回风大巷漏风成因及治理技术研究

郭 伟

（晋城煤业集团赵庄煤业，山西 晋城 048000）

1 工程概况

赵庄煤业一盘区布置三条盘区大巷，依次为皮带大巷、胶轮车大巷和回风大巷，平行布置，南北走向，保护煤柱宽度15 m，掘进时每隔50 m 掘进1 条联络巷。

由于胶轮车大巷在掘进进尺540～600 m 范围过构造，顶板十分破碎，难以维护，后期发生了多起冒顶事故。从长远考虑，在530 m 位置起，往西侧偏移2 m 重新掘进一段巷道，与610 m 位置连接。在540～600 m 段，原胶轮车大巷与回风大巷之间有一条11#联络巷，在回风大巷一侧往里1 m 施工了一道永久密闭墙。巷道位置关系如图1 所示。

皮带大巷和胶轮车大巷均为进风巷。近期发现工作面风量不足，回风大巷中瓦斯浓度较低。推测可能胶轮车大巷向回风大巷中漏风，目前已经严重影响矿井通风系统，须查明准确原因并进行治理。

图1 巷道位置关系俯视图

2 漏风成因分析

通过在回风大巷中观察测试，11#联络巷以外其他区域瓦斯浓度数值稳定，煤壁和顶板几乎未发生变形，不存在漏风通道。而11#联络巷口感觉到明显风流，瓦斯浓度几乎为零，说明11#联络巷为主要漏风位置。

首先，观察11#联络巷密闭墙，发现密闭墙构筑质量极差。墙体为加气块砖砌筑，厚度0.5 m，表面涂抹水泥处理，但水泥涂抹质量差，大部分已经脱落，砖块间缝隙漏风明显，并且密闭墙构筑时未进行帮顶掏槽，墙体边缘也存在明显漏风。

然后，在胶轮车大巷新掘段观察发现，东侧巷帮中间位置鼓出开裂，沿巷道走向形成贯穿裂缝，裂缝宽度约2 cm。

分析认为，新掘段与原破碎冒顶段之间的2 m煤柱，受冒顶段长期影响发生严重变形破坏，导致巷道帮鼓开裂，裂隙发育。胶轮车大巷内新鲜风流通过裂隙进入联络巷，而密闭墙质量极差，形成漏风。漏风通道形成示意图如图2 所示。

图2 漏风通道形成示意图

3 漏风控制方案

3.1 基本思路

计划采用两步解决漏风问题：（1）在胶轮车大巷内，对新掘段破碎巷帮进行注浆，封闭裂隙，控制漏风源头；（2）在回风大巷联络巷内，重新构筑一道密闭墙，形成第二道屏障。

3.2 新掘段破碎巷帮注浆

巷帮注浆一方面填充裂隙，封堵漏风通道，另一方面加固巷帮，提高强度，防止后期再次发生帮鼓开裂。同时要采取密集钻孔低压注浆方式，避免浆液进入联络巷内造成浪费。

联络巷宽度4 m，加固范围往两侧各延伸5 m，防止两侧裂隙与联络巷连通。总注浆加固长度14 m。新掘段破碎巷帮注浆加固范围如图3 所示。

钻孔布置参数：新掘段断面为矩形，宽度5 m，高度4.5 m。布置上中下三排钻孔，矩形布置。上排钻孔距离顶板0.5 m，仰角10°；中排钻孔距离上排钻孔1.3 m，垂直于煤帮；下排钻孔距离中排钻孔1.4 m，垂直于煤帮。同排之间钻孔间距2 m，孔深均为3 m，孔径均为42 mm。钻孔布置如图4所示。

注浆采用双液注浆材料，该材料为固态粉末状，分为A 型和B 型，使用水灰比为0.8:1～1.2:1。混合后30～180 s 失去流动性，可以有效防止漏浆，6～12 min 完全固化，1 h 具备 5 MPa 强度，2 h 具备11 MPa 强度，3 d 达到最终强度18 MPa。

图3 新掘段破碎巷帮注浆加固范围示意图

图4 新掘段破碎巷帮注浆钻孔布置图

采取了密集钻孔布置，注浆终止压力控制在低压范围内，4～6 MPa，不可过大。注浆压力过小则浆液在裂隙中扩散不充分，过大则容易进入联络巷内造成浪费。如果注浆压力长时间在1～2 MPa 左右，可能浆液窜入联络巷内，需要停泵等待浆液凝固后换孔注浆。

3.3 闭墙重新构筑

原闭墙未掏槽，构筑质量差，所在位置影响新闭墙构筑，必须拆除。由于回风大巷无运输条件，普通闭墙构筑需要的砖石、水泥运输困难，需要人工搬运300 m，因此，本次计划采取高水充填材料远距离输送灌注方式构筑闭墙。

模板支设：新闭墙设计厚度1 m，宽度4 m，高度3.5 m。原闭墙拆除后，在两帮、顶板、底板进行掏槽，深度均为300 mm。在两侧采用木点柱、木板、塑料布支设简易模板，顶部预留1 个注浆孔，插入注浆混合管，混合管采用DN25 的柔性波纹管。密闭墙模板支设示意图如图5 所示。

图5 密闭墙模板支设示意图

闭墙构筑采用高水充填材料，分为A 料和B 料，水灰比1.5:1。单独搅拌后，具备40 min 左右良好流动性，完全可以满足远距离泵送需求。在充填点混合后，混合浆具备8 min 左右可流动时间，满足在空间内充分流动要求，20 min 左右终凝[1-2]，随充随硬，减小对模板的侧向挤压作用。充填到顶部最后300 mm 时，开始加入物理发泡剂，膨胀倍率20%，利用浆液膨胀作用使充填体充分接顶。最终墙体具备8～9 MPa 强度。

4 工程量及效果考察

4.1 工程量

先实施胶轮车大巷新掘段注浆，共实施24 个Φ42 mm 浅孔，总进尺72 m，平均单孔注浆量0.5 t，共计消耗双液注浆材料12 t；后实施密闭墙重新构筑，充填体积18.9 m3，消耗高水充填材料11 t。所有工作共耗时5 个班完成。

4.2 效果考察

实施完毕后，闭墙处漏风消失，在回风大巷中进行瓦斯浓度检测，发现联络巷闭墙处瓦斯浓度与其他区域基本相当，矿井通风系统稳定，工作面风量能够满足需求。

5 结论

（1）漏风是因为原破碎冒顶段与新掘段之间的2 m 煤柱破坏产生裂隙，导致胶轮车大巷内新鲜风流通过裂隙进入联络巷，而密闭墙质量极差，形成漏风。

（2）对新掘段破碎巷帮，采用密集钻孔低压注浆方式，封闭了漏风源头，防止浆液向联络巷扩散造成浪费；对原闭墙拆除后重新构筑，采用高水充填材料远距离输送解决了运输困难的问题。

（3）实施完毕后，在回风大巷中进行瓦斯浓度检测，发现联络巷闭墙处瓦斯浓度与其他区域基本相当，矿井通风系统稳定，漏风问题得以解决。