[发明专利]一种煤矿巷道的封堵方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿封堵方法，尤其是涉及一种煤矿巷道的封堵方法。

背景技术

自20世纪80年代以来，新奥法支护在我国煤矿巷道中得到了全面推广应用，并根据不同的巷道围岩类型及矿压特点采取不同的控制方式。例如，岩石巷道采用锚网喷支护；回采巷道（煤巷）采取锚带网支护。

煤巷锚带网支护后，由于受巷内潮解的空气、散杂电流及有害气体（一氧化碳、二氧化硫、硫化氢及氯离子等）的侵蚀，造成支护材料锈蚀严重。根据现场实际测量，煤巷锚带网的锈蚀速率达0.35～0.65mm/a，比地面高出5～8倍。由于锚带网锈蚀，导致其弹性降低，脆性增大，尤其是锈蚀后表面上出现密集的斑点坑，斑点坑的深度比锈蚀层厚度大，这些密集的斑点相当于支护材料的外部缺陷，一旦受到外部干扰或扰动就很容易发生脆性断裂。据统计，在煤巷冒顶、偏帮及失稳破坏等事故中，48%以上都是因为锚带网锈蚀造成的支护强度降低所引起的。

此外，回采巷道掘出之后，由于围岩长期暴露在外，导致围岩内出现风化裂隙而变成松散状态。风化裂隙纵横交错并由外向里逐渐发展，造成一定厚度的围岩失去自稳性和自承能力。同时，由于围岩松动，锚杆或锚索的外露端便出现松弛，致使其支护强度下降或丧失，最后导致围岩出现较为严重的变形破坏。

综上，由于锚带网的锈蚀及围岩风化严重影响了巷道的安全及稳定。目前常规解决办法是喷射C20混凝土（即喷浆）。但是，其存在如下问题：

（1）喷浆与围岩（煤壁）粘结力小，喷层重量易变成被金属网悬挂的荷载，从而增大了金属网的挠曲变形，致使喷层起不到围岩防风化的目的，反而还影响了金属网的贴实护表作用。

（2）喷浆密实性较差，在凝固过程中由于收缩而产生大量毛细空隙，无法阻止潮湿的空气、一氧化碳、硫化氢及氯离子等有害气体的侵入，致使喷层起不到锚带网的有效防腐作用。

（3）喷浆因骨料粒度较大，无法充填围岩内的孔隙、裂隙而使它们成为一体。

（4）采用锚带网支护后再喷浆时，形成的结构为金属网在里，喷浆层在外。围岩或危石一旦变形或移动，因金属网变形外凸，相应喷浆层破裂，致使喷浆层起不到应有作用，反而对巷内安全构成很大威胁。

（5）煤巷锚带网支护后，若长期裸露在外，因煤壁风化松动，导致了锚杆外露端产生松弛，进而影响锚杆的支护效果；若采用喷浆进行封闭，因与煤壁的粘结力较小，致使喷浆层起不到应有的支护效果。

（6）喷浆回弹率高（＞30%）、施工效率低、环境差、成本高、成巷速度慢，很不适应煤巷快速掘进的施工要求。

（7）煤巷喷浆后，因其喷厚较大，当工作面回采时对煤质具有较大影响。

因此，目前尚无一种切实可行的方法可以很好解决煤巷围岩防风化及锚带网防腐的问题。

发明内容

为了克服上述缺陷，本申请的发明人进行了深入研究，通过优化分析，遴选出了完全符合煤矿安全规程要求的纳米材料，并经过反复试验形成可行的工艺，从而解决煤巷围岩防风化及锚带网防腐的问题。该工艺可以使纳米材料在煤矿巷道中得到良好的推广应用。

本申请的发明人发现如下技术方案可以实现本发明的目的。

本发明提供一种煤矿巷道的封堵方法，包括如下步骤：

（1）提供一种纳米材料；

（2）将水与所述纳米材料混合均匀以形成混合物，水与所述纳米材料的质量比为1:0.36～1:0.44；

（3）采用喷涂机将所述混合物喷涂至煤矿巷道的受喷面上以形成喷涂层，所述喷涂机的出口压力（风压）为0.3～0.46MPa。

根据本发明所述的方法，所述纳米材料包括铝酸三钙、亚硝酸钠、二氧化硅、丙烯酸酯共聚乳液和粘合剂。优选地，所述纳米材料由铝酸三钙、亚硝酸钠、二氧化硅、丙烯酸酯共聚乳液和粘合剂组成。任选地，所述纳米材料还可以包括其他添加剂，例如抗氧剂、消泡剂、流平剂等。这些抗氧剂、消泡剂、流平剂都是本领域所已知的那些，这里不再赘述。

根据本发明所述的方法，所述纳米材料包括如下组分：

铝酸三钙32～38wt%、

亚硝酸钠4～8wt%、

二氧化硅17～25wt%、

丙烯酸酯共聚乳液23～30wt%、和

粘合剂11～18wt%。

在本发明中，上述各组分的重量百分比之和为100wt%。

根据本发明所述的方法，优选地，所述纳米材料包括如下组分：

铝酸三钙33～37wt%、

亚硝酸钠5～7wt%、

二氧化硅18～23wt%、