巷道快速密閉墻技術(shù)及裝備的研究

李永利

(山西陵川崇安關(guān)嶺山煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048300)

山西陵川崇安關(guān)嶺山煤業(yè)有限公司位于晉城陵川縣楊村鎮(zhèn)嶺北底村，2009年煤礦兼并重組后礦區(qū)總面積7.19km2，工業(yè)資源/儲量為34553.9kt，設(shè)計(jì)資源/儲量為28218.1kt，礦井設(shè)計(jì)可采儲量為17168.5kt，生產(chǎn)規(guī)模為60萬t/a，批準(zhǔn)開采2、3、15號煤層。煤礦井下經(jīng)常因通風(fēng)和各種災(zāi)害需要將井下巷道密閉起來，特別是在高突瓦斯礦井和有煤炭自然發(fā)火的井巷需要密閉時(shí)，要求時(shí)間盡量短，速度盡量快，并且有瓦斯煤塵爆炸時(shí)既不能傷人也不能因密閉墻崩塌而二次傷人。因此基于快速密閉墻的構(gòu)建需要，同時(shí)考慮傳統(tǒng)密閉墻存在的問題，研制一種既能立刻封閉又能卸壓防爆的密閉墻是非常有意義的。

1 傳統(tǒng)密閉墻存在的問題分析

傳統(tǒng)臨時(shí)密閉墻的作用是暫時(shí)遮斷風(fēng)流，防止火勢發(fā)展。該礦的傳統(tǒng)臨時(shí)密閉墻是用浸濕的帆布、料石、木板或木板夾黃土等構(gòu)筑而成，在實(shí)踐應(yīng)用過程當(dāng)中存在著以下問題：

（1）料石、立柱等在修正和安裝過程中容易發(fā)生傷人的安全隱患。

（2）傳統(tǒng)密閉墻的抗壓能力比較弱。料石、木板、黃土等都是剛性材料，構(gòu)建的密閉墻通風(fēng)設(shè)施容易發(fā)生垮落、開裂等現(xiàn)象，造成了密閉墻的漏風(fēng)，需要經(jīng)常進(jìn)行維修作業(yè)。

（3）山西陵川崇安關(guān)嶺山煤業(yè)井下掘進(jìn)巷道為直墻半圓拱形，寬度5.8m，高度3.5m，斷面面積為16.8m2。傳統(tǒng)密閉墻通風(fēng)設(shè)施的構(gòu)建和拆除都極為不便，存在嚴(yán)重的安全隱患。

2 巷道快速密閉墻技術(shù)及裝備的設(shè)計(jì)

基于以上情況，該礦與陽泉新鑫科技研究所聯(lián)合開發(fā)了用于煤礦生產(chǎn)搶險(xiǎn)救援的“巷道快速密閉墻技術(shù)及裝備”。該技術(shù)及裝備為一種通風(fēng)設(shè)施，主要用于煤礦井下通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)改風(fēng)量、堵截巷道風(fēng)流、封閉采空區(qū)、密閉災(zāi)區(qū)等。巷道快速密閉墻技術(shù)及裝備屬瓦斯煤塵爆炸防治技術(shù)和瓦斯事故應(yīng)急救援技術(shù)，能封閉采空區(qū)和災(zāi)區(qū)，救護(hù)人員可通過該裝置進(jìn)出災(zāi)區(qū)探明災(zāi)情，發(fā)生災(zāi)情時(shí)能隔斷爆炸火源，預(yù)防瓦斯災(zāi)情擴(kuò)大，同時(shí)保護(hù)密閉區(qū)不被破壞，保障通風(fēng)系統(tǒng)可靠和穩(wěn)定。

2.1 基本結(jié)構(gòu)分析

通過檢索，目前最先進(jìn)的快速防爆卸壓密閉為板墻上噴沫塑料，缺點(diǎn)是密閉厚度薄，漏風(fēng)量大，不堅(jiān)固，服務(wù)壽命短，抗災(zāi)能力差，甚至影響日常通風(fēng)工作，成為安全隱患。根據(jù)理論研究分析、設(shè)計(jì)實(shí)踐、實(shí)際施工、初步工業(yè)性試驗(yàn)和煤礦實(shí)際應(yīng)用，巷道快速密閉墻技術(shù)及裝備的開發(fā)是可行的。

該巷道快速密閉墻設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)由鋼管骨架、卸壓密閉鋼板（鋼管骨架一端）、集氣罩和防火網(wǎng)（鋼管骨架另一端）三大部分構(gòu)成，整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 巷道快速密閉墻示意圖

其中鋼管骨架為穿越密閉墻中部的大直徑鋼管通道，如圖2所示。

圖2 巷道快速密閉墻設(shè)備基本結(jié)構(gòu)

2.2 工作原理

通過強(qiáng)力支護(hù)在巷道形成的段落空間中，利用高分子化學(xué)密閉材料進(jìn)行填充形成墻體，起到隔絕密閉的作用。在通道鋼管的兩端頸部設(shè)有一道防護(hù)罩、防火金屬網(wǎng)和卸壓密閉鋼板，在非密閉區(qū)一側(cè)的端口上設(shè)置有卸壓密閉鋼板，在密閉區(qū)側(cè)安裝有氣樣、溫度等探測孔，可以實(shí)現(xiàn)密閉通道、日常檢測和防護(hù)等多樣化功能。

2.3 技術(shù)路線分析

（1）選用高強(qiáng)度腳手架和吸收沖擊波化學(xué)高分子材料，以及具有防爆卸壓功能的自動閉合蓋，特別是密閉區(qū)內(nèi)若出現(xiàn)爆炸火焰外泄，可通過防火網(wǎng)徹底隔絕，杜絕災(zāi)情擴(kuò)大，提高礦井的防災(zāi)和抗災(zāi)能力。

（2）該技術(shù)及設(shè)備已在河北等地使用，特別是在井下火災(zāi)治理過程中效果顯著。

（3）達(dá)到煤礦通風(fēng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的永久密閉墻標(biāo)準(zhǔn)→選擇密閉墻位置→掏糟→搭腳手架→固定防爆卸壓管→兩腳手架內(nèi)側(cè)上擋板→充填黃土或高分子化學(xué)材料→實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。

2.4 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

（1）該快速密閉墻技術(shù)及裝備的質(zhì)量可達(dá)到永久密閉墻質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，施工時(shí)間僅為永久密閉墻施工時(shí)間的1/9～1/6，大幅度節(jié)約了施工時(shí)間，創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)安全效益。

（2）該快速密閉墻技術(shù)及裝備中應(yīng)用的金屬管道、端頭蓋、擋板等進(jìn)行拆裝后能回收使用，安裝、拆裝、運(yùn)輸都比較方便。

（3）該快速密閉墻裝備整體上比較輕便、堅(jiān)固，不漏氣，可以長時(shí)間使用。

（4）該快速密閉墻裝備使用的端頭蓋具有防止爆炸、隔斷火焰、抗沖擊波的作用，一定程度上可以降低安全事故發(fā)生后的損害，提高抗災(zāi)防災(zāi)能力，在處理巷道瓦斯爆炸、煤層自燃時(shí)的應(yīng)用效果較好。

2.5 技術(shù)指標(biāo)

（1）該技術(shù)設(shè)備的適用性廣，可應(yīng)于各種斷面及各類復(fù)雜的巷道中。

（2）該技術(shù)設(shè)備具有防水、阻燃、抗靜電等性能特點(diǎn)。

（3）該技術(shù)設(shè)備設(shè)有順穿密閉區(qū)的開閉可控制的大直徑鋼管通道，在有需要時(shí)可以開通密閉區(qū)進(jìn)入災(zāi)區(qū)查明相關(guān)事故情況。

（4）該技術(shù)設(shè)備漏風(fēng)情況近于零值，密閉墻的構(gòu)筑時(shí)間短，在0.5～3h內(nèi)可以快速實(shí)現(xiàn)密閉墻的構(gòu)筑。

整體來講，該巷道快速密閉墻技術(shù)及裝備優(yōu)于傳統(tǒng)密閉墻，具有工期短、功能多等優(yōu)點(diǎn)，適合在搶險(xiǎn)救災(zāi)中推廣應(yīng)用，具有很高的安全和經(jīng)濟(jì)效益。

3 巷道快速密閉墻技術(shù)的應(yīng)用及效果分析

3.1 在瓦斯引燃事故中的應(yīng)用

2014年4 月，關(guān)嶺山煤業(yè)重組的基建礦井發(fā)生了電焊引燃瓦斯的重大事故，掘進(jìn)大巷斷面16.8m2巷道著火50余米，火煙2m，每封堵一次，火煙向外延伸一次，15d未能封閉。

此時(shí)，針對掘進(jìn)大巷斷面的情況采用巷道快速密閉墻技術(shù)，僅用1.5h通過高分子化學(xué)密閉材料進(jìn)行填充形成墻體，起到隔絕密閉的作用，封閉了掘進(jìn)頭，有效地控制了火勢的蔓延，經(jīng)過3d的努力成功完成了滅火任務(wù)。

3.2 煤塵自燃事故中的應(yīng)用

2016年2 月15 日，關(guān)嶺山煤業(yè)3號煤層因自燃引起工作面煤塵瓦斯爆炸，由于已構(gòu)建了巷道快速密閉墻裝備，該裝備具有防爆卸壓密閉器，因此無論是封閉過程還是火區(qū)管理過程，均未造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，并安全、高效、快速地實(shí)現(xiàn)了搶險(xiǎn)救災(zāi)。

巷道快速密閉墻裝備能安裝到該煤礦正在使用的密閉墻上，不但解決了煤礦井巷“一通三防”日常管理中通風(fēng)設(shè)施施工難、施工慢，通風(fēng)密閉墻漏風(fēng)，通風(fēng)系統(tǒng)不穩(wěn)定等重大難題，同時(shí)該密閉墻還具有防止瓦斯爆炸、隔斷爆炸火焰、卸壓防止密閉墻損壞的作用，提高了“一通三防”的管理水平，增強(qiáng)了礦井防災(zāi)能力和抗災(zāi)能力。

4 總結(jié)

針對山西陵川崇安關(guān)嶺山煤業(yè)公司的實(shí)況，研制一種既能立刻封閉又能卸壓防爆的巷道快速密閉墻技術(shù)及裝備，該技術(shù)可以有效實(shí)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)改風(fēng)量、堵截巷道風(fēng)流、封閉采空區(qū)、密閉災(zāi)區(qū)的作用。從關(guān)嶺山煤業(yè)的兩次生產(chǎn)搶險(xiǎn)救援的實(shí)踐應(yīng)用情況來看，該快速密閉墻技術(shù)應(yīng)用效果良好，解決了煤礦井巷“一通三防”日常管理中通風(fēng)設(shè)施施工難、施工慢，通風(fēng)閉墻漏風(fēng)，通風(fēng)系統(tǒng)不穩(wěn)定等重大難題。