井下礦用澆筑料施工技術(shù)

劉光強(qiáng)

（西山金信建筑有限公司，山西 古交 030200）

·技術(shù)經(jīng)驗(yàn)·

井下礦用澆筑料施工技術(shù)

劉光強(qiáng)

（西山金信建筑有限公司，山西 古交 030200）

礦用澆筑料是指專用于煤礦井下沿空留巷巷旁支護(hù)的充填材料，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上制備的一種特殊混凝土。它既要滿足速凝、早強(qiáng)，又要滿足可泵性和充填性，同時還要滿足生產(chǎn)包裝和施工拌和設(shè)備的要求。本文通過礦用澆筑料施工技術(shù)在屯蘭礦的應(yīng)用，從技術(shù)特點(diǎn)、工藝原理及流程、操作要點(diǎn)、材料與機(jī)具設(shè)備、質(zhì)量控制、安全措施和效益分析等方面進(jìn)行了介紹。采用礦用澆筑料用于沿空留巷巷旁支護(hù)充填，其產(chǎn)品性能穩(wěn)定、充填體質(zhì)量好、適用性強(qiáng)，可以在沿空留巷采煤中大力推廣應(yīng)用。

井下礦用澆筑料；巷旁充填；施工技術(shù)

礦用澆筑料施工技術(shù)是指煤礦井下無煤柱開采（沿空留巷）巷旁支護(hù)充填施工技術(shù)，就是隨著采煤工作面的推進(jìn)，采用礦用澆筑料進(jìn)行巷旁充填，以隔絕采空區(qū)，并在采空區(qū)留下巷道。它具有早期強(qiáng)度增長速度迅速并適合采煤需要、后期強(qiáng)度高、墻體隔絕氣體溢出效果好、抗?jié)B等級高、施工安全方便等特點(diǎn)［1］。西山金信建筑有限公司在屯蘭礦18205、18207工作面推廣無煤柱開采沿空留巷技術(shù)過程中，對于巷旁充填施工一些經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，以供大家參考。

1 技術(shù)特點(diǎn)

1）本技術(shù)利用高性能混凝土優(yōu)異的自密實(shí)性能，施工不需要振搗，大幅度縮短澆筑時間，降低了工人勞動強(qiáng)度，提高了施工效率。

2）改善了工作環(huán)境，免除振搗所產(chǎn)生的噪音給勞動工人造成的危害，同時消除井下安全隱患。

3）巷道的留巷成本低于同條件下掘巷成本，同時多回收了一條護(hù)巷煤柱，延長了礦井服務(wù)年限。

4）使用的礦用澆筑料硬化后墻體不透氣、密閉性好，可防止采空區(qū)瓦斯氣體的溢出，有利于瓦斯抽采。

2 工藝原理

將沿空留巷巷旁充填專用高性能混凝土袋裝成品運(yùn)輸至井下工作面，用特種設(shè)備，經(jīng)上料、拌和、泵送到液壓支架模板內(nèi)，免振動自動充填澆筑成型，3～4 h后，拆除支架模板，即可形成沿空留巷巷旁充填高性能混凝土墻體［2］。

3 工藝流程及操作要點(diǎn)

沿空留巷填充墻施工的主要工藝流程：礦用澆筑料制備→成品運(yùn)輸→充填澆筑→拆模養(yǎng)護(hù)。該技術(shù)的關(guān)鍵是礦用澆筑料的制備和澆筑。

3．1 礦用澆筑料制備

3．1．1 制備原理

將天然砂石料經(jīng)過篩分成所需粒徑，同時去除雜質(zhì)及粉塵，然后進(jìn)行烘干去除水分，再按設(shè)計配比進(jìn)行計量，加入水泥、粉煤灰和特制添加劑，通過攪拌機(jī)混合均勻，包裝成袋入庫保存。

3．1．2 原材料質(zhì)量要求

1）水泥：質(zhì)量應(yīng)符合《通用硅酸鹽水泥》的有關(guān)規(guī)定。對已進(jìn)廠的每批水泥，如因儲存不當(dāng)引起質(zhì)量疑問時，應(yīng)重新采集試樣復(fù)驗(yàn)并以復(fù)驗(yàn)結(jié)果為準(zhǔn)。

2）粉煤灰：應(yīng)符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中Ⅱ級灰以上的有關(guān)規(guī)定。

3）骨料：應(yīng)符合《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。

4）外加劑：應(yīng)符合《混凝土外加劑》的規(guī)定。進(jìn)廠時必須有質(zhì)量證明書，經(jīng)復(fù)驗(yàn)合格后方可使用，復(fù)驗(yàn)批量按其產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定執(zhí)行。

3．1．3 礦用澆筑料制備

制備工藝流程：備料→上料→烘干→篩分→貯存（原料）→計量（配料）→拌和→包裝→貯存（成品）。

3．2 礦用澆筑料成品運(yùn)輸與貯存

1）袋裝礦用澆筑料在運(yùn)輸存放過程中，不得淋水、受潮；裝卸時防止硬物劃破包裝袋。

2）礦用澆筑料必須貯存在干燥環(huán)境，下部應(yīng)加墊木板，并鋪防潮層；上部應(yīng)加蓋，防止雨淋，碼放高度不超過9層。

3）礦用澆筑料有效期為3個月。超出有效期的，應(yīng)經(jīng)復(fù)驗(yàn)合格后方可使用。

3．3 充填澆筑

1）將袋裝的礦用澆筑料利用特制礦車運(yùn)輸至井下儲料場。

2）做好工作面充填前的準(zhǔn)備工作。

a）做好設(shè)備檢查、接通電源及水源、人員安排和技術(shù)交底等準(zhǔn)備工作。b）將工作面進(jìn)行移架、架后支護(hù)、清理等。工作面每采完2個步距后進(jìn)行移架，而后充填一次；如若施工中遇到頂板破碎段，可根據(jù)實(shí)際情況采取一個步距或兩個步距充填一次的施工方式。充填前，必須先將雜物清理干凈，再將該充填工作段底板大致整平。c）采用機(jī)械支模。支架前移，即可完成機(jī)械支模。模板采用專用巷旁充填側(cè)模板、YZM型液壓支擴(kuò)模板和支架巷旁充填后模板支架。充填前，要校準(zhǔn)三塊模板，使之處于正常工作狀態(tài)；支好充填模板后，將管路架設(shè)到位，并檢查不滲不漏后，即可開始進(jìn)行充填。

3）啟動充填泵，并注水濕潤料斗和泵送管道。開始泵送前，先用同配和比的水泥砂漿濕潤輸送管道的內(nèi)壁，以保證泵送礦用澆筑料順利到達(dá)填充空間。

4）將袋裝的礦用澆筑料拆開，倒入受料斗中，并經(jīng)螺旋輸送機(jī)進(jìn)入控料斗，同時加規(guī)定用量的水，經(jīng)過均勻拌和后，泵送到填充空間的模板內(nèi)。為提高拌合物的均勻性，再加之水膠比較小，所以采取延長攪拌時間的方法，攪拌時間應(yīng)大于等于2．5 min［3］。

5）當(dāng)?shù)V用澆筑料KJ（Ⅰ）型充填至頂約200 mm時，改用高壓注漿泵進(jìn)行礦用澆筑料KJ（Ⅱ）型進(jìn)行噴漿接頂。

6）充填工作完成后，進(jìn)行充填泵和充填管路的清洗。首先將2個海綿球放入清潔輸送管道，然后在料斗中注入清水，接著啟動充填泵緩慢將清水輸送進(jìn)入管道，直到海綿球從管道末端送出為止。

3．4 拆模養(yǎng)護(hù)

為了使充填墻體能夠達(dá)到使用要求，充填時要確保充填垛與頂?shù)装宄浞纸佑|，充填支架及模板要保持靜止不動，另外由于充填材料的凝固、來壓，需要一定時間（凝固、來壓時間需4 h），所以要保證不少于4個小時的凝固時間，確保承壓能力達(dá)到2 MPa以上，再重新移動、調(diào)整充填支架及模板［4］。

拆除時依次對巷道一側(cè)模板、巷道內(nèi)側(cè)模板和后模板進(jìn)行液壓回油，使模板離開填充隔墻。最后隨液壓支架前移把模板平移到下一個充填工作段。

4 材料與機(jī)具設(shè)備

4．1 材料要求

4．1．1 礦用澆筑料

應(yīng)符合《礦用澆筑料Ⅰ型》的規(guī)定。抗壓強(qiáng)度（MPa）：4 h≥2．0，1 d≥4．0，3 d≥8．0，7 d≥12．0，28 d≥25．0。坍落度（mm）：初期≥260，30 min≥225；擴(kuò)展度（mm）：初期≥650，30 min≥500。

4．1．2 讓壓噴堵料

應(yīng)符合《礦用澆筑料Ⅱ型》的規(guī)定。抗壓強(qiáng)度（MPa）：28 d≥15．0，膨脹系數(shù)（%）：≥2．0，凝結(jié)時間（min）：初凝為5，終凝為12。

4．1．3 水

攪拌用水的水質(zhì)應(yīng)符合《混凝土拌和用水》的規(guī)定。煤礦井下清潔水可供使用。

4．2 機(jī)具設(shè)備

機(jī)具設(shè)備表見表1。

表1 機(jī)具設(shè)備一覽表

5 質(zhì)量控制

1）加強(qiáng)施工組織，嚴(yán)格勞動紀(jì)律，明確分工，責(zé)任到人，在拌料充填過程中，不能間斷應(yīng)一氣呵成。2）認(rèn)真搞好崗前培訓(xùn)和施工中的技術(shù)交底，嚴(yán)格執(zhí)行充填作業(yè)規(guī)程。3）做好制成品的驗(yàn)收、搬運(yùn)、儲存和使用等過程管理。受潮、結(jié)塊的制成品不能使用，過期的應(yīng)重新檢驗(yàn)合格后方可使用，確保制成品在攪拌前的質(zhì)量。4）管道應(yīng)進(jìn)行合理的布置，減少彎管的數(shù)量，縮短泵管的距離。5）高性能混凝土應(yīng)控制水灰比，并攪拌均勻，攪拌時間不應(yīng)少于3 min；拌和料應(yīng)在30 min內(nèi)泵送至澆筑地點(diǎn)，并完成充填過程。6）采煤后底板上的松動煤渣應(yīng)清理干凈，并使底板基本平整，確保模板放置平整。7）應(yīng)估計礦用澆筑料試塊立方體抗壓強(qiáng)度達(dá)到2 MPa以上（大約4小時），方可拆除及移動模板。拆除前應(yīng)確認(rèn)專用模板已離開礦用澆筑料硬化墻體，在移動模板時應(yīng)小心謹(jǐn)慎，不能碰撞硬化墻體。

6 安全措施

1）嚴(yán)格遵守井下安全作業(yè)和煤礦安全規(guī)程等國家相關(guān)規(guī)定。2）入井前必須編制充填作業(yè)規(guī)程，經(jīng)批準(zhǔn)后做好對操作人員的交底工作。3）上崗前必須進(jìn)行安全技術(shù)培訓(xùn)，合格后方可入井作業(yè)。4）井下施工必須使用專用防爆充填泵和防爆高壓注漿泵。5）移架時應(yīng)統(tǒng)一指揮，無關(guān)人員應(yīng)離開模架一定距離。6）攪拌機(jī)使用應(yīng)嚴(yán)格按照《攪拌機(jī)操作規(guī)程》和《攪拌機(jī)安全規(guī)程》進(jìn)行作業(yè)，操作人員必須經(jīng)過一定的培訓(xùn)，做到操作熟練，并能對井下可能出現(xiàn)的意外情況進(jìn)行處理，如注漿泵堵塞等。

7 效益分析

7．1 經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)古交屯蘭礦對沿空留巷成本的測算，每延米成本=12 986．4元／m，巷道掘進(jìn)成本=5 736．9元／m，多回收煤柱25 m×3．3 m×1．3 m×500元／m3= 53 625．0元，節(jié)約價值53 625．0-（12 986．4+ 5 736．9）=40 638．6元／m。

7．2 社會效益

井下礦用澆筑料施工技術(shù)具有提高資源回收率，節(jié)省掘進(jìn)巷道費(fèi)用，避免采掘銜接緊張，縮短搬家時間，減少搬家費(fèi)用，降低設(shè)備搬動損壞率等優(yōu)點(diǎn)，對高瓦斯礦井實(shí)現(xiàn)煤與瓦斯共采具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

8 應(yīng)用效果

屯蘭礦18205工作面位于南二左翼下組煤，工作面走向長1 360 m，傾斜長210 m，煤層厚度3．3 m，可采煤122．5萬t。本工作面采用沿空留巷無煤柱開采支護(hù)充填墻體厚度為2．5 m，2009年12月下旬開始使用此工法施工，2010年12月全部開采完，留巷效果比較理想，未出現(xiàn)任何安全和質(zhì)量問題。本項(xiàng)目已經(jīng)中國煤炭工業(yè)協(xié)會成果鑒定，達(dá)到國際領(lǐng)先水平，2011年獲中國煤炭工業(yè)協(xié)會和山西省科技進(jìn)步二等獎。

［1］ 付漢江．沿空留巷填充料技術(shù)研究［J］．建筑，2010（4）：98-99．

［2］ 劉光強(qiáng)．高性能混凝土在沿空留巷巷旁充填中的應(yīng)用［J］．煤炭科學(xué)技術(shù)，2011（12）：56-58．

［3］ 申曉東．屯蘭礦大斷面沿空留巷技術(shù)實(shí)踐［J］．煤炭技術(shù)，2011（4）：62-63．

［4］ 胡志偉．沿空留巷錨固技術(shù)與巷旁充填工藝［J］．科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2011（6）：75-77．

Pouring Materal Construction Technology of Underground Mining

Liu Guang-qiang

Mine pouring material is the filling material dedicated to roadside support of goaf side entry retaining roadway in coal mine，it is a special concrete prepared on the basis of greatly improving ordinary concrete performance．It not only should meet the rapid hardening，early strength，but also satisfy pumpability and filling，at the same time also meet the requirements of the production packaging and construction mixing equipment．In this paper through application of pouring material construction technology in Tunlan coal mine，from technical characteristics，process principles and processes，operating points，materials and machinery equipment，quality control，safety measures，benefits analysis and other aspects carry out introduction．The pouring material used for roadside support of goaf side entry retaining roadway filling，its performance is stable，filling body quality is good，applicability is strong，can vigorously promote and apply in coal mining of goaf side entry retaining．

Underground mining pouring material；Roadside packing；Construction technology

TD26

B

1672-0652（2013）10-0052-03

2013-07-16

劉光強(qiáng)（1959—），男，四川古藺人，1982年畢業(yè)于中國人民解放軍機(jī)械工程兵學(xué)校，高級工程師，主要從事煤礦建筑施工技術(shù)管理工作，（E-mail）lgq-0829＠163．com