新型薄噴技術(shù)在切頂留巷中的應(yīng)用

毛曉龍

（陜煤韓城礦業(yè)公司象山礦井，陜西 韓城 715400）

象山礦井在3 號(hào)煤開采中研究實(shí)施了切頂卸壓沿空留巷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無煤柱開采，并采用Y 型通風(fēng)的方式治理瓦斯。由于采空區(qū)側(cè)巷幫是由頂板垮落的巖石堆積而成，不可避免地造成采空區(qū)內(nèi)瓦斯逸出，容易造成回風(fēng)巷內(nèi)瓦斯超限，給工作面瓦斯防治帶來困難[1-3]。為防止采空區(qū)瓦斯逸出，需對(duì)采空區(qū)側(cè)巷幫進(jìn)行噴涂封閉。傳統(tǒng)的噴射混凝土在工作面來壓后易開裂，且施工工藝復(fù)雜，勞動(dòng)強(qiáng)度高，產(chǎn)生大量粉塵，不太適用于切頂留巷采空區(qū)側(cè)封閉。新型薄噴技術(shù)是采空區(qū)側(cè)巷道封閉、防止瓦斯逸出的一種有效手段。

1 新型薄噴技術(shù)原理及優(yōu)勢(shì)

1.1 新型薄噴技術(shù)原理

新型薄噴技術(shù)原理是通過專用風(fēng)動(dòng)噴涂設(shè)備，將噴涂粉料和乳液攪拌均勻后噴出，在巷道表面形成一種高韌性、適應(yīng)大變形、不透風(fēng)的非反應(yīng)型薄膜，緊緊貼附在巷道煤巖體和支護(hù)結(jié)構(gòu)表面，從而隔絕巷道內(nèi)潮濕空氣和水分，防止煤巖體的瓦斯逸出。新型薄噴技術(shù)可以快速封閉巷道，防止圍巖風(fēng)化和支護(hù)結(jié)構(gòu)的氧化，阻止煤巖體的瓦斯逸出，延長(zhǎng)巷道使用壽命，保證礦井安全生產(chǎn)。

1.2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)的噴射混凝土相比，新型薄噴技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)。

（1）材料運(yùn)量少

新型薄噴技術(shù)涂層厚度一般為3～10 mm，材料用量為噴射混凝的1/10，大大降低了礦井運(yùn)輸工作量。

（2）工藝簡(jiǎn)單、勞動(dòng)強(qiáng)度低

噴射混凝土需要現(xiàn)場(chǎng)將水泥、砂子攪拌均勻后再添加到噴射機(jī)中，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，現(xiàn)場(chǎng)需要5～6 人才能正常施工。新型薄噴技術(shù)采用風(fēng)動(dòng)噴涂機(jī)施工，只需將噴涂材料加入到噴涂機(jī)攪拌桶內(nèi)即可，勞動(dòng)強(qiáng)度低，現(xiàn)場(chǎng)有3 人即可進(jìn)行噴涂施工。

（3）作業(yè)環(huán)境好、粉塵少

噴射混凝土一般采用干噴工藝，工作地點(diǎn)粉塵濃度大，施工環(huán)境惡劣。新型薄噴技術(shù)采用濕噴工藝，噴涂粉料和乳液混合后噴涂，現(xiàn)場(chǎng)無粉塵，作業(yè)環(huán)境好。

（4）施工速度快

新型薄噴技術(shù)涂層薄（3～10 mm），施工工藝簡(jiǎn)單，施工速度是普通噴射混凝土施工速度的5 倍以上。

2 施工方案及工藝流程

2.1 技術(shù)方案

象山礦井312 切頂留巷工作面煤層厚度3 m，尾巷采空區(qū)側(cè)采用金屬網(wǎng)和單體液壓支柱擋矸。噴涂涂層厚度為3～8 mm，噴涂范圍：尾巷采空區(qū)側(cè)巷幫和鄰近頂板500 mm。321 切頂留巷工作面尾巷噴涂范圍如圖1。

噴涂材料選用陜西煤業(yè)化工技術(shù)研究院有限責(zé)任公司研發(fā)生產(chǎn)的SCPPT-2 型復(fù)合噴涂材料。該材料由乳液和粉體兩種組分組成，使用時(shí)按照5:3～1:1比例混合，形成的噴涂層抗拉強(qiáng)度在3 MPa 以上，拉伸變形大于30%，具有硬化時(shí)間快、阻燃抗靜電等優(yōu)點(diǎn)。SCPPT-2 型復(fù)合噴涂材料性能指標(biāo)見表1。

圖1 321 尾巷噴涂范圍

表1 SCPPT-2 型復(fù)合噴涂材料性能指標(biāo)

2.2 施工工藝流程

新型薄噴技術(shù)施工工藝流程圖如圖2。

（1）施工準(zhǔn)備。連接風(fēng)、水管路；風(fēng)動(dòng)噴漿泵、薄噴材料運(yùn)輸?shù)绞┕さ攸c(diǎn)；包裹施工地點(diǎn)附近電纜、管路、設(shè)備等。

（2）打水試泵。在風(fēng)動(dòng)噴漿機(jī)料斗內(nèi)加入清水，開風(fēng)打水試泵，觀察噴漿機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)整噴槍出風(fēng)口距離，達(dá)到最好的霧化效果，以噴槍噴出均勻的水霧為最優(yōu)。

（3）料漿制備。打開噴漿機(jī)料斗內(nèi)攪拌開關(guān)，先倒入乳液，再緩慢加入粉體，攪拌1 min 后開始噴涂。乳液和粉體按照質(zhì)量比5:3～1:1 的比例添加。添加時(shí)，要防止將異物加入到攪拌料斗內(nèi)。

（4）開泵噴涂。在巷道頂板和兩幫用鐵絲掛好噴厚標(biāo)志線，打開噴涂泵開始噴涂，噴槍頭與受噴面應(yīng)盡量保持垂直。噴槍頭與受噴面的垂直距離以0.8～1.0 m 為宜。在噴涂過程中，禁止將噴槍朝向任何人員。

（5）清洗設(shè)備

噴涂完成后，打水清洗噴漿泵及噴漿管路，將殘存漿液清洗干凈，防止殘存漿液堵塞注漿泵及管路。

（6）整理記錄

將施工地點(diǎn)、施工時(shí)間、噴涂厚度、材料用量、施工人員等進(jìn)行記錄并備案。整理施工材料、設(shè)備、管路等，做到文明施工。

圖2 新型薄噴技術(shù)施工工藝流程圖

3 新型薄噴材料施工效果

為了驗(yàn)證新型薄噴材料噴涂涂層防瓦斯逸出效果，對(duì)切頂留巷內(nèi)瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行了觀測(cè)。

3.1 測(cè)點(diǎn)布置

本次瓦斯觀測(cè)測(cè)點(diǎn)布置在留巷采空區(qū)側(cè)頂板附近，共布置11 個(gè)測(cè)點(diǎn)，其中1 測(cè)點(diǎn)為采煤工作面支架后端，1、2、3、4 四個(gè)測(cè)點(diǎn)間距為25 m，5、6、7、8、9、10、11 測(cè)點(diǎn)間距為5 m。測(cè)點(diǎn)布置如圖3。

圖3 瓦斯觀測(cè)測(cè)點(diǎn)布置圖

3.2 噴涂前瓦斯?jié)舛?/h3>

噴涂施工前采用瓦檢儀對(duì)巷道內(nèi)瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行觀測(cè)，各測(cè)點(diǎn)瓦斯?jié)舛纫姳?。

表2 噴涂前各測(cè)點(diǎn)瓦斯?jié)舛?/p>

由表2 可以看出，1～7 號(hào)測(cè)點(diǎn)瓦斯?jié)舛群艿?，? 號(hào)測(cè)點(diǎn)開始瓦斯?jié)舛仍龈?。瓦斯增高原因?～11 號(hào)測(cè)點(diǎn)為老切眼附近30 m 范圍，該范圍內(nèi)巷幫頂板巖石垮落不實(shí)，上部存在較大的縫隙空洞，瓦斯涌出通道較多，瓦斯?jié)舛容^大。

3.3 噴涂后瓦斯?jié)舛?/h3>

新型薄噴材料施工后，各測(cè)點(diǎn)的瓦斯?jié)舛纫姳?。

表3 噴涂后各測(cè)點(diǎn)的瓦斯?jié)舛?/p>

新型薄噴材料施工前后巷道瓦斯?jié)舛葘?duì)比圖如圖4。

從圖4 中可以看出，新型薄噴材料施工后各個(gè)位置的瓦斯?jié)舛染霈F(xiàn)不同程度的下降，其中8號(hào)點(diǎn)從治理前的2.21%下降到治理后的1.62%，降幅26.7%，8、9、10、11 號(hào)測(cè)點(diǎn)平均瓦斯?jié)舛冉档?.52%，說明新型薄噴材料對(duì)于防止瓦斯逸出具有較好的效果。

圖4 施工前后巷道瓦斯?jié)舛葘?duì)比圖

4 結(jié)論

（1）新型薄噴材料施工工藝簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度低，材料運(yùn)輸量小，施工粉塵少，巷道防漏風(fēng)、防圍巖風(fēng)化、防瓦斯逸出效果好。

（2）新型薄噴材料抗拉變形大（≥30%）、韌性好、粘結(jié)性好，可以適應(yīng)巷道變形而不開裂。

（3）在切頂留巷的尾巷施工后，形成了一種防漏風(fēng)的噴涂涂層，尾巷內(nèi)瓦斯?jié)舛茸罡呓档土?6.7%，對(duì)于防止瓦斯逸出具有較好的效果。