8115工作面過(guò)老空巷預(yù)處理技術(shù)的應(yīng)用研究

王建文

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)鐵峰煤業(yè)有限公司，山西 朔州 036000）

1 工程概況

晉能控股煤業(yè)集團(tuán)鐵峰煤業(yè)增子坊煤礦現(xiàn)開(kāi)采5#和3#煤層，8115工作面位于301盤(pán)區(qū)北部，工作面標(biāo)高1 230.7～1 265.5 m，主要開(kāi)采5#煤層，煤層賦存穩(wěn)定，煤層平均厚度13.10 m，煤層平均傾角為4°，煤層具有自燃傾向性，自然發(fā)火期為1～2個(gè)月，瓦斯等級(jí)鑒定為低瓦斯礦井。8115掘進(jìn)期間頻繁揭露老空老巷，當(dāng)采面回采至距老空巷安全臨界距離時(shí)，停止回采進(jìn)行搬家至老空巷，以老空巷為新切眼繼續(xù)回采。當(dāng)揭露的老空老巷與采空區(qū)貫通后，原采空區(qū)封閉的工作環(huán)境氣氛將會(huì)發(fā)生巨大變化，在這過(guò)程中容易導(dǎo)致自燃的發(fā)生。對(duì)8115工作面開(kāi)采中對(duì)揭露老空老巷如何進(jìn)行預(yù)處理，如何進(jìn)行高效快速封閉，進(jìn)行了實(shí)踐探索，取得較好效果[1-6]。

2 掘進(jìn)工作面與采空區(qū)貫通預(yù)處理方案設(shè)計(jì)

2.1 老空巷貫通期間的措施分析

當(dāng)8115工作面掘進(jìn)施工至將揭露老空巷位置附近時(shí)，進(jìn)行以下的預(yù)處理措施：

（1）對(duì)于揭露的老空巷如原封閉處未采用混凝土墻，可安設(shè)局部通風(fēng)機(jī)排放瓦斯，等待瓦斯?jié)舛群细窈髽?biāo)示貫通點(diǎn)位置，然后再對(duì)其進(jìn)行封閉處理。

（2）對(duì)于揭露的老空巷如原封閉處采用混凝土墻，可采用鉆孔排放瓦斯方法，等待瓦斯?jié)舛群细窈髽?biāo)示貫通點(diǎn)位置，然后進(jìn)行掘進(jìn)貫通作業(yè)。

2.2 貫通后的封閉施工措施分析

等8115掘進(jìn)工作面與老空巷貫通后，設(shè)計(jì)應(yīng)用一種新型的剛?cè)釓?fù)合封閉法進(jìn)行施工，如圖1。該方法主要采用板閉、涂膠帆布、高分子發(fā)泡材料、粉煤灰袋、鋼筋混凝土墻進(jìn)行復(fù)合充填，從而實(shí)現(xiàn)快速封閉的目的，有效封堵漏風(fēng)現(xiàn)象的發(fā)生，其抗沖擊性能理想。

2.2.1 快速封閉施工

從圖1可知，對(duì)8115掘進(jìn)工作面在揭露的老空巷內(nèi)用木板架設(shè)骨架，將涂膠帆布覆蓋在木板，形成密封的板閉結(jié)構(gòu)。在涂膠帆布層上涂高分子發(fā)泡材料（主要為賽福特），厚度0.6 m，實(shí)現(xiàn)快速封閉。

圖1 老空巷剛?cè)釓?fù)合封閉法示意圖

該快速封閉施工優(yōu)點(diǎn)：木板及其他材料取材便捷，施工快捷，1～1.5 h完成封閉施工，快速隔離采空區(qū)；方案中布置的涂膠帆布層可防止漏風(fēng)，賽福特高分子發(fā)泡材料發(fā)泡迅速、噴涂便捷，能有效地封閉采空區(qū)。

2.2.2 緩沖墻

在0.6 m高分子發(fā)泡材料層外，構(gòu)筑粉煤灰袋墻層，厚度2.8 m，在粉煤灰袋墻體兩側(cè)進(jìn)行掛網(wǎng)防倒，砂袋垛接幫，上部接頂，應(yīng)將巷道底部煤、浮矸及時(shí)清除干凈，保障封堵的嚴(yán)實(shí)性。

粉煤灰袋墻層的優(yōu)點(diǎn)：粉煤灰袋墻層支撐寬度大，不容易變形，墻層采用材料成本低廉。該設(shè)計(jì)能有效地降低巷道圍巖的變形量，緩解采空區(qū)巷道的沖擊，提高巷道的穩(wěn)定性和安全性。

2.2.3 鋼筋混凝土墻

在2.8 m的粉煤灰袋墻層外構(gòu)筑鋼筋混凝土墻，厚度1.2 m。施工方法：在高分子發(fā)泡材料往外共施工三組錨桿，三組錨桿間距250 mm，每組錨桿底板、頂板等距施工6根，兩幫等距施工4根，錨桿上覆蓋鐵絲菱形網(wǎng)，菱形網(wǎng)縱橫使用3道鋼筋梯固定，然后噴漿機(jī)噴漿，達(dá)到總厚度1.2 m。鋼筋混凝土墻施工方式如圖2。鋼筋混凝土墻層的優(yōu)點(diǎn)：鋼筋混凝土墻的強(qiáng)度大，能有效地抗擊沖擊力，對(duì)巷道起到有效支撐的作用。

圖2 鋼筋混凝土墻施工方式

3 老空巷封閉區(qū)域管理措施分析

3.1 留設(shè)注漿管路

在采用剛?cè)釓?fù)合封閉法建立封閉墻體時(shí)，必須提前預(yù)留1路DN100注漿管路，在墻體外設(shè)置截止閥，以便向封閉區(qū)域灌注膠體泥漿或注入惰性氣體。在墻體相應(yīng)位置埋設(shè)溫度傳感器，同時(shí)敷設(shè)4路氣體抽樣束管，束管末端應(yīng)處于回風(fēng)流中且應(yīng)靠近巷道頂部處，同時(shí)在墻體下部敷設(shè)2路DN100排水管，并設(shè)置閥門(mén)。

3.2 壓注膠體

當(dāng)封閉墻體建設(shè)完成后，在該墻體里側(cè)施工鉆孔，向封閉區(qū)壓注復(fù)合膠體泥漿，建立膠體隔離帶，封堵漏風(fēng)通道。

3.3 封閉后的檢測(cè)

（1）采用JSG-8型井下煤自燃發(fā)火束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域的自燃發(fā)火情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)，主要是對(duì)封閉采空區(qū)O2、N2、CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2等氣體含量的監(jiān)測(cè)分析，頻率為每天一次。

（2）利用埋設(shè)的束管進(jìn)行人工取樣，工作人員對(duì)封閉采空區(qū)內(nèi)的氣體進(jìn)行取樣分析，當(dāng)O2、N2、CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2等 氣 體 含量出現(xiàn)異常后必須及時(shí)通知相關(guān)部門(mén)進(jìn)行處理，頻率為每天一次。

4 應(yīng)用效果

8115工作面揭露多條老空巷，老空巷貫通后采空區(qū)的氣氛環(huán)境發(fā)生變化，漏風(fēng)通道會(huì)導(dǎo)致采空區(qū)煤層發(fā)生自燃。針對(duì)這一情況，提出了基于板閉、涂膠帆布、爐渣袋、高分子發(fā)泡材料、鋼筋混凝土墻的老空巷剛?cè)釓?fù)合封閉法。該方法在8115工作面揭露老空巷時(shí)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用施工，應(yīng)用結(jié)果表明，該方法可以起到快速封閉、有效封堵漏風(fēng)的目的，同時(shí)抗沖擊性能良好。該剛?cè)釓?fù)合封閉法建設(shè)的墻體能有效地隔絕采空區(qū)有毒有害氣體外溢。JSG-8型井下煤自然發(fā)火束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及人工取樣分析結(jié)果表明，在剛?cè)釓?fù)合封閉法施工后，采空區(qū)自然發(fā)火概率大大降低，有效地保障了8115工作面揭露老空巷時(shí)作業(yè)區(qū)域的施工安全性。