“模板-填充”快速构筑密闭墙施工工艺研究

任大鹏

（山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司成庄矿,山西 晋城 048000）

成庄矿井下构筑的封闭墙主要采用传统的喷浆构筑，该工艺在施工时存在不少弊端，不仅需要的劳动力较多，工作量大，而且作业环境差，喷浆构筑的封闭墙的质量也存在受压开裂的问题，导致封闭墙失效。针对成庄矿井下构筑封闭墙时采用传统工艺带来的问题，结合矿上实际情况，探索快速、安全、高效构筑密闭墙的新工艺迫在眉睫，结合国内外快速构筑密闭墙研究现状[1-2]，提出了针对成庄矿实际地质条件的快速构筑密闭墙“先模板-后填充”施工工艺[3]，即采用吊挂柔模袋的方式构筑充填模板，然后在柔模袋内直接灌注充填材料，固结成型形成密闭墙。

1 快速构筑密闭墙的施工工艺

1.1 充填设备及系统布置

选择充填设备要考虑到充填压力是否满足要求，结合成庄矿实际情况，可采用LCT-10/1.2-1型矿用螺杆充填泵[4-5]进行充填，该充填设备为卧式箱体结构，设备其他主要的组成部分包括粉料进料仓、粉料螺旋定量输送装置、粉料调速器、浆料混合仓、螺杆泵体、隔爆电动机、进水接口、出口。该设备有一定的智能功能，一人操作，可实现下料精确、定量下料搅拌和连续输送料浆，既能节约人力物力，又能精确制浆运输浆料。

1.2 充填支护材料及主要技术参数

选择充填柔模袋内的材料一定要考虑到该材料的特性满足要求，既要完全阻燃，且不能有毒腐蚀性。综合考虑选择联邦充填1号材料，该材料为一种单液无机材料，完全满足充填材料特性。

充填材料使用方法：该材料使用时注意水灰比，必须满足1.5:1的比例，将此比例的水和灰进行搅拌，搅拌均匀后立即进行输送充填，必须在20min内完成输送，该材料加水搅拌后20min失去流动性，输送完成后等待40min可观察到该材料完全固化，2h后材料固化强度可达4MPa，1d后强度可达7～8MPa。

充填模板是快速构筑封闭墙成功与否的关键，可采用阻燃和抗静电的一级风筒布材料制作的柔模袋作为充填模板。针对15#横川断面情况制作充填柔模袋，柔模袋为梯形体，尺寸为长×宽×高=（6.2～5.2）m×1m×3.6m，柔模袋为无底柔模袋，吊环、对拉钢筋孔、缝合边加工方法与现行沿空留巷柔模袋一样。柔模袋示意图和柔模袋布置图如图1和图2所示。

图2 柔模袋布置图

1.3 柔模袋充填模板的施工方法

柔模袋模板支设时需要注意：（1）支设模板前需要刷帮清底。支设模板前需要将需要支设的地点的底板浮煤和巷道两帮清理干净、平整，并在底板挖200～300mm、宽1m的槽，以便将柔模袋模板插进去，进行固定。（2）刷帮清底后要吊挂柔模袋，在支设过程中要注意是否平整，要注意巷道周围的锚杆和锚索不要将柔模袋刮破，一旦刮破立即将刮破处用铁丝扎紧，以防灌注过程漏浆。（3）需要在封闭墙附近支设单体液压支柱。支设单体液压支柱的距离离封闭墙不宜过远，1m左右为最佳，单体支柱间距为0.8m。（4）按照设计需要架设对拉钢筋和钢筋梯梁。对拉钢筋、钢筋梯梁、托盘、螺母按照设计进行安装，锚杆和钢筋梯梁可以采用钢丝吊挂方式安装，锚杆的排距为1.0m左右。（5）在单体支柱内侧铺设钢筋网和木板。钢筋网首先要在单体支柱内侧铺设，随后铺设木板，木板铺设要按设计的间距0.3m，排列整齐。

在铺设过程中要注意对拉钢筋的位置，铺钢筋网和木板时可以在靠一侧的底部，预留一个人行通道（高1.5m，宽0.5m），可以进入充填空间内，在最后封闭人行通道。

1.4 施工过程中需要注意的事项

支设好柔模袋模板后，对充填空间进行充填，利用选好的充填设备LCT-10/1.2-1型矿用螺杆充填泵，以及选择好的充填材料联邦充填1号材料，注意材料充填时间，进行连续性充填，需要注意的事项有：（1）充填前做好充填准备。即对工作面后方充填区域的浮煤和矸石等进行清理，支设好充填袋，架设好钢筋网、木板、拉钢筋、打木点柱、单体液压支柱、背实木板和钢筋网等，检查无误后准备工作完成；（2）充填泵的检查工作。检查电机是否正常，输送管路是否通畅，充填泵充填前要用清水进行清洗，达到清除杂物、湿润管路的目的，待检查无误、清水清理后，开动充填泵，将已配比好的水灰均匀倒入，充填泵将料均匀搅拌输送，充填点的人员注意出料口的浆液是否达到要求，如果达到要求，将出料口放进充填袋进行正式充填，若浆液不符合要求，停止充填设备重新调试，直至浆液满足要求时才进行充填；（3）在充填过程中，要注意充填速度。充填速度过快有可能因为压力过大导致充填管路破裂，速度过慢有可能延误材料最近充填时间，导致材料在管路中凝固而堵塞管路，经过大量实践经验可知液面高度确保在20～30cm为宜。充填点的工作人员要注意充填袋周围情况变化，如有突发情况应该及时处理，另外在充填体即将接顶时要密切关注，尽可能使充填材料与顶密实连接，不要有空隙，密实接顶后立即拿出注浆管，发信号立即停止充填工作，将充填口捆扎结实，保证浆液不外漏；（4）充填材料充填完之后，需要用清水及时冲洗管路和充填泵，将清洗掉的浆液流入采空区，避免井下污染。充填工作完成1d以后，可将外侧支设的单体柱和木柱拆卸（可下次再次利用），拆卸完之后在封闭墙外侧铺设钢筋梯梁，并上紧对拉钢筋托盘和螺母，充填工作全部完成。

2 现场准备及应用

“模板-填充”快速构筑密闭墙施工工艺在4320综放工作面15#横川进行了现场试验。作业人员分为：一是充填作业人员，每班需10人，分2d施工完毕，共需20人，其中充填泵处2人，备料、上料各1人；二是充填地点配备2名施工人员，负责充填管路与充填柔模袋连接，以及充填过程中实时情况监测与处理，施工完毕后，共同清洗设备及管路。通过现场应用并对固结成型的密闭墙进行30d的现场监测，密闭墙变形较小，最大变形量2cm，变形区域之和约0.02m2，未出现裂缝等其他情况，与之前相比围岩变形有所减小。

3 结语

针对成庄矿通风闭墙构筑主要靠喷浆构筑，存在材料运输量大、劳动强度大、施工周期长等问题，提出“模板-填充”快速构筑闭墙工艺，该工艺有材料消耗量少、早期强度高、增长速度快、泵送性能好、材料运输量小、充填体具有一定的韧性等优点，完全满足井下安全需要，为矿井的正常生产提供了安全保障。