煤层自燃多功能灌浆注胶防灭火系统及其应用1 引言黄泥灌浆是煤层自燃火灾防治的主要手段之一[1]，由于某些地区（尤其是煤层自燃严重的西部地区）黄土资源匮乏，有必要采纳一些替代材料用于灌浆防灭火，且现有灌浆防灭火系统的制浆浓度无法控制，水土比通常较低，井下浆液流失量大，灌浆效率低，若提高泥浆浓度，黄土易在管路中沉降，出现堵塞管路的问题。胶体防灭火技术[2~6]集堵漏、降温于一体，防灭火效果佳，已成为煤层自燃火灾治理的主要技术手段之一，但采纳井下移动式注胶防灭火系统，设备安装运转及材料运输均不能快速实施，且注胶流量小，材料运输量大，使得灭火效率降低。因此，有必要根据各地的实际情况，建立多功能灌浆注胶防灭火系统，使其能够使用黄土、粉煤灰、砂土、矸石等多种灌浆材料，且实现不同浓度浆液的制备及高浓度浆液的管路输送，提高灌浆效率，并通过向灌浆系统中加入少量外加剂，实现压注凝胶和复合胶体材料等功能，有针对性地处理各种不同情况下的煤层自燃。2 系统构成及功能矿井多功能灌浆注胶防灭火系统由地面和井下两部分组成，系统构成见图 1、图 2 和图 3，对于地面煤层自燃火灾防治，仅需将井下部分移至地面即可。2.1 灌浆各种制浆料通过浆料破裂过滤及输送系统送至连续式定量制浆系统内，与水泵输送过来的水定量混合（水土比为 1：1～1：0 可调）、搅拌成浆后，输送至滤浆机过滤，然后由渣浆泵输送至井下灌浆管网系统，输送到灌浆地点。2.2 压注稠化胶体浆液浓度较大，或使用沉降速度较快的砂土或粉煤灰制浆时，需通过外加剂添加系统 A 向浆液中加入稠化悬浮剂，形成稠化胶体后，再输送至灌浆管网。稠化胶体由稠化悬浮剂、水和制浆料构成，见图 4。稠化悬浮剂能提高浆液粘度，使砂、土或粉煤灰悬浮，浆液在使用过程当中不泌水、不离析，便于泵送和管路运输，稠化悬浮剂添加量 0.06%左右，成本约 6～9 元/m3。稠化胶体流动性好，可远距离输送不堵管，且成本低。主要用于停采线、切眼、采空区等大面积区域灌浆防灭火。2.3 压注凝胶凝胶由基料、促凝剂、制浆料和水按一定比例混合而成，见图5。基料和促凝剂总用量为 10～13%，制浆料为 0～30%，每立方胶体材料成本约 60～250 元。主要用于煤层顶部火灾、空洞及两道密闭间的充填堵漏。在灌浆站通过外加剂添加系统 B 将基料加入灌浆管网，在井下用浆地点附近通过外加剂添加系统 D 将促凝剂加入灌浆管网内。2.4 压注复合胶体复合胶体（图 6...
