粉煤灰在矿井灭火中的应用

     粉煤灰颗粒比重轻，容重比较小，颗粒配级以砂粒和粉粒为主，粒径为0．25-0．005mm的颗粒约占84．1％，而大于0．25mm小于2．0mm的颗粒约占15．9％。很容易与水混合成浆，其渗入性较强而且稳定性和流动性都很好，利于管道运输和在冒落的煤岩空隙中、巷道内流动，颜色灰绿色属于不燃性材料。可缩性小只是砂子的46．7％，因此在充填中尤其充填平巷时很容易充严而不留空隙。
1．2 化学成分
    鹤岗矿务局电厂粉煤灰经过化验分析在化学成分上的特点是：Si0₂占71．8％，AL₂0₃占6．91％， Fe₂0₃占1．52％，MgO占1．3％，接近一般黄土的含量，与黄土化学性质相近似，粉煤灰的氧化性能甚微，基本上不含可燃物质，属惰性材料。

2 粉煤灰灌浆工艺流程
     鹤岗局各矿利用现有地面灌浆站，将电厂粉煤灰经过铁路运输或汽运到地面储土场，用高压水枪冲刷粉煤灰并搅拌成灰浆，经浆沟直接自流到集团孔，并沿井下输浆管路，经注浆孔，注入采空区或巷道。灌浆倍线一般为5-7左右。灌浆能力5-10月份400-800m3／d；其他月份150-400m3／d，与充黄泥浆的工艺基本相同，如建成灰浆搅拌池，充灰浆的能力将成倍增长。
3 利用粉煤灰防灭火实例
3．1 利用粉煤灰进行灭火
    近几年来在峻德、南山、兴安、新一、富力、大陆等矿利用粉煤灰进行灭火取得了较好效果，消灭火区17处，解放煤量1113．3万t，恢复了14个工作面生产，堵漏火区1处，保证了工作面和重点区队正常回采接续。
     (1)南山矿西三区18—1层四号面采区走向长420m，倾斜长55m，平均煤厚4．7m，煤层倾角10°煤层自燃发火期1—4个月。1995年9月15 日开采，工作面采出走向110m时因开采线与旧切眼间煤柱发火封闭。发火后经过3个月的打钻冲粉煤灰灭火，共充粉煤灰2 210m³，火区启封恢复生产。在冲粉煤灰的过程中，井下定点建立观测站(孔)，对采空区的气温、出水温度、各种气体成分定期测定，同时取样化验分析各种气体的含量。表2、表3分别为冲粉煤灰期间CO、O₂、CH₄、CO₂的变化情况，从表中可以看出随着冲粉煤灰量的增加，CO含量逐渐下降直至绝迹，启封恢复生产。

表2火区内气体变化情况

    注：3月5日开始放风观测，8月启封。

表3 火区内气体变化情况

    注：3月5日开始放风观测，8日启封。

     (2)兴安矿二水平北六A层三区258л型钢放顶煤工作面，走向长210m，倾斜长100m，煤厚12m，煤层发火期4-6个月，1998年12月开采，工作面采出走向96m时，因煤质较硬，放煤效果不好，采空区丢大量浮煤，因该区瓦斯涌出量大，配风量较大，往采空区大量漏风，于1999年7月9日发火封闭，2000年9月-2001年2月灭火工程量为打钻孔537m，充粉煤灰15390m³，充浆1540m³，充砂850m³，机道：一石门出水温度高达70°，后降至24—26°，火区于2001年1月5日绝迹注销。2001年7月前，六A层二段已安全采出一分层，目前底分层综放面正在回采，日产量300t，缓解了兴安矿生产接续，也为当年完成生产任务创造了良好条件。

3．2 利用粉煤灰进行防火
    1995年以来，兴安、南山等矿发火煤层工作面，利用粉煤灰进行预防性灌浆防火和阶段人、排风石门、反上充粉煤灰隔绝封闭防火取得了一定效果，尤其是兴安矿综一队利用粉煤灰防火效果比较显著。
    兴安矿三水平南二层二三区三段综采一队工作面走向长600m，倾斜长150m，煤厚14m，煤层发火期4个月，属I类发火煤层。一分层于1995年4月15日-1996年7月11日开采结束。采后共打钻孔1685m／37个，充粉煤灰6800m³，充浆3100m³，工作面安全采出煤炭36．5万t。

4 粉煤灰灌浆的特点
     (1)灭火速度较快。鹤岗局煤层自燃发火严重，灭火难度大，依我局近20年来灭火经验来看，如南山矿北五区八层三段、兴安矿二水平北六A层三区二段 258л型钢放顶煤、富力矿—170南五层279、大陆矿—200北扩区18—2层上段272л(型钢放顶煤等老大难火区，灭火工作经过打钻灌浆、充砂，需半年甚至1年以上的时间，通过实践证明以粉煤灰为主进行灭火，这4个火区在4个月时间内就取得了效果，注销恢复了生产，尤其是大陆矿272л型钢放顶煤火区仅用1个月时间灭火，恢复了生产。
    (2)脱水快，流程长，有利于采区及工作面恢复，恢复时间较短。如南山矿北五区八层三段火区于1996年7月4日注销，8月中旬开始二分层进行恢复撤设备，至安全撤出才用不到2个月时间，在恢复撤设备期间没有发现积水现象，而且工作面下部机道都见到了粉煤灰。
    (3)密封性能好，不漏风。如新一矿15层旧区C0串人16层机道，经密闭充粉煤灰隔绝后，CO绝迹，保证了16层安全回采。与以往平巷充砂有10-30mm缝隙相比，目前达到充填无缝，效果非常明显。
    (4)可代替黄土。冬季储土不足，可用电厂粉煤灰代替黄土进行防灭火灌浆工作，且电厂粉煤灰已存放多年，水分很小，储到土场里面不结冻，容易冲浆搅拌。
    (5)粉煤灰可用铁路专线运输储灰，减少了汽外来土的费用。
    (6)利用电厂粉煤灰可解决我局用土的矛盾，减少毁坏农田，每年需要注土量14-17万m³，需要大量资金购买农田，又可减轻环境污染变废为宝，少占土地排灰。
5 几点建议
    (1)在富力矿露天坑附近建立粉煤灰储灰场，利用汽车运输运往各矿，所需设备铲装车、推土机、汽车。
    (2)在富力矿露天坑储灰场加设泥浆泵排至井田南翼的兴安、峻德，中部的南山、大陆矿，所需设备泥浆泵和管路。
    (3)新华电厂粉煤灰，一是用铁路运输，二是用汽车运输，三是加设泥浆泵排至峻德矿区，并在此建立储灰厂，用汽车运输，运往各矿。
6 结语
     粉煤灰在矿井防灭火中的利用前景十分可观，但仍存在尚待解决的几个问题：首先是运输问题，短距离可用汽车运输，中长距离可考虑管路运输；其次是冬季防寒问题，可采用随运随灌的方法或建立温室；再次是贮存问题，贮存量过大，时间过长要凝结，不易再用。这几个问题在使用中尚待研究解决。