耐压抗爆防火密闭在强冲击矿井研究与应用

耐压抗爆防火密闭在强冲击矿井研究与应用

李彦峰魏天乐

河南能源化工集团义煤公司千秋煤矿河南义马472300

摘要：为解决强冲击矿井综放工作面采空区密闭易受压变形，墙体压裂向采空区漏风的实际问题，经过摸索和研究，形成了耐压抗爆防火密闭技术。通过在千秋煤矿21141综放工作面的实践应用，取得了良好的效果，有效提高了密闭抗压强度，杜绝采空区自然发火、瓦斯等事故发生。

关键词：防火密闭；自然发火；耐压抗爆

0引言

目前，煤矿井下采空区、废弃巷道等的密闭，不论是临时密闭还是永久密闭，通常采用砖、水泥、砂结构。千秋煤矿根据采空区密闭墙的建造要求，结合喷射混凝土结构的特点，在传统密闭墙和防冲木段墙的基础上，在21141综放工作面创新采用喷射混凝土密闭技术，增加采空区密闭墙抗压强度，保证采空区封闭严实，提高了采空区密闭可靠性，有效杜绝了采空区自然发火和瓦斯事故的发生。

1工作面概况

21141综放工作面位于21区下山西翼，北邻已回采的21121综放工作面，南邻未回采的21161工作面，西部为井田边界线，东部为21区下山轨道保护煤柱。工作面走向长度1298m，切眼斜长130m。煤层厚度8.8～11.1m，平均10.8m，工作面设计沿煤层底板一次采全高综采放顶煤回采，全部陷落法管理顶。所采煤层为二煤，煤层结构复杂，煤层极易自然发火，自然发火期1个月，属容易自燃煤层。

2综放工作面耐压抗爆防火密闭设计

综放工作面回采结束拆除完毕后，工作面煤柱处于高应力区域，防火密闭建造质量不高，在工作面采空区发生冲击微震事件后，极易造成闭墙墙体损坏、瓦斯泄漏、自然发火甚至产生瓦斯爆炸。历史上也曾多次因发生冲击微震事件造成21181上巷、21092上巷、二水平东翼皮带大巷闭墙损坏现象。

2.1耐压抗爆防火密闭构成

耐压抗爆防火密闭由内向外分别为防冲木段墙、砖墙密闭、喷射混凝土密闭墙，根据巷道条件和工作面情况由数道防冲木段墙、砖墙密闭和喷射混凝土密闭墙构成。

2.2密闭位置选择

工作面停采线外10m构筑800mm厚防冲木段墙，防冲木段墙外1～2m构筑传统砖墙密闭，然后在砖墙密闭外喷射混凝土封闭，喷射混凝土厚度3～5m；工作面外口向里8～10m构筑传统砖墙密闭2道，间距1～2m，在砖墙密闭外构筑喷射混凝土密闭，喷射混凝土厚度5m。耐压抗爆防火密闭如图2-1所示。

图2-1耐压抗爆防火密闭布置示意图

Figure2-1pressureantiknockfireairtightlayoutdiagram

2.2.1防冲木段墙

防冲木段墙使用Φ180mm以上圆木段构筑，木段错缝布置，使用黄土掺水泥（3：1）垒砌，建造前必须掏槽、挖底，见实顶实帮，墙体厚度800mm，木段排列整齐、压实，黄土惨水泥保持潮湿，保证墙体平整紧实。

2.2.2砖墙密闭

传统密闭墙使用砖、灰、砂建造，建造前必须掏槽0.5m深，见实底、实顶、实帮，墙体厚度500mm，密闭封顶与顶帮接实。墙体中、上部预留观测孔和措施孔，密闭墙内有涌水时在密闭底部预留放水孔。墙体建好后向两道闭墙间充填化学凝胶、泡沫水泥、水泥等充填堵漏风材料。

2.2.3喷射混凝土密闭

（1）喷射混凝土密闭墙厚度为3～5m，当厚度大于1m时编织骨架进行加固；选用Φ22mm钢筋与网格150～200mm铁丝网编织骨架，每隔300mm编织一道骨架，相邻两道骨架间使用Φ6mm圆钢或钢筋沿走向连接，相邻骨架走向连接不少于10根，骨架应覆盖巷道全断面，骨架厚度不得大于50mm。

（2）喷射混凝土密闭施工前，应先处理普通密闭前顶、帮松动煤岩体，网包及空洞，清理巷道浮煤及堆积物。应先在普通密闭墙面喷射混凝土100mm厚，再编织骨架进行喷射混凝土作业。

（3）在编织骨架后，应按照自下而上的顺序进行喷射混凝土作业，每次喷射混凝土厚度不得大于300mm，同时保证骨架钢筋外露出喷射混凝土层长度大于100mm。

2.2.4管孔布置

（1）上巷防火密闭管孔布置：

上巷安全出口外防冲木段墙设置5根DN150mm钢管，两端上紧皮垫，作为卸压口，防止发生冲击事件时破坏木段墙，两端外露长度不大于0.5m。上巷防冲木段墙和砖墙密闭管孔布置分别如图2-2所示。

图2-2上巷防冲木段墙管孔布置示意图

Figure2-2onlaneimpingementlogswalltubeholelayoutdiagram

（2）下巷管孔布置：

下巷安全出口外木段墙上预留2根DN80mm钢管作为措施孔、观察孔；预留4根DN150mm钢管作为排水管并加设阀门，上部2根排水管加设弯头；预留管路随密闭构筑向外续接，露出喷射混凝土密闭以外不小于2m。

3耐压抗爆防火密闭效果考察

3.1耐压抗爆防火密闭应用效果

2013年9月20日、2013年11月19日2014年4月先后在21172综放工作面、21141综放工作面、18220工作面、21112工作面应用耐压抗爆防火密闭技术对工作面上、下巷进行了永久封闭，封闭完成至今未出现墙体损坏现象，密闭区内无自然发火隐患、瓦斯泄漏现象。

3.2耐压抗爆防火密闭效果分析

21172综放工作面、21141综放工作面拆除封闭后，实践应用了耐压抗爆防火密闭技术，采空区封闭严密，杜绝了传统砖墙密闭受压变形、压裂漏风造成密闭外瓦斯和一氧化碳超限现象的发生，提高了矿井采空区防灭火管理水平和永久密闭建造水平。

4结论

（1）因为木材具有抗压、抗拉、抗剪、抗弯和冲击韧性的力学性能，使用圆木段和黄泥构筑的防冲木段墙抗压、抗冲击性能好。

（2）耐压抗爆防火密闭组合墙较传统砖墙密闭抗压强度大、使用周期长，降低了应力及采掘扰动对密闭的影响。

（3）通过高应力易自燃厚煤层综放工作面耐压抗爆防火密闭技术的创新应用，取得了良好的采空区密闭效果。

参考文献（References）：

[1]GB50086-2001，锚杆喷射混凝土支护技术规范[S].

[2]李大勇，张开智，俞海玲，谢品洲，等.矿震冲击气浪与防冲密闭研究.山东科技大学学报[J].2008年02期.

[3]于吉祥.喷浆处理密闭墙漏风应用与探讨.中国科技博览[J].2014：281.