采用综放开采的厚煤层及特厚煤层厚度一般大于巷道高度,且巷道一般沿煤层底板掘进,这样就会在巷道的顶板留有相当厚度的顶煤。当煤层倾角发生变化或者局部变厚时,顶煤由于破碎而发生冒落,形成高冒区。高冒区不仅影响工程进度,还会引起一系列的安全问题。例如顶板冒落会对人员造成伤害,高冒区内呈破碎状态的煤炭在具有适宜的漏风供氧条件和蓄热环境时,易引起煤炭自燃。

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对于巷道高冒区来讲,其影响因素主要有巷道围岩性质、裂隙发育程度、地下水、地应力与构造应力、支护结构与参数等。特别对于厚煤层来讲,巷道沿煤层底板掘进,煤层厚度大于巷道高度。在矿山压力作用下,巷道顶部上覆煤层会破碎,随着巷道的掘进,顶煤和直接顶会垮落形成高冒区。影响巷道高冒区成因的因素主要有以下几种。

(1)围(煤)岩稳性较差。围(煤)岩应力调整期和岩体膨胀期一般滞后于支护时间,会引起临时支护的破坏。当围(煤)岩裂隙产生风化后围(煤)岩破坏程度会加剧,这就会加快围(煤)岩的膨胀,最终导致围(煤)岩和支护失隐,形成高冒区。

(2)地下水作用。巷道顶板出现淋水现象,在水的长期作用下,会使顶板破碎软化,难以支护,在一定条件下甚至冒落,形成高冒区。

(3)不合理的支护结构和参数。当巷道采用爆破法破岩(煤)时,爆破装药量无法精确控制,就会造成巷道断面成形较差,还会引起片帮、冒顶等,在巷道周围形成松动圈,最后形成高冒区。

针对高冒区治理的特点,主要是防止瓦斯在高冒区聚集和煤炭自燃,因此要保证充填材料填满高冒区,并具有一定的强度,可以承受上覆顶板的一定压力。另外充填材料要轻质,减少对充填体的支护难度。为了防止煤炭在一定条件下发生自燃,所选材料必须是不发热的阻燃材料。

徐州吉安研发的普瑞特防灭火材料(JTF-Ⅱ)由A料、B料两种组分按1:1的体积比混合,经化学发泡后生成固化泡沫体,膨胀系数10倍以上,生成过程不产生热量,从根本上解决了传统聚氨酯类充填材料反应过程产热量较大的缺点。该产品发泡后呈泡沫状,初始粘度低,被注入破碎煤岩体空峒或采空区后,具有良好的扩散及渗透性能,最终生成的固化泡沫体能够与煤岩体形成密实的固结体,固化泡沫体中含有一定量水分,具有良好的封堵性能和吸热降温性能。

参考文献:

[1]张喜成.铺龙湾煤业煤巷高冒区充填技术应用[J].江西煤炭科技,2024,(01):51-53+56.