图；

图3为风机在工作面的第二进风巷内的布置图；

图4为运输隔离风门的结构示意图；

图5为回风隔离风门的结构示意图。

图中：1、上覆采空区，2、密闭墙，3、第一进风巷，4、第一回风巷，5、注浆钻孔，6、开采线，7、停采线，8、工作面采空区，9、工作面，10、注浆管，11、第二进风巷，12、第二回风巷，13、运输隔离风门，131、第一门体，132、第一闭锁风门，133、运行口，134、挡风帘，135、风筒安装口，136、备用风筒安装口，14、回风隔离风门，141、第二门体，142、第二闭锁风门，143、可调节风窗，15、风机，151、风筒，16、带式输送机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种用于浅埋深煤层群采空区漏风的联合动态封堵方法，包括以下步骤：

参照图1，步骤一：首先对工作面的上覆采空区1的密闭墙2进行喷浆加固处理，避免上覆采空区1的密闭墙2漏风；喷浆采用的浆液为水泥和黄沙按照1：2的质量比配制而成的水泥砂浆；

步骤二：然后对地面裂隙进行回填压实，减少地表向工作面采空区8的漏风和上覆采空区1漏风源注惰气时的气体泄漏；

步骤三：在工作面9的上覆采空区1的第一进风巷3、第一回风巷4、开采线6及停采线7进行二次补浆，同时在工作面采空区8进行注浆(参照图2)，覆盖遗煤，封堵漏风通道；二次补浆是通过地面施工注浆钻孔5进行注浆，二次补浆及注浆采用的浆液为水泥和黄沙按照1：2的质量比配制而成的水泥砂浆；在工作面采空区8进行注浆是随工作面9推进对新形成的工作面采空区8区域进行埋管注浆或插管注浆，其中埋管注浆是将注浆管10布置在工作面底板，插管注浆是将注浆管10布置在工作面顶板。

步骤四：由地面向上覆采空区1漏风源或从工作面9的第二进风巷11、第二回风巷12向上覆采空区1漏风源施工钻孔注惰性气体(惰性气体为液氮或液态二氧化碳)，提高上覆采空区1漏风源的风压，降低上覆采空区1的氧气浓度，惰化遗煤，防止工作面9漏风；

步骤五：参照图3，在工作面9的第二进风巷11安设风机，在第二进风巷11的风机入风端设有两道运输隔离风门13，风机15的风筒151依次穿过两道运输隔离风门13置于第二进风巷11内，在第二回风巷12的排风端设有两道回风隔离风门14；

参照图4，运输隔离风门13包括第一门体131，在第一门体131上一侧设有第一闭锁风门132，另一侧开设有用于带式输送机16行走的运行口133，在运行口133前端面上安装有挡风帘134，在运行口133的上方设有风筒安装口135及备用风筒安装口136，风机15前端的风筒151依次穿过两道运输隔离风门13的风筒安装口135置于第二进风巷11内。

参照图5，所述回风隔离风门14包括第二门体141，在第二门体141上一侧设有第二闭锁风门142，另一侧设有可调节风窗143，通过调整可调节风窗143的面积调节工作面的风压；

步骤六：随工作面9的推进，根据工作面9与上覆采空区1的风压差变化随时调整工作面9的风压(风压差由“U”型压差计与测压管相连接测量得到，测压管布置在第二回风巷12至上覆采空区1的测压钻孔内)，通过调节回风隔离风门14的通风面积，使工作面9风压与地面、上覆采空区1的风压保持平衡，避免工作面9和地面、上覆采空区1之间发生漏风。

实施例2

与实施例1不同之处在于，步骤三中二次补浆及注浆采用的浆液为黄土和水按照1：1～1：5的质量比配制而成的黄泥浆。

本发明的封堵方法可以通过消除密闭墙2漏风、地表裂隙回填压实、上覆采空区1漏风源注惰气、工作面9风压调整等措施避免漏风，从而有效消除浅埋深煤层群采空区遗煤自燃危险，保证煤矿的安全生产。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。