“模板-填充”快速構(gòu)筑密閉墻施工工藝研究

任大鵬

（山西晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司成莊礦,山西 晉城 048000）

成莊礦井下構(gòu)筑的封閉墻主要采用傳統(tǒng)的噴漿構(gòu)筑，該工藝在施工時存在不少弊端，不僅需要的勞動力較多，工作量大，而且作業(yè)環(huán)境差，噴漿構(gòu)筑的封閉墻的質(zhì)量也存在受壓開裂的問題，導(dǎo)致封閉墻失效。針對成莊礦井下構(gòu)筑封閉墻時采用傳統(tǒng)工藝帶來的問題，結(jié)合礦上實(shí)際情況，探索快速、安全、高效構(gòu)筑密閉墻的新工藝迫在眉睫，結(jié)合國內(nèi)外快速構(gòu)筑密閉墻研究現(xiàn)狀[1-2]，提出了針對成莊礦實(shí)際地質(zhì)條件的快速構(gòu)筑密閉墻“先模板-后填充”施工工藝[3]，即采用吊掛柔模袋的方式構(gòu)筑充填模板，然后在柔模袋內(nèi)直接灌注充填材料，固結(jié)成型形成密閉墻。

1 快速構(gòu)筑密閉墻的施工工藝

1.1 充填設(shè)備及系統(tǒng)布置

選擇充填設(shè)備要考慮到充填壓力是否滿足要求，結(jié)合成莊礦實(shí)際情況，可采用LCT-10/1.2-1型礦用螺桿充填泵[4-5]進(jìn)行充填，該充填設(shè)備為臥式箱體結(jié)構(gòu)，設(shè)備其他主要的組成部分包括粉料進(jìn)料倉、粉料螺旋定量輸送裝置、粉料調(diào)速器、漿料混合倉、螺桿泵體、隔爆電動機(jī)、進(jìn)水接口、出口。該設(shè)備有一定的智能功能，一人操作，可實(shí)現(xiàn)下料精確、定量下料攪拌和連續(xù)輸送料漿，既能節(jié)約人力物力，又能精確制漿運(yùn)輸漿料。

1.2 充填支護(hù)材料及主要技術(shù)參數(shù)

選擇充填柔模袋內(nèi)的材料一定要考慮到該材料的特性滿足要求，既要完全阻燃，且不能有毒腐蝕性。綜合考慮選擇聯(lián)邦充填1號材料，該材料為一種單液無機(jī)材料，完全滿足充填材料特性。

充填材料使用方法：該材料使用時注意水灰比，必須滿足1.5:1的比例，將此比例的水和灰進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后立即進(jìn)行輸送充填，必須在20min內(nèi)完成輸送，該材料加水?dāng)嚢韬?0min失去流動性，輸送完成后等待40min可觀察到該材料完全固化，2h后材料固化強(qiáng)度可達(dá)4MPa，1d后強(qiáng)度可達(dá)7～8MPa。

充填模板是快速構(gòu)筑封閉墻成功與否的關(guān)鍵，可采用阻燃和抗靜電的一級風(fēng)筒布材料制作的柔模袋作為充填模板。針對15#橫川斷面情況制作充填柔模袋，柔模袋為梯形體，尺寸為長×寬×高=（6.2～5.2）m×1m×3.6m，柔模袋為無底柔模袋，吊環(huán)、對拉鋼筋孔、縫合邊加工方法與現(xiàn)行沿空留巷柔模袋一樣。柔模袋示意圖和柔模袋布置圖如圖1和圖2所示。

圖2 柔模袋布置圖

1.3 柔模袋充填模板的施工方法

柔模袋模板支設(shè)時需要注意：（1）支設(shè)模板前需要刷幫清底。支設(shè)模板前需要將需要支設(shè)的地點(diǎn)的底板浮煤和巷道兩幫清理干凈、平整，并在底板挖200～300mm、寬1m的槽，以便將柔模袋模板插進(jìn)去，進(jìn)行固定。（2）刷幫清底后要吊掛柔模袋，在支設(shè)過程中要注意是否平整，要注意巷道周圍的錨桿和錨索不要將柔模袋刮破，一旦刮破立即將刮破處用鐵絲扎緊，以防灌注過程漏漿。（3）需要在封閉墻附近支設(shè)單體液壓支柱。支設(shè)單體液壓支柱的距離離封閉墻不宜過遠(yuǎn)，1m左右為最佳，單體支柱間距為0.8m。（4）按照設(shè)計(jì)需要架設(shè)對拉鋼筋和鋼筋梯梁。對拉鋼筋、鋼筋梯梁、托盤、螺母按照設(shè)計(jì)進(jìn)行安裝，錨桿和鋼筋梯梁可以采用鋼絲吊掛方式安裝，錨桿的排距為1.0m左右。（5）在單體支柱內(nèi)側(cè)鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)和木板。鋼筋網(wǎng)首先要在單體支柱內(nèi)側(cè)鋪設(shè)，隨后鋪設(shè)木板，木板鋪設(shè)要按設(shè)計(jì)的間距0.3m，排列整齊。

在鋪設(shè)過程中要注意對拉鋼筋的位置，鋪鋼筋網(wǎng)和木板時可以在靠一側(cè)的底部，預(yù)留一個人行通道（高1.5m，寬0.5m），可以進(jìn)入充填空間內(nèi)，在最后封閉人行通道。

1.4 施工過程中需要注意的事項(xiàng)

支設(shè)好柔模袋模板后，對充填空間進(jìn)行充填，利用選好的充填設(shè)備LCT-10/1.2-1型礦用螺桿充填泵，以及選擇好的充填材料聯(lián)邦充填1號材料，注意材料充填時間，進(jìn)行連續(xù)性充填，需要注意的事項(xiàng)有：（1）充填前做好充填準(zhǔn)備。即對工作面后方充填區(qū)域的浮煤和矸石等進(jìn)行清理，支設(shè)好充填袋，架設(shè)好鋼筋網(wǎng)、木板、拉鋼筋、打木點(diǎn)柱、單體液壓支柱、背實(shí)木板和鋼筋網(wǎng)等，檢查無誤后準(zhǔn)備工作完成；（2）充填泵的檢查工作。檢查電機(jī)是否正常，輸送管路是否通暢，充填泵充填前要用清水進(jìn)行清洗，達(dá)到清除雜物、濕潤管路的目的，待檢查無誤、清水清理后，開動充填泵，將已配比好的水灰均勻倒入，充填泵將料均勻攪拌輸送，充填點(diǎn)的人員注意出料口的漿液是否達(dá)到要求，如果達(dá)到要求，將出料口放進(jìn)充填袋進(jìn)行正式充填，若漿液不符合要求，停止充填設(shè)備重新調(diào)試，直至漿液滿足要求時才進(jìn)行充填；（3）在充填過程中，要注意充填速度。充填速度過快有可能因?yàn)閴毫^大導(dǎo)致充填管路破裂，速度過慢有可能延誤材料最近充填時間，導(dǎo)致材料在管路中凝固而堵塞管路，經(jīng)過大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知液面高度確保在20～30cm為宜。充填點(diǎn)的工作人員要注意充填袋周圍情況變化，如有突發(fā)情況應(yīng)該及時處理，另外在充填體即將接頂時要密切關(guān)注，盡可能使充填材料與頂密實(shí)連接，不要有空隙，密實(shí)接頂后立即拿出注漿管，發(fā)信號立即停止充填工作，將充填口捆扎結(jié)實(shí)，保證漿液不外漏；（4）充填材料充填完之后，需要用清水及時沖洗管路和充填泵，將清洗掉的漿液流入采空區(qū)，避免井下污染。充填工作完成1d以后，可將外側(cè)支設(shè)的單體柱和木柱拆卸（可下次再次利用），拆卸完之后在封閉墻外側(cè)鋪設(shè)鋼筋梯梁，并上緊對拉鋼筋托盤和螺母，充填工作全部完成。

2 現(xiàn)場準(zhǔn)備及應(yīng)用

“模板-填充”快速構(gòu)筑密閉墻施工工藝在4320綜放工作面15#橫川進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)。作業(yè)人員分為：一是充填作業(yè)人員，每班需10人，分2d施工完畢，共需20人，其中充填泵處2人，備料、上料各1人；二是充填地點(diǎn)配備2名施工人員，負(fù)責(zé)充填管路與充填柔模袋連接，以及充填過程中實(shí)時情況監(jiān)測與處理，施工完畢后，共同清洗設(shè)備及管路。通過現(xiàn)場應(yīng)用并對固結(jié)成型的密閉墻進(jìn)行30d的現(xiàn)場監(jiān)測，密閉墻變形較小，最大變形量2cm，變形區(qū)域之和約0.02m2，未出現(xiàn)裂縫等其他情況，與之前相比圍巖變形有所減小。

3 結(jié)語

針對成莊礦通風(fēng)閉墻構(gòu)筑主要靠噴漿構(gòu)筑，存在材料運(yùn)輸量大、勞動強(qiáng)度大、施工周期長等問題，提出“模板-填充”快速構(gòu)筑閉墻工藝，該工藝有材料消耗量少、早期強(qiáng)度高、增長速度快、泵送性能好、材料運(yùn)輸量小、充填體具有一定的韌性等優(yōu)點(diǎn)，完全滿足井下安全需要，為礦井的正常生產(chǎn)提供了安全保障。