聶貴亮

（陽泉煤業(yè)（集團）有限責任公司一礦，山西 陽泉 045008）

1 引言

陽泉煤業(yè)（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?qū)?.8km，井田面積83.6km2，礦井核定生產(chǎn)能力750萬t/a。一礦現(xiàn)有3個采煤隊，12個掘進頭，每年構(gòu)筑各類密閉工程300起左右，一礦近十年內(nèi)未發(fā)現(xiàn)需要封閉的火區(qū)，所以構(gòu)筑防火墻較少，主要密閉工程是構(gòu)筑臨時擋風(fēng)墻和永久擋風(fēng)墻，擋風(fēng)墻和永久擋風(fēng)墻均需施工料石黃土墻。

2 目前密閉存在的問題

傳統(tǒng)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(xiàn)己經(jīng)無法滿足礦井安全、快速、高效的生產(chǎn)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(guī)格的料石敲打成規(guī)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(cè)壓及底鼓的作用，使用料石構(gòu)筑的通風(fēng)設(shè)施極易壓垮、料石開裂、脫落、掉渣等現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，造成漏風(fēng)。同時造成通風(fēng)設(shè)施的維修頻繁，維修費用較高，增加了成本。

（3）料石不規(guī)格。料石形狀不規(guī)格，在構(gòu)筑通風(fēng)設(shè)施時砌塊的壓茬較多，影響密閉效果。

（4）不方便構(gòu)筑和拆除通風(fēng)設(shè)施。需要構(gòu)筑通風(fēng)設(shè)施的巷道一般在3.5m以上，需要搭架進行構(gòu)筑，甚至有時需要搭2～3層的架子才能完成構(gòu)筑，人員在搬運料石時非常不方便。同時由于構(gòu)筑過程中一般需要加混凝土，通風(fēng)設(shè)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(shù)

由于傳統(tǒng)料石墻黃土墻的諸多缺點，現(xiàn)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(yīng)于一礦井下不同條件的材料設(shè)備系統(tǒng)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(shù)有限公司進行了專利授權(quán)，屬于實用型的礦井密閉墻。

該材料由甲料、乙料兩種組分構(gòu)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(jù)具體條件進行配制與調(diào)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(jié)時間可調(diào)、膠結(jié)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(jié)2h強度達1MPa以上。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

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

4.1 新型快速永久密閉墻設(shè)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(wǎng)、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(shè)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(yè)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(shè)計要求并結(jié)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(jié)后能完全充實巷道。根據(jù)模袋中留設(shè)的錨桿加固孔，將對拉錨桿穿入預(yù)留孔，將一端緊固，并與密閉墻內(nèi)外兩側(cè)鋼帶及鋼筋梯連接牢固。

（4）注漿

注漿設(shè)備有注漿泵、攪拌機、管路等。通過模袋密閉預(yù)留的注漿孔進行注漿，注漿壓力穩(wěn)定在2.0MPa，模袋密閉快注滿時，注漿壓力穩(wěn)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(yù)緊力是錨桿支護的關(guān)鍵參數(shù)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(yù)緊力要求達到150N?m。

（6）施工組織

現(xiàn)場施工由通風(fēng)隊負責，采用“三八”制作業(yè)，采空區(qū)封閉時，必須另安排一名通風(fēng)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(jīng)過操作技能培訓(xùn)方可上崗。

5 采用料石密閉和新材料密閉工藝優(yōu)缺點分析

5.1 傳統(tǒng)料石黃土密閉墻及工藝特點

（1）優(yōu)點：料石可回收循環(huán)利用。

（2）缺點：①料石墻為剛性承載結(jié)構(gòu)，無法形成讓壓承載。料石永久密閉的承載結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，導(dǎo)致后期永久密閉漏風(fēng)等質(zhì)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(fēng)等質(zhì)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(yè)多，從地面準備材料，材料裝車，材料入井，材料卸車等等作業(yè)環(huán)節(jié)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(yè)，且質(zhì)量要求高，作業(yè)進度慢。

5.2 新型快速充填密閉墻及工藝特點

（1）優(yōu)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(wěn)定，持久，不破裂。②注漿泵質(zhì)量輕，操作方便，而且結(jié)構(gòu)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(yīng)時間短，可實現(xiàn)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(jié)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(shè)備、材料技術(shù)含量較高，對施工人員要求高。

6 結(jié)論

通過現(xiàn)場應(yīng)用，與傳統(tǒng)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(shù)結(jié)構(gòu)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(tǒng)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(chǎn)需求，對推進礦井現(xiàn)代化建設(shè)具有積極的意義。