矿用先进支护无机加固材料不加热防自燃灌浆材料 一、引言 提前支护是确保工作面围岩稳定的关键工序。根据《煤矿安全条例》(应急管理部令第17号，自2026年2月1日起生效)的规定，采矿工作面必须采取先进的支护措施，最小支护距离不小于20米。灌浆加固材料具有填充裂缝、粘结破碎岩体、提高围岩整体承载力的核心功能。然而，传统的聚合物灌浆材料在反应固化过程中释放了大量的热量，反应温度可超过100摄氏度，在含有易燃煤的地下环境中存在明显的安全风险。矿用先进支护无机加固材料不加热防自燃灌浆材料是在这种背景下发展起来的一种新型安全灌浆材料。它以无机矿物为主要成分，从根本上消除了放热反应引起煤层自燃的风险。 二、矿用先进支护无机加固材料不加热防自燃灌浆材料的技术原理 2.1 无机系统与有机系统的本质区别 传统矿用加固材料多为聚氨酯双组分聚合物材料，按行业标准AQ/T 《煤矿加固煤岩体用聚合物材料》1089-2020进行分类检测。这种材料在聚合反应过程中释放大量热量。如果不控制，反应区温度急剧升高，对周围煤体构成热威胁。以硅酸盐、铝酸盐等无机矿物为基础，采用水化反应机制实现矿用先进支护无机加固材料的凝结固化。水化反应是一种低放热过程，反应温度通常不超过环境温度的10℃，从根本上避免了周围煤体温度因材料固化放热而升高的问题。 2.2 防自燃机理分析 煤的自燃倾向性取决于国家标准GB/T 20104年《煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定法》分为易自燃、自燃和不易自燃三类。依据GB 第4.1078-2015《煤矿设计防火规范》.根据第二条的规定，开采容易自燃煤层的矿山必须建立两个或两个以上的综合防火系统，主要是灌浆。矿用先进支护无机加固材料不加热自燃灌浆材料的固化体为无机矿物结构，不可燃，可包裹和隔离暴露的煤表面，阻断氧气与煤体的接触通道，防止煤层自然火灾。该材料与MT///T 702-2020年《煤矿灌浆(注浆)浆防灭火技术规范》对灌浆材料阻燃性能的要求高度符合要求。 三、适用的标准规范体系 矿用先进支护无机加固材料的研发、生产和应用涉及多项国家和行业标准，主要包括以下规范。 3.1 安全行业标准 AQ 1116-2020年《煤矿加固、堵水、填充、喷涂聚合物材料通用安全技术规范》对煤矿地下灌浆材料的阻燃性、抗静电性和有毒有害气体释放提出了明确要求。虽然该标准主要针对聚合物材料，但闪点不低于200摄氏度、氧指数等安全指标也可作为无机灌浆材料安全性能的参考。 AQ 《煤矿井下灌浆聚合物材料安全使用管理规范》规定，井下灌浆施工环境温度应控制在5-35℃之间，风速不低于0.25m/秒。采矿先进支护无机加固材料在施工过程中不产生高温，对施工环境温度的影响远低于聚合物材料，有利于满足上述规范的要求。 3.2 消防技术标准 MT/T 《煤矿灌浆(注浆)浆防灭火技术规范》自2021年1月1日起实施，取代了1997年版的标准。本规范将灌浆材料的类型扩展到七类，并对灌浆材料的沉降速度、塑性指数、胶体含量等关键参数提出了量化指标，每分钟1-10mm，塑性指数7-14。根据本标准，可对矿用超前支护无机加固材料不发热防自燃注浆材料的浆液性能进行检测和评价。 GB 《煤矿防灭火技术规范》于2026年2月27日发布，将于2026年9月1日起正式实施。本标准对井工煤矿防火、火灾防治、应急处置、火灾区域管理的总体要求提出了全面要求。作为防火技术体系中的重要灌浆材料，新标准实施后将获得更广泛的应用空间。 3.3 井巷工程施工标准 GB/T 50511-2022年《煤矿井巷工程施工标准》第5.4节对井筒灌浆施工作出了详细规定，要求浆液品种的选择适应受注岩层的渗透性。当含水岩层的裂缝开度大于0.15mm，每天水流速度小于200m时，应使用水泥浆或粘土水泥浆。矿用先进支护无机加固材料无热防自燃灌浆材料的无机系统与水泥浆相似，在渗透性和注射性方面可满足不同地质条件的施工要求。 四、矿用先进支护无机加固材料不加热防自燃灌浆材料的关键性能 4.1 反应温度控制 不加热是这种灌浆材料不同于传统聚合物加固材料的核心特征。无机灌浆材料的水化反应过程温和，峰值温度通常接近地下环境温度，远低于MT 113-1995《煤矿井下聚合物制品阻燃抗静电通用技术条件》中对材料安全性的相关要求阈值。在先进支护灌浆施工中，采用矿用先进支护无机加固材料不加热防自燃灌浆材料，可有效消除灌浆反应放热引起的局部煤加热，消除自燃诱因。 4.2 力学性能 无机加固注浆材料固化后具有较高的抗压强度和粘结强度。行业内成熟的无机双液灌浆材料初凝时间可在2-15分钟内调整，最终强度可达35兆帕以上，可满足煤矿巷道预支护对围岩加固强度的要求。材料注射性好，能渗透到破碎岩体的微裂缝中，形成连续完整的加固体。 4.3 阻燃性和环保性能 无机矿物基材料自然不燃，其固化体无燃烧或助燃的风险。在地下高温高瓦斯环境下，矿山先进支护无机加固材料不加热防自燃灌浆材料不会释放有毒有害气体，不会造成地下水污染，符合矿山绿色安全生产的发展方向。 五、施工应用要点 5.1 灌浆工艺参数 依据GB/T 根据50511-2022的规定，灌浆前应编制灌浆工程设计和施工组织设计。灌浆压力、灌浆量和灌浆比应根据围岩破碎程度、裂缝发育和含水条件合理确定。无机灌浆材料的浆液比应参照MT/T 调整土水比和浆液性能参数在702-2020中的要求，确保浆液具有良好的流动性和填充性。 5.2 施工环境管理 AQ 117-2020年灌浆施工环境温度为5-35摄氏度，通风速度不低于0.25米/秒。虽然无机加固材料本身不产生高温，但施工现场应保持良好的通风条件，及时排出施工过程中可能产生的粉尘和水蒸气，以确保操作人员的安全。 5.3 质量检验与验收 灌浆施工完成后，应检查加固效果。检验内容应包括加固体的抗压强度、粘结强度和围岩的整体稳定性。灌浆记录应完全保存，包括灌浆孔位、灌浆压力、灌浆量、灌浆比等参数，以备后续验证。质量验收应符合设计文件及相关标准和规范的要求。 六、应用前景及发展趋势 随着煤矿安全生产标准的不断升级，地下灌浆材料的安全性能要求越来越严格。由于反应放热问题，传统高分子注浆材料在易燃煤层的超前支护施工中存在固有的局限性。凭借无放热风险、自然阻燃、环境友好等优点，矿用先进支护无机加固材料已逐渐成为自燃煤矿先进支护灌浆施工的首选材料。 GB 《煤矿防灭火技术规范》的实施将进一步促进矿井防灭火技术体系的完善，对灌浆材料的防自燃性能提出更高的要求。矿用先进支护无机加固材料不加热防自燃灌浆材料作为考虑支护加固和防火功能的多用途材料，其市场需求预计将继续增长。未来，随着无机灌浆材料配方技术的不断优化和施工配套技术的逐步成熟，该材料在煤矿预支护、采空区填充、含水层堵水等场景中的应用范围将进一步扩大。 七、结语 煤矿井下安全灌浆技术的重要发展方向是矿用先进支护无机加固材料不加热防自燃灌浆材料。该材料用无机矿物系统取代了传统的聚合物系统，消除了固化放热引起的煤层自燃的隐患，满足了现行机械性能和施工适应性标准的要求。在AQ 1116-2020、AQ 1117-2020、MT/T 702-2020和即将到来的GB 在47290-2026标准的标准指导下，矿用先进支护无机加固材料不加热防自燃灌浆材料将为煤矿安全生产提供更可靠的技术保障。