楊莊煤礦掘進過多條老巷技術探討

蔣志龍

（山東兗州大統礦業有限公司，山東 濟寧 272100）

1 礦井概況

楊莊煤礦位于兗州煤田西北邊緣，分別與東部的興隆莊井田和南部的楊村井田相鄰，原設計生產能力21 萬t/a，開采 3、16上、17 煤層。現開采二疊紀 3煤層，分層開采。煤塵爆炸指數36.92 %，屬自燃煤層，自然發火期3～6 個月，低瓦斯礦井，地溫230，采深260～350 m。2019 年重大危險源安全評估報告重大危險源等級劃分結果：煤塵具有爆炸危險性是礦井的二級重大危險源；煤層自燃是礦井的三級重大危險源。井田面積13.27 km2，礦井地質、水文地質中等～復雜。一對立井開拓，單水平上下山長壁綜采工藝采煤，中央并列式通風，1 t 礦車雙層罐籠提升。“五證一照”齊全，合法有效，2006 年復核生產能力為39 萬t/a。主（副）井裝備有梯子間作為安全出口。

2 掘進工作面情況

現掘進九采材料存放巷道，沿平巷掘進，錨網噴支護，掘進期間采用綜掘機破煤，刮板輸送機聯合運輸方式。巷道掘進期間將依次揭露9301 輔助北順槽、9301 北順槽、9316 皮帶聯絡巷、9300 南順槽、9300 改造南順槽，見圖 1、圖 2。

圖1 巷道剖面圖示意圖

圖2 巷道平面圖示意圖

3 施工方法

3.1 掘進工作

1）通過老巷前、后3 m 范圍加強支護，頂、幫部錨桿加密，頂部錨桿采用左旋無縱筋全螺紋鋼φ16 mm×2 000 mm，錨桿間排距為700 mm×700 mm。幫部錨桿采用左旋無縱筋全螺紋鋼φ16 mm×1 500mm，錨桿間距為700 mm。巷道沿巷中布置1 根錨索，每間隔3 根錨桿打設1 根錨索。頂板及幫部煤體破碎時，采用錨桿配合鋼帶加強支護。

2）掌握好貫透的實際距離，施工人員要嚴格按中腰線或沿底掘進貫透。

3）揭露老巷前3 m 進行探放水，探眼布置在迎臉下部距材料存放巷道底板不得小于1 m，探眼順向布置。探放水前必須保證排水泵完好，若探孔與老巷貫透后無水流出，施工完畢探孔后及時使用黃泥封堵探孔。鉆探期間，由瓦檢員每班巡檢檢測現場氣體變化情況，如有異常及時匯報。

4）施工至距揭露老巷前3 m 每班割煤前必須打設探眼，以探測距揭露老巷的實際距離，探眼位置大約在迎臉中上部，探眼順向布置；探眼探透后通檢測有害氣體，經檢測有害氣體濃度符合規定后才可繼續施工，探眼不用時需用黃泥封堵。

3.2 通防工作

1）探眼打透老巷后，由瓦檢員檢測老巷內的氣體情況，檢測指標主要包括：CH4、CO2、O2、CO 。因低氧高氮環境會使光瓦檢測數據產生偏差，如老巷內O2濃度低于18%時，CH4以便攜儀檢測為準，發現CH4、CO 氣體異常立即匯報調度室及通防部門。 在確認老巷內CH4濃度不超過1 %時方可繼續施工，如CH4濃度超過1%，則另行制定措施揭露老巷。

2）揭露老巷前，由瓦檢員現場通過探眼檢測老巷內的氣體情況。如果老巷內的甲烷濃度不超過1%，可直接用綜掘機施工剩余煤柱。否則必須停止掘進，制定措施后，再按要求施工。

3）揭露老巷前，瓦檢員在風筒口回風流處懸掛甲烷-氧氣兩用儀，以便隨時檢查氣體情況。

4）揭露老巷時嚴禁一次性大面積貫透老巷，必須先施工小孔洞，然后逐漸擴刷的方式貫透老巷。施工時瓦檢員必須隨時檢查貫通點及工作面回風流中的 CH4、CO2、O2、CO 等氣體濃度，由通防部門人員根據檢測氣體情況，指揮施工人員控制揭露面積。

5）揭露老巷后，利用檢定杖長膠管檢測老巷內的氣體情況，如瓦斯濃度不超1%時，接短節甩到老巷內排放老巷內氣體，施工時將風筒對錯連接，控制送入風量，要利用便攜儀隨時檢測迎頭及回風流的氣體情況，有害氣體超《規程》規定或氧氣濃度低于18%時，必須減小送風量。當檢測老巷內回風流中各種氣體濃度符合規定，且穩定10 min 無變化，方可撤出風筒，恢復正常掘進。

4 盲巷封閉

1）新增為獨頭巷道 4、5、6、10 號密閉墻，墻體采用磚沙水泥構筑，厚度不小于0.37 m（掏槽0.2 m），不再安設三孔。施工前需提前引出一路束管，束管里端進入密閉內，束管外端伸出密閉墻外，末端折彎綁扎。施工時墻體距巷道開門口不大于0.5 m，墻體表面抹皮，后續噴漿將其覆蓋，具體詳見圖4。

圖3 7、11 號密閉墻施工示意圖

圖4 4、5、6、10 號密閉墻施工示意圖

2）新增7、11 號密閉墻封閉的老巷直通采空區，為保證防滅火安全，墻體采用夾層方式施工，即：在里側先施工一道不小于0.24 m 厚的密閉墻（掏槽0.2 m），向外間隔不小于0.2 m 再施工一道不小于0.5 m 厚的外側密閉墻（掏槽頂0.3 m、幫0.5 m、底0.2 m）。墻體采用磚沙水泥構筑，里外2 道墻面均抹皮，間隔的空間充填LFM 防滅火材料，詳見圖3。

3）施工前需提前引出一路束管，束管里端進入里側密閉內，束管外端伸出外側密閉墻外，末端折彎綁扎。施工里側密閉墻時安設三孔，保證三孔里端進入里側密閉墻內，三孔外端伸出外側密閉墻外，三孔里外端距墻體的距離符合相關要求。施工外側密閉墻時在墻體上部布置2 個注膠管（注膠管采用1 寸或6 分鋼管加工），注膠管里端進入兩密閉間隔空間內。外側墻體施工完畢后利用預埋的注膠管壓注LFM 充填型防滅火材料。

4）揭露的 8、9、12、13 號老巷由于完全在施工巷道下部或只揭露頂部一部分，不便于人員進入施工密閉墻，故在揭露后用碎煤從開門口向里不小于2 m 進行掩埋充填，隨后插管壓注水泥漿液進一步固化密實充填區域。

5）如老巷頂板在施工巷道底部（施工巷道與老巷之間的間隔無法保證綜掘機安全通過時），可用碎煤直接進行掩埋充填至老巷開門口。如老巷頂板距施工巷道底板間隔較大能保證綜掘機安全通過不再進行掩埋充填。如老巷頂板距施工巷道底板小于1.2 m，可用碎煤直接進行掩埋充填至老巷開門口，充填完畢在老巷開門口懸掛金屬網，后期噴漿時將其覆蓋。

6）如老巷頂板高于施工巷道1.2 m，在保證安全的前提下在距老巷開門口向里不小于2 m 處打設一道全封閉柵欄，隨后填埋碎煤至巷道開門口，掩埋完畢在老巷開門口懸掛金屬網，后期噴漿時將其覆蓋。需要掩埋充填的老巷在掩埋完畢后從施工巷道向掩埋充填區域內插入1 寸或6 分的鋼管，后期在噴漿完畢后壓注水泥漿將其固化。

5 充 填

5.1 注LFM 充填材料及操作流程

1）充填時水料比1∶1.2～1.5，即在拌料桶中加入100 kg 水，然后加入120～150 kg 的料；然后再使用充填材料充填，充填時水料比1∶0.4～0.8，即在拌料桶中加入100 kg 水，然后加入40～80 kg 的料。

2）將注膠用的氣動注膠泵或隔膜泵提前運至施工地附近, 連接好管路。泵到發泡器不低于10 m的φ16 mm 或φ19 mm 管路，發泡器出口的φ16 mm 或φ19 mm 管路應保持在10 m。實驗設備，噴漿前對泵進行調試和試驗，保證設備能正常運行，管路通暢，方可配置漿液。

3）按照比例配比漿液，漿液要充分攪拌均勻，確保桶內不出現結塊，進行作業時，作業場所必須備有一定量的水，用于清洗泵和管路，防止注漿過程中停水。

4）配漿人員應保持漿液不吸空，隨時觀察泵的吸漿情況，保持漿液的配比適中。

5）管路末端1 人手持噴管，1 人在旁監護，出料口距受噴噴面保持適當距離。充填時將管路出口插入充填空間里端，發現有充填物即將溢出時及時停止。

6）停泵超過5 min 或者施工結束后要用大量清水沖洗泵和管路。噴涂過程中因故障和其它原因必須停泵，應先沖洗好管路和泵再停泵，防止堵管堵泵。

7）發泡器的進料管路需安裝逆止閥，注漿時要求把發泡器吊起來，使逆止閥垂直于地面，每次注漿完成后，需要將逆止閥拆卸清洗，噴漿或者注漿期間要分時間段檢查逆止閥的情況，并觀測噴漿管的壓風情況，如果出現壓風壓力減少，材料沒有發泡，且泵吸漿越來越慢，應該停止噴涂，把管路沖洗好，檢查風管情況，防止漿液回流到風管內，把主風管堵上。

8）如果材料逆流到風管內，應盡快打開所有風管的接頭把管內的材料放出來，如果不及時處理，將會把所有風管和主風管堵上，主風管堵上就能影響面上和巷道的正常使用，所以注漿期間要勤檢查發泡器逆止閥的情況。使用氣動注膠泵時，可根據現場情況調整為單缸運行。

5.2 注水泥漿

1）注膠孔規格。注膠孔用4 分或6 分鋼管做成，前端做成尖狀或扁狀封閉，進入充填的黃泥袋部分做成花管，每隔10 cm 打設2 個小孔。注膠孔長度根據充填厚度決定，上至黃泥袋頂端，下端帶絲且保證噴漿后預留長度不小于15 cm。

2）連接注膠管路：將壓風管、吸料管與注膠泵連接，輸料管與注膠泵及插管連接。

3）配液：將水、水泥、水玻璃、按比例放入配液桶內，攪拌均勻。

4）注膠并沖洗設備：將插管插入需注膠地點，深度根據現場實際情況確定。然后開啟氣動注膠泵開始注膠。注膠時根據情況前后錯動插管插入深度以保證注膠均勻。當從縫隙內往外淌膠時，將插管拔出，再插入另一縫隙進行壓注膠體。注膠結束必須用清水沖洗注膠泵、吸料管和輸料管，以防堵塞。

5）水泥、水玻璃膠體濃度配比為水∶水泥∶水玻璃= 100∶80∶5（重量比），現場成膠效果差時根據實際情況適當進行調整。

6 結 語

通過以上各項技術方案和措施的落實，通往采空區兩密閉間隔空間內間隔的空間充填LFM 防滅火材料。不便于人員進入施工密閉墻老巷，噴漿后注水泥漿。保證了采空區防滅火安全，提高了施工進度和安全性，取得了良好的安全經濟效果。為以后巷道的掘進提供了可靠的依據和成功的經驗。