綜采工作面大斷面切巷充填技術

朱建東

(大同煤礦集團 云岡礦，山西 大同 037003)

某礦8201工作面在圈定過程中揭露一火成巖帶，該火成巖影響傾向長45～78 m，影響走向長168 m，對工作面的順利回采造成嚴重影響，因此在工作面圈出后提前開掘了一大斷面二切巷，計劃采至火成巖即停采搬家至二切巷。后期考慮到礦井接續以及最大程度地回收煤炭資源(可回收10萬t)，決定強行通過火成巖影響區。由于大斷面切巷會對回采造成眾多影響，若支護不當，就會被工作面超前壓力壓變形甚至壓垮，嚴重制約工作面的安全回采。為了減少礦壓帶來的影響，提前對8201工作面二切巷實施充填以實現煤體再造[1-2]。

1 工程概況

8201工作面開采煤層為山西組2號煤層，平均煤層厚度為3.1 m，蓋山厚度為391～427 m，工作面傾向長180 m，走向長2 100 m，二切巷位于距離巷口620 m的位置，切巷設計長180 m×寬7.7 m×高3.1 m，本次需要充填斷面為長180 m×寬6.7 m×高3.1 m，預留1 m寬距離不充填，兼做行人和通風通道，經計算需要充填總體積為3 738.6 m3，充填平面示意見圖1。

2 充填工藝與要求

2.1 支模

在距離切巷煤壁側約1 m的位置支設木柱，木柱長為3.1 m，直徑不小于20 cm，柱間距為2 m。支柱前要先使用風鎬刨深不得小于0.1 m的柱窩，后將木柱立起，用木楔子將木柱與頂板背緊。然后用長為0.75 m、直徑為10 cm的撐木將木柱最頂端與煤壁撐緊，且撐木與木柱之間通過耙具固定牢固(不得少于2個耙具)，另外撐木與煤壁之間用木楔子背緊。采用長2 000 mm×寬200 mm×厚30 mm的木板對充填區域周邊進行密鋪圍堵，將木板放在圓木填充側，通過鐵釘加以固定，每個木板與木柱交叉處固定鐵釘數不得少于2個，見圖2。

圖1 充填平面示意

圖2 支模示意(mm)

2.2 配料、拌料與上料

本次充填選用的材料為水泥、末煤、速凝劑，其配比為水泥∶末煤∶速凝劑：水=1∶4∶0.035∶0.6，且速凝劑必須按添加量邊使用邊向末煤混凝土投入。為了確保質量，配料時要按照材料體積比進行配料，要對配料用木箱、袋子等容器進行準確計量，拌料應該在平整的地面上進行，且施工前應計算和把握好每班的用料量，干拌料應在半小時之內用完，當班拌好的料當班必須用完。人工拌料時采用潮拌料，為了防止潮拌噴射時堵管，其干拌料加水一般為10%～12%(重量)，水泥和末煤在一起攪拌3次，水泥和末煤(粒徑不得大于6 mm)必須清底，翻拌到混合均勻，且使用潮拌法的料手握成團，松開即散，嘴吹無灰。

2.3 充填方法

在填充8201工作面二切巷時，在距離巷道底部0～2 m高范圍內，采用人工配合裝載機拌料填充，在填充上部時，即2～3.1 m巷高范圍內采用噴漿機噴射作業。施工順序從膠帶巷側二切巷口開始向回風巷側后退式充填。施工時以1 m為單位施工步距，由底板向頂板遞進，直至與二切巷頂板相接并且接觸嚴實，待充填材料凝固并養護10天后，木柱與木板均可回收。

2.4 噴射末煤混凝土管理

1) 施工前的準備。將水源從回風巷通過直徑130 mm管路接至8201工作面二切巷工作點；將電源從回風巷接至8201工作面二切巷工作點；接好噴漿機風、水管路，輸料管路要平直不得有急彎，接頭要嚴密，不得漏風、漏水，嚴禁將非抗靜電的塑料管做輸料管使用；噴射末煤混凝土采用濕式噴漿機(PS71)作業，且穩設在8201工作面二切巷平整且支護完好的地面處；噴射前，先用高壓水沖洗作業區段，保證末煤混凝土與巖面粘接牢固；認真檢查風水管路，先進行送風、送水實驗，看是否有漏風、漏水現象，若發現漏風、漏水現象，及時處理，并放出壓風管路的積水(風管出口不準對人)；檢查噴漿機是否完好，并送電空載試運轉，緊固好摩擦板，不得出現漏風現象；噴射人員要佩戴齊全有效的勞保用品(防塵口罩、乳膠手套和護目鏡)。

2) 噴射末煤混凝土。噴槍手必須戴長筒膠皮手套、防塵口罩、防噴濺的有機玻璃護眼鏡、穿雨衣和雨褲進行操作。噴射末煤混凝土作業時應配兩人，一人持噴頭噴射，一人輔助照明并負責聯絡。噴射時噴槍手一手緊握噴槍掌握方向，一手握住水截門控制水量大小，要注意水灰比。可根據噴射效果和輸料管路距離來確定工作風壓，一般輸料距離為30～50 m時，工作風壓為0.12～0.17 MPa，輸料距離為50～100 m時，工作風壓為0.16～0.22 MPa。噴射末煤混凝土時速凝劑摻入量不宜過早，摻入速凝劑到噴射時間不宜超過30 min。要保證作業地點溫度不低于5℃，末煤混凝土未形成強度后不得受凍，冬季地面運下的噴料，要在井下自燃預熱，預熱后溫度不低于5℃。噴射后的末煤混凝土，應每班灑水1～2次，養護時間不低于10 d。噴漿完成后，卸開槍頭，清理噴漿機內部和輸料管系統中的剩料，回收漏出作業區段的末煤混凝土(當班必須清理干凈，并進行綜合利用)，碼放工具。

3 充填質量標準

1) 必須保證噴射的末煤混凝土嚴格按配比施工且攪拌均勻與8201工作面二切巷頂板接觸嚴實，不得留有縫隙。

2) 噴出末煤混凝土以不發白、無干斑、無滑移流淌、表面有光澤為宜。

3) 噴射末煤混凝土使用必須用標號不低于425號的普硅水泥，末煤粒徑不得大于6 mm，使用水要求為符合飲用水pH值即可，且強度達到f=3.672 MPa。

4) 填充后必須進行人工搗振，確保充填沫煤混凝土充實、飽滿、不得有空洞現象。

4 結 語

通過對8201二切巷進行末煤混凝土充填，實現了大斷面空巷內煤體再造，杜絕了以往工作面直接過空巷存在的頂板隱患，使工作面安全快速通過大斷面空巷，技術效果較好，為其他礦井同類型工作面過空巷提供了經驗借鑒。