本发明属于煤自燃与瓦斯综合防治技术领域，具体涉及一种高瓦斯矿井高位抽采钻场间歇式注浆防灭火方法。
背景技术：
采空区是煤矿井下最易发生煤炭自燃的区域，遗煤自燃引发火灾次数占内因火灾总数的60%以上。近年来，随着机械化综采放顶煤技术的广泛应用，大量残煤遗留在采空区内，构成由大量遗煤所形成的采空区多孔介质空间，受工作面漏风影响，采空区内遗煤自然发火事故频发，导致每年冻结开采的煤量超过2亿吨，损失优质煤高达42亿吨，使企业亏损近100亿元。
随着煤矿开采深度的增加，煤层瓦斯含量和瓦斯压力不断增高，大量浅部低瓦斯矿井升级为高瓦斯矿井甚至是煤与瓦斯突出矿井。为了保证煤炭安全开采，在瓦斯治理中大力推广应用瓦斯抽放技术，防止了综采工作面上隅角瓦斯超限，但同时不可避免的增加了采空区的进风量，促进采空区遗煤氧化自燃。在高瓦斯矿井中，煤炭一旦发生自然发火，极易导致瓦斯与煤自燃灾害交织共生，增大灾害风险，危害工人生命。为了有效隔断漏风，防治采空区遗煤自燃，通常会将堵漏材料注入采空区内，但大部分用于封堵漏风的凝胶材料会具有触变性，在搅拌后由于剪切力减小导致其粘度增加，进而使浆体流动缓慢，出现堵塞管路的现象，延误最佳堵漏防灭火时机。所以,在高瓦斯矿井采空区漏风导致煤炭氧化自燃，引起瓦斯与煤自燃灾害交织共生的问题急需解决。
技术实现要素：
本发明目的在于针对上述高瓦斯矿井采空区漏风导致煤炭氧化自燃，引起瓦斯与煤自燃灾害交织共生问题，提供一种利用高瓦斯煤矿井下高位钻场对煤矿采空区进行间歇式注浆的防灭火方法。
一种高瓦斯矿井高位抽采钻场间歇式注浆防灭火方法,其特征在于利用位于高瓦斯矿井回风巷20中抽采瓦斯的高位钻场22来铺设注浆管网，通过注浆装置24实时监测浆体的粘度并使其始终不大于200mpa·s~400mpa·s,同时控制注浆支管一、注浆支管二对采空区内部进行间歇交替注浆，使浆体在采空区内部沿综采工作面方向由低处向高处堆积，并有足够的时间胶凝，隔断漏风。
上述的一种高瓦斯矿井高位抽采钻场间歇式注浆防灭火方法,其特征在于所述注浆管网由注浆分管网一4、注浆分管网二5、钢花管7、回风巷20、采空区21、高位钻场22、综采工作面23、注浆装置24所组成，所述注浆装置24包括主管路1、注浆支管一2、注浆支管二3、电动三通调节阀6、定量添加泵8、制浆池9、搅拌泵10、数显旋转粘度计11、控制板12、气动注浆泵13、控制阀14、压力表15、流量计16、均压器17和调压阀19，所述主管路1设置在回风巷20中，主管路1上安装有压力表15、流量计16、控制阀14，主管路1进口处连接有气动注浆泵13，气动注浆泵13安装有调压阀19，气动注浆泵13与制浆池9连接，制浆池9左侧安装有定量添加泵8，制浆池9正上方安装有搅拌泵10，搅拌泵10上安装有数显旋转粘度计11和控制板12，控制板12连接气动注浆泵13、数显旋转粘度计11、搅拌泵10和电动三通阀6，主管路1出口处经电动三通调节阀6连接有注浆支管一2和注浆支管二3，所述注浆支管一2上安装有均压器一17，注浆支管一2连接有注浆分管网一4，所述注浆支管二3上安装有均压器二18，浆支管二3连接有注浆分管网二5，所述注浆分管网一4和注浆分管网二5末端连接有钢花管7，所述注浆分管网一4和注浆分管网二5通过高位钻场22插入采空区21中。
上述的一种高瓦斯矿井高位抽采钻场间歇式注浆防灭火方法,其特征在于定量添加泵8将具有触变性的凝胶材料与水按照1：4或1：5或1：6的比例投放在制浆池9中，经搅拌泵10搅拌制成浆体，采用数显旋转粘度计(11)实时测量浆体的粘度，并将粘度信号传递给控制板12，当浆体粘度为40mpa·s~70mpa·s时，打开主管路1上的控制阀14，同时通过控制板12调节电动三通阀6连通主管路1至注浆支管一2，关闭注浆支管二3，开启气动注浆泵13经注浆分管网一4将浆体注入采空区21中，注浆20~40min后由控制板12调节电动三通阀6连通主管路1至注浆支管二3，关闭注浆支管一2，气动注浆泵13持续将浆体经注浆分管网二5注入采空区23中，再次注浆20~40min分钟后，控制板12调节电动三通阀6连通主管1至注浆支管一2，关闭注浆支管二3，继续将浆体注入采空21中，之后依次循环往复，直至完成注浆。
上述的一种高瓦斯矿井高位抽采钻场间歇式注浆防灭火方法，其特征在于各注浆分管的压力相等。
上述的一种高瓦斯矿井高位抽采钻场间歇式注浆防灭火方法，其特征在于所述注浆分管网一4与注浆分管网二5中的注浆分管之间依次交错布置，所述注浆分管网一4和注浆分管网二5连接的钢花管7长度为3~5m，所述钢花管7末端密闭，并位于同一水平线，平行于综采工作面23走向方向。
上述的一种高瓦斯矿井高位抽采钻场间歇式注浆防灭火方法，其特征在于所述主管路1、注浆支管一2和注浆支管二3为高压胶管，所述注浆分管网一4和注浆分管网二5为无缝钢管。
上述的一种高瓦斯矿井高位抽采钻场间歇式注浆防灭火方法,其特征在于所述的数显旋转粘度计11对注浆浆体粘度进行监测，并将粘度信号传递给控制板12，当注浆浆体粘度为200mpa·s~400mpa·s时，控制板12控制气动注浆泵13关闭，停止注浆，同时控制搅拌泵10以1000r/min~1200r/min转速运行，当注浆浆体粘度为40mpa·s~70mpa·s时，控制板12控制搅拌泵10以60r/min~100r/min转速运行，同时开启气动注浆泵13，开始注浆。
与现有技术比，本发明基于对无机触变凝胶粘度的实时调控，解决了触变性浆体注浆堵管问题，通过控制注浆支管一、注浆支管二对采空区内部进行间歇交替注浆，一方面，让已注入采空区的触变浆体有足够的时间静置形成具有稳定结构的凝胶，使再次注入的浆体能够在现有凝胶基础上继续向上堆积，有效封堵裂隙，隔断漏风，防止遗煤自然发火，同时避免采空区瓦斯随风流涌出，造成上隅角瓦斯超限，实现了采空区注浆堵漏防灭火和瓦斯治理的有机结合，保证了煤炭安全开采；另一方面，在相同的施工时间内，提高注浆装置的注浆效率。
附图说明
图1为一种高瓦斯矿井高位抽采钻场间歇式注浆管网平面示意图；
图2为本发明中注浆装置的平面示意图；
图中：1-主管路，2-注浆支管一，3-注浆支管二，4-注浆分管网一，5-注浆分管网二，6-电动三通阀，7-刚花管，8-定量添加泵，9-制浆池，10-搅拌泵，11-数显旋转粘度计，12-控制板，13-气动注浆泵，14-控制阀，15-压力表，16-流量计，17-均压器一，18-均压器二，19-调压阀，20-回风巷，21-采空区，22-高位钻场，23-综采工作面，24-注浆装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明：
实施例1
该方法包括以下步骤:
第一.本发明利用位于高瓦斯矿井回风巷20中抽采瓦斯的高位钻场22来铺设注浆管网，所述注浆管网由注浆分管网一4、注浆分管网二5、钢花管7、回风巷20、采空区21、高位钻场22、综采工作面23、注浆装置24所组成，所述注浆装置24包括主管路1、注浆支管一2、注浆支管二3、电动三通调节阀6、定量添加泵8、制浆池9、搅拌泵10、数显旋转粘度计11、控制板12、气动注浆泵13、控制阀14、压力表15、流量计16、均压器17和调压阀19，所述主管路1设置在回风巷20中，主管路1上安装有压力表15、流量计16、控制阀14，主管路1进口处连接有气动注浆泵13，气动注浆泵13安装有调压阀19，气动注浆泵13与制浆池9连接，制浆池9左侧安装有定量添加泵8，制浆池9正上方安装有搅拌泵10，搅拌泵10上安装有数显旋转粘度计11和控制板12，控制板12连接气动注浆泵13、数显旋转粘度计11、搅拌泵10和电动三通阀6，主管路1出口处经电动三通调节阀6连接有注浆支管一2和注浆支管二3，所述注浆支管一2上安装有均压器一17，注浆支管一2连接有注浆分管网一4，所述注浆支管二3上安装有均压器二18，浆支管二3连接有注浆分管网二5，所述注浆分管网一4和注浆分管网二5末端连接有钢花管7，所述注浆分管网一4和注浆分管网二5通过高位钻场22插入采空区21中。
第二.通过定量添加泵8将具有触变性的凝胶材料与水按照1：4的比例投放在制浆池9中，经搅拌泵10搅拌制成浆体，采用数显旋转粘度计11实时测量浆体的粘度，并将粘度信号传递给控制板12，当浆体粘度为60mpa·s~70mpa·s时，打开主管路1上的控制阀14，同时通过控制板12调节电动三通阀6连通主管路1至注浆支管一2，关闭注浆支管二3，；
第三.开启气动注浆泵13经注浆分管网一4将浆体注入采空区21中，注浆20min后由控制板12调节电动三通阀6连通主管路1至注浆支管二3，关闭注浆支管一2，气动注浆泵13持续将浆体经注浆分管网二5注入采空区23中，再次注浆20min后，控制板12调节电动三通阀6连通主管1至注浆支管一2，继续将浆体注入采空21中，之后依次循环往复，直至完成注浆。
所述各注浆分管的压力相等，所述注浆分管网一4与注浆分管网二5中的注浆分管之间依次交错布置，所述注浆分管网一4和注浆分管网二5连接的钢花管7长度为5m，所述钢花管7末端密闭，并位于同一水平线，平行于综采工作面23走向方向。所述主管路1、注浆支管一2和注浆支管二3为高压胶管，所述注浆分管网一4和注浆分管网二5为无缝钢管。所述的数显旋转粘度计11对注浆浆体粘度进行监测，并将粘度信号传递给控制板12，当注浆浆体粘度为200mpa·s~300mpa·s时，控制板12控制气动注浆泵13关闭，停止注浆，同时控制搅拌泵10以1200r/min转速运行，当注浆浆体粘度为60mpa·s~70mpa·s时，控制板12控制搅拌泵10以100r/min转速运行，同时开启气动注浆泵13，开始注浆。所述气动注浆泵13通过调压阀19调节自身注浆压力。
实施例2
该方法包括以下步骤:
第一.本发明利用位于高瓦斯矿井回风巷20中抽采瓦斯的高位钻场22来铺设注浆管网，所述注浆管网由注浆分管网一4、注浆分管网二5、钢花管7、回风巷20、采空区21、高位钻场22、综采工作面23、注浆装置24所组成，所述注浆装置24包括主管路1、注浆支管一2、注浆支管二3、电动三通调节阀6、定量添加泵8、制浆池9、搅拌泵10、数显旋转粘度计11、控制板12、气动注浆泵13、控制阀14、压力表15、流量计16、均压器17和调压阀19，所述主管路1设置在回风巷20中，主管路1上安装有压力表15、流量计16、控制阀14，主管路1进口处连接有气动注浆泵13，气动注浆泵13安装有调压阀19，气动注浆泵13与制浆池9连接，制浆池9左侧安装有定量添加泵8，制浆池9正上方安装有搅拌泵10，搅拌泵10上安装有数显旋转粘度计11和控制板12，控制板12连接气动注浆泵13、数显旋转粘度计11、搅拌泵10和电动三通阀6，主管路1出口处经电动三通调节阀6连接有注浆支管一2和注浆支管二3，所述注浆支管一2上安装有均压器一17，注浆支管一2连接有注浆分管网一4，所述注浆支管二3上安装有均压器二18，浆支管二3连接有注浆分管网二5，所述注浆分管网一4和注浆分管网二5末端连接有钢花管7，所述注浆分管网一4和注浆分管网二5通过高位钻场22插入采空区21中。
第二.通过定量添加泵8将具有触变性的凝胶材料与水按照1：5的比例投放在制浆池9中，经搅拌泵10搅拌制成浆体，采用数显旋转粘度计11实时测量浆体的粘度，并将粘度信号传递给控制板12，当浆体粘度为50mpa·s~60mpa·s时，打开主管路1上的控制阀14，同时通过控制板12调节电动三通阀6连通主管路1至注浆支管一2，关闭注浆支管二3，；
第三.开启气动注浆泵13经注浆分管网一4将浆体注入采空区21中，注浆30min后由控制板12调节电动三通阀6连通主管路1至注浆支管二3，关闭注浆支管一2，气动注浆泵13持续将浆体经注浆分管网二5注入采空区23中，再次注浆30min后，控制板12调节电动三通阀6连通主管1至注浆支管一2，继续将浆体注入采空21中，之后依次循环往复，直至完成注浆。
所述各注浆分管的压力相等，所述注浆分管网一4与注浆分管网二5中的注浆分管之间依次交错布置，所述注浆分管网一4和注浆分管网二5连接的钢花管7长度为4m，所述钢花管7末端密闭，并位于同一水平线，平行于综采工作面23走向方向。所述主管路1、注浆支管一2和注浆支管二3为高压胶管，所述注浆分管网一4和注浆分管网二5为无缝钢管。所述的数显旋转粘度计11对注浆浆体粘度进行监测，并将粘度信号传递给控制板12，当注浆浆体粘度为250mpa·s~350mpa·s时，控制板12控制气动注浆泵13关闭，停止注浆，同时控制搅拌泵10以1100r/min转速运行，当注浆浆体粘度为50mpa·s~60mpa·s时，控制板12控制搅拌泵10以80r/min转速运行，同时开启气动注浆泵13，开始注浆。所述气动注浆泵13通过调压阀19调节自身注浆压力。
实施例3
该方法包括以下步骤:
第一.本发明利用位于高瓦斯矿井回风巷20中抽采瓦斯的高位钻场22来铺设注浆管网，所述注浆管网由注浆分管网一4、注浆分管网二5、钢花管7、回风巷20、采空区21、高位钻场22、综采工作面23、注浆装置24所组成，所述注浆装置24包括主管路1、注浆支管一2、注浆支管二3、电动三通调节阀6、定量添加泵8、制浆池9、搅拌泵10、数显旋转粘度计11、控制板12、气动注浆泵13、控制阀14、压力表15、流量计16、均压器17和调压阀19，所述主管路1设置在回风巷20中，主管路1上安装有压力表15、流量计16、控制阀14，主管路1进口处连接有气动注浆泵13，气动注浆泵13安装有调压阀19，气动注浆泵13与制浆池9连接，制浆池9左侧安装有定量添加泵8，制浆池9正上方安装有搅拌泵10，搅拌泵10上安装有数显旋转粘度计11和控制板12，控制板12连接气动注浆泵13、数显旋转粘度计11、搅拌泵10和电动三通阀6，主管路1出口处经电动三通调节阀6连接有注浆支管一2和注浆支管二3，所述注浆支管一2上安装有均压器一17，注浆支管一2连接有注浆分管网一4，所述注浆支管二3上安装有均压器二18，浆支管二3连接有注浆分管网二5，所述注浆分管网一4和注浆分管网二5末端连接有钢花管7，所述注浆分管网一4和注浆分管网二5通过高位钻场22插入采空区21中。
第二.通过定量添加泵8将具有触变性的凝胶材料与水按照1：5的比例投放在制浆池9中，经搅拌泵10搅拌制成浆体，采用数显旋转粘度计11实时测量浆体的粘度，并将粘度信号传递给控制板12，当浆体粘度为40mpa·s~50mpa·s时，打开主管路1上的控制阀14，同时通过控制板12调节电动三通阀6连通主管路1至注浆支管一2，关闭注浆支管二3，；
第三.开启气动注浆泵13经注浆分管网一4将浆体注入采空区21中，注浆40min后由控制板12调节电动三通阀6连通主管路1至注浆支管二3，关闭注浆支管一2，气动注浆泵13持续将浆体经注浆分管网二5注入采空区23中，再次注浆40min后，控制板12调节电动三通阀6连通主管1至注浆支管一2，继续将浆体注入采空21中，之后依次循环往复，直至完成注浆。
所述各注浆分管的压力相等，所述注浆分管网一4与注浆分管网二5中的注浆分管之间依次交错布置，所述注浆分管网一4和注浆分管网二5连接的钢花管7长度为3m，所述钢花管7末端密闭，并位于同一水平线，平行于综采工作面23走向方向。所述主管路1、注浆支管一2和注浆支管二3为高压胶管，所述注浆分管网一4和注浆分管网二5为无缝钢管。所述的数显旋转粘度计11对注浆浆体粘度进行监测，并将粘度信号传递给控制板12，当注浆浆体粘度为300mpa·s~400mpa·s时，控制板12控制气动注浆泵13关闭，停止注浆，同时控制搅拌泵10以1000r/min转速运行，当注浆浆体粘度为40mpa·s~50mpa·s时，控制板12控制搅拌泵10以60r/min转速运行，同时开启气动注浆泵13，开始注浆。所述气动注浆泵13通过调压阀19调节自身注浆压力。
1.一种高瓦斯矿井高位抽采钻场间歇式注浆防灭火方法,其特征在于利用位于高瓦斯矿井回风巷（20）中抽采瓦斯的高位钻场（22）来铺设注浆管网，通过注浆装置（24）实时监测浆体的粘度并使其始终不大于200mpa·s~400mpa·s,同时控制注浆支管一（2）、注浆支管二（3）对采空区内部进行间歇交替注浆，使浆体在采空区内部沿综采工作面方向由低处向高处堆积，并有足够的时间胶凝，隔断漏风。
2.根据权利要求1所述一种高瓦斯矿井高位抽采钻场间歇式注浆防灭火方法,其特征在于所述注浆管网由注浆分管网一（4）、注浆分管网二（5）、钢花管（7）、回风巷(20)、采空区(21)、高位钻场(22)、综采工作面(23)、注浆装置（24）所组成，所述注浆装置（24）包括主管路（1）、注浆支管一（2）、注浆支管二（3）、电动三通调节阀（6）、定量添加泵（8）、制浆池（9）、搅拌泵（10）、数显旋转粘度计(11)、控制板(12)、气动注浆泵(13)、控制阀(14)、压力表(15)、流量计(16)、均压器(17)和调压阀(19)，所述主管路(1)设置在回风巷(20)中，主管路(1)上安装有压力表(15)、流量计(16)、控制阀(14)，主管路(1)进口处连接有气动注浆泵(13)，气动注浆泵(13)安装有调压阀(19)，气动注浆泵(13)与制浆池(9)连接，制浆池(9)左侧安装有定量添加泵(8)，制浆池(9)正上方安装有搅拌泵(10)，搅拌泵(10)上安装有数显旋转粘度计(11)和控制板(12)，控制板(12)连接气动注浆泵(13)、数显旋转粘度计(11)、搅拌泵(10)和电动三通阀(6)，主管路(1)出口处经电动三通调节阀(6)连接有注浆支管一(2)和注浆支管二(3)，所述注浆支管一(2)上安装有均压器一(17)，注浆支管一(2)连接有注浆分管网一(4)，所述注浆支管二(3)上安装有均压器二(18)，浆支管二(3)连接有注浆分管网二(5)，所述注浆分管网一(4)和注浆分管网二(5)末端连接有钢花管(7)，所述注浆分管网一(4)和注浆分管网二(5)通过高位钻场(22)插入采空区(21)中。
3.根据权利要求1所述一种高瓦斯矿井高位抽采钻场间歇式注浆防灭火方法,其特征在于定量添加泵(8)将具有触变性的凝胶材料与水按照1：4或1：5或1：6的比例投放在制浆池(9)中，经搅拌泵(10)搅拌制成浆体，采用数显旋转粘度计(11)实时测量浆体的粘度，并将粘度信号传递给控制板(12)，当浆体粘度为40mpa·s~70mpa·s时，打开主管路(1)上的控制阀(14)，同时通过控制板(12)调节电动三通阀(6)连通主管路(1)至注浆支管一(2)，关闭注浆支管二（3），开启气动注浆泵(13)经注浆分管网一(4)将浆体注入采空区(21)中，注浆20~40min后由控制板(12)调节电动三通阀(6)连通主管路(1)至注浆支管二(3)，关闭注浆支管一（2），气动注浆泵(13)持续将浆体经注浆分管网二(5)注入采空区(23)中，再次注浆20~40min分钟后，控制板(12)调节电动三通阀(6)连通主管(1)至注浆支管一(2)，关闭注浆支管二（3），继续将浆体注入采空(21)中，之后依次循环往复，直至完成注浆。
4.按照权利要求1所述的一种利用高瓦斯煤矿井下高位钻场对采空区进行间歇式注浆的防灭火方法，其特征在于各注浆分管的压力相等。
5.按照权利要求1所述的一种利用高瓦斯煤矿井下高位钻场对采空区进行间歇式注浆的防灭火方法，其特征在于所述注浆分管网一(4)与注浆分管网二(5)中的注浆分管之间依次交错布置，所述注浆分管网一(4)和注浆分管网二(5)连接的钢花管(7)长度为3~5m，所述钢花管(7)末端密闭，并位于同一水平线，平行于综采工作面(23)走向方向。
6.按照权利要求1所述的一种利用高瓦斯煤矿井下高位钻场对采空区进行间歇式注浆的防灭火方法，其特征在于所述主管路(1)、注浆支管一(2)和注浆支管二（3）为高压胶管，所述注浆分管网一(4)和注浆分管网二(5)为无缝钢管。
7.按照权利要求1所述的一种利用高瓦斯煤矿井下高位钻场对采空区进行间歇式注浆的防灭火方法,其特征在于所述的数显旋转粘度计（11）对注浆浆体粘度进行监测，并将粘度信号传递给控制板（12），当注浆浆体粘度为200mpa·s~400mpa·s时，控制板（12）控制气动注浆泵（13）关闭，停止注浆，同时控制搅拌泵（10）以1000r/min~1200r/min转速运行，当注浆浆体粘度为40mpa·s~70mpa·s时，控制板（12）控制搅拌泵（10）以60r/min~100r/min转速运行，同时开启气动注浆泵（13），开始注浆。
技术总结