新型材料快速構筑密閉在陽煤一礦的實踐應用

聶貴亮

（陽泉煤業（集團）有限責任公司一礦，山西 陽泉 045008）

1 引言

陽泉煤業（集團）股份有限公司一礦位于山西省陽泉市西北和盂縣交界處，隸屬于陽泉市管轄。井田東西走向長13.5km，南北傾向寬9.8km，井田面積83.6km2，礦井核定生產能力750萬t/a。一礦現有3個采煤隊，12個掘進頭，每年構筑各類密閉工程300起左右，一礦近十年內未發現需要封閉的火區，所以構筑防火墻較少，主要密閉工程是構筑臨時擋風墻和永久擋風墻，擋風墻和永久擋風墻均需施工料石黃土墻。

2 目前密閉存在的問題

傳統的料石黃土密閉墻其料石重量大，消耗材料多，需要耗費大量的人力、物力，而且施工時間非常長，現己經無法滿足礦井安全、快速、高效的生產需求，且在使用中存在以下問題：

（1）在修正料石過程中存在傷人隱患。人員在閉墻施工中需要用鐵錘將不規格的料石敲打成規格的形狀才可使用，在敲打過程中碎石容易飛濺起來傷人。

（2）抗壓能力不強。料石黃土為剛性材料，無緩沖作用，巷道受頂板、側壓及底鼓的作用，使用料石構筑的通風設施極易壓垮、料石開裂、脫落、掉渣等現象經常發生，造成漏風。同時造成通風設施的維修頻繁，維修費用較高，增加了成本。

（3）料石不規格。料石形狀不規格，在構筑通風設施時砌塊的壓茬較多，影響密閉效果。

（4）不方便構筑和拆除通風設施。需要構筑通風設施的巷道一般在3.5m以上，需要搭架進行構筑，甚至有時需要搭2～3層的架子才能完成構筑，人員在搬運料石時非常不方便。同時由于構筑過程中一般需要加混凝土，通風設施拆除時很難將料石拆除下來，且巷道較高拆除中存在安全隱患。

3 快速密閉技術

由于傳統料石墻黃土墻的諸多缺點，現針對一礦各種永久及臨時密閉的密閉方式、密閉材料、密閉效果，選擇合適的充填材料，研究適應于一礦井下不同條件的材料設備系統及井下快速充填密閉工藝顯得尤其必要。新型快速密閉材料由陽泉科匯瓦斯檢測技術有限公司進行了專利授權，屬于實用型的礦井密閉墻。

該材料由甲料、乙料兩種組分構成，甲、乙料以重量比1∶1配合使用。要求甲料和乙料兩部分必須等液進漿，混合均勻，其強度才能達到最大，充填待15min后材料凝固。充填材料性能根據具體條件進行配制與調整。該井下快速密封柔性材料具有增阻速度快、早期強度高、膠結時間可調、膠結性能好等特點。煤礦井下快速密封柔性材料的水化硬化分為甲乙料的水化溶解、膠凝固化、強度硬化三階段。井下快速密封柔性材料的料漿含有大量水份（W/C=2.5:1），溶液流動性強，具有良好的可泵性，膠結2h強度達1MPa以上。

4 現場應用

一礦81401工作面回采結束后，共需施工永久擋風墻4堵。分別采用快速密閉充填工藝施工了2堵永久擋風墻，采用傳統方法施工了2堵永久擋風墻。

4.1 新型快速永久密閉墻設計

新型快速永久密閉墻，選用開放式模袋一次灌注成墻，墻體厚度2.0m，采用鋼筋網、鋼筋梁及對拉錨桿加固墻體，巷幫和底板掏槽0.2m深，槽寬3.0m，墻體留有觀測孔、措施孔，見圖1。

圖1 新型快速永久密閉墻設計

4.2 快速密閉工程實施

（1）施工準備

施工永久密閉所需材料提前運至施工地點，距施工地點不大于20m，保證密閉材料運足夠用。保證作業地點前后5m的支護牢固可靠，對施工地點進行雜物清理，保證不妨礙密閉墻施工。

（2）掏槽

按設計要求并結合該礦實際，底槽必須保證進入實體煤0.2m，幫槽進入實體煤0.2m。掏槽必須見硬幫硬底，槽體四周整齊，槽底平整深度一致。

（3）固定密閉模袋

將密閉墻模袋展開，用密閉模袋頂角的四個固定繩將密閉墻模袋吊掛在巷道肩角位置，要求模袋展開充分，吊掛長度合適，滿足模袋漿體固結后能完全充實巷道。根據模袋中留設的錨桿加固孔，將對拉錨桿穿入預留孔，將一端緊固，并與密閉墻內外兩側鋼帶及鋼筋梯連接牢固。

（4）注漿

注漿設備有注漿泵、攪拌機、管路等。通過模袋密閉預留的注漿孔進行注漿，注漿壓力穩定在2.0MPa，模袋密閉快注滿時，注漿壓力穩定在1.0MPa，AB料配比為1:1，漿液水灰比為2.5:1。注漿工藝流程見圖2。

圖2 注漿工藝流程圖

（5）緊固對拉錨桿

預緊力是錨桿支護的關鍵參數之一，是錨桿主動支護的標志。密閉模袋注滿后要及時緊固對拉錨桿，施加對拉錨桿預緊力要求達到150N?m。

（6）施工組織

現場施工由通風隊負責，采用“三八”制作業，采空區封閉時，必須另安排一名通風隊干部進行跟班。材料充填時，需要工人4名，其中司機1人，充填點施工員2人，上料人員1人，以上人員必須經過操作技能培訓方可上崗。

5 采用料石密閉和新材料密閉工藝優缺點分析

5.1 傳統料石黃土密閉墻及工藝特點

（1）優點：料石可回收循環利用。

（2）缺點：①料石墻為剛性承載結構，無法形成讓壓承載。料石永久密閉的承載結構為料石墻，料石墻易受壓破壞變形，不能與巷道圍巖形成完整承載結構，導致后期永久密閉漏風等質量問題。②黃土封頂時已空頂。采用黃土填充封頂，由于距離頂板太近，空間狹小，人工無法用黃土將頂部充填嚴實，存在空頂、空縫、漏縫等情況，也會造成后期永久密閉漏風等質量問題。③施工周期長，勞動強度大。施工準備周期長，由于用料量大，體力作業多，從地面準備材料，材料裝車，材料入井，材料卸車等等作業環節占用人力物力。施工過程周期長，料石砌筑及充填黃土為人工作業，且質量要求高，作業進度慢。

5.2 新型快速充填密閉墻及工藝特點

（1）優點：①充填材料具有一定的可塑性，施工后能保持巷道頂、幫密實不透氣，充填材料成型后性能穩定，持久，不破裂。②注漿泵質量輕，操作方便，而且結構簡單，易于維護，充填材料重量輕，運輸方便，施工密閉時能大大降低工人勞動強度。③反應時間短，可實現快速封閉巷道的目的。④成本低于石料閉墻費用，每道閉墻節約資金40%，同時極大減少輔助工種用工費用和提高施工效率，每道閉墻可縮短施工工期1.5d。

（2）缺點：設備、材料技術含量較高，對施工人員要求高。

6 結論

通過現場應用，與傳統閉墻施工材料消耗大，勞動強度高，效率低，可靠性較差相比，新型材料快速密閉新技術結構合理，運料方便，投工少，抗壓性、密閉性好，成本低，施工快速，操作安全，且新型材料密閉更適用于運輸距離遠、進料難度大、超高巷道的密閉施工。因此，積極推廣新型快速密閉施工，不僅可以解決傳統閉墻存在的缺陷，而且有利于提高密閉施工效率，滿足工作面生產需求，對推進礦井現代化建設具有積極的意義。