8115工作面过老空巷预处理技术的应用研究

王建文

（晋能控股煤业集团铁峰煤业有限公司，山西 朔州 036000）

1 工程概况

晋能控股煤业集团铁峰煤业增子坊煤矿现开采5#和3#煤层，8115工作面位于301盘区北部，工作面标高1 230.7～1 265.5 m，主要开采5#煤层，煤层赋存稳定，煤层平均厚度13.10 m，煤层平均倾角为4°，煤层具有自燃倾向性，自然发火期为1～2个月，瓦斯等级鉴定为低瓦斯矿井。8115掘进期间频繁揭露老空老巷，当采面回采至距老空巷安全临界距离时，停止回采进行搬家至老空巷，以老空巷为新切眼继续回采。当揭露的老空老巷与采空区贯通后，原采空区封闭的工作环境气氛将会发生巨大变化，在这过程中容易导致自燃的发生。对8115工作面开采中对揭露老空老巷如何进行预处理，如何进行高效快速封闭，进行了实践探索，取得较好效果[1-6]。

2 掘进工作面与采空区贯通预处理方案设计

2.1 老空巷贯通期间的措施分析

当8115工作面掘进施工至将揭露老空巷位置附近时，进行以下的预处理措施：

（1）对于揭露的老空巷如原封闭处未采用混凝土墙，可安设局部通风机排放瓦斯，等待瓦斯浓度合格后标示贯通点位置，然后再对其进行封闭处理。

（2）对于揭露的老空巷如原封闭处采用混凝土墙，可采用钻孔排放瓦斯方法，等待瓦斯浓度合格后标示贯通点位置，然后进行掘进贯通作业。

2.2 贯通后的封闭施工措施分析

等8115掘进工作面与老空巷贯通后，设计应用一种新型的刚柔复合封闭法进行施工，如图1。该方法主要采用板闭、涂胶帆布、高分子发泡材料、粉煤灰袋、钢筋混凝土墙进行复合充填，从而实现快速封闭的目的，有效封堵漏风现象的发生，其抗冲击性能理想。

2.2.1 快速封闭施工

从图1可知，对8115掘进工作面在揭露的老空巷内用木板架设骨架，将涂胶帆布覆盖在木板，形成密封的板闭结构。在涂胶帆布层上涂高分子发泡材料（主要为赛福特），厚度0.6 m，实现快速封闭。

图1 老空巷刚柔复合封闭法示意图

该快速封闭施工优点：木板及其他材料取材便捷，施工快捷，1～1.5 h完成封闭施工，快速隔离采空区；方案中布置的涂胶帆布层可防止漏风，赛福特高分子发泡材料发泡迅速、喷涂便捷，能有效地封闭采空区。

2.2.2 缓冲墙

在0.6 m高分子发泡材料层外，构筑粉煤灰袋墙层，厚度2.8 m，在粉煤灰袋墙体两侧进行挂网防倒，砂袋垛接帮，上部接顶，应将巷道底部煤、浮矸及时清除干净，保障封堵的严实性。

粉煤灰袋墙层的优点：粉煤灰袋墙层支撑宽度大，不容易变形，墙层采用材料成本低廉。该设计能有效地降低巷道围岩的变形量，缓解采空区巷道的冲击，提高巷道的稳定性和安全性。

2.2.3 钢筋混凝土墙

在2.8 m的粉煤灰袋墙层外构筑钢筋混凝土墙，厚度1.2 m。施工方法：在高分子发泡材料往外共施工三组锚杆，三组锚杆间距250 mm，每组锚杆底板、顶板等距施工6根，两帮等距施工4根，锚杆上覆盖铁丝菱形网，菱形网纵横使用3道钢筋梯固定，然后喷浆机喷浆，达到总厚度1.2 m。钢筋混凝土墙施工方式如图2。钢筋混凝土墙层的优点：钢筋混凝土墙的强度大，能有效地抗击冲击力，对巷道起到有效支撑的作用。

图2 钢筋混凝土墙施工方式

3 老空巷封闭区域管理措施分析

3.1 留设注浆管路

在采用刚柔复合封闭法建立封闭墙体时，必须提前预留1路DN100注浆管路，在墙体外设置截止阀，以便向封闭区域灌注胶体泥浆或注入惰性气体。在墙体相应位置埋设温度传感器，同时敷设4路气体抽样束管，束管末端应处于回风流中且应靠近巷道顶部处，同时在墙体下部敷设2路DN100排水管，并设置阀门。

3.2 压注胶体

当封闭墙体建设完成后，在该墙体里侧施工钻孔，向封闭区压注复合胶体泥浆，建立胶体隔离带，封堵漏风通道。

3.3 封闭后的检测

（1）采用JSG-8型井下煤自燃发火束管监测系统对监测区域的自燃发火情况进行监测和预报，主要是对封闭采空区O2、N2、CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2等气体含量的监测分析，频率为每天一次。

（2）利用埋设的束管进行人工取样，工作人员对封闭采空区内的气体进行取样分析，当O2、N2、CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2等 气 体 含量出现异常后必须及时通知相关部门进行处理，频率为每天一次。

4 应用效果

8115工作面揭露多条老空巷，老空巷贯通后采空区的气氛环境发生变化，漏风通道会导致采空区煤层发生自燃。针对这一情况，提出了基于板闭、涂胶帆布、炉渣袋、高分子发泡材料、钢筋混凝土墙的老空巷刚柔复合封闭法。该方法在8115工作面揭露老空巷时进行了现场应用施工，应用结果表明，该方法可以起到快速封闭、有效封堵漏风的目的，同时抗冲击性能良好。该刚柔复合封闭法建设的墙体能有效地隔绝采空区有毒有害气体外溢。JSG-8型井下煤自然发火束管监测系统以及人工取样分析结果表明，在刚柔复合封闭法施工后，采空区自然发火概率大大降低，有效地保障了8115工作面揭露老空巷时作业区域的施工安全性。