新型薄噴技術在切頂留巷中的應用

毛曉龍

（陜煤韓城礦業公司象山礦井，陜西 韓城 715400）

象山礦井在3 號煤開采中研究實施了切頂卸壓沿空留巷技術，實現無煤柱開采，并采用Y 型通風的方式治理瓦斯。由于采空區側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內瓦斯逸出，容易造成回風巷內瓦斯超限，給工作面瓦斯防治帶來困難[1-3]。為防止采空區瓦斯逸出，需對采空區側巷幫進行噴涂封閉。傳統的噴射混凝土在工作面來壓后易開裂，且施工工藝復雜，勞動強度高，產生大量粉塵，不太適用于切頂留巷采空區側封閉。新型薄噴技術是采空區側巷道封閉、防止瓦斯逸出的一種有效手段。

1 新型薄噴技術原理及優勢

1.1 新型薄噴技術原理

新型薄噴技術原理是通過專用風動噴涂設備，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、適應大變形、不透風的非反應型薄膜，緊緊貼附在巷道煤巖體和支護結構表面，從而隔絕巷道內潮濕空氣和水分，防止煤巖體的瓦斯逸出。新型薄噴技術可以快速封閉巷道，防止圍巖風化和支護結構的氧化，阻止煤巖體的瓦斯逸出，延長巷道使用壽命，保證礦井安全生產。

1.2 技術優勢

與傳統的噴射混凝土相比，新型薄噴技術具有以下優勢。

（1）材料運量少

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

（2）工藝簡單、勞動強度低

噴射混凝土需要現場將水泥、砂子攪拌均勻后再添加到噴射機中，工人勞動強度大，現場需要5～6 人才能正常施工。新型薄噴技術采用風動噴涂機施工，只需將噴涂材料加入到噴涂機攪拌桶內即可，勞動強度低，現場有3 人即可進行噴涂施工。

（3）作業環境好、粉塵少

噴射混凝土一般采用干噴工藝，工作地點粉塵濃度大，施工環境惡劣。新型薄噴技術采用濕噴工藝，噴涂粉料和乳液混合后噴涂，現場無粉塵，作業環境好。

（4）施工速度快

新型薄噴技術涂層薄（3～10 mm），施工工藝簡單，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，尾巷采空區側采用金屬網和單體液壓支柱擋矸。噴涂涂層厚度為3～8 mm，噴涂范圍：尾巷采空區側巷幫和鄰近頂板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化工技術研究院有限責任公司研發生產的SCPPT-2 型復合噴涂材料。該材料由乳液和粉體兩種組分組成，使用時按照5:3～1:1比例混合，形成的噴涂層抗拉強度在3 MPa 以上，拉伸變形大于30%，具有硬化時間快、阻燃抗靜電等優點。SCPPT-2 型復合噴涂材料性能指標見表1。

圖1 321 尾巷噴涂范圍

表1 SCPPT-2 型復合噴涂材料性能指標

2.2 施工工藝流程

新型薄噴技術施工工藝流程圖如圖2。

（1）施工準備。連接風、水管路；風動噴漿泵、薄噴材料運輸到施工地點；包裹施工地點附近電纜、管路、設備等。

（2）打水試泵。在風動噴漿機料斗內加入清水，開風打水試泵，觀察噴漿機運行狀態，調整噴槍出風口距離，達到最好的霧化效果，以噴槍噴出均勻的水霧為最優。

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

（4）開泵噴涂。在巷道頂板和兩幫用鐵絲掛好噴厚標志線，打開噴涂泵開始噴涂，噴槍頭與受噴面應盡量保持垂直。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、施工時間、噴涂厚度、材料用量、施工人員等進行記錄并備案。整理施工材料、設備、管路等，做到文明施工。

圖2 新型薄噴技術施工工藝流程圖

3 新型薄噴材料施工效果

為了驗證新型薄噴材料噴涂涂層防瓦斯逸出效果，對切頂留巷內瓦斯濃度進行了觀測。

3.1 測點布置

本次瓦斯觀測測點布置在留巷采空區側頂板附近，共布置11 個測點，其中1 測點為采煤工作面支架后端，1、2、3、4 四個測點間距為25 m，5、6、7、8、9、10、11 測點間距為5 m。測點布置如圖3。

圖3 瓦斯觀測測點布置圖

3.2 噴涂前瓦斯濃度

噴涂施工前采用瓦檢儀對巷道內瓦斯濃度進行觀測，各測點瓦斯濃度見表2。

表2 噴涂前各測點瓦斯濃度

由表2 可以看出，1～7 號測點瓦斯濃度很低，從8 號測點開始瓦斯濃度增高。瓦斯增高原因是8～11 號測點為老切眼附近30 m 范圍，該范圍內巷幫頂板巖石垮落不實，上部存在較大的縫隙空洞，瓦斯涌出通道較多，瓦斯濃度較大。

3.3 噴涂后瓦斯濃度

新型薄噴材料施工后，各測點的瓦斯濃度見表3。

表3 噴涂后各測點的瓦斯濃度

新型薄噴材料施工前后巷道瓦斯濃度對比圖如圖4。

從圖4 中可以看出，新型薄噴材料施工后各個位置的瓦斯濃度均出現不同程度的下降，其中8號點從治理前的2.21%下降到治理后的1.62%，降幅26.7%，8、9、10、11 號測點平均瓦斯濃度降低0.52%，說明新型薄噴材料對于防止瓦斯逸出具有較好的效果。

圖4 施工前后巷道瓦斯濃度對比圖

4 結論

（1）新型薄噴材料施工工藝簡單，勞動強度低，材料運輸量小，施工粉塵少，巷道防漏風、防圍巖風化、防瓦斯逸出效果好。

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

（3）在切頂留巷的尾巷施工后，形成了一種防漏風的噴涂涂層，尾巷內瓦斯濃度最高降低了26.7%，對于防止瓦斯逸出具有較好的效果。