新材料加固密閉墻技術在成莊礦的應用

畢浩浩

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

在煤礦生產(chǎn)過程中，由于通風需要通常在巷道內構建密閉構筑物，但由于礦山壓力影響，密閉構筑物受到不同程度的變形開裂、損壞等[1-2]。山西成莊煤礦井下受采掘工藝及工作面通風方式的制約，通風設施數(shù)量較多，且均由剛性材料（基本上是用紅磚或木柱、木板、水泥混凝土）構筑，通風設施受采動影響易變形、損壞，尤其是密閉墻的損壞造成瓦斯外泄，漏風大，維護難度大。傳統(tǒng)的噴漿方式人力投工過多，運輸問題難以解決，灰漿撞擊產(chǎn)生火花，局部地點瓦斯大；遠距離輸送泵，并不能解決生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的投工多等缺點，故新型材料加固密封密閉構筑物的研究迫在眉睫[3-4]。

1 傳統(tǒng)加固密閉墻技術在該礦的應用情況

成莊礦的密閉墻按材料不同分為磚、料石和混凝土（噴漿）三類。修建磚、料石密閉墻時，受技術等的影響，封頂時灰上的不足，磚與磚、層與層之間空縫過大，灰漿不飽滿，后期受礦壓的影響，磚、料石密閉墻剛性過大，容易垮塌，后續(xù)處理時，黏貼性差，極易出現(xiàn)離層現(xiàn)象，不利于后期維護。在該礦4219/4224副巷9#橫川、4216副巷北段正頭直接用雙板墻向中間填充沙、水泥混合物（混凝土），但存在的關鍵問題是接頂時封閉困難，墻體承壓效果不好。對于密閉墻尤其是連通采空區(qū)的密閉墻，由于不同程度受頂板壓力影響，出現(xiàn)密閉墻被壓垮等現(xiàn)象，采取的措施為貼磚或混凝土噴漿處理通風設施，但人工倒料工程量大，施工時間長，職工長期處于頂板壓力不穩(wěn)定區(qū)域工作，加大了工作的危險性，而且采用貼磚或混凝土噴漿處理密閉墻后，由于剛性較強，韌性不足，經(jīng)過一段時間之后，仍會出現(xiàn)二次壓裂現(xiàn)象，無形中給礦井瓦斯管理增加了難度。

2 新材料加固密封技術的應用

結合該礦實際解決密閉墻施工工藝存在的弊端，采用先進的無機柔性噴涂材料，旨在有效解決密閉墻開裂、漏風、瓦斯泄漏及滲水等問題[5]。該材料是北京瑞諾安科新能源技術有限公司生產(chǎn)的瑞諾無機柔性噴涂材料，是一種新型煤礦安全功能性材料應用技術，是無機復合材料，具有與煤體表面粘附力強、固化物本體抗拉強度高（＞2MPa）、拉升變形大（＞30%）、耐久性好、頂立面噴涂不流掛、表干和硬化時間快、絕對阻燃和抗靜電等優(yōu)異特點。

現(xiàn)場試驗地點在5301工作面聯(lián)絡巷以及4220副巷正頭密閉墻、4215正頭密閉墻、4220巷正頭密閉墻。

2.1 施工方法及主要技術參數(shù)

（1）密閉墻構造技術方案

密閉墻采用木板構筑方式。首先在適當位置構筑木板密閉墻，然后在密閉墻表面噴涂瑞諾無機材料。需要注意的是構筑木板密閉墻的木點柱與頂板、底板均接觸，頂板位置可打上木楔固定?？拷褐哪军c柱用鐵絲固定于兩邊鐵絲網(wǎng)上。構筑木板密閉墻的基本要求，如下簡圖1所示。在木柱上鋪板時,木板厚度為25mm。由上至下平鋪。有與木點柱交接位置用釘子固定（并在鋪設的木板上平鋪風筒布）。

圖1 構筑木板密閉墻示意圖

（2）堵縫及噴涂材料

木板墻構筑完畢后，須用噴涂砂漿對四周較大縫隙進行封堵。然后，使用瑞諾無機柔性噴涂材料進行木板墻表面噴涂防漏風、防開裂處理。

（3）主要技術參數(shù)及操作方法

主要技術參數(shù)：噴涂后初凝時間30～60min，終凝時間2～3h，最大抗拉強度需滿足2.5MPa，最大拉伸率大于50%。噴涂所用液料采用50kg/桶包裝，粉料采用25kg/袋的防潮袋包裝，該材料絕對阻燃抗靜電，在高溫下無任何有害物質釋放。

具體操作方法：瑞諾噴涂設計使用的液體與粉體配比為2:1，采用專用噴涂泵施工。施工時，只需將粉料加入高分子材料中混合均勻即可，攪拌約3～5min，務求均勻，噴涂時送料泵不要開得太大，噴涂槍處，壓風要送足，噴涂槍走得要均勻，涂層要薄并且均勻。槍口距噴涂面的距離不可太遠，距離1～1.5m。調試及噴涂時先打開噴槍出風控制閥，再打開輸漿機控制閥門，結束時要先關閉輸漿機控制閥門，再關閉噴槍出風控制閥。噴涂后形成的密封層，可以有效地防止氣體的滲漏并可隨煤巖層位移發(fā)生變形。在施工過程中如果因設備問題或停風造成施工中斷時，必須采用高壓水清除設備中的漿液。為了獲得最優(yōu)的噴涂性能，不能在低于15℃的環(huán)境中使用該材料。

動力源要求：井下壓風，壓力不小于5kg/cm2，流量不小于4m3/min。需要從主管上引氣，氣管須使用直徑25mm的高壓膠管，接頭KJ25快插接頭。水源要求：井下壓力水，壓力不小于2kg/cm2。需要從主管上引水。其他備件要求：高壓風管（內徑1寸）、輸漿管10m（內徑1寸、帶快速接頭）、噴槍兩個、氣管20m。

2.2 需要注意的安全事項

因為影響噴涂層最終強度的形成時間和使用壽命的因素為墻體表面清潔度、環(huán)境溫度、噴涂速度等，所以需要注意以下內容：

（1）清理待噴涂體的表面，保證表面沒有浮塵。對煤壁要清除浮煤，并平整煤壁的表面。噴涂施工以30m2為一個循環(huán)，從左到右先噴比較薄的一層，然后逐漸增加厚度直到達到設計厚度為止；一個循環(huán)完成后接著噴下一個循環(huán)，直到施工結束。

（2）每循環(huán)大約需要1～2h，每個循環(huán)結束后徹底清洗一次噴涂泵，保證下個循環(huán)的正常進行。整個施工大約需要2個循環(huán)。

（3）正式開始噴涂，為了噴涂均勻，每次噴涂不能太厚，循環(huán)施工，直到達到厚度。

3 新材料應用效果分析

2017年3月4日，利用新型無機材料在5301工作面聯(lián)絡巷的密閉墻進行現(xiàn)場試驗，并進行30d的觀測，發(fā)現(xiàn)密閉墻無漏風現(xiàn)象，保證了墻體的密閉性和抗壓性，提高了密閉墻的質量。5月6日在4220副巷正頭密閉墻、4215正頭密閉墻、4220巷正頭密閉墻進行現(xiàn)場應用，現(xiàn)場監(jiān)測30d，監(jiān)測顯示無任何有害氣體滲漏，有效地解決了密閉墻受頂板壓力后墻體變形帶來的通風瓦斯問題。

4 結論

在成莊礦頂板受壓巷道內密閉墻采用瑞諾無機柔性噴涂材料，不但人工投入少，材料運輸工程量小，而且施工安全，速度快，受壓收縮性好，維護效果好，能進一步避免因密閉墻受壓損壞后導致風量不足后瓦斯積聚情況的發(fā)生。現(xiàn)場監(jiān)測無任何有害氣體滲漏，有效地解決了密閉墻受頂板壓力后墻體變形帶來的通風瓦斯問題。