煤礦巷道沿空掘進老巷預處理技術應用探析

黃 建

（中鼎國際建設集團有限責任公司，江西 南昌 330000）

1 概述

本文主要以黃陵礦業一號煤礦某工作面為例，其所在的位置是3 層煤，其煤層有8.57m 的厚度，而且其特征是趨向于自燃，并且有60d的發火期，所以其煤層屬于非常容易發生自燃的煤層；煤塵存在的特征是爆炸性非常的強，其指數是40.63%；以往鑒定的礦井瓦斯的級別都是低瓦斯礦井。

在目前開采后期的階段，工作面的工作主要是把煤柱進行回收，在掘進時經常和老空巷道進行貫通，由于采空區和貫通后的老空巷道之間聯通，使之前的封閉的工作面中的氣候環境被打破，極易導致煤炭發生自燃，怎樣才能快速高效地封閉工作面，然后預先處理，是礦井在目前這一階段將要面臨的最重要的困難，關于沿空掘進巷處理的全套的設計的形成是由于持續的改善、總結與實際操作來完成的[1]。

2 預處理采空區巷道和掘進工作面的貫通

2.1 巷道貫通過程中使用的方法

在掘進工作面的施工進度到達老空巷道時，其處理情況按照不同的老空巷道而不同：

（1）就之前固有的老空巷道來說，缺點是其外面只有比較短的封閉，而且構筑的方式沒有使用混凝土墻，瓦斯的排放需要提早在局部設置通風，地測部門會在排放完瓦斯之后把貫通點標示出來，然后就馬上進行封閉。

（2）使用混凝土墻來對老空巷道進行施工或者是充填的狀況，對瓦斯進行排放的方法是施工鉆孔，在掘進的地方有5m到達貫通點的時候，就使用掘進迎面在貫通點進行施工鉆孔，從貫通點抽取一部分氣體進行分析，并對管路進行埋設，存在于貫通點領域的氣體被壓風排放出去，對其壓風量進行控制，被排放的氣體內的CO2的濃度在1.5%以下，CH4的濃度在0.5%以下，CO 的濃度在24ppm 以下，O2的濃度在18%以上，并且要在穩定30min的時間才能把巷道掘進貫通。

2.2 貫通以后實行的封閉

剛柔復合的封閉措施被該礦在貫通以后提出來，達到的目的是封閉的速度比較快、對漏風的封堵效果比較好、有很好的抗沖擊性，其使用的填充方法是鋼筋混凝土、板閉、高分子發泡材料、粉煤灰袋復合（如圖1所示）。

圖1 臨空老巷剛柔復合封閉示意圖

2.2.1 封閉的速度比較快

首先，沿空老巷被揭露后采用的骨架是簡簡單單地用木板架設的，并把涂膠帆布蓋在木板上面，進而促進了板閉的形成，并把高分子發泡材料立刻噴射到板閉上面，其材料的厚度是0.5m，能夠達到封閉速度快的目的。板閉使用這種方法來構筑的優點是用料比較方便、架設的速度比較快，在施工現場，構筑的時間通常在2h左右就能完成，采空區可以很快地被隔離起來，降低了采空區由于啟封導致漏風的狀況發生，進而能夠實現快速封閉的目標。

本來墻涂帆布具有的作用就是預防漏風，通常會選擇使用羅克林、塞福特等高分子發泡材料，其優點是發泡時間非常快、噴涂比較便捷，在受到壓力以后不容易干裂等，可以預防有毒有害的氣體流出來、預防煤層發生自燃、能夠把采空區馬上地封閉起來[2]。

2.2.2 緩沖墻

高分子發泡材料要向外修建3m粉煤灰袋墻，為了防止倒就在墻體的兩面掛上了網，把砂袋堆在兩面接幫，在上面接頂，把底部的浮矸清除干凈，保證封堵的嚴密性。

粉煤灰袋墻的特點是材料的價格比較廉價、不會發生形變、比較大的支撐寬度，可以達到巷道有支撐、巷道發生形變的幾率下降的作用，若有沖擊發生在采空區時能夠可以緩沖這一沖擊力，為采煤工程和掘進的安全性提供保障。

2.2.3 鋼筋混凝土墻的施工方式

把鋼筋混凝土墻建造到最外面，其厚度為1m，一共有3組錨桿施工在和高分子發泡材料向外相距各間隔250mm，這3組錨桿中，在和錨桿的頂板與底板在距離相等的間距都有6根錨桿被施工，和兩幫在相等距離有4根錨桿被施工，這3個組中所有的錨桿都被全斷面鐵絲菱形網所覆蓋，錨桿使用錨桿托盤把菱形網固定在上面，而且最少使用2道鋼筋梯來固定一道縱橫交錯的菱形網，繼而使用以下方式來建造鋼筋混凝土墻，如使用噴漿機噴漿或者是澆筑，如圖2所示，其厚度一共是1m。混凝土墻具有抗沖擊和強度比較大的特點，其作用是可以對巷道起到支撐的作用、可以避免沖擊采空區的作用。

3 設計沿空硐室的預處理技術

在工作面回采的過程中，要把一部分施工的順槽巷幫硐室用作皮帶機頭硐室、信號硐室、絞車硐室等，如果接下來要把新的工作設置在其一邊的側面時，采空區煤柱的設計規格將會大于已經留設在硐室區域的煤柱，或者直接把老空區貫穿，若是對其進行不合理處理，則硐室區域就會有漏風通道產生，使氧化采空區的速度加快，造成很難控制煤柱所在的沿空區域與采空區所發生自燃火災，經過實際經驗得知，沿空硐室預處理技術被本礦使用，并且使用效果非常顯著。

把充填工作面臨空順槽硐室分為兩部分，分別是深度在2.5m 以上與深度在2.5m 以下，如圖3 所示，這兩部分實行剛柔復合充填封閉使用的都是金屬網、爐渣袋、舊風筒布、賽福特（羅克休）等。

3.1 深度在2.5m以下硐室充填

在充填工作面臨空順槽硐室時施工順序從里到外是:

（1）把舊的風筒布掛在工作面臨空順槽硐室內側，其目的是使封閉的效果提升，硐室的全斷面上用展開的風筒布覆蓋住，在連接的地方，要壓邊來確保其嚴密性，周邊要和硐室的頂幫很好地連接起來。

（2）使用爐渣袋構筑的承壓墻與風筒布緊密相連，其厚度是0.7m。

（3）把舊的風筒布懸掛到爐渣袋墻的外面一側，并用其把硐室全斷面全部覆蓋。

（4）把賽福特(或羅克休)噴到風筒布上面形成柔性密閉墻，其厚度是0.5m，柔性密閉墻在有壓力作用時會發生形變但不會有裂隙產生，良好的封閉效果得到了保障。

（5）把爐渣袋墻構筑在柔性賽福特密閉墻的外面一側，其厚度要和巷道巷幫一致，把硐室全部充填滿。

（6）為了預防爐渣袋墻倒塌，就把菱形金屬網懸掛在其外側，并且把硐室周圍的金屬網和菱形網牢固地連接在一起。

3.2 深度在2.5m以上的硐室充填計劃

在充填工作面臨空順槽硐室時施工順序從里到外是:

（1）把舊的風筒布掛在工作面臨空順槽硐室內側，其目的是使封閉的效果提升，硐室的全斷面上用展開的風筒布覆蓋住，在連接的地方，要壓邊來確保其嚴密性，周邊要和硐室的頂幫很好地連接起來。

（2）使用爐渣袋構筑的承壓墻與風筒布緊密相連，其厚度是1.0m。

（3）把舊的風筒布懸掛到爐渣袋墻的外面一側，并用其把硐室全斷面全部覆蓋。

（4）把賽福特（或羅克休）噴到風筒布上面形成柔性密閉墻，其厚度是0.5m，柔性密閉墻在有壓力作用時會發生形變但不會有裂隙產生，良好的封閉效果得到了保障。

（5）把爐渣袋墻構筑在柔性賽福特密閉墻的外面一側，其厚度要和巷道巷幫一致，把硐室全部充填滿。

（6）為了預防爐渣袋墻倒塌，就把菱形金屬網懸掛在其外側，并且把硐室周圍的金屬網和菱形網牢固地連接在一起。

4 日常管理沿空封閉區域的方法

4.1 注漿管路的留設

在未構筑墻體的時候就把1 路4 寸的注漿管路預留出來，并把截止閥安置在墻外，方便壓注膠體泥漿或惰性氣體，并提前留設4路束管用來對溫度傳感器的掩埋，把管束的終端懸掛至巷道的頂部，這4路管束的用途分別是，一路是線上檢查采空區的氣體樣本，其樣本的抽取使用的是束管監測系統，一路是用人工抽取樣本，一路是接氣壓管，最后一路是留有備用；墻體就低洼位置存在積水狀況而言，把2路4寸排水管預留在低洼墻體下面，并把閥門加在排水管上[3]。

4.2 壓注膠體

在構筑完墻體以后，以便更好地封堵漏風，要把壓注膠體在密封的墻體周圍和墻體里面施工時的鉆孔或者是預留的措施孔等，更好地封堵漏風。

4.3 在完成封閉以后進行檢測

（1）使用被掩埋的束管：JSG-7束管檢測系統被天天用來提前檢測與報告自燃發火工作，主要對以下內容進行分析：CH4、CO2、CO、O2、N2、C2H2、C2H4。

（2）人工抽取樣本：人工抽取采空區中的氣體樣本并進行分析的次數是最少每周一次，如果有異常出現就要立刻向相關部門反映并處理。

5 分析其效果

這項技術的使用就是關于煤礦臨空老巷煤體碎裂極易產生漏風通道進而致使煤層發生自燃，由于采空區中的有毒有害的氣體漫出來致使人員呼吸困難、瓦斯發生爆炸等問題的產生，所以剛柔復合的封閉方法被提出來，其方法是使鋼筋混凝土、板閉、高分子發泡材料、爐渣袋、涂膠帆布相復合，經過把其方法在煤礦的施工現場實際使用，達到的目的是封閉的速度比較快、對封堵漏風比較有效、有很好地抗沖擊性，有效地阻止了采空區中的有毒有害的氣體漫出來，并且經過對比之前的數據和采空區在封閉之后的氣體進行取樣并分析的結果發現，施工時使用本方法以后，大大減少了采空區發生自燃發火的幾率，為臨空作業位置施工的安全性提供了保障。