煤礦溜煤眼永久性封閉技術(shù)實(shí)踐

彭曉宙

(山西西山晉興能源有限責(zé)任公司，山西 太原 033602)

煤礦溜煤眼永久性封閉技術(shù)實(shí)踐

彭曉宙

(山西西山晉興能源有限責(zé)任公司，山西 太原 033602)

針對(duì)礦井開(kāi)采中因采掘計(jì)劃的更改或煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)的改變所導(dǎo)致的一些溜煤眼不再服務(wù)于礦井運(yùn)輸情況，介紹了對(duì)溜煤眼進(jìn)行永久性封閉的技術(shù)實(shí)踐，以保證礦井安全。

溜煤眼；礦井安全；永久封閉

礦井井巷是為進(jìn)行采礦而在地下開(kāi)掘的各種巷道和硐室的總稱(chēng)。礦井井巷種類(lèi)很多，根據(jù)井巷的長(zhǎng)軸線與水平面的關(guān)系，可以分為直立巷道、水平巷道和傾斜巷道3類(lèi)。在礦井開(kāi)采中，由于礦井大多為分層開(kāi)采，煤炭運(yùn)輸頻繁，為提高運(yùn)輸效率和節(jié)約成本，會(huì)在礦井內(nèi)由上至下或由下至上打通一個(gè)類(lèi)似井的直立巷道，利用重力由上至下直接傾倒煤炭，運(yùn)輸車(chē)輛或帶式輸送機(jī)在井下等候接力運(yùn)輸，這條直立巷道就叫溜煤眼。巷道內(nèi)一般不裝備提升設(shè)備，是一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)由高到低溜放煤炭的暗立井，也叫溜井。溜井，一方面，可以提高運(yùn)輸效率；另一方面，由于是直接垂直傾倒，可以利用高度起到一定的煤炭粉碎作用。在礦井開(kāi)采中，由于采掘計(jì)劃的更改或煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)的改變，會(huì)導(dǎo)致一些溜煤眼不再服務(wù)于礦井運(yùn)輸，為了礦井安全及防止溜煤眼漏風(fēng)，必須對(duì)溜煤眼進(jìn)行永久性封閉。

1 概況

斜溝煤礦位于山西省興縣縣城以北50 km處(直距20 km)嵐漪河兩側(cè)，隸屬于興縣魏家灘鎮(zhèn)和保德縣南河溝鎮(zhèn)，井田面積88.64 km2，劃定開(kāi)采標(biāo)高+350 m～+1 046 m。礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量為1 399.02 Mt，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為15.00 Mt/a，服務(wù)年限為71.7 a。礦井井田地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，總體上為一走向近南北、傾向西的單斜構(gòu)造。地層傾角小于15°，一般為9°～12°，構(gòu)造類(lèi)型為簡(jiǎn)單。礦井采用斜井平硐聯(lián)合開(kāi)拓方式，劃分2個(gè)水平，采用分煤組大巷布置方式。一水平大巷布置在8#煤層中，標(biāo)高+700 m；二水平大巷布置在13#煤層中，標(biāo)高+640 m。全礦現(xiàn)采掘作業(yè)分布在6#、8#和13#煤層，布置有11、12、13、15、21共5個(gè)采區(qū)。

12采區(qū)6#煤回風(fēng)下山溜煤眼直徑1.8 m、深8.6 m。溜煤眼上口位于12采區(qū)6#煤回風(fēng)下山，下口位于12采區(qū)皮帶下山。因?yàn)榈V井運(yùn)輸系統(tǒng)的改變，12采區(qū)6#煤回風(fēng)下山溜煤眼將不再服務(wù)于本采區(qū)。為了礦井安全及防止溜煤眼漏風(fēng)，現(xiàn)決定對(duì)該溜煤眼進(jìn)行永久性封閉。

2 溜煤眼永久性封閉方案

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)考察及研究討論，確定溜煤眼永久性封閉方案為：在溜煤眼下口設(shè)計(jì)位置架設(shè)工字鋼，為承重梁，并在工字鋼上綁圓鋼，為配筋；接著，用加工好的圓形鐵板將溜煤眼下口完全封閉，鐵板使用錨索、工字鋼、鋼絲繩聯(lián)合固定；然后，在溜煤眼下口鐵板上方澆筑厚度為1.5 m的C30混凝土，混凝土硬化后再繼續(xù)填充黃土至溜煤眼上口；最后，將溜煤眼上口用C30混凝土進(jìn)行澆筑硬化，直到硬化至與巷道底板接平。設(shè)計(jì)圖見(jiàn)第135頁(yè)圖1。

單位：mm

3 溜煤眼永久封閉施工方法及步驟

清理雜物→打設(shè)吊掛錨索→搭設(shè)施工平臺(tái)→架設(shè)工字鋼→封閉溜煤眼下口→澆筑混凝土→固定鋼絲繩→填充黃土→溜煤眼上口擴(kuò)刷→澆筑硬化溜煤眼上口。

3.1 清理雜物

將溜煤眼上、下口影響施工的雜物(開(kāi)關(guān)、皮帶機(jī)頭、行人過(guò)橋等)拆除或移動(dòng)到不影響施工的地方，方便施工。

3.2 打設(shè)吊掛錨索

在溜煤眼上口頂板處打設(shè)2根吊掛錨索，錨索采用Φ21.6 mm×5 500 mm的鋼絞線錨索，外露500 mm，每根錨索配1卷MSCK2380型和2卷MSZ2380型樹(shù)脂藥卷，錨索預(yù)緊力不小于200 kN，錨固力不小于250 kN。

3.3 搭設(shè)施工平臺(tái)

在12采區(qū)皮帶下山溜煤眼下口跨皮帶搭設(shè)一個(gè)施工平臺(tái)，平臺(tái)搭設(shè)尺寸為3.6 m×2 m×2.2 m。

1) 平臺(tái)腿子：采用6根Φ200 mm×4 000 mm的原木搭設(shè)，3根一組，按照“又”字型搭設(shè)，腿子與橫梁之間搭接距離必須大于200 mm，原木之間采用雙股8#鐵絲綁扎牢固，“又”字型腿子共需搭設(shè)2個(gè)，在皮帶兩側(cè)各放置一個(gè)。將“又” 字型腿子兩端頭各架設(shè)一根3 000 mm的原木作為垂直于地面的立柱，共需4根，立柱與“又”字型腿子間采用雙股8#鐵絲綁扎牢固，使腿子穩(wěn)固。

2) 施工平臺(tái)：兩平臺(tái)腿子間按500 mm的間距架設(shè)5根4 000 mm長(zhǎng)的原木橫梁，原木橫梁必須超出平臺(tái)腿子上原木梁200 mm，采用雙股8#鐵絲將其拴牢。然后，采用10根4 000 mm×200 mm×50 mm的架板垂直并排搭設(shè)在搭建好的原木橫梁上，架板必須超出橫梁不小于200mm，并用雙股8#鐵絲將架板與架板、架板與原木間綁扎牢固。

3) 平臺(tái)擺放：12采區(qū)皮帶下山為傾斜巷道，平臺(tái)必須水平搭設(shè)，穩(wěn)靠牢固，并在“又” 字型腿子下打設(shè)木楔子，防滑防倒。平臺(tái)搭設(shè)尺寸為3 600 mm×2 000 mm，平臺(tái)高度保證2.2 m。人員在高空作業(yè)時(shí)必須攜帶保險(xiǎn)帶，保險(xiǎn)帶要懸掛在適當(dāng)位置且牢固可靠。

4) 在平臺(tái)一旁架設(shè)梯子，梯子與平臺(tái)拴牢，供人員登高時(shí)使用。

5) 為確保平臺(tái)施工人員的人身安全，平臺(tái)腿子交叉或連接處必須采用導(dǎo)鏈小鏈進(jìn)一步捆綁。必要時(shí)，平臺(tái)腿子可與皮帶管架綁在一起，保證平臺(tái)安全平穩(wěn)。

3.4 架設(shè)工字鋼

在溜煤眼下口往上600 mm、1 200 mm的位置架設(shè)2排在水平方向上垂直的2.2 m長(zhǎng)的11#礦用工字鋼，一排2根，間距800 mm，共4根。架設(shè)前，用風(fēng)鎬在溜煤眼煤壁上指定位置提前支出孔洞，每根工字鋼支2個(gè)孔洞，一個(gè)深200 mm，另一個(gè)深450 mm，方便工字鋼架設(shè)；每架設(shè)一根工字鋼，必須用水泥將工字鋼兩頭的孔洞封死，保證架設(shè)強(qiáng)度。第1排架設(shè)完后，施工人員在第1排兩根工字鋼上搭設(shè)架板，以此為平臺(tái)開(kāi)始架設(shè)第2排。架設(shè)完畢后，在工字鋼上按照400 mm的間距用雙股8#鐵絲捆綁長(zhǎng)為1 600 mm的圓鋼共8根作為配筋使用。3.5 封閉溜煤眼下口

利用溜煤眼上方的吊掛錨索分別連接2臺(tái)倒鏈，每臺(tái)倒鏈的固定端與吊掛錨索連接，起吊端分別連接2根5分鋼絲繩(Φ12.7 mm)延伸至溜煤眼下口，將鋼絲繩穿過(guò)鐵板上的起吊眼孔正反向各固定4道繩卡。然后，將鐵板起吊至溜煤眼下口，在鐵板上預(yù)留的眼孔上打設(shè)4根Φ22 mm×2 200 mm的高強(qiáng)度錨桿，將鐵板固定在溜煤眼下口。每根錨桿配2個(gè)型號(hào)分別為MSCK2380和MSZ2380的錨固劑。要求錨桿扭矩力矩≥180 N/m，錨固力不得小于90 kN。兩塊鐵板不得同時(shí)起吊，起吊一塊固定完畢以后，再起吊另一塊。在鐵板與頂板之間夾皮帶或風(fēng)筒填補(bǔ)縫隙，鐵板必須緊貼溜煤眼底部，將溜煤眼下口完全封閉。如有縫隙，用水泥抹至不漏風(fēng)為止。接著，按照設(shè)計(jì)圖紙要求，將4根3 m長(zhǎng)的工字鋼用10根錨索錨在鐵板下方，錨索與頂板夾角為70°，采用Φ21.6 mm×5 500 mm的鋼絞線錨索，每根錨索配1卷MSCK2380型和2卷MSZ2380型樹(shù)脂藥卷以及1個(gè)300 mm×300 mm×14 mm的可調(diào)心拱形托板。支護(hù)質(zhì)量要求：錨索預(yù)緊力不小于200 kN，錨固力不小于250 kN。

工字鋼固定完畢后，將兩塊鐵板上的起吊鋼絲繩松開(kāi)，將鋼絲繩與鐵板下方中間兩根工字鋼進(jìn)行綁扎連結(jié)。然后，溜煤眼上口施工人員用倒鏈將鋼絲繩重新拉緊受力。最后，在溜煤眼下口貼緊皮帶管架用原木打設(shè)4根點(diǎn)柱，將鐵板支住，每塊鐵板下打設(shè)2根點(diǎn)柱。

3.6 澆筑混凝土

混凝土采用C30混凝土，在溜煤眼上口附近人工攪拌。澆筑混凝土前必須用水將溜煤眼煤壁仔細(xì)沖洗一遍，然后將攪拌好的混凝土注入溜煤眼內(nèi)部，澆筑厚度為鐵板往上1.5 m厚，每澆筑0.5 m厚必須使用振動(dòng)棒將混凝土震搗到無(wú)氣泡、不下沉為止，以保證澆筑質(zhì)量。

3.7 固定鋼絲繩

將2根長(zhǎng)2.6 m的11#工字鋼橫擔(dān)在溜煤眼上口；接著，將倒鏈上的鋼絲繩取下綁在工字鋼上，每根鋼絲繩綁好后正反向各固定4道繩卡；最后，將倒鏈取下。

3.8 填充黃土

在溜煤眼上口錨索上安裝一個(gè)定滑輪，將4根500 mm長(zhǎng)的原木捆在一起作為木錘吊掛在滑輪上。填充黃土?xí)r，每填充1 m用木錘搗實(shí)1次，保證黃土的密實(shí)度，直到填充到距溜煤眼上口300 mm處。

3.9 溜煤眼上口擴(kuò)刷

黃土填充完畢后，施工人員用風(fēng)鎬對(duì)溜煤眼上口進(jìn)行擴(kuò)刷，以溜煤眼原有尺寸為基準(zhǔn)，向外擴(kuò)刷500 mm、深300 mm。

3.10 澆筑硬化溜煤眼上口

擴(kuò)刷完畢后，將溜煤眼上口用C30混凝土進(jìn)行澆筑硬化，直到硬化至與巷道底板接平。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)斜溝煤礦12采區(qū)6#煤回風(fēng)下山溜煤眼進(jìn)行永久性封閉，解決了礦井運(yùn)輸系統(tǒng)改變后產(chǎn)生的安全隱患，對(duì)礦井以后的溜煤眼封閉工作起到了很好的示范和指導(dǎo)作用。

Practice of permanent sealing technology for hole of coal chutein coal mine

PENG Xiaozhou

(Shanxi Xishan Jinxing Energy Co., Ltd., Taiyuan Shanxi 033602, China)

view of the fact that some holes of coal chute no longer serve for mine transportation due to the changes in mining plan and coal transportation system, this paper introduces technical practice of permanent closure of hole of coal chute to ensure mine safety.

hole of coal chute; mine safety; permanent seal

2017-03-21

彭曉宙，男，1990年出生，2013年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，助理采煤工程師。從事煤礦開(kāi)采技術(shù)方面工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.02.45

TD52

A

1004-7050(2017)02-0134-03

煤礦工程