井下矿用浇筑料施工技术

刘光强

（西山金信建筑有限公司，山西 古交 030200）

·技术经验·

井下矿用浇筑料施工技术

刘光强

（西山金信建筑有限公司，山西 古交 030200）

矿用浇筑料是指专用于煤矿井下沿空留巷巷旁支护的充填材料，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上制备的一种特殊混凝土。它既要满足速凝、早强，又要满足可泵性和充填性，同时还要满足生产包装和施工拌和设备的要求。本文通过矿用浇筑料施工技术在屯兰矿的应用，从技术特点、工艺原理及流程、操作要点、材料与机具设备、质量控制、安全措施和效益分析等方面进行了介绍。采用矿用浇筑料用于沿空留巷巷旁支护充填，其产品性能稳定、充填体质量好、适用性强，可以在沿空留巷采煤中大力推广应用。

井下矿用浇筑料；巷旁充填；施工技术

矿用浇筑料施工技术是指煤矿井下无煤柱开采（沿空留巷）巷旁支护充填施工技术，就是随着采煤工作面的推进，采用矿用浇筑料进行巷旁充填，以隔绝采空区，并在采空区留下巷道。它具有早期强度增长速度迅速并适合采煤需要、后期强度高、墙体隔绝气体溢出效果好、抗渗等级高、施工安全方便等特点［1］。西山金信建筑有限公司在屯兰矿18205、18207工作面推广无煤柱开采沿空留巷技术过程中，对于巷旁充填施工一些经验进行总结，以供大家参考。

1 技术特点

1）本技术利用高性能混凝土优异的自密实性能，施工不需要振捣，大幅度缩短浇筑时间，降低了工人劳动强度，提高了施工效率。

2）改善了工作环境，免除振捣所产生的噪音给劳动工人造成的危害，同时消除井下安全隐患。

3）巷道的留巷成本低于同条件下掘巷成本，同时多回收了一条护巷煤柱，延长了矿井服务年限。

4）使用的矿用浇筑料硬化后墙体不透气、密闭性好，可防止采空区瓦斯气体的溢出，有利于瓦斯抽采。

2 工艺原理

将沿空留巷巷旁充填专用高性能混凝土袋装成品运输至井下工作面，用特种设备，经上料、拌和、泵送到液压支架模板内，免振动自动充填浇筑成型，3～4 h后，拆除支架模板，即可形成沿空留巷巷旁充填高性能混凝土墙体［2］。

3 工艺流程及操作要点

沿空留巷填充墙施工的主要工艺流程：矿用浇筑料制备→成品运输→充填浇筑→拆模养护。该技术的关键是矿用浇筑料的制备和浇筑。

3．1 矿用浇筑料制备

3．1．1 制备原理

将天然砂石料经过筛分成所需粒径，同时去除杂质及粉尘，然后进行烘干去除水分，再按设计配比进行计量，加入水泥、粉煤灰和特制添加剂，通过搅拌机混合均匀，包装成袋入库保存。

3．1．2 原材料质量要求

1）水泥：质量应符合《通用硅酸盐水泥》的有关规定。对已进厂的每批水泥，如因储存不当引起质量疑问时，应重新采集试样复验并以复验结果为准。

2）粉煤灰：应符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中Ⅱ级灰以上的有关规定。

3）骨料：应符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》的规定。

4）外加剂：应符合《混凝土外加剂》的规定。进厂时必须有质量证明书，经复验合格后方可使用，复验批量按其产品标准的规定执行。

3．1．3 矿用浇筑料制备

制备工艺流程：备料→上料→烘干→筛分→贮存（原料）→计量（配料）→拌和→包装→贮存（成品）。

3．2 矿用浇筑料成品运输与贮存

1）袋装矿用浇筑料在运输存放过程中，不得淋水、受潮；装卸时防止硬物划破包装袋。

2）矿用浇筑料必须贮存在干燥环境，下部应加垫木板，并铺防潮层；上部应加盖，防止雨淋，码放高度不超过9层。

3）矿用浇筑料有效期为3个月。超出有效期的，应经复验合格后方可使用。

3．3 充填浇筑

1）将袋装的矿用浇筑料利用特制矿车运输至井下储料场。

2）做好工作面充填前的准备工作。

a）做好设备检查、接通电源及水源、人员安排和技术交底等准备工作。b）将工作面进行移架、架后支护、清理等。工作面每采完2个步距后进行移架，而后充填一次；如若施工中遇到顶板破碎段，可根据实际情况采取一个步距或两个步距充填一次的施工方式。充填前，必须先将杂物清理干净，再将该充填工作段底板大致整平。c）采用机械支模。支架前移，即可完成机械支模。模板采用专用巷旁充填侧模板、YZM型液压支扩模板和支架巷旁充填后模板支架。充填前，要校准三块模板，使之处于正常工作状态；支好充填模板后，将管路架设到位，并检查不渗不漏后，即可开始进行充填。

3）启动充填泵，并注水湿润料斗和泵送管道。开始泵送前，先用同配和比的水泥砂浆湿润输送管道的内壁，以保证泵送矿用浇筑料顺利到达填充空间。

4）将袋装的矿用浇筑料拆开，倒入受料斗中，并经螺旋输送机进入控料斗，同时加规定用量的水，经过均匀拌和后，泵送到填充空间的模板内。为提高拌合物的均匀性，再加之水胶比较小，所以采取延长搅拌时间的方法，搅拌时间应大于等于2．5 min［3］。

5）当矿用浇筑料KJ（Ⅰ）型充填至顶约200 mm时，改用高压注浆泵进行矿用浇筑料KJ（Ⅱ）型进行喷浆接顶。

6）充填工作完成后，进行充填泵和充填管路的清洗。首先将2个海绵球放入清洁输送管道，然后在料斗中注入清水，接着启动充填泵缓慢将清水输送进入管道，直到海绵球从管道末端送出为止。

3．4 拆模养护

为了使充填墙体能够达到使用要求，充填时要确保充填垛与顶底板充分接触，充填支架及模板要保持静止不动，另外由于充填材料的凝固、来压，需要一定时间（凝固、来压时间需4 h），所以要保证不少于4个小时的凝固时间，确保承压能力达到2 MPa以上，再重新移动、调整充填支架及模板［4］。

拆除时依次对巷道一侧模板、巷道内侧模板和后模板进行液压回油，使模板离开填充隔墙。最后随液压支架前移把模板平移到下一个充填工作段。

4 材料与机具设备

4．1 材料要求

4．1．1 矿用浇筑料

应符合《矿用浇筑料Ⅰ型》的规定。抗压强度（MPa）：4 h≥2．0，1 d≥4．0，3 d≥8．0，7 d≥12．0，28 d≥25．0。坍落度（mm）：初期≥260，30 min≥225；扩展度（mm）：初期≥650，30 min≥500。

4．1．2 让压喷堵料

应符合《矿用浇筑料Ⅱ型》的规定。抗压强度（MPa）：28 d≥15．0，膨胀系数（%）：≥2．0，凝结时间（min）：初凝为5，终凝为12。

4．1．3 水

搅拌用水的水质应符合《混凝土拌和用水》的规定。煤矿井下清洁水可供使用。

4．2 机具设备

机具设备表见表1。

表1 机具设备一览表

5 质量控制

1）加强施工组织，严格劳动纪律，明确分工，责任到人，在拌料充填过程中，不能间断应一气呵成。2）认真搞好岗前培训和施工中的技术交底，严格执行充填作业规程。3）做好制成品的验收、搬运、储存和使用等过程管理。受潮、结块的制成品不能使用，过期的应重新检验合格后方可使用，确保制成品在搅拌前的质量。4）管道应进行合理的布置，减少弯管的数量，缩短泵管的距离。5）高性能混凝土应控制水灰比，并搅拌均匀，搅拌时间不应少于3 min；拌和料应在30 min内泵送至浇筑地点，并完成充填过程。6）采煤后底板上的松动煤渣应清理干净，并使底板基本平整，确保模板放置平整。7）应估计矿用浇筑料试块立方体抗压强度达到2 MPa以上（大约4小时），方可拆除及移动模板。拆除前应确认专用模板已离开矿用浇筑料硬化墙体，在移动模板时应小心谨慎，不能碰撞硬化墙体。

6 安全措施

1）严格遵守井下安全作业和煤矿安全规程等国家相关规定。2）入井前必须编制充填作业规程，经批准后做好对操作人员的交底工作。3）上岗前必须进行安全技术培训，合格后方可入井作业。4）井下施工必须使用专用防爆充填泵和防爆高压注浆泵。5）移架时应统一指挥，无关人员应离开模架一定距离。6）搅拌机使用应严格按照《搅拌机操作规程》和《搅拌机安全规程》进行作业，操作人员必须经过一定的培训，做到操作熟练，并能对井下可能出现的意外情况进行处理，如注浆泵堵塞等。

7 效益分析

7．1 经济效益

根据古交屯兰矿对沿空留巷成本的测算，每延米成本=12 986．4元／m，巷道掘进成本=5 736．9元／m，多回收煤柱25 m×3．3 m×1．3 m×500元／m3= 53 625．0元，节约价值53 625．0-（12 986．4+ 5 736．9）=40 638．6元／m。

7．2 社会效益

井下矿用浇筑料施工技术具有提高资源回收率，节省掘进巷道费用，避免采掘衔接紧张，缩短搬家时间，减少搬家费用，降低设备搬动损坏率等优点，对高瓦斯矿井实现煤与瓦斯共采具有重大的现实意义。

8 应用效果

屯兰矿18205工作面位于南二左翼下组煤，工作面走向长1 360 m，倾斜长210 m，煤层厚度3．3 m，可采煤122．5万t。本工作面采用沿空留巷无煤柱开采支护充填墙体厚度为2．5 m，2009年12月下旬开始使用此工法施工，2010年12月全部开采完，留巷效果比较理想，未出现任何安全和质量问题。本项目已经中国煤炭工业协会成果鉴定，达到国际领先水平，2011年获中国煤炭工业协会和山西省科技进步二等奖。

［1］ 付汉江．沿空留巷填充料技术研究［J］．建筑，2010（4）：98-99．

［2］ 刘光强．高性能混凝土在沿空留巷巷旁充填中的应用［J］．煤炭科学技术，2011（12）：56-58．

［3］ 申晓东．屯兰矿大断面沿空留巷技术实践［J］．煤炭技术，2011（4）：62-63．

［4］ 胡志伟．沿空留巷锚固技术与巷旁充填工艺［J］．科技情报开发与经济，2011（6）：75-77．

Pouring Materal Construction Technology of Underground Mining

Liu Guang-qiang

Mine pouring material is the filling material dedicated to roadside support of goaf side entry retaining roadway in coal mine，it is a special concrete prepared on the basis of greatly improving ordinary concrete performance．It not only should meet the rapid hardening，early strength，but also satisfy pumpability and filling，at the same time also meet the requirements of the production packaging and construction mixing equipment．In this paper through application of pouring material construction technology in Tunlan coal mine，from technical characteristics，process principles and processes，operating points，materials and machinery equipment，quality control，safety measures，benefits analysis and other aspects carry out introduction．The pouring material used for roadside support of goaf side entry retaining roadway filling，its performance is stable，filling body quality is good，applicability is strong，can vigorously promote and apply in coal mining of goaf side entry retaining．

Underground mining pouring material；Roadside packing；Construction technology

TD26

B

1672-0652（2013）10-0052-03

2013-07-16

刘光强（1959—），男，四川古蔺人，1982年毕业于中国人民解放军机械工程兵学校，高级工程师，主要从事煤矿建筑施工技术管理工作，（E-mail）lgq-0829＠163．com