矿井沿空掘进老巷预处理技术应用_邵光磊.pdf

矿井沿空掘进老巷预处理技术应用 邵光磊 ，唐耀勇 ，刘焕石 （兖矿集团有限公司杨村煤矿 ， 山东 济宁 272118 ） 摘要 矿井掘进过程中常需要揭露已封闭的临空老巷， 因揭露后掘进工作面与采空区直接连通， 需 立即选取位置对临空老巷进行重新封闭，现阶段多采用充填炉渣袋或构筑砖墙来起到支撑和防漏风 的作用， 但炉渣较为松散漏风的情况仍然存在， 构筑砖墙需时较长， 采空区长期暴露， 容易造成有毒有 害气体外溢和采空区的自然发火， 杨村煤矿针对以上问题， 实验了沿空老巷快速封闭预处理技术， 效 果较为显著。 关键词 采空区 ； 防火墙 ； 束管监测 ； 温度传感器 中图分类号 TD263文献标志码 A文章编号 1009-0797 （2020 ） 06-0040-03 Application of pretreatment technology for old roadway driving along mine SHAO Guanglei , TANG Yaoyong , LIU Huanshi （Yangcun Coal Mine Group Co., Ltd. , Jining 272118 , China ） Absrtact At present, in the process of mine excavation, it is often necessary to expose the closed old goaf roadway. Because the open goaf is directly connected with the goaf, the location of the old goaf should be immediately selected for re-closure. At this stage, filling slag bags or building brick walls are mostly used to support and prevent air leakage, but the situation of loose slag air leakage still exists, building bricks. The wall takes a long time and the goaf is exposed for a long time. It is easy to cause toxic and harmful gas spillover and spontaneous combustion in the goaf. In view of the above problems, Yangcun Coal Mine has experimented on the fast sealing pretreatment technology of the old roadway along the goaf, and the effect is remarkable. Key words goaf ; firewall ; bundle tube monitoring ; temperature sensor 1概况 杨村煤矿 315 工作面所采煤层为 3 层煤， 煤层 厚度为 8.57m， 煤层具有自燃倾向性， 自然发火期为 60 天， 属容易自燃煤层； 煤尘具有较强的爆炸性， 煤 尘爆炸指数为 40.63％；矿井历年瓦斯等级鉴定均 为低瓦斯矿井。 现阶段杨村煤矿进行矿井开采后期，工作面多 为回收煤柱工作面，掘进期间与老空巷道贯通频繁， 老空巷道贯通后因与采空区联通， 打破了原封闭工作 面内的气候环境， 容易发生煤炭自燃情况， 如何对工 作面进行高效快速封闭， 进行预先处理， 是现阶段矿 井面对的主要难题， 杨村煤矿通过不断实践、 总结、 优 化， 形成了一整套针对沿空掘巷预处理的方案。 2掘进工作面与采空区巷道贯通预处理 2.1巷道贯通期间采取措施 掘进工作面施工至老空巷道处时， 根据老空巷 道不同的情况进行处理 1） 对于原老空巷道外封闭长度较短， 未采取混 凝土墙方式构筑的， 提前对安设局部通风对采空区 进行排放瓦斯， 瓦斯排放结束后由地测部门标示处 贯通点位置后， 立即采取封闭。 2） 对于老空巷道采取充填或施工混凝土墙的情 况， 采取施工钻孔排放瓦斯的方式， 当掘进位置距贯 通点 5m 时， 由掘进迎头向贯通点施工钻孔， 取样分 析贯通点内的气体情况， 埋设管路， 利用压风向贯 通点压风排放贯通区域气体， 控制压风量， 在排出 气体中 CH4浓度小于 0.5、 O2浓度大于 18、 CO 浓度小于 24ppm、 CO2浓度小于 1.5， 且稳定 30 分 钟后， 进行掘进贯通。 2.2贯通后的封闭施工 贯通后， 杨村煤矿提出一种刚柔复合封闭方法， 达到了快速封闭、 有效封堵漏风、 抗冲击性能良好的 封闭目的， 采取了板闭、 涂胶帆布、 粉煤灰袋、 高分子 发泡材料、 钢筋混凝土复合充填的方式 （见图 1 ） 图 1临空老巷刚柔复合封闭示意图 2.2.1快速封闭 煤矿现代化2020 年第 6 期总第 159 期 40 ChaoXing 首先在揭露的沿空老巷内使用木板简单架设 骨架， 木板上覆盖涂胶帆布， 形成板闭， 然后在板闭 上立即喷射 0.5m 厚高分子发泡材料，起到快速封 闭的目的。该方式构筑板闭用料便捷、 架设快速， 现 场一般两个小时便能构筑完毕， 能够快速隔离采空 区， 减少因启封造成的采空区漏风情况， 达到快封 闭的目的。 该墙涂胶帆布本身可起到防止漏风的作用， 高 分子发泡材料一般选用赛福特、罗克休等材料， 发 泡迅速、 喷涂方便， 受压后不宜干裂的特点， 起到了 快速封闭采空区、 防止煤层自燃以及有毒有害气体 外溢的作用。 2.2.2缓冲墙 高分子发泡材料往外构筑 3m 粉煤灰袋墙， 墙 体两侧挂网防倒， 砂袋垛两侧接帮， 上部接顶， 底部 清除浮矸， 确保封堵严密。 该墙粉煤灰袋具有支撑宽度大、不易变形、 材 料廉价的特点， 起到了支撑巷道、 减少巷道变形， 当 采空区内发生冲击时具有一定的缓冲作用， 确保掘 进及采煤期间的安全。 2.2.3钢筋混凝土墙 在最外面构筑 1m厚钢筋混凝土墙， 在距高分子 发泡材料往外每隔 250mm施工一组锚杆，共计施工 三组， 每组锚杆底板、 顶板等距施工 6 根锚杆， 两帮等 距施工 4 根锚杆，每组锚杆上覆盖全断面铁丝菱形 网， 菱形网通过锚杆托盘固定在锚杆上， 且每一道菱 形网纵横各使用不少于 2 道钢筋梯固定， 然后采取浇 筑或喷浆机喷浆的方式构筑钢筋混凝土墙， 共计厚度 1m （见图 2 ） 。其特点是 混凝土墙强度大、 抗冲击， 起 到了支撑巷道、 防止采空区冲击的作用。 图 2钢筋混凝土墙施工方式 3沿空硐室预处理方案 工作面回采期间， 需要在顺槽巷帮施工部分硐 室作为绞车硐室、 信号硐室、 皮带机头硐室等， 若下 一步需在其一侧布置新工作面时， 这些已处于采空 区的硐室区域留设的煤柱将小于设计尺寸， 或直接 贯通老空区， 如处理不得当， 该区域将形成漏风通 道， 加快采空区的氧化速度， 给采空区及沿空区域 煤柱自然发火防治带来压力， 通过实践， 杨村煤矿 采取了沿空硐室预处理技术， 取得的良好效果。 工作面临空顺槽硐室充填分为深度小于 2.5m 硐室和深度大于 2.5m 硐室两种 （如图 3） ， 均采用炉 渣袋、 赛福特 （罗克休） 、 旧风筒布、 金属网等进行刚 柔复合充填封闭。 图 3工作面临空顺槽硐室 3.1深度小于 2.5m 硐室充填方案 工作面临空顺槽硐室充填时自里往外的施工 顺序是 1） 在工作面临空顺槽硐室里侧先挂旧风筒布 以提高封闭效果， 风筒布要展平， 覆盖硐室全断面， 接茬压边严密， 周边与硐室顶帮连接好。 2） 紧贴风筒布构筑 0.7m 厚的炉渣袋承压墙。 3） 在炉渣袋墙外侧再悬挂旧风筒布， 覆盖硐室 全断面。 4） 在风筒布上喷射 0.5m 厚的赛福特 （或罗克 休） 柔性密闭墙， 受压变形但不产生裂隙， 确保封闭 效果。 5） 柔性赛福特密闭墙外侧再构筑炉渣袋墙， 厚 度与巷道巷帮平齐， 充填满整个硐室。 6） 炉渣袋墙最外侧挂菱形金属网防倒， 菱形网 与硐室周边金属网连接牢固。 3.2深度大于 2.5m 硐室充填方案 工作面临空顺槽硐室充填时自里往外的施工 顺序是 1） 在工作面临空顺槽硐室里侧先挂旧风筒布以 煤矿现代化2020 年第 6 期总第 159 期 41 ChaoXing （上接第 39 页 ） 3 ）在锚索网支护中， 通过加固巷道肩部、 底角， 可有效控制顶板离层与巷帮塑性区向巷道内的挤压 变形。在提高巷帮围岩自身承载力基础上， 同时削弱 巷帮应力向顶、 底板围岩内转移。 参考文献 [1] 蒋仲安,王龙飞,张晋京,等.煤层注水对原煤孔隙及甲烷 吸脱附性能的影响[J].煤炭学报,2018,43 （10） 2780- 2788. 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