摘要：針對(duì)目前磚石結(jié)構(gòu)永久密閉墻存在的人工勞動(dòng)強(qiáng)度大、構(gòu)筑時(shí)間長(zhǎng)、容易開裂的問(wèn)題，利用柔模袋、木板、單體柱制作臨時(shí)框架，采用泵送高水充填材料方式，極大地提高了密閉墻構(gòu)筑效率，減小了勞動(dòng)強(qiáng)度。高水充填材料密閉墻強(qiáng)度快速增長(zhǎng)，適應(yīng)了工作面快速推進(jìn)需求，同時(shí)具有良好的接頂性能和可縮性，減少了開裂漏風(fēng)現(xiàn)象。

　　關(guān)鍵詞：永久閉墻,可縮性,高水充填材料

　　礦井通風(fēng)中，永久密閉墻一方面隔絕采空區(qū)瓦斯外泄，一方面防止新鮮風(fēng)流進(jìn)入采空區(qū)引發(fā)煤炭自燃等事故，起著至關(guān)重要的作用，礦井每年需要構(gòu)筑大量永久密閉墻。目前常用的永久密閉墻為磚石結(jié)構(gòu)，施工幾乎全部依賴人工砌筑，尤其是接近頂部時(shí)，人工勞動(dòng)量更大，頂部密閉性差差，構(gòu)筑時(shí)間長(zhǎng)，并且磚石結(jié)構(gòu)雖然強(qiáng)度高，但是存在著受壓易開裂漏風(fēng)現(xiàn)象[1~2]。針對(duì)這些問(wèn)題，本文提出了一種充填式永久密閉墻快速構(gòu)筑方法，通過(guò)泵送高水充填材料砌筑，極大的提高了永久密閉墻構(gòu)筑的效率和質(zhì)量。

　　1高水充填密閉墻材料性能

　　1.1永久密閉墻性能要求分析

　　1)密閉性良好。永久密閉墻主要作用是隔絕兩側(cè)的風(fēng)流，因此密閉性是其最主要的性能要求。2)構(gòu)筑速度快。高效綜采工作面推進(jìn)速度約8m/d~10m/d，每隔5d~7d需要構(gòu)筑一個(gè)永久密閉墻，構(gòu)筑速度必須滿足工作面回采;3)接頂良好。密閉墻構(gòu)筑時(shí)，頂部處理較為困難，人工填塞質(zhì)量差，頂部密閉不嚴(yán)，造成漏風(fēng)，因此，頂部材料需要有一定的主動(dòng)膨脹接頂性能。

　　4)強(qiáng)度快速增長(zhǎng)。工作面推進(jìn)速度快，材料必須在2d內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，否則無(wú)法承受頂板周期來(lái)壓時(shí)劇烈的礦壓作用，造成墻體壓裂破壞;5)適當(dāng)?shù)目煽s讓壓性能。頂板周期來(lái)壓引起的頂板下沉不可避免，磚石結(jié)構(gòu)剛性墻體受壓變形后破裂，喪失支撐能力，因此，墻體必須有一定的可縮讓壓性能，能夠產(chǎn)生一定的變形而不被壓裂;6)材料強(qiáng)度適中。密閉墻如果能夠有一定承載能力，始終保持與周圍貼合嚴(yán)實(shí)，即可達(dá)到阻擋風(fēng)流的目的，強(qiáng)度適中即可，強(qiáng)度過(guò)高一方面造成材料浪費(fèi)，另一方面容易壓裂，過(guò)低容易導(dǎo)致頂板下沉量過(guò)大。

　　1.2高水密閉墻充填材料性能

　　高水密閉墻充填材料是一種專門針對(duì)密閉墻性能要求研發(fā)的一種新型材料。材料為A料和B料兩種粉劑，按1:1配合使用。其主要性質(zhì)如下：

　　1)用水量大，材料消耗少。水灰比可在0.8∶1～2.5∶1之間調(diào)整，較常用水灰比為1.2∶1～1.8∶1之間，磚石類水灰比在0.3:1左右;2)單液性能穩(wěn)定，利于泵送。單液料漿可存放2h以上，具有良好的流動(dòng)性、懸浮性，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離泵送;3)混合快速凝固，利于模板穩(wěn)定。初凝時(shí)間可控制在1～30min之間。終凝時(shí)間可控制在5～60min之間，快速凝固使墻體很快具備自穩(wěn)能力;4)強(qiáng)度增長(zhǎng)快。1.5∶1水灰比條件下，2h單軸抗壓強(qiáng)度為4MPa，1d強(qiáng)度5.5MPa，90d強(qiáng)度為8.5MPa;5)膨脹率高，頂部接頂效果好。膨脹率在1%～20%之間可調(diào)，1.5∶1水灰比條件下，膨脹率為19.7%，正常充填階段減小膨脹率提高強(qiáng)度，充填接頂階段提高膨脹率;6)可壓縮性好，不開裂，殘余強(qiáng)度高。加入纖維材料，受壓時(shí)能夠保持較好的完整性，單軸壓縮量為8%時(shí)，材料殘余強(qiáng)度可達(dá)到峰值的60%以上。

　　2永久密閉墻快速構(gòu)筑技術(shù)

　　2.1充填系統(tǒng)

　　永久密閉墻構(gòu)筑屬于規(guī)模相對(duì)較小的充填工程，采用井下泵站充填方式。泵站采用2臺(tái)充填螺桿泵、兩趟單液輸漿管路、一趟混合管路、連接件、充填材料即可。充填時(shí)，通過(guò)兩臺(tái)螺桿泵分別制備兩種漿液，通過(guò)螺桿泵擠壓輸送，兩趟單液漿管路可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸送，在充填地點(diǎn)混合進(jìn)行充填。

　　2.2充填模板支設(shè)

　　主要使用柔模袋作為充填模板，模袋材料采用阻燃和抗靜電的一級(jí)風(fēng)筒布。柔模袋為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，無(wú)底，尺寸根據(jù)聯(lián)絡(luò)巷斷面大小確定，寬度一般為2m。為提高墻體受壓穩(wěn)定性，模袋加工有3×5個(gè)對(duì)拉錨桿穿孔，間排距為1m，預(yù)裝對(duì)拉錨桿。支設(shè)模板時(shí)，提前頂部靠近外側(cè)還加工有2個(gè)充填灌注孔。柔模袋頂部周邊及四條垂邊每隔200mm加工一個(gè)吊環(huán)，方便柔模袋的吊掛。柔模袋采取吊掛方式，內(nèi)側(cè)采用方柱和木板制作擋墻，外部采用單體支柱和木板制作擋墻。

　　3效果考察

　　以成莊礦4320工作面密閉墻構(gòu)筑為例，考察高水充填材料密閉墻效果。1)施工情況。一個(gè)永久密閉墻的支設(shè)模板、充填工序，全部在5h~6h內(nèi)完成，極大的提高了永久密閉施工速度，泵送方式極大的減小了人工勞動(dòng)強(qiáng)度。1d內(nèi)達(dá)到5MPa設(shè)計(jì)強(qiáng)度，滿足了工作面快速推進(jìn)的要求。2)墻體變形觀測(cè)。工作面推過(guò)60d，墻體滯后工作面約450m，變形基本結(jié)束，頂板下沉量約200mm，兩幫移近量約250mm，墻體隨聯(lián)絡(luò)巷斷面變形而壓縮，起到了良好的讓壓作用，墻體壓縮率與聯(lián)絡(luò)巷變形量基本匹配，墻體沒(méi)有出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。3)瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)。采用墻前瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)方式，每天監(jiān)測(cè)密閉墻前瓦斯?jié)舛取Ｍㄟ^(guò)60d觀測(cè)可以看出，永久密閉墻墻前瓦斯含量在0.2%~0.4%之間，與回風(fēng)順槽瓦斯含量基本一致，沒(méi)有出現(xiàn)后期壓裂瓦斯泄漏現(xiàn)象。

　　4結(jié)論

　　1)高水充填密閉墻材料具有良好的接頂性能、可壓縮性、可泵送性，滿足永久密閉墻性能要求;2)一個(gè)永久密閉墻施工僅需要5h~6h，極大的提高了永久密閉施工速度，泵送方式極大的減小了人工勞動(dòng)強(qiáng)度;3)現(xiàn)場(chǎng)變形觀測(cè)和瓦斯監(jiān)測(cè)結(jié)果，表明墻體有良好的可縮讓壓性，沒(méi)有出現(xiàn)開裂。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]蔡藝華,王飛.煤礦井下采空區(qū)密閉墻相關(guān)問(wèn)題的探討[J].煤炭技術(shù),2004,23(3):63-64.

　　[2]魏德寧.煤礦新型永久密閉墻研究與穩(wěn)定性分析[J].煤炭科技,2009,28(1):10-11.

　　相關(guān)期刊推薦：《煤炭技術(shù)》于1982年創(chuàng)刊，曾用名《國(guó)外煤炭》，1995年改現(xiàn)名。是經(jīng)國(guó)家科技部和國(guó)家新聞出版總署批準(zhǔn)的國(guó)家級(jí)期刊，是集技術(shù)性、實(shí)用性、導(dǎo)向性和服務(wù)性于一體的頗具影響力的綜合性煤炭技術(shù)類月刊。