大跨度立交橋在高瓦斯礦井中的施工方法

王紅亮，宋作文，盧景峰，李 軍，郭雙勤，張永超

（山西潞安王莊煤礦，山西 長治 046031）

該礦始建于1966年，原設計能力為90萬噸，經過兩次改擴建和持續環節系統改造，目前，生產能力為710萬噸。隨著時間的推移，采掘工作面不斷延伸，開采的煤層埋藏深度逐漸加深，瓦斯涌出量也在增加，使得該礦井由瓦斯礦井變為高瓦斯礦井。傳統掘進過立交橋的施工工藝：通過立交橋時，若遇煤層厚度較薄時，可能就要與原巷道掘透，導致風流短路、斷路，影響其他巷道的正常通風，有可能出現瓦斯積聚和瓦斯超限，或者給礦井帶來更大危害。為避免出現瓦斯事故，減少各種投入，更好地保證正規循環作業，降低工人勞動強度，該礦在9102風巷通過大跨度立交橋時，采用了提前施工的方法。通過現場的使用效果分析，該方法是高瓦斯礦井在過立交橋時的良好施工方案。

1 工程概況

1.1 現場概述

9102風巷車場掘進155 m后即將從回風大巷1下方通過，回風大巷1為錨網（索）支護，斷面寬5.0 m、高3.2 m。9102風巷車場立交風橋設計斷面為5.5 m×3.6 m全錨網（索）支護，兩巷夾角為26°。

1.2 工程設計標準

風橋采用工字鋼做梁、混凝土澆筑的方法施工。

風橋采用不燃性材料建筑，風橋墻面平整不漏風（手觸感覺不到漏風為準），風橋兩端接口要嚴密，四周接實煤、巖，擋風墻用混凝土澆灌填實。風橋處通風斷面不小于原巷道斷面的4/5，呈流線型，坡度要小于30°，風橋前、后5 m范圍內巷道支護完好，無片幫冒頂、無積水、無淤泥、無雜物，風橋上下不準設風門。

橋面分為2部分：區域A厚度為0.6 m，區域B厚度為0.3 m，擋風墻外表面超出巷幫不得大于0.1 m，高度不得低于0.8 m；區域C長度為1.6 m，厚度為0.6 m，采用1.6 m長鋼帶及錨桿橫豎交叉捆綁做筋，后澆筑混凝土0.6 m厚。考慮風橋的嚴密性及掘進過程存在誤差，確定以立交下巷兩幫為基礎東西向各延伸1.6 m為立交施工范圍，立交風橋處9102風巷車場、回風大巷1設計寬度分別為5.5 m、5.0 m，角度為 26°，因此風橋跨度為 5.5/sin26°＋5/sin26°＋2×1.6≈26 m。圖1為工程平面圖。

圖1 工程平面圖

2 立交橋施工標準

2.1 施工工序

標測→拉底、掏槽→鋪設工字鋼（垂直回風大巷1）→打設錨索（用鋼絲繩起吊）→鋪設工字鋼（順回風大巷1）→鋪設背板→硬化橋面→搭設模型盒→灌幫→抹面→收尾。

2.2 施工標準

2.2.1 標測

施工前，由測量部門在回風大巷1進行測量并準確標注出立交處上巷兩幫中點或立交4個幫點，標注點用紅漆在巷幫進行標注，要求清晰可見。

2.2.2 拉底、掏槽

拉底作業前，先按兩幫標注點找見4個立交幫點，然后向前、后各延伸1.6 m，找出拉底范圍區域A，長度26 m，然后開始拉底作業。拉底深度為0.6～1.0 m（回風大巷1風橋處有坡度），拉底要求地面平整、無凹凸。拉底完成后，在兩幫煤墻對區域B進行掏槽，掏槽深度為0.25 m，高度為0.8 m，長度兩幫各19 m。

2.2.3 鋪設工字鋼

在回風大巷1內最外1個立交幫點處開始敷設垂直于巷道的第1根工字鋼（長度5.5 m），第2根工字鋼距離第1根5.5 m，第3根距離第2根500 mm，第4根距離第3根5.5 m，第5根距離第4根500 m，第6根距離第5根5.5 m，第7根距離第6根500 m，第8根距離第7根5.5 m。

2.2.4 打設錨索并起吊

在長5.5 m的工字鋼兩端頭套上鋼絲繩卡環，在卡環正上方打設錨索。錨索打設要靠幫，不得影響高抽巷瓦斯管的敷設和軌道的進出車。錨索與卡環采用鋼絲繩連接，吊掛于頂板之上。錨索的具體位置如圖2所示。

2.2.5 鋪設工字鋼

在5.5 m長的工字鋼上順巷道鋪設6 m長的工字鋼，間距400 mm；上、下工字鋼搭接處采用鋼板與銷子固定到一起（工字鋼端頭處有孔），并用綁絲捆綁，確保牢靠，如圖3所示。

2.2.6 鋪設背板及網片

工字鋼鋪設完畢后，在工字鋼上鋪設2層背板，背板長800 mm、寬250 mm、厚50 mm。背板敷設緊密，覆蓋至掏槽內。背板上面敷設一層網片，網片鋪設平整，待澆筑混凝土時，做筋使其形成一個整體。

2.2.7 區域C施工

采用1.6 m長鋼帶及錨桿橫豎交叉捆綁做筋，后澆筑混凝土0.6 m厚，其鋼帶與錨桿、主體工字鋼連接要牢固。

2.2.8 硬化橋面

將攪拌充分、勻稱的混凝土澆灌到背板及網片上，并用混泥土建筑。其他部分用混合料澆筑，澆筑過程中，要使用風動振動棒震動，使風橋橋面形成一個整體，直至與原巷道底板平齊，橋面上必須留出大小合適的水溝。

2.2.9 搭設模型盒

橋面硬化完畢后，在兩幫掏槽處開始搭設擋風墻澆筑模型盒，高0.3 m，模型盒內表面距巷幫0.1 m，且模型板內表面要保持在一個平面，并用材料將模型固定。

2.2.10 灌幫

模型搭設完畢后，將比例為1∶2∶3的混凝土（水泥、沙、石子）攪拌均勻后澆筑到模型內，按照每塊模型板高度為一個澆筑循環依次遞進作業。澆筑過程中，要使用風動振動棒對模型內的混凝土進行攪拌，使混凝土充分、勻稱、飽滿，與煤墻接實牢靠，澆筑過程中隨時觀察模型情況，發生變形等異常現象時立即修復。

2.2.11 抹面

待擋風墻凝固堅硬后拆去模型板，然后抹面，先用比例為1∶3的粗灰抹第一遍，抹面時要從上往下。第二遍用比例為1∶1的細灰抹面，抹面時要用靠尺，邊抹邊檢查，確保墻面符合質量標準要求。然后對橋面抹面，要求光滑平整，符合《煤礦安全生產標準化》要求。

2.2.12 工程收尾

施工完畢后，在風橋前、后5 m范圍內進行全面清理并釘好牌板，雜物裝箱上井，剩余材料及時回收或轉運，做到施工現場干凈整潔，工完料盡。

圖2 錨索的位置圖

圖3 工字鋼的鋪設

3 風險預控

如果巷道錨桿、錨索質量不合格，可能發生頂板冒落，煤墻片幫。這種情況下，要采取以下管控措施：①嚴把進貨關，保證產品質量合格。②測量部門測量要精確，標記要清晰；施工人員要嚴格按照規程措施作業。③作業點前、后30 m設置警戒，無關人員嚴禁進入；確實需要通過時，需與現場作業人員協調，準許后立即通過。④進入施工現場后要仔細檢查施工場地周圍的支護、煤幫、頂板等情況，嚴格執行“敲幫問頂”，并安排有經驗的人員觀察頂板煤墻變化情況。⑤出現錨桿打設質量不合格時及時補打，安排錨桿、錨索質量專項檢查，把隱患消滅在萌芽狀態。⑥多人協作扛、抬材料時，動作要協調，口號要一致，防止物料掉落砸傷或者彈傷人員。⑦使用鉛絲連接、捆綁工字鋼或鋼筋網時，使用專用工具操作，防止鉛絲扎傷人員。⑧開網后，及時將鋼筋網邊緣毛刺打倒，防止毛刺扎傷人員。⑨加強“四位一體”監督管理。

4 結束語

該大跨度立交橋施工后，在9102風巷車場掘進155 m時，從下方順利通過。截至目前沒有出現變形、漏風現象，達到了預期設計效果。這證明該大跨度立交橋的施工方法在高瓦斯礦井有一定的借鑒價值，確實是井工礦井在貫通處預控瓦斯事故發生的有效途徑。