巷道冒顶区泡沫混凝土充填技术实践.pdf

4 0 煤矿支护 2 0 1 3年第 4期 石家 庄中 煤 杯参 评 论文 巷道 冒顶 区泡沫混凝 土 充填 技 术实践 李建华孔德顺夏磊 [ 兖州矿业集团 鲍店煤矿 ，山东 邹城 2 7 3 5 1 3 ] 摘 要 对煤矿永久巷道 冒顶 区治理一般采用下棚接顶并充填水泥，由于水泥比重 大，在顶板充填对巷道有一定支护作用 ，但充填量大，顶板支撑 困难 ，并不是最佳 充填材料。泡沫混凝土质量轻 ，体积大 ，满足支护强度要求，该矿对巷道顶板 冒顶 区空间进行 了充填试验，达到 了支护效果。 关键 词 顶板 冒顶 区 泡 沫混凝 土 充填 1 概 述 煤矿处理 冒顶 区以往多采 用下棚 、接 顶 ，向冒顶区注入水泥浆等办法。采用注浆 充填 时 ，水泥 浆 的配 比一 般 为 ：水 ： 水 泥 ： 添加剂一1：2 ～3： 0 ． 1 6 ～0 ． 2 4 ，水泥浆 的 比重较 大 ，如 果 冒顶 区架 棚 边 角封 闭不 严 ， 很容易造成漏浆；架棚处喷浆厚度达不到一 定强度 ，注入的混凝土可能将喷浆层挤破。 鲍店煤矿北风井回风石门年久失修 ，顶 板 冒落 3 ～4 m。修复时，顶板的空洞区用泡 沫混凝土进行充填。由于具有发泡效果，使 泡沫混凝土与同体积纯水泥浆相 比，比重降 低 ，减轻 了注浆 液对 U 型棚 的直 接压力 ， 节约了注浆成本 ，保证 了安全生产。 2 泡沫混凝土介绍 2 ． 1采 用材料 ①发泡剂 ：泡沫混凝土发泡剂是以表面 活性剂为有机胶结料的聚合物，通过发泡机 的发泡系统 ，充分发泡 。 ②水泥为普通硅酸盐水泥。 ③拌和用水 ，符合 《 混凝土拌合用水标 准》的规定。严禁含酸性物质的水掺入发泡 沫剂 中，以免产生化学反应，影响发泡沫剂 的发 泡效果 。 2 ． 2 混凝土参数对照 表 1 泡沫混凝土参数对 照表 水泥 3 0 0 k g 水 1 8 0 k g 发泡剂 0 ． 4 k g 总容量 3 0 0 k g ／ m 抗压强度 0 ． 5 ～1 MP a 表 1为理论配合 比。现场施工时，需根 据现场水泥等级和环境温度等实际情况完善 施工配合 。在充填施工以前 ，必须进行混凝 土 的试 配 ，检 验混 凝土 的可泵 送 性 ，为施工 提供符合要求 的配合比。 2 ． 3泡沫 混凝 土的性 质 泡沫混凝土是利用机械方式将发泡剂制 作成泡沫，再将泡沫混入到水泥与水组成的 混合料 中，搅 拌均匀 浇筑成各种所 需 的规 格 ，经养护而成的含有大量封闭气孔的轻质 混凝土。由于具有大量封闭的细小孔隙 ，所 以采用泡沫混凝土回填具有以下优点：轻质 高强、密度和强度可调节 、高流动性 、固化 后的自立性 、施工便捷性 、耐久性 。 3施 工工艺 3 ． 1 操作 方法 与工 艺要 求 ①将发泡机 、注浆泵 、搅拌桶在工作地 2 0 1 3年 第 4期 煤 矿支 护 4 1 点放置平稳 ，若在斜巷使用，必须将发泡机 固定 牢 固 ，搅 拌桶 尽量 水 平放 置 。 ②调试发泡机 。根据现场实际需要 ，调 节发泡机发泡 的程度 ，具体配 比为：搅拌桶 ( 直径 5 0 0 mm，高度 l O 0 0 mm)内加水三 分 之 一 ，添 加发 泡剂 5 0 0 ml 。 ③调节水泥浆的配 比。在搅拌筒内添加 一 半 的水 ，5 0 k g水 泥 一袋 。 ④先将水与发泡剂在 1号搅拌桶搅拌均 匀 ，同时在 2号搅拌桶 内将水泥搅拌均匀 ； 然后用发泡机将 1号搅拌桶 内的发泡液进行 发泡 ，发泡后将 1 、2号搅拌桶混合搅拌 。 ⑤利用注浆 泵将泡 沫混凝 土注入 冒顶 区。注浆区域如图 1 所示。 图 1 充填位置断面示意 图 3 ． 2 泡 沫混凝 土 充填 流程 充 填 流程 如 图 2所 示 。 圈 2充 填 施 工 艺 流 程 图 3 ． 3充填 注 意事项 ① 由于市 面上水 泥 质量 参差 不齐 ，必 须 使用符合配 比要求规格的水泥。 ②泡沫混凝土的配 比和搅拌必须达到泵 送要求 ，泡沫混凝土一定要搅拌均匀 。 ③管道必须按要求安装正确 ，管卡要拧 紧到位不得漏水 ，管道必须固定 ，防止泵送 时管路跳动。 ④充填结束后 ，用注浆泵抽清水的方式 冲刷注浆管路 。 ⑤设备操作使用和维护保养必须严格按 照使用维护说明书进行 ，避免设备不必要的 故障。 ⑥上料必须保证连续供应 ，现场人工喂 料 ，必 须保 证 足 够 的人 手( 至 少 4人 ) 喂 料 。 4应 用效 果 ①采用泡沫混凝土充填的效果优于原混 水泥浆的充填效果 ，满足充填要求 ，实现充 填 目的。 ②该工程充填泡沫混凝 土 4 0 m。 ，充填 巷 道长 度达 2 0 m，整 个充 填过 程 中 ，没 有漏 浆情况的发生 ，壁后充填取得成功 ，充填材 料 利用 率达 到 1 0 0 。 图 3泡沫混凝 土实物 图片 5效益 分析 与鲍 店煤 矿原 有 的充填 措施 相 比 ，泡 沫 混凝土充填顶板空洞区较以往充填成本降低 2 5 ～4 O 。减 轻 了 U 型 棚 的 承 载 ，避 免 了 后续维护费用 的投入 ，经济效益相当可观 。 该充填技 术施 工工艺 简单 ，施工速 度 快 ，施工效果好 ，工人劳动强度低，大大节 省 了人力 ，提高了劳动效率。 6 推广 应 用前 景 冒顶区泡沫混凝土充填技术 ，是对巷道 4 2 煤矿支护 2 0 1 3年第 4期 维修技术和充填技术的一次大胆革新和探索， 为今后巷道修复提供 了积极的借鉴经验，具 有重要的推广价值和广泛的应用前景 。目前 泡沫混凝土被成功应用于溜煤眼充填封闭、 密闭墙施工等工程 ，应用效果明显。 第一作者简介李建华 男 ，1 9 7 0年出生 ， 2 0 0 4年毕业于山东科技大学采矿工程专业。 现任兖州矿业集团公司鲍店煤矿巷修工区任 区长，高级工程师 。 ( 收稿 日期：2 0 1 2年 1 2月 2 3日，责任编辑 ：王方荣) 全 国煤矿 顶板管理 与技 术交流会议在 长沙 召开 煤矿顶板支护工作是煤矿安全生产管理 的重要 内容 ，是关系到矿工 的人身安全与和 谐矿区建设的大事。为交流煤矿顶板管理经 验与科技创新成果，进一步推动煤矿支护改 革和支护技术的发展 ，2 0 1 3年 1 1 月 2 1 ～2 2 日，“ 全 国煤矿顶板管理与技术交流”会议 在湖南长沙召开 。中国煤炭工业协会原副会 长、中国煤炭工业协会高级顾问王广德、中 国煤炭工业协会行业协调部主任孙守仁 、支 护专业委员会主任陈奇、副主任晨春翔、王 富奇 、黄建 中、秘 书长杨树 勇、中科 院 院 士、支护专业委 员会专家组 组长何满 潮教 授 、专家 组副组长 康红普研究 员、张农教 授、王方荣研究员、三一 国际吴家梁总经理 出席了会议 ，来 自高校、科研院所 、各大矿 业 集 团公 司 的领导 、工程 技术 人员 1 6 0余人 参加 了会议 。 会议 由中 国煤炭 工业 协会 煤矿 支护 专业 委员会秘书长杨树勇处长主持 ，中国煤炭工 业协会行业协调部孙守仁主任代表中国煤炭 工业协会致辞 ：对这次大会的成功召开表示 热烈祝贺!并希望通过大会交流全国煤矿顶 板支护新技术、新工艺 、新材料、新装备 ， 总结经验和教训 ，为有效改善煤矿顶板 的安 全状况 、实现煤矿安全高效开采作贡献。 中国煤炭工业协会原副会长、中国煤炭 工业协会高级顾问王广德做 了 “ 目前煤炭行 业 的经济形势及发展”的报告 ，中国煤炭工 业协会煤矿支 护专业委员会 陈奇主任做 了 “ 加强煤矿顶 板管理 ，实 现安全高效 开采” 的报告 ，三一国际总经理吴佳梁做了 “ 三一 国际发展战略定位 、技术及产品 (“ 轻量化 高端”液压支架)的报告。 煤矿支护领域 的资深 专家 ，中科 院院 士、中国矿业大学 ( 北京)深部国家重点实 验室主任何满潮教授 、中煤科工集团首席科 学家、煤科总院开采研究院院长康红普研究 员 、中 国矿 业大 学矿 业工程 学 院副 院长 张农 教授 、中煤科工集团首席科学家、天地科技 开采装备研究所所长王国法研究员、中煤科 工集团太原研究院短壁机械化开采研究所所 长、首席专家、矿山工程技术发展公 司总经 理周茂普研究员 、万华实业集团副总裁李禄 教授级高工在大会上做了专题学术报告 。 大会举 办 了煤 矿顶板 管理 经验 与技 术创 新、产品创新专家论谈 ，来 自高校 、科研院 所、煤矿一线 、支护装备制造企业的 1 8位 专家 、教授、工程技术人员在大会上进行了 学术交流 。支护专业 委员会副主任晨春翔、 专家组副组长张农 、王方荣主持了学术报告 和学 术交 流 。 大会组织全体代表参观了三一重工集团。 部分同志还参观了湖南科技大学 ，与湖南科 大矿业 学 院的教授 进行 了座谈 和学术交流 。 大会 开 得很成 功 ，取得 了预期 的效果 。 ( 王方荣供稿)