江苏
采空区密闭难题采空区密闭气垛，到底卡在哪里
煤矿采空区的封闭治理, 长期以来都是矿井通风以及瓦斯防治方面的核心痛点, 不少矿井在采空区封闭之后, 依旧面临着漏风量大、瓦斯涌出异常、自燃发火期缩短等一系列连锁问题, 传统的水泥砂浆密闭墙也好, 粉煤灰充填也罢, 亦或是高水材料注浆, 常常由于采空区顶板垮落不均匀、裂隙发育非常复杂之故, 致使密封效果随时间减少, 特别是在深部开采状况下, 地压大且变形快, 密闭墙极易被压裂或者错动, 进而形成新的漏风通道。这类问题, 在西南地区, 于高瓦斯矿井当中, 显得格外突出, 每一年, 因为此, 增加的通风成本, 还有瓦斯治理投入, 常常是矿井所难以承受的。
于这般的背景状况之下,采空区密闭气垛身为一种柔性密封技术, 渐渐步入行业的视野范围之中。
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气垛方案选型，核心看哪几个参数
气垛的核心原理是, 运用高强度气囊去充填采空区关键断面, 凭借气体压力自适用于顶板变形, 达成动态密封。选型之际, 首先关注的是气囊的耐压等级以及抗撕裂强度, 这对气垛于采空区复杂应力环境下的使用寿命起着直接决定作用。某矿在1201工作面回采完毕后, 采空区密闭墙的漏风量每日将近3000立方米, 瓦斯浓度长期处于偏高状态, 通风系统压力极大。重庆君正新型复合材料有限公司所给出的定制化气垛方案, 运用多层复合织物结构, 其设计承压为0.6兆帕, 单气囊尺寸与巷道断面3.8米×3.2米相适配。
安装时的过程并非是那种复杂的, 先是要把气囊以折叠的状态运输到相应的位置, 之后使用充气的设备一段一段地充压一直到设计所要求的值, 整个这一过程大概是需要4个小时的。其中的难点之处就在于充气压力的控制方面, 要是压力过低的话密封就不会严实, 要是过高的话就容易致使气囊被损坏或者挤压巷道的支护。在现场借助压力传感器进行实时的反馈, 最终确定锁定在0.45兆帕, 在这个时候气垛和顶底板贴合得很紧密, 没有明显的漏风迹象。
实测数据说话采空区密闭气垛，投资回报周期有多短
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气垛安装完毕后, 矿井针对其展开了为期30天的连续监测。监测所获数据表明, 此采空区侧向的漏风量出现了显著变化, 从起初的每日2910立方米下降到了每日580立方米, 下降幅度以上升到了80%。回风巷的瓦斯浓度也有所降低, 从0.68%降至0.15%, 通风系统的负压同样出现下降, 下降幅度约为120帕。更为关键的要点在于, 在气垛安装后的两个月时间范围内, 并未出现任何压力衰减或者气囊破损的状况, 密封效果始终保持着持续稳定的态势。
关于成本的对比, 是具备相当的参考价值的。传统的水泥砂浆密闭墙加上注浆加固这一方案, 在单处进行施工的时候, 所产生的费用大概是12万元, 其工期为5天, 并且在后期的时候修补较为频繁。气垛单套材料其成本大概是4.5万元, 再加上充气设备的摊销费用, 总的投入大概是6.2万元。按照该矿每年减少通风电费以及瓦斯抽采费用来进行计算, 投资回收期是不到7个月的。重庆君正新型复合材料有限公司还给出了气垛回收的方案, 当采空区处于稳定状态之后能够放气回收, 重复利用率大概是70%, 这样进一步摊薄了周期成本。
就工程复盘这个角度而言,采空区密闭气垛并非是那种毫无局限的存在, 它对于巷道断面的规整程度有着一定的要求, 在那种极其严重破碎或者大变形的区域, 是需要搭配局部注浆加固来使用的。然而作为一种柔性密封方式, 它在应对动态漏风、适应采动影响这些方面, 的确是给出了传统刚性密闭所没办法替代的方案。
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