鋼筋混凝土風橋技術應用

李素鋒

（晉城煤業集團成莊礦生產技術科，山西 晉城 048021）

引言

成莊礦現開采的3號煤層位于山西組的下方位，沉積穩定，厚4.30～7.68m，平均6.44m，硬度f＝2～4。煤層頂板多為粉砂巖，底板多為泥巖，少數為粉砂巖。成莊礦的3號煤層是全區穩定的主要可采煤層，也是礦井主開采煤層。3號煤層采用盤區式準備，煤層走向是長壁綜合機械化采煤法開采，盤區大巷采用三巷或五巷布置，巷高3.6～4.2m，膠帶巷和輔運巷沿煤層底板布置，回風大巷沿煤層頂板布置，回風大巷布置在靠近回采工作面一側。采面巷道巷高3.2～3.8m，為滿足回采工作面運輸、通風等需要，巷道開口處需要與盤區大巷構筑風橋，礦井每年大概需新建風橋20余座。

以往所做風橋為分體料石砌筑成型，需放炮或人工支挖墻體，然后人工砌筑料石墻，墻體上方棚設工字鋼，工字鋼上方鋪設水泥蓋板，水泥蓋板上方鋪設黃土，最后風橋上下噴漿。該風橋施工工藝復雜，工序繁多，運輸料石、蓋板、水泥等材料；運輸量大，工期長；抗壓強度低，在頂板來壓時會造成墻體變形、橋面裂縫，漏風嚴重，返修量大；在風橋上部軌道運輸、膠輪車運輸作業時，對風橋承重能力提出了苛刻的要求，很難滿足重型材料運輸。針對上述風橋存在的問題，嘗試采用鋼筋混凝土風橋，應用實踐表明：不僅施工工期短、漏風少、勞動強度低、還能滿足膠輪車、軌道運輸。

2 鋼筋混凝土風橋施工工藝

將風橋墻體及橋面預埋礦用錨桿（與周圍巖體錨固）、工字鋼及鋼筋網片，用混凝土進行一體澆筑成型。基本分為三種方式：

1）在已有巷道下方穿越巷道風橋施工工藝。

2）在巷道底板墻體位置支挖1 000mm寬×500mm深（根據運輸重量決定），墻體之間寬度為下方巷道寬度，風墻長度為保證不漏風，向巷道兩幫實體煤延伸1 000mm，施工礦用錨桿，預埋鋼筋網片，用攪拌好的混凝土澆筑兩側墻體。橋面找平，鋪設風筒布、風橋四周留設金屬網片、澆筑100mm厚混凝土，強度C20，鋪設鋼筋網片。

3）混凝土上部鋪設工字鋼，工字鋼上部鋪設鋼筋網片并與預埋鋼筋網片搭接，用混凝土澆筑220mm厚，人工使用振動棒進行混凝土找平并鋪實。風橋下部巷道穿過風橋時，用掘進機開挖巷道兩幫露出風橋墻體即可，下部兩幫金屬網和留設金屬網片搭接，巷道通過風橋后，對風橋前后頂幫采取加密錨索配合鋼筋梯梁加強支護。

2.1 巷道上方穿越巷道風橋施工工藝

1）巷道施工過程中提前用掘進機開挖巷道兩幫滿足風橋墻體寬度，支護過程中預埋礦用錨桿、錨索及鋼筋網片（延伸至巷道上部煤體）。

2）支模并用攪拌好的混凝土，強度C20，澆筑兩側墻體。

3）待混凝土凝固后，在混凝土墻體上部鋪設鋼筋網片、工字鋼，在工字鋼上部鋪設舊皮帶。

4）風橋上部巷道穿過風橋后，取掉皮帶在工字鋼上方鋪設鋼筋網片延伸至巷道兩側并與預埋錨桿、錨索及鋼筋網搭接，用混凝土進行澆筑。

2.2 已貫通巷道的風橋施工方法

1）在巷道前期施工過程中用掘進機挖出風橋墻體寬度，支護過程中預埋錨桿、錨索及鋼筋網片。

2）澆筑風橋墻體，待混凝土凝固后，在墻體上部鋪設鋼筋網片、工字鋼，在工字鋼上部鋪設鋼筋網片，并與預埋錨桿、錨索及鋼筋網片搭接，用混凝土進行澆筑。

3）風橋上方需要運輸時，在墻體基礎內工字鋼下各預埋2根5 000mm長的軌道，在軌道上加工十字槽，使用大鏈穿過，與頂板上施工的專用起吊錨桿（每組兩根，共計16根起吊錨桿）進行吊掛，使用花蘭螺絲與起吊錨桿連鎖漲緊，滿足軌道吃力即可，不許將軌道吊起。

3 五盤區5104／5313巷運輸橫川風橋施工工藝

3.1 巷道維護

風橋下巷道頂板錨索由2－0－2補強為2－1－2布置，間距2 000mm，規格為22×7 400mm，錨固采用三支錨固劑（一支K2335，兩支Z2360），預緊力≥250kN，外露長度150～250mm。兩幫采用錨索加鋼筋梯梁補強加固，錨索采用規格為22×4 300mm的礦用錨索，錨索間距1.7m，錨索錨固采用三支錨固劑（一支K2335，兩支Z2360），錨索預緊力不小于150kN，錨索外露長度150～250mm，鋼筋梯梁規格6mm×4 000mm，加固范圍延伸至風橋兩端各5m。

3.2 預埋錨桿

3.3 編織鋼筋網

3.4 材料用量及配比

3.5 凝固時間

鋼筋混凝土采用一體澆筑，厚度為32cm，凝固時間為48h，澆筑完畢后，按照每天3次，不少于15d的養護期。

4 與傳統風橋施工對比

1）安全方面。由于開幫量小，減少了放炮次數，避免了放炮安全隱患；比傳統風橋運輸量減少，降低了運輸安全隱患。

2）效率方面。傳統風橋運料石、砌墻、噴漿等工序時間長，施工一座風橋最快需要7d最慢則需要15d。預筑鋼筋混凝土時，前期支墻體基礎用時3d，運料及輔助工作1d，澆注時利用地面攪拌好砼裝膠輪車運到風橋處集中澆注半天即可，效率提高1倍多。

3）質量方面。鋼筋混凝土風橋封閉好、強度高，吊掛軌道后，可以通行重車運輸。

5 結語

預先構筑鋼筋混凝土風橋在5313／5104運輸橫川風橋施工第一次使用后，與傳統風橋施工相比，該施工工藝工序簡單、施工工期縮短，提高了施工效率和工程質量，減少了后期漏風返修次數，降低了職工勞動強度，隨后推廣到全礦。另外，采用頂板起吊軌道的方法，不僅保證了受力體轉移至巷道頂板，還保證了風橋的承載性能，經風橋施工后實踐驗證，完全符合風橋標準，是一種安全、高效、實用的施工工藝。