煤礦大斷面風橋施工工藝技術應用

包文龍

1 工程概述

同煤集團馬道頭煤業有限責任公司設計生產能力為10 Mt/a，礦井初采期間共分四個盤區，分別為北一、北二、北三、北四盤區，開采煤層為3#、5#、8#煤層。2105皮帶順槽位于北一盤區，開采煤層為5#煤層，煤層厚度為11.3～18.6 m，巷道設計長度為2493 m，巷道斷面規格為：寬×高=5.2 m×3.7 m，施工巷道以東分別為北一輔助運輸巷、北一回風巷、北一皮帶運輸巷且布置在同一水平標高上，各巷之間預留30 m保護煤柱，巷道沿5#煤層底板平行掘進，2105皮帶順槽頂、底板主要以炭質泥巖及細粉砂巖為主，頂底板巖層相對松軟；2105皮帶順槽由掘進隊組從皮帶運輸巷開口施工 （見圖1），巷道目前已施工30 m，距盤區回風巷貫通還剩10 m。

圖1 北一盤區8105工作面布置

根據馬道頭礦生產科初步設計，2105皮帶順槽施工至20 m處巷道以10°俯角下山掘進，巷道沿盤區回風巷底板穿過，當巷道穿過回風巷底板后再以10°仰角上山掘進直至巷道沿5#煤層底板平行掘進，由于采用該施工方案2105皮帶順槽在施工時巷道坡度較大，不利于后期膠帶輸送機穩裝，同時5#煤層底板主要以炭質泥巖為主，施工巷道在過盤區回風巷底板時兩巷層間距不足3 m，支護困難且很容易發生垮落事故，所以通過分析研究初步設計方案不可行，決定采用兩巷貫通并再施工風橋的方案，根據設計2105皮帶順槽風橋長度為29.5 m，如圖2所示，當2105皮帶順槽與盤區回風巷貫通后，從回風巷指定地點進行挑頂，挑頂中部高度達4.5 m，采用爆破施工工藝，由于盤區回風巷頂板相對破碎，在挑頂期間頂板出現局部冒頂、離層現象，同時2105皮帶順槽與盤區回風巷貫通后會造成巷道風流紊亂現象，所以在施工2105皮帶順槽風橋時必須采取合理有效地施工工藝，確保風橋施工安全順利進行。

2 風橋施工前準備工作

1）為了避免2105皮帶順槽與盤區回風巷貫通后出現風流紊亂現象，兩巷貫通后及時在皮帶順槽巷距貫通點10 m處施工控風墻，控風墻按皮帶順槽巷全斷面構筑，控風墻內安裝一道風門便于行人，同時在控風墻左下方靠近煤壁側施工一個規格為寬×高=1.0 m×0.8 m通風孔。

2）控風墻施工完后，在2105皮帶順槽進行起底，施工刮板輸送機底槽，起底長度為60 m，起底寬度為1.0 m，起底深度為0.5 m，起底后采用混凝土對底槽進行澆筑，澆筑厚度為0.2 m。

3）刮板輸送機底槽施工完后，在兩巷貫通處對面側施工刮板輸送機機尾硐室，機尾硐室寬度為4.2 m，高度為3.5 m，深度為5.0 m。

4）在底槽內穩裝一部40 t刮板輸送機，輸送機長度為60 m，輸送機機頭搭接盤區運輸大巷輸送機，機尾延伸至機尾硐室內，同時在距兩巷貫通口5 m處刮板輸送機上方穩裝一部60P耙巖機。

3 風橋施工方法

1）首先在盤區回風巷進風側距2105皮帶順槽中線14.75 m處開始以22°斜坡進行上風側風橋斜坡挑頂，斜坡挑頂水平長度為11 m，斜坡挑頂到位后必須保證挑頂垂直高度為4.5 m。

2）上風側斜坡挑頂后開始進行風橋中部水平挑頂，中部水平挑頂長度為7.5 m，中部水平挑頂到位后繼續以22°斜坡進行下風側風橋斜坡挑頂，挑頂水平長度為11 m，如圖2所示。

3）風橋在挑頂期間采用錨索鋼梁、錨桿、錨索、“JW”型鋼帶聯合支護，為了保證開口處頂板巖層穩定，分別在兩巷貫通口、機尾硐室口、上風側斜坡挑頂開口處以及下風側斜坡挑頂開口處分別施工一根長度4.0 m錨索鋼梁，每根鋼梁配套三根長度為5.3 m錨索并與頂板錨固預緊。

4）風橋挑頂及永久支護施工完后，在2105皮帶順槽與盤區回風巷貫通口處回風巷內施工兩道密閉墻，密閉墻垂直回風巷布置，墻體高度為3.5 m，墻體寬度為5.2 m（盤區回風巷寬度為4.2 m），墻體風別延伸至皮帶順槽巷及機尾硐室內0.5 m，兩道密閉強間距為4.2 m；為確保密閉墻穩固，在密閉墻砌筑前對構筑墻體處底板進行起底并澆筑硬化，起底長度為5.2 m，寬度為0.3 m，深度為0.5 m，見圖2。

5）當密閉墻施工完后，在墻體上方鋪設密集11#工字鋼梁，工字鋼梁長度為5.0 m，每根鋼梁兩端分別切割一個直徑為25 mm圓孔，鋼梁鋪設完后在兩端圓孔分別穿插一根5.5 m鋼絞線，然后采用鎖具對鋼梁進行固定。

6）密集工字鋼梁鋪設完后，在工字鋼梁上方再鋪設水泥背板并采用混凝土，水泥背板長度為2.0 m，寬度為0.5 m，與盤區回風巷垂直布置，水泥背板上方澆筑混凝土厚度為0.2 m，澆筑后必須確保澆筑面與巷道挑頂處高度不低于3.4 m。

7）當水泥背板鋪設并澆筑完后，沿兩道密閉墻頂部分別向挑頂斜坡延伸方向進行矸石充填，充填后必須確保斜坡水平長度為10 m，同時在斜坡面砌筑人行臺階。

8）在風橋挑頂期間巷道內煤矸石采用耙巖機及刮板輸送機進行聯合出煤，出煤后通過盤區皮帶大巷內穩裝輸送機運出。

圖2 2105皮帶順槽風橋施工斷面

4 結語

大斷面風橋在施工過程中若不采取合理有效的施工工藝，不僅降低了風橋施工效率，造成礦井通風紊亂，而且很容易造成煤礦安全事故，同煤集團馬道頭煤業有限責任公司在施工2105皮帶順槽風橋時通過技術研究，對大斷面風橋施工制定了一套可行性施工方案，實踐證明采用該施工方案，有效提高了施工效率，降低了施工過程中事故率，取得了顯著的成效，具有可行性推廣應用意義。

〔1〕張紅軍.車集煤礦風橋施工工藝改進[J].中州煤炭，2011（12）：59-60.

〔2〕寧國中.煤礦機組挑風橋的設計及施工工藝[J].山東煤炭科技，2016（9）：99-100.

〔3〕郭建軍.王莊煤礦井下風橋的施工工藝[J].煤，2003（5）：2-30

〔4〕王偉峰.總回風巷風橋設計及應用[J].煤炭與化工，2016（2）：100-103.

〔5〕張敏敏.煤礦復雜條件下風橋施工方案優化設計[J].現代礦業，2016（3）：36-37.