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。
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
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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