泡沫混凝土防火防爆密闭墙设计及其施工技术.pdf

煤矿 现代化 2 0 1 3 年第2 期 总第1 1 3 期 泡沫混凝土防火防爆密 闭墙设计及其施工技术 唐子波， 孔德顺 ， 李 华 ( 兖州煤业股份有限公司 鲍店煤矿， 山东 济宁 2 7 3 5 1 3 ) 摘要针对现有煤矿 井下密闭墙设计及其施工技术难题 ，利用泡沫混凝 土具备的 良 好的物理力学性能 ， 设计 了一种泡沫混凝土防火防爆 密闭墙 ， 提 出了相应的施工工艺。该 密 闭墙具有施工速度快 ， 工人 劳动强度低 ， 抗压 强度可调 ， 柔性强、 变形能力大， 耐火性能好 ， 抗 冲击能力强等优点， 有广泛的推广应用价值。 关键词充填 ； 防火防爆 密闭墙 ； 施工方法； 施工工艺 中图分类号 ： T D 7 7 1 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 9 — 0 7 9 7 ( 2 0 1 3 ) 0 2 — 0 0 3 6 — 0 3 煤矿井下密闭墙种类较多 ，包括防火墙 和盲巷 密闭墙 、 密闭泄水挡风墙 、 密闭巷道抽排瓦斯墙等 。这些墙的作用各不相 同 ， 结构 和质量标 准也不相 同， 但亦 有共性 。 性能优异 的密闭墙应至少具备如下 特点： ①施工速度快， 劳动强度低 ； ②在一定外力( 例 如 ： 顶板压力 ， 空气冲击波等 ) 作用下 ， 依然能具有 良 好的密闭性。 1 煤矿 井下密 闭墙现 状 国内传统的防爆密闭墙多为砖墙结构， 这种密闭 墙使用技术成熟 、 实践经验丰富 ， 被广大设计人员熟 识。 但工程建设工期较长、 费用较大， 并且不能满足快 速密闭的要求， 且在动压作用下极易开裂漏风。近些 年 ， 多种不燃的胶结泡沫树脂材料被应用到矿山密闭 墙建设 中， 国内许多矿山也尝试应用新型材料和新工 艺来建造密闭墙 ， 并取得了不错的效果， 包括： ①粉煤 灰加高水凝胶材料；②聚氨酯泡沫塑料喷涂层密闭； ③泡沫树脂用作临时密闭；④罗克休泡沫密闭墙； ⑤ 气囊式快速密闭； ⑥撑伞式密闭。但这些密闭墙厚度 薄 、 漏风量大 、 不坚固 ， 抵抗 瓦斯爆 炸冲击 波能力极 差 ， 很容易成为影响矿井安全生产的事故隐患14 ] 。 针对现有煤矿井下密闭墙设计及其施工技术难 题 ，本文提 出一种泡沫混凝 土防火 防爆密闭墙及施 工工艺 2 泡沫混凝土密闭墙设计 泡沫混凝土通常是用机械方法将泡沫剂水溶液 制备成泡沫 ，再将泡沫加入到含硅 质材料 、钙质材 ( 2 ) 集贤煤矿 9 # 煤层瓦斯含量在瓦斯带内有随 上覆基岩厚度的增加按 W= 0 ． 0 2 6 8 Hi 一 8 ． 8 9 9 8增加 的 整体分布规律 ，并以此绘制了煤层瓦斯含量趋势等 值线图， 更加直观的反映瓦斯含量分布的整体规律。 ( 3 ) 通 过数学模 型预测集 贤矿西二采 区煤层上 覆基岩厚 度在 5 5 6 m、 6 3 1 m处 的煤层 瓦斯 含量值分 别为 6 m 3 ／ t 、 8 m3 ／ t 。煤层上覆基岩厚度 6 3 l m以深属于 高瓦斯带， 有可能出现瓦斯动力现象。在生产中， 高 瓦斯带内应采取必要的防范瓦斯动力现象的措施 。 特别是向斜轴部、 断层附近及岩浆岩作用区域 ， 要进 行瓦斯含量、 瓦斯压力等必要的瓦斯参数的测定， 更 好地为煤矿瓦斯灾害预警及防治提供依据。 社 ．1 98 8． 7． f 4 ]李晓英， 任风和等． 黑龙江省东部区域动力学环境分析[ J ] ． 黄金科学技术， 2 0 0 8 ， 1 6 ( 2 ) ： p 2 4 — 2 8 ． 【 5 ]武国忠， 刘安等． 黑龙江省三江盆地绥滨坳陷沉降史分析 【 J J ． 大地构造与成矿 学， 2 0 0 7 ， 3 1 ( 4) ： p 4 1 2 - 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3 泡沫混凝土防火防爆密闭墙充填施工 3 ． 3 ． 1 充填 系统组成及充填能力 充填系统由制浆系统，制泡系统和混合系统组 成。 其中， 制浆系统由上料机， 搅拌机、 泵送机、 电器控 制系统等组成 ； 制泡系统由制泡机 、 气路控制系统 、 电 器控制系统等组成。充填系统工艺流程见图 3 。 图 3 充填系统生产工艺流程图 根据鲍店煤矿防火防爆密闭墙充填区域生产安 排 ， 按充填区域高 3 m， 宽 4 m， 充填厚度 2 m计算 ， 每 天 2 个循环 ， 充填一个班 。根据泡沫混凝土性质 ， 每 3 7 煤矿 现代化 2 0 1 3 年第2 期 总第1 1 3 期 日泡沫混凝土浆体充填高度为 l m， 计算得每天充填 2 4 m， ， 即本密闭墙 1天即可施工完成。 3 3． 2充填 系统选址 浆料 、泡沫质量的好坏直接关 系到整个充填效 果 ， 其制备是整个充填系统中非常重要 的环节 。 考虑 到发泡的泡沫质量 ，泡沫输送管道与混合系统之间 距离要尽可能的短 ，所以将制泡系统放置于料浆混 合系统附近 。 充填管路过长会造成清理管道时间增长 ，用水 量增大， 根据鲍店煤矿充填区域具体情况， 经综合考 虑后决定将鲍店煤矿充填系统置于距离充填区域 2 0 m 处 。 3 ． 4 泡沫混凝土防火防爆密闭墙快速施工工艺 3 ． 4 ． 1 浆料制备 系统准备 在正式进行充填工作之前 ，检修人员应对充填 系统进行全面检查 ， 包括上料搅拌泵送 系统 ， 制泡混 泡及控制系统和输送混合系统等，确保充填设备与 管路等畅通。 一切就绪后， 开始按表 1 推荐配合比进 行充填。 表 1 推荐混凝土配合比： ( 单位： k g ／ m ) 水泥 粉煤灰 水 泡沫剂 外加剂 抗压强度： MP a 3 00 20 n 2 5 0 n6 4 ％ ’ 3 充填工作分 以下三个 阶段进行 ： ( 1 ) 充填准备阶段 。 在充填之前 ， 先将管道用清水 湿润 ， 将发泡剂与水按 1 ： 7 0的比例调好 ， 备好水泥。 然 后进行试生产 ， 注意各子系统的运行情况 ， 重点观察 水泥浆体与泡沫两种浆体是否按 l ： 1 体积比输送。 ( 2 ) 正式充填阶段。正常充填工作开始后， 水泥 浆体与泡沫生产系统尽量保持连续生产 ，减少停泵 次数 ， 保持充填工作 的连续性。 ( 3 ) 充填结束阶段。充填工作结束后， 必须对管 路进行清洗。 清洗管路用水量要适量 ， 只要把管路 中 残存的水泥浆体冲出即可， 避免工作区域出现积水。 3 ． 4 ．2 泡沫混凝土防火防爆密闭墙快速施工作业程序 充填工作面在充填 的过程中大致要经历如下几 步 ： 第一 步 ： 将充填 区域 清理 干净 ， 将充填设备 ， 制 泡混泡设备安装在充填区域外侧， 布设充填管道。 第二步： 对充填区域底板 、 顶板以及两帮进行掏 槽 。 第三步 ： 在充填 区域位置设置支撑墙 ， 该支撑墙 可以由煤矿常用 的木柱和木板来构筑 ，并覆盖塑料 薄膜， 必须要保证木板上没有钉子尖刺等凸出， 防止 将塑料薄膜戳破 ， 发生漏浆现象 。 第 四步 ：对泡沫混凝土防火 防爆密闭墙 中间位 置顶板 、 底板和两巷道壁处打锚杆 ， 用钢丝将锚杆捆 3 8 扎牢 固， 形成一个笼状。 第五步 ： 在施工侧一方 打部分高度 支撑墙 ， 连接 轻质泡沫混凝土泵送接 口，向所围成 的区域充填轻 质泡沫混凝土。 第六步： 对充填区域进行注浆充填， 随着充填高 度的增加 ， 继续设置支撑墙 。 第七步 ： 充填过程 中， 密切观察充填 区域周 围情 况 ， 发现情况及时处理 。 第八步 ： 充填快 接顶时 ， 通知浆 料输送 泵站 ， 停 泵打水， 将管路内残留浆体打出。 待充填体完全接顶 后， 将注浆管从充填区域取出并用木板、 塑料和细铁 丝捆扎紧充填 口。 第九步： 在充填结束时， 对充填设备和充填管路 进行清洗 。 3 ． 5 充填劳动组织与充填作业安排 在充填工艺过程 中， 需要各工种相互配合才能完 成充填工作。 各工种主要分布于以下各环节与工作地 点： 制浆站、 充填点。 各工种职责为： 上料工 2 个人， 负 责上料。 操作工 2 人， 分别负责上料搅拌泵送系统、 输 送系统 和制泡混泡系统的操作 ； 充填工 1人 ， 负责充 填区域注浆 ； 维修工 1 人 ， 负责对设备进行 日常维护 ； 班长 1 人 ， 对整个充填质量 、 安全 、 进度全面负责。 4结论 设计 了一种适用于煤矿井下充填 的泡沫混凝土 充填系统及工艺， 针对煤矿生产 中密闭墙 出现 的问题 及现有密闭墙施工技术的不足 ， 提出了一种新型密闭 墙施工技 术 一 泡沫混凝土 防火 防爆密 闭墙快速施 工技术 。详细论述 了基本结构 、 施工方法 、 施工工艺。 该技术具有施工工艺简单， 施工速度快， 施工效果好， 工人劳动强度低， 施工效率高的特点， 具有很好的防 冲击 ， 抗压和耐火性能 ， 有广泛的推广应用价值 。 参考文献 ： f 1 ]黄玉诚 ， 靳 建顺 ， 耿向慧等． 泵送 充填构筑 密闭墙技 术的应 用【 J J ． 煤矿安全． 2 0 1 0 0) ： 3 4 — 3 6 ． 【 2 】张连 富， 王浩． 各类密闭墙在矿 井中的应 用[ J ] ． 矿 业安全与 环保． 2 o o 1 ( 2 8 ) 增： 2 2 — 2 3 ． [ 3 ]张青松 ， 刘朝文， 郝宇． 封闭火区密闭墙的构筑技术[ J ] ． 煤 矿安全． 2 0 0 8 ( 9 ) ： 3 6 — 3 8 ． [ 4 ]滕博， 姜福兴， 莫 自宁等． 煤矿防爆密闭墙技术标准探讨【 J ] ． 煤炭科学技术． 2 0 0 7 ， 3 5 ( 2 ) ： 9 7 — 1 0 0 ． 作者简介： 唐 子波( 1 9 6 6 一) ， 男， 山 东人 ， 高级 工程 师 ， 鲍 店煤矿 生产 副矿 长 。 ( 收稿 日期： 2 0 1 2 — 1 1 — 4 )