楊莊煤礦掘進(jìn)過多條老巷技術(shù)探討

蔣志龍

（山東兗州大統(tǒng)礦業(yè)有限公司，山東 濟(jì)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(shè)計(jì)生產(chǎn)能力21 萬t/a，開采 3、16上、17 煤層?，F(xiàn)開采二疊紀(jì) 3煤層，分層開采。煤塵爆炸指數(shù)36.92 %，屬自燃煤層，自然發(fā)火期3～6 個(gè)月，低瓦斯礦井，地溫230，采深260～350 m。2019 年重大危險(xiǎn)源安全評(píng)估報(bào)告重大危險(xiǎn)源等級(jí)劃分結(jié)果：煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性是礦井的二級(jí)重大危險(xiǎn)源；煤層自燃是礦井的三級(jí)重大危險(xiǎn)源。井田面積13.27 km2，礦井地質(zhì)、水文地質(zhì)中等～復(fù)雜。一對(duì)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(fēng)，1 t 礦車雙層罐籠提升。“五證一照”齊全，合法有效，2006 年復(fù)核生產(chǎn)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(jìn)工作面情況

現(xiàn)掘進(jìn)九采材料存放巷道，沿平巷掘進(jìn)，錨網(wǎng)噴支護(hù)，掘進(jìn)期間采用綜掘機(jī)破煤，刮板輸送機(jī)聯(lián)合運(yùn)輸方式。巷道掘進(jìn)期間將依次揭露9301 輔助北順槽、9301 北順槽、9316 皮帶聯(lián)絡(luò)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(jìn)工作

1）通過老巷前、后3 m 范圍加強(qiáng)支護(hù)，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(shè)1 根錨索。頂板及幫部煤體破碎時(shí)，采用錨桿配合鋼帶加強(qiáng)支護(hù)。

2）掌握好貫透的實(shí)際距離，施工人員要嚴(yán)格按中腰線或沿底掘進(jìn)貫透。

3）揭露老巷前3 m 進(jìn)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(shí)使用黃泥封堵探孔。鉆探期間，由瓦檢員每班巡檢檢測現(xiàn)場氣體變化情況，如有異常及時(shí)匯報(bào)。

4）施工至距揭露老巷前3 m 每班割煤前必須打設(shè)探眼，以探測距揭露老巷的實(shí)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(jīng)檢測有害氣體濃度符合規(guī)定后才可繼續(xù)施工，探眼不用時(shí)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(nèi)的氣體情況，檢測指標(biāo)主要包括：CH4、CO2、O2、CO 。因低氧高氮環(huán)境會(huì)使光瓦檢測數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏差，如老巷內(nèi)O2濃度低于18%時(shí)，CH4以便攜儀檢測為準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)CH4、CO 氣體異常立即匯報(bào)調(diào)度室及通防部門。 在確認(rèn)老巷內(nèi)CH4濃度不超過1 %時(shí)方可繼續(xù)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(xiàn)場通過探眼檢測老巷內(nèi)的氣體情況。如果老巷內(nèi)的甲烷濃度不超過1%，可直接用綜掘機(jī)施工剩余煤柱。否則必須停止掘進(jìn)，制定措施后，再按要求施工。

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

4）揭露老巷時(shí)嚴(yán)禁一次性大面積貫透老巷，必須先施工小孔洞，然后逐漸擴(kuò)刷的方式貫透老巷。施工時(shí)瓦檢員必須隨時(shí)檢查貫通點(diǎn)及工作面回風(fēng)流中的 CH4、CO2、O2、CO 等氣體濃度，由通防部門人員根據(jù)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(nèi)的氣體情況，如瓦斯?jié)舛炔怀?%時(shí)，接短節(jié)甩到老巷內(nèi)排放老巷內(nèi)氣體，施工時(shí)將風(fēng)筒對(duì)錯(cuò)連接，控制送入風(fēng)量，要利用便攜儀隨時(shí)檢測迎頭及回風(fēng)流的氣體情況，有害氣體超《規(guī)程》規(guī)定或氧氣濃度低于18%時(shí)，必須減小送風(fēng)量。當(dāng)檢測老巷內(nèi)回風(fēng)流中各種氣體濃度符合規(guī)定，且穩(wěn)定10 min 無變化，方可撤出風(fēng)筒，恢復(fù)正常掘進(jìn)。

4 盲巷封閉

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

圖3 7、11 號(hào)密閉墻施工示意圖

圖4 4、5、6、10 號(hào)密閉墻施工示意圖

2）新增7、11 號(hào)密閉墻封閉的老巷直通采空區(qū)，為保證防滅火安全，墻體采用夾層方式施工，即：在里側(cè)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(cè)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(gòu)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(jìn)入里側(cè)密閉內(nèi)，束管外端伸出外側(cè)密閉墻外，末端折彎綁扎。施工里側(cè)密閉墻時(shí)安設(shè)三孔，保證三孔里端進(jìn)入里側(cè)密閉墻內(nèi)，三孔外端伸出外側(cè)密閉墻外，三孔里外端距墻體的距離符合相關(guān)要求。施工外側(cè)密閉墻時(shí)在墻體上部布置2 個(gè)注膠管（注膠管采用1 寸或6 分鋼管加工），注膠管里端進(jìn)入兩密閉間隔空間內(nèi)。外側(cè)墻體施工完畢后利用預(yù)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(hào)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(jìn)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(jìn)行掩埋充填，隨后插管壓注水泥漿液進(jìn)一步固化密實(shí)充填區(qū)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(jī)安全通過時(shí)），可用碎煤直接進(jìn)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(jī)安全通過不再進(jìn)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(jìn)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(wǎng)，后期噴漿時(shí)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(shè)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(wǎng)，后期噴漿時(shí)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(qū)域內(nèi)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(shí)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(shí)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(dòng)注膠泵或隔膜泵提前運(yùn)至施工地附近, 連接好管路。泵到發(fā)泡器不低于10 m的φ16 mm 或φ19 mm 管路，發(fā)泡器出口的φ16 mm 或φ19 mm 管路應(yīng)保持在10 m。實(shí)驗(yàn)設(shè)備，噴漿前對(duì)泵進(jìn)行調(diào)試和試驗(yàn)，保證設(shè)備能正常運(yùn)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?jǐn)嚢杈鶆?，確保桶內(nèi)不出現(xiàn)結(jié)塊，進(jìn)行作業(yè)時(shí)，作業(yè)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(yīng)保持漿液不吸空，隨時(shí)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(jiān)護(hù)，出料口距受噴噴面保持適當(dāng)距離。充填時(shí)將管路出口插入充填空間里端，發(fā)現(xiàn)有充填物即將溢出時(shí)及時(shí)停止。

6）停泵超過5 min 或者施工結(jié)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(yīng)先沖洗好管路和泵再停泵，防止堵管堵泵。

7）發(fā)泡器的進(jìn)料管路需安裝逆止閥，注漿時(shí)要求把發(fā)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(shí)間段檢查逆止閥的情況，并觀測噴漿管的壓風(fēng)情況，如果出現(xiàn)壓風(fēng)壓力減少，材料沒有發(fā)泡，且泵吸漿越來越慢，應(yīng)該停止噴涂，把管路沖洗好，檢查風(fēng)管情況，防止?jié){液回流到風(fēng)管內(nèi)，把主風(fēng)管堵上。

8）如果材料逆流到風(fēng)管內(nèi)，應(yīng)盡快打開所有風(fēng)管的接頭把管內(nèi)的材料放出來，如果不及時(shí)處理，將會(huì)把所有風(fēng)管和主風(fēng)管堵上，主風(fēng)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(fā)泡器逆止閥的情況。使用氣動(dòng)注膠泵時(shí)，可根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整為單缸運(yùn)行。

5.2 注水泥漿

1）注膠孔規(guī)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(jìn)入充填的黃泥袋部分做成花管，每隔10 cm 打設(shè)2 個(gè)小孔。注膠孔長度根據(jù)充填厚度決定，上至黃泥袋頂端，下端帶絲且保證噴漿后預(yù)留長度不小于15 cm。

2）連接注膠管路：將壓風(fēng)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(nèi)，攪拌均勻。

4）注膠并沖洗設(shè)備：將插管插入需注膠地點(diǎn)，深度根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況確定。然后開啟氣動(dòng)注膠泵開始注膠。注膠時(shí)根據(jù)情況前后錯(cuò)動(dòng)插管插入深度以保證注膠均勻。當(dāng)從縫隙內(nèi)往外淌膠時(shí)，將插管拔出，再插入另一縫隙進(jìn)行壓注膠體。注膠結(jié)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(xiàn)場成膠效果差時(shí)根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整。

6 結(jié) 語

通過以上各項(xiàng)技術(shù)方案和措施的落實(shí)，通往采空區(qū)兩密閉間隔空間內(nèi)間隔的空間充填LFM 防滅火材料。不便于人員進(jìn)入施工密閉墻老巷，噴漿后注水泥漿。保證了采空區(qū)防滅火安全，提高了施工進(jìn)度和安全性，取得了良好的安全經(jīng)濟(jì)效果。為以后巷道的掘進(jìn)提供了可靠的依據(jù)和成功的經(jīng)驗(yàn)。