泡沫混凝土防火防爆密闭墙设计及其施工技术_唐子波
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［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． ２００７，３５（２）： ９７－１００．
作者简介： 唐子波（１９６６－），男，山东人，高级工程师，鲍店煤矿生产
副矿长。 （收稿日期：２０１２－１１－４）
·38·
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 －－ 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。
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 ３ｍ，宽 ４ｍ，充填厚度 ２ｍ 计算，每 天 ２ 个循环，充填一个班。根据泡沫混凝土性质，每
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。
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＝０．０２６８ Ｈｊ－８．８９９８ 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。
DOI:10.13606/ki.37-1205/td.2013.02.020
煤矿现代化
２０１３ 年第 ２ 期
总第 １１３ 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 ２７３５１３）
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。
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：ｋｇ／ｍ３）
水泥 粉煤灰
水
泡沫剂 外加剂 抗压强度：ＭＰａ
３００
２００
２５０
０．６
４％
２～３
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 １：７０ 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 １：１ 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
（ａ）泡沫混凝土密闭墙侧视图
（ｂ）泡沫混凝土密闭墙正视图
（ｃ）泡沫混凝土密闭墙俯视图 １－ 顶板；２－ 木板墙；３－ 底板；４－ 锚杆；５－ 钢筋；６－ 钢丝；
７－ 巷道壁；８－ 轻质混凝土材料 图 ２ 泡沫混凝土防爆密闭墙剖面图
本密闭墙设计优点主要体现在以下几个方面： （１）由于平泡沫混凝土内部含有大量气泡，使得 相同水泥用量条件下的浇筑体积可以达到原来的 ２～３ 倍，所以，施工速度快，工人劳动强度低；另外， 泡沫混凝土非常适合现浇，工人施工方便。 （２）泡沫混凝土可以根据所掺泡沫量的多少，设 计成不同的密度，抗压强度可调（０．５～１０ＭＰａ），满足
３ 泡沫混凝土防爆密闭墙快速施工方法
３．１ 工程概况 试验地点位于鲍店煤矿 ６３００ 工作面轨道顺槽，
巷道宽 ４ｍ，高 ３ｍ 。 ３．２ 泡沫混凝土密闭墙模板及钢筋笼施工
（１）在需要建设密闭墙的地点，对顶板、底板和 两巷道壁进行掏槽，掏槽深度大约 ３００ｃｍ，然后在施 工巷道的后方打木板墙，覆盖塑料薄膜，封闭巷道， 防止漏浆。
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
２０ｍ 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
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：ＴＤ７７＋１ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００９－０７９７（２０１３）０２－００３６－０３
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［１～ ３］。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。
工业出版社， ２００５． ［９］ 张子敏． 瓦斯地质学 ［Ｍ］． 徐州： 中国矿业大学出版社，
２００９．５． ［１０］ 俞启香． 矿井瓦斯防治 ［Ｍ］． 徐州： 中国矿业大学出版社，
１９９２：１１－１９．
作者简介：
张 亚 洲（１９８６－），男 ，河 南 周 口 人 ，硕 士 研 究 生 ，主 要 从 事瓦斯地质与瓦斯治理方面研究。
黄金科学技术， ２００８，１６（２）：ｐ２４－２８． ［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］． 大地构造与成矿学， ２００７，３１（４）：ｐ４１２－４１７． ［６］ 孙德忠， 王忠新等． 绥滨盆地地质特征及煤质变化规律［Ｊ］．
煤炭技术， ２００６，２５（１）：ｐ１０３－１０５． ［７］ 李方健． 集贤煤田地质［Ｊ］． 煤炭技术， ２００６，２５（５）． ［８］ 张子敏， 张玉贵． 瓦斯地质规律与瓦斯预测［Ｍ］． 北京：煤炭
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［４］。
参考文献：
［１］ 黑龙江省地质矿务局． 黑龙江省区域地质志 ［Ｍ］． 北京：地 质出版社．
［２］ 温碧波， 刘永江等． 黑龙江东部盆地群中、新生代构造演 化［Ｊ］． 世界地质， ２００８， ２７（４）：ｐ３７０－３７７．
［３］ 李思田． 断陷盆地分析与煤聚积规律［Ｍ］． 北京：地质出版
·36·
社， １９８８．７． ［４］ 李晓英， 任凤和等． 黑龙江省东部区域动力学环境分析［Ｊ］．
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。
参考文献：
［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］． 煤矿安全．２０１０（４）： ３４－３６．
［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．２００１（２８）增： ２２－２３．
［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． ２００８（９）： ３６－３８．
各种不同围岩条件下的密闭墙强度要求； （３）泡沫混凝土封闭的密闭小孔，使得其具有很
好的柔性、变形能力大； （３）泡沫混凝土属无机材料，不会燃烧，具有良
好的耐火性； （４）泡沫混凝土具有较低弹性模量，内部封闭气
作者简介： 唐子波（１９６６－），男，山东人，高级工程师，鲍店煤矿生产
副矿长。 （收稿日期：２０１２－１１－４）
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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 －－ 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。
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 ３ｍ，宽 ４ｍ，充填厚度 ２ｍ 计算，每 天 ２ 个循环，充填一个班。根据泡沫混凝土性质，每
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。
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＝０．０２６８ Ｈｊ－８．８９９８ 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。
DOI:10.13606/ki.37-1205/td.2013.02.020
煤矿现代化
２０１３ 年第 ２ 期
总第 １１３ 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 ２７３５１３）
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。
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：ｋｇ／ｍ３）
水泥 粉煤灰
水
泡沫剂 外加剂 抗压强度：ＭＰａ
３００
２００
２５０
０．６
４％
２～３
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 １：７０ 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 １：１ 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
（ａ）泡沫混凝土密闭墙侧视图
（ｂ）泡沫混凝土密闭墙正视图
（ｃ）泡沫混凝土密闭墙俯视图 １－ 顶板；２－ 木板墙；３－ 底板；４－ 锚杆；５－ 钢筋；６－ 钢丝；
７－ 巷道壁；８－ 轻质混凝土材料 图 ２ 泡沫混凝土防爆密闭墙剖面图
本密闭墙设计优点主要体现在以下几个方面： （１）由于平泡沫混凝土内部含有大量气泡，使得 相同水泥用量条件下的浇筑体积可以达到原来的 ２～３ 倍，所以，施工速度快，工人劳动强度低；另外， 泡沫混凝土非常适合现浇，工人施工方便。 （２）泡沫混凝土可以根据所掺泡沫量的多少，设 计成不同的密度，抗压强度可调（０．５～１０ＭＰａ），满足
３ 泡沫混凝土防爆密闭墙快速施工方法
３．１ 工程概况 试验地点位于鲍店煤矿 ６３００ 工作面轨道顺槽，
巷道宽 ４ｍ，高 ３ｍ 。 ３．２ 泡沫混凝土密闭墙模板及钢筋笼施工
（１）在需要建设密闭墙的地点，对顶板、底板和 两巷道壁进行掏槽，掏槽深度大约 ３００ｃｍ，然后在施 工巷道的后方打木板墙，覆盖塑料薄膜，封闭巷道， 防止漏浆。
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
２０ｍ 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
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：ＴＤ７７＋１ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００９－０７９７（２０１３）０２－００３６－０３
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［１～ ３］。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。
工业出版社， ２００５． ［９］ 张子敏． 瓦斯地质学 ［Ｍ］． 徐州： 中国矿业大学出版社，
２００９．５． ［１０］ 俞启香． 矿井瓦斯防治 ［Ｍ］． 徐州： 中国矿业大学出版社，
１９９２：１１－１９．
作者简介：
张 亚 洲（１９８６－），男 ，河 南 周 口 人 ，硕 士 研 究 生 ，主 要 从 事瓦斯地质与瓦斯治理方面研究。
黄金科学技术， ２００８，１６（２）：ｐ２４－２８． ［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］． 大地构造与成矿学， ２００７，３１（４）：ｐ４１２－４１７． ［６］ 孙德忠， 王忠新等． 绥滨盆地地质特征及煤质变化规律［Ｊ］．
煤炭技术， ２００６，２５（１）：ｐ１０３－１０５． ［７］ 李方健． 集贤煤田地质［Ｊ］． 煤炭技术， ２００６，２５（５）． ［８］ 张子敏， 张玉贵． 瓦斯地质规律与瓦斯预测［Ｍ］． 北京：煤炭
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［４］。
参考文献：
［１］ 黑龙江省地质矿务局． 黑龙江省区域地质志 ［Ｍ］． 北京：地 质出版社．
［２］ 温碧波， 刘永江等． 黑龙江东部盆地群中、新生代构造演 化［Ｊ］． 世界地质， ２００８， ２７（４）：ｐ３７０－３７７．
［３］ 李思田． 断陷盆地分析与煤聚积规律［Ｍ］． 北京：地质出版
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社， １９８８．７． ［４］ 李晓英， 任凤和等． 黑龙江省东部区域动力学环境分析［Ｊ］．
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。
参考文献：
［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］． 煤矿安全．２０１０（４）： ３４－３６．
［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．２００１（２８）增： ２２－２３．
［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． ２００８（９）： ３６－３８．
各种不同围岩条件下的密闭墙强度要求； （３）泡沫混凝土封闭的密闭小孔，使得其具有很
好的柔性、变形能力大； （３）泡沫混凝土属无机材料，不会燃烧，具有良
好的耐火性； （４）泡沫混凝土具有较低弹性模量，内部封闭气
