馮艷陽(yáng)

（山西汾西礦業(yè)孝義煤礦管理分公司，山西 孝義 032300）

引言

在礦井生產(chǎn)期間，在開采完畢采煤工作面或者廢棄巷道內(nèi)，需要構(gòu)造密閉對(duì)空間進(jìn)行封閉[1-2]。但是在采掘壓力動(dòng)壓或者年久失修等影響下，密閉墻難以避免會(huì)出現(xiàn)損壞、開裂等問(wèn)題，同時(shí)在密閉墻體周邊易出現(xiàn)裂隙，從而使得密閉空間內(nèi)高濃度有害氣體向外溢出，給礦井生產(chǎn)安全帶來(lái)威脅[3-7]。山西某礦通風(fēng)系統(tǒng)較為復(fù)雜，布置的通風(fēng)設(shè)施較多，使用的密閉墻體多采用紅磚、水泥混凝土等剛性材料構(gòu)筑，采動(dòng)影響下容易變形，導(dǎo)致瓦斯外溢，同時(shí)后續(xù)維護(hù)難度高。傳統(tǒng)的密閉加固措施主要為噴漿，存在人力投入大、勞動(dòng)強(qiáng)度高以及加固效果不佳等問(wèn)題。為此，文中提出采用新型材料對(duì)密閉墻進(jìn)行加固并通過(guò)注漿方式對(duì)密閉墻周邊裂隙進(jìn)行封堵，從而達(dá)到提升密閉效果并降低有害氣體外溢目的。

1 礦井現(xiàn)有老舊密閉墻分析

現(xiàn)階段礦井井下密閉墻類型包括有料石、紅磚、混凝土等類型，在密閉墻體施工過(guò)程中受現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境以及砌筑技術(shù)等制約，密閉墻上部存在較大縫隙，極易成為漏風(fēng)通道；同時(shí)在礦壓影響下，紅磚、料石及混凝土等類型密閉墻體剛性過(guò)大、容易出現(xiàn)貫通裂隙。

在礦井1501 副巷、3206 副巷等位置密閉墻體均通過(guò)雙板墻并在中間充填水、砂、石灰等混合物，存在主要難題即為接頂時(shí)密閉困難，墻體承壓效果不佳。對(duì)于直接密閉采空區(qū)的密閉墻，在不同程度頂板壓力作用下甚至出現(xiàn)密閉墻垮落問(wèn)題，采用的加固措施為混凝土噴漿或者貼磚，但是也面臨人工運(yùn)料工作量大、處理時(shí)間長(zhǎng)以及作業(yè)人員長(zhǎng)時(shí)間在頂板不穩(wěn)定區(qū)域工作等問(wèn)題。同時(shí)處理過(guò)后密閉墻在壓力作用下容易再次出現(xiàn)裂隙，給井下瓦斯治理以及通風(fēng)管理等工作帶來(lái)制約。為此，提出采用新型材料對(duì)密閉墻進(jìn)行加固并通過(guò)注漿方式對(duì)密閉墻周邊裂隙進(jìn)行封堵。

2 密閉墻體加固

2.1 密閉墻加固

為提高密閉墻加固效果，提出采用新型材料（無(wú)機(jī)柔性噴涂材料）對(duì)存在漏風(fēng)、開裂、滲水或者瓦斯泄漏等情況的密閉墻進(jìn)行擊鼓。選用的新型材料是一種復(fù)合材料，材料固結(jié)后抗拉強(qiáng)度達(dá)到2 MPa 以上、黏附能力強(qiáng)以及變形量＞30%、硬化時(shí)間快等優(yōu)點(diǎn)。為此，采用此種新型材料對(duì)礦井存在縫隙以及瓦斯泄漏等情況的密閉墻進(jìn)行加固，具體加固密閉墻包括有1501 副巷、3206 副巷、3305 正頭密閉等。

密閉墻體使用木板構(gòu)筑，具體構(gòu)筑情況，如圖1所示。在合適位置構(gòu)筑木板密閉墻，在密閉墻體表面噴涂新型加固材料，需要特別注意是木板密閉墻木點(diǎn)柱應(yīng)與巷道頂?shù)装迕芮薪佑|。在木板墻構(gòu)筑物施工完畢后，采用新型材料對(duì)四周縫隙進(jìn)行封堵。采用的新型材料噴涂后初凝、終凝時(shí)間分別控制在0.5 h～1.0 h、2.0 h～3.0 h。噴涂時(shí)選用專用噴涂槍槍口與噴涂面間距控制在1.0 m～1.5 m。噴涂時(shí)應(yīng)確保表明均勻，密閉墻噴涂加固分兩個(gè)循環(huán)，單個(gè)循環(huán)耗時(shí)1 h～2 h，在單循環(huán)噴涂完成后對(duì)噴涂設(shè)備進(jìn)行清洗，以便確保下個(gè)循環(huán)設(shè)備可正常使用。

圖1 密閉墻體加固示意圖

2.2 密閉墻周邊巷道裂隙封堵

采用注漿加固方式對(duì)密閉墻周邊巷道裂隙進(jìn)行封堵，根據(jù)巷道井下密閉墻現(xiàn)場(chǎng)條件，確定注漿加固鉆孔孔深均為2.0 m，具體現(xiàn)場(chǎng)布置，如圖2 所示。注漿鉆孔間隔按照1 000 mm 布置，在密閉墻周邊設(shè)計(jì)14 個(gè)注漿加固鉆孔，其中頂?shù)装甯? 個(gè)、巷幫各2個(gè)，鉆孔孔徑統(tǒng)一為42 mm、孔深統(tǒng)一為2.0 m。注漿選用2.0 m 花管，封孔距離500 mm，花管外露長(zhǎng)度100 mm，封孔采用選擇天固加固材料。

圖2 密閉墻周邊注漿鉆孔布置示意圖（單位：m）

注漿采用2ZBQS-15/10 雙液氣動(dòng)注漿泵，注漿壓力控制在3 MPa～5 MPa，單個(gè)密閉墻注漿量控制在854 kg 以上，并在注漿壓力允許情況下盡量多的注漿。在注漿加固封堵期間先對(duì)密閉墻底板、兩幫以及幫角等位置進(jìn)行加固，最后加固頂板。在注漿期間，若出現(xiàn)密閉墻周邊漏漿時(shí)則應(yīng)及時(shí)對(duì)漏漿點(diǎn)進(jìn)行封堵；注漿初期注漿流量不宜過(guò)大，待注漿穩(wěn)定后適當(dāng)增加注漿流量。注漿過(guò)程中嚴(yán)格控制注漿壓力，當(dāng)注漿壓力超過(guò)5 MPa 或者密閉墻周邊巷道壁出現(xiàn)大范圍漏漿時(shí)，即可停止注漿。

3 密閉墻加固效果

在采用新型材料對(duì)密閉墻進(jìn)行噴漿封堵、采用天固材料對(duì)密閉墻周邊巷道裂隙進(jìn)行充填后，對(duì)1501 副巷、3206 副巷、3305 正頭密閉3 道永久密閉加固效果進(jìn)行檢測(cè)，具體加固前后各個(gè)點(diǎn)瓦斯?jié)舛葯z測(cè)情況，如表1 所示。從表1 看出，通過(guò)對(duì)密閉墻進(jìn)行加固后，密閉墻密閉效果得以顯著提升，密閉范圍內(nèi)瓦斯外溢量明顯降低，取得較好密閉封堵效果。同時(shí)對(duì)密閉墻周邊巷道圍巖變形量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在監(jiān)測(cè)期間未發(fā)現(xiàn)頂板、巷幫變形。通過(guò)對(duì)礦井老舊密閉墻進(jìn)行加固，可提高采空區(qū)密閉效果，杜絕密閉區(qū)內(nèi)高濃度有害氣體向巷道通風(fēng)系統(tǒng)涌出，可提高礦井生產(chǎn)安全保障能力。

表1 密閉墻加固前后瓦斯?jié)舛葯z測(cè)結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

礦井采空區(qū)采用的紅磚、混凝土等密閉墻在采動(dòng)壓力等作用下容易出現(xiàn)縫隙，從而導(dǎo)致密閉空間內(nèi)高濃度有害氣體外溢。為提高密閉墻密閉效果，提出采用新型材料對(duì)密閉墻縫隙進(jìn)行噴涂封堵，并通過(guò)圍巖注漿方式對(duì)密閉墻周邊巷道內(nèi)裂隙進(jìn)行封堵。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，密閉墻體密閉密封效果得以有效提升，可避免密閉區(qū)內(nèi)有害氣體外溢，同時(shí)整個(gè)加固過(guò)程中作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度較低、施工效率高。