巷道快速密闭墙技术及装备的研究

李永利

(山西陵川崇安关岭山煤业有限公司，山西 晋城 048300)

山西陵川崇安关岭山煤业有限公司位于晋城陵川县杨村镇岭北底村，2009年煤矿兼并重组后矿区总面积7.19km2，工业资源/储量为34553.9kt，设计资源/储量为28218.1kt，矿井设计可采储量为17168.5kt，生产规模为60万t/a，批准开采2、3、15号煤层。煤矿井下经常因通风和各种灾害需要将井下巷道密闭起来，特别是在高突瓦斯矿井和有煤炭自然发火的井巷需要密闭时，要求时间尽量短，速度尽量快，并且有瓦斯煤尘爆炸时既不能伤人也不能因密闭墙崩塌而二次伤人。因此基于快速密闭墙的构建需要，同时考虑传统密闭墙存在的问题，研制一种既能立刻封闭又能卸压防爆的密闭墙是非常有意义的。

1 传统密闭墙存在的问题分析

传统临时密闭墙的作用是暂时遮断风流，防止火势发展。该矿的传统临时密闭墙是用浸湿的帆布、料石、木板或木板夹黄土等构筑而成，在实践应用过程当中存在着以下问题：

（1）料石、立柱等在修正和安装过程中容易发生伤人的安全隐患。

（2）传统密闭墙的抗压能力比较弱。料石、木板、黄土等都是刚性材料，构建的密闭墙通风设施容易发生垮落、开裂等现象，造成了密闭墙的漏风，需要经常进行维修作业。

（3）山西陵川崇安关岭山煤业井下掘进巷道为直墙半圆拱形，宽度5.8m，高度3.5m，断面面积为16.8m2。传统密闭墙通风设施的构建和拆除都极为不便，存在严重的安全隐患。

2 巷道快速密闭墙技术及装备的设计

基于以上情况，该矿与阳泉新鑫科技研究所联合开发了用于煤矿生产抢险救援的“巷道快速密闭墙技术及装备”。该技术及装备为一种通风设施，主要用于煤矿井下通风系统调改风量、堵截巷道风流、封闭采空区、密闭灾区等。巷道快速密闭墙技术及装备属瓦斯煤尘爆炸防治技术和瓦斯事故应急救援技术，能封闭采空区和灾区，救护人员可通过该装置进出灾区探明灾情，发生灾情时能隔断爆炸火源，预防瓦斯灾情扩大，同时保护密闭区不被破坏，保障通风系统可靠和稳定。

2.1 基本结构分析

通过检索，目前最先进的快速防爆卸压密闭为板墙上喷沫塑料，缺点是密闭厚度薄，漏风量大，不坚固，服务寿命短，抗灾能力差，甚至影响日常通风工作，成为安全隐患。根据理论研究分析、设计实践、实际施工、初步工业性试验和煤矿实际应用，巷道快速密闭墙技术及装备的开发是可行的。

该巷道快速密闭墙设备的基本结构由钢管骨架、卸压密闭钢板（钢管骨架一端）、集气罩和防火网（钢管骨架另一端）三大部分构成，整体结构如图1所示。

图1 巷道快速密闭墙示意图

其中钢管骨架为穿越密闭墙中部的大直径钢管通道，如图2所示。

图2 巷道快速密闭墙设备基本结构

2.2 工作原理

通过强力支护在巷道形成的段落空间中，利用高分子化学密闭材料进行填充形成墙体，起到隔绝密闭的作用。在通道钢管的两端颈部设有一道防护罩、防火金属网和卸压密闭钢板，在非密闭区一侧的端口上设置有卸压密闭钢板，在密闭区侧安装有气样、温度等探测孔，可以实现密闭通道、日常检测和防护等多样化功能。

2.3 技术路线分析

（1）选用高强度脚手架和吸收冲击波化学高分子材料，以及具有防爆卸压功能的自动闭合盖，特别是密闭区内若出现爆炸火焰外泄，可通过防火网彻底隔绝，杜绝灾情扩大，提高矿井的防灾和抗灾能力。

（2）该技术及设备已在河北等地使用，特别是在井下火灾治理过程中效果显著。

（3）达到煤矿通风质量标准中的永久密闭墙标准→选择密闭墙位置→掏糟→搭脚手架→固定防爆卸压管→两脚手架内侧上挡板→充填黄土或高分子化学材料→实现目标。

2.4 技术优点

（1）该快速密闭墙技术及装备的质量可达到永久密闭墙质量标准，施工时间仅为永久密闭墙施工时间的1/9～1/6，大幅度节约了施工时间，创造了较好的经济安全效益。

（2）该快速密闭墙技术及装备中应用的金属管道、端头盖、挡板等进行拆装后能回收使用，安装、拆装、运输都比较方便。

（3）该快速密闭墙装备整体上比较轻便、坚固，不漏气，可以长时间使用。

（4）该快速密闭墙装备使用的端头盖具有防止爆炸、隔断火焰、抗冲击波的作用，一定程度上可以降低安全事故发生后的损害，提高抗灾防灾能力，在处理巷道瓦斯爆炸、煤层自燃时的应用效果较好。

2.5 技术指标

（1）该技术设备的适用性广，可应于各种断面及各类复杂的巷道中。

（2）该技术设备具有防水、阻燃、抗静电等性能特点。

（3）该技术设备设有顺穿密闭区的开闭可控制的大直径钢管通道，在有需要时可以开通密闭区进入灾区查明相关事故情况。

（4）该技术设备漏风情况近于零值，密闭墙的构筑时间短，在0.5～3h内可以快速实现密闭墙的构筑。

整体来讲，该巷道快速密闭墙技术及装备优于传统密闭墙，具有工期短、功能多等优点，适合在抢险救灾中推广应用，具有很高的安全和经济效益。

3 巷道快速密闭墙技术的应用及效果分析

3.1 在瓦斯引燃事故中的应用

2014年4 月，关岭山煤业重组的基建矿井发生了电焊引燃瓦斯的重大事故，掘进大巷断面16.8m2巷道着火50余米，火烟2m，每封堵一次，火烟向外延伸一次，15d未能封闭。

此时，针对掘进大巷断面的情况采用巷道快速密闭墙技术，仅用1.5h通过高分子化学密闭材料进行填充形成墙体，起到隔绝密闭的作用，封闭了掘进头，有效地控制了火势的蔓延，经过3d的努力成功完成了灭火任务。

3.2 煤尘自燃事故中的应用

2016年2 月15 日，关岭山煤业3号煤层因自燃引起工作面煤尘瓦斯爆炸，由于已构建了巷道快速密闭墙装备，该装备具有防爆卸压密闭器，因此无论是封闭过程还是火区管理过程，均未造成人员伤亡和财产损失，并安全、高效、快速地实现了抢险救灾。

巷道快速密闭墙装备能安装到该煤矿正在使用的密闭墙上，不但解决了煤矿井巷“一通三防”日常管理中通风设施施工难、施工慢，通风密闭墙漏风，通风系统不稳定等重大难题，同时该密闭墙还具有防止瓦斯爆炸、隔断爆炸火焰、卸压防止密闭墙损坏的作用，提高了“一通三防”的管理水平，增强了矿井防灾能力和抗灾能力。

4 总结

针对山西陵川崇安关岭山煤业公司的实况，研制一种既能立刻封闭又能卸压防爆的巷道快速密闭墙技术及装备，该技术可以有效实现通风系统调改风量、堵截巷道风流、封闭采空区、密闭灾区的作用。从关岭山煤业的两次生产抢险救援的实践应用情况来看，该快速密闭墙技术应用效果良好，解决了煤矿井巷“一通三防”日常管理中通风设施施工难、施工慢，通风闭墙漏风，通风系统不稳定等重大难题。