综采工作面大断面切巷充填技术

朱建东

(大同煤矿集团 云冈矿，山西 大同 037003)

某矿8201工作面在圈定过程中揭露一火成岩带，该火成岩影响倾向长45～78 m，影响走向长168 m，对工作面的顺利回采造成严重影响，因此在工作面圈出后提前开掘了一大断面二切巷，计划采至火成岩即停采搬家至二切巷。后期考虑到矿井接续以及最大程度地回收煤炭资源(可回收10万t)，决定强行通过火成岩影响区。由于大断面切巷会对回采造成众多影响，若支护不当，就会被工作面超前压力压变形甚至压垮，严重制约工作面的安全回采。为了减少矿压带来的影响，提前对8201工作面二切巷实施充填以实现煤体再造[1-2]。

1 工程概况

8201工作面开采煤层为山西组2号煤层，平均煤层厚度为3.1 m，盖山厚度为391～427 m，工作面倾向长180 m，走向长2 100 m，二切巷位于距离巷口620 m的位置，切巷设计长180 m×宽7.7 m×高3.1 m，本次需要充填断面为长180 m×宽6.7 m×高3.1 m，预留1 m宽距离不充填，兼做行人和通风通道，经计算需要充填总体积为3 738.6 m3，充填平面示意见图1。

2 充填工艺与要求

2.1 支模

在距离切巷煤壁侧约1 m的位置支设木柱，木柱长为3.1 m，直径不小于20 cm，柱间距为2 m。支柱前要先使用风镐刨深不得小于0.1 m的柱窝，后将木柱立起，用木楔子将木柱与顶板背紧。然后用长为0.75 m、直径为10 cm的撑木将木柱最顶端与煤壁撑紧，且撑木与木柱之间通过耙具固定牢固(不得少于2个耙具)，另外撑木与煤壁之间用木楔子背紧。采用长2 000 mm×宽200 mm×厚30 mm的木板对充填区域周边进行密铺围堵，将木板放在圆木填充侧，通过铁钉加以固定，每个木板与木柱交叉处固定铁钉数不得少于2个，见图2。

图1 充填平面示意

图2 支模示意(mm)

2.2 配料、拌料与上料

本次充填选用的材料为水泥、末煤、速凝剂，其配比为水泥∶末煤∶速凝剂：水=1∶4∶0.035∶0.6，且速凝剂必须按添加量边使用边向末煤混凝土投入。为了确保质量，配料时要按照材料体积比进行配料，要对配料用木箱、袋子等容器进行准确计量，拌料应该在平整的地面上进行，且施工前应计算和把握好每班的用料量，干拌料应在半小时之内用完，当班拌好的料当班必须用完。人工拌料时采用潮拌料，为了防止潮拌喷射时堵管，其干拌料加水一般为10%～12%(重量)，水泥和末煤在一起搅拌3次，水泥和末煤(粒径不得大于6 mm)必须清底，翻拌到混合均匀，且使用潮拌法的料手握成团，松开即散，嘴吹无灰。

2.3 充填方法

在填充8201工作面二切巷时，在距离巷道底部0～2 m高范围内，采用人工配合装载机拌料填充，在填充上部时，即2～3.1 m巷高范围内采用喷浆机喷射作业。施工顺序从胶带巷侧二切巷口开始向回风巷侧后退式充填。施工时以1 m为单位施工步距，由底板向顶板递进，直至与二切巷顶板相接并且接触严实，待充填材料凝固并养护10天后，木柱与木板均可回收。

2.4 喷射末煤混凝土管理

1) 施工前的准备。将水源从回风巷通过直径130 mm管路接至8201工作面二切巷工作点；将电源从回风巷接至8201工作面二切巷工作点；接好喷浆机风、水管路，输料管路要平直不得有急弯，接头要严密，不得漏风、漏水，严禁将非抗静电的塑料管做输料管使用；喷射末煤混凝土采用湿式喷浆机(PS71)作业，且稳设在8201工作面二切巷平整且支护完好的地面处；喷射前，先用高压水冲洗作业区段，保证末煤混凝土与岩面粘接牢固；认真检查风水管路，先进行送风、送水实验，看是否有漏风、漏水现象，若发现漏风、漏水现象，及时处理，并放出压风管路的积水(风管出口不准对人)；检查喷浆机是否完好，并送电空载试运转，紧固好摩擦板，不得出现漏风现象；喷射人员要佩戴齐全有效的劳保用品(防尘口罩、乳胶手套和护目镜)。

2) 喷射末煤混凝土。喷枪手必须戴长筒胶皮手套、防尘口罩、防喷溅的有机玻璃护眼镜、穿雨衣和雨裤进行操作。喷射末煤混凝土作业时应配两人，一人持喷头喷射，一人辅助照明并负责联络。喷射时喷枪手一手紧握喷枪掌握方向，一手握住水截门控制水量大小，要注意水灰比。可根据喷射效果和输料管路距离来确定工作风压，一般输料距离为30～50 m时，工作风压为0.12～0.17 MPa，输料距离为50～100 m时，工作风压为0.16～0.22 MPa。喷射末煤混凝土时速凝剂掺入量不宜过早，掺入速凝剂到喷射时间不宜超过30 min。要保证作业地点温度不低于5℃，末煤混凝土未形成强度后不得受冻，冬季地面运下的喷料，要在井下自燃预热，预热后温度不低于5℃。喷射后的末煤混凝土，应每班洒水1～2次，养护时间不低于10 d。喷浆完成后，卸开枪头，清理喷浆机内部和输料管系统中的剩料，回收漏出作业区段的末煤混凝土(当班必须清理干净，并进行综合利用)，码放工具。

3 充填质量标准

1) 必须保证喷射的末煤混凝土严格按配比施工且搅拌均匀与8201工作面二切巷顶板接触严实，不得留有缝隙。

2) 喷出末煤混凝土以不发白、无干斑、无滑移流淌、表面有光泽为宜。

3) 喷射末煤混凝土使用必须用标号不低于425号的普硅水泥，末煤粒径不得大于6 mm，使用水要求为符合饮用水pH值即可，且强度达到f=3.672 MPa。

4) 填充后必须进行人工捣振，确保充填沫煤混凝土充实、饱满、不得有空洞现象。

4 结 语

通过对8201二切巷进行末煤混凝土充填，实现了大断面空巷内煤体再造，杜绝了以往工作面直接过空巷存在的顶板隐患，使工作面安全快速通过大断面空巷，技术效果较好，为其他矿井同类型工作面过空巷提供了经验借鉴。