某礦運輸順槽風橋設計與穩定性分析

馬建魚

（山西晉能集團長治有限公司三元中能煤業， 山西 長治 046605）

引言

某礦一采區軌道巷、一采區回風巷掘進將通過1305運輸順槽上方，為保證回風及運輸需要，在1305運輸順槽內，與一采區回風巷和一采區軌道巷的交叉處分別架設風橋，為保證安全施工，需研究相應的安全技術措施及模擬分析施工效果[1-4]。

1 具體措施

1305運輸順槽掘進，在1305運輸順槽內一采區回風巷、一采區軌道巷立體交叉對應點處，改變掘進寬度，預留風橋風墻位置，兩幫各拓寬500mm，長度分別為7.0m和7.5m（生產科給定的一采區回風巷、一采區軌道巷的中心線兩側共有長度）。風橋處拓寬巷道支護錨桿排距為1 000mm，左右兩幫分別打設Φ18.9 mm×5.3 m錨索，距底板1.6 m，排距1m，每排每幫各1根。兩道風墻均用水泥砂漿澆筑。先在兩道風墻處打設預埋錨桿和錨索，外露達到550mm（增加澆筑墻強度），打設完畢后，豎好模板，進行澆筑，墻體厚度500mm，澆筑后左、右墻間距為5 000mm，墻體高度達到3 000 mm，長度達到7 000mm、7 500mm。兩道風墻凝固好后（凝固時間不少于72 h），開始在風墻上鋪設工字鋼、豎模板澆筑混凝土。

2 施工步驟

施工順序：拓寬→支護→挖基礎、砌墻→鋪設風橋（工字鋼、吊掛鋼筋網）。

2.1 拓寬

1305運輸順槽掘進凈寬為5m，為滿足風橋施工，由生產技術科標定具體位置，掘進拓寬，每側拓寬500mm，長度達到7 000mm、7 500mm。

2.2 支護

按正常掘進工序作業，拓寬1m，支護1m，錨桿、錨索預緊力達到要求，外露符合規定；預埋的錨桿、錨索外露能滿足固定模板要求，間排距為1 000 mm×1 000mm。

2.3 挖基礎、砌墻

在指定位置平整場地，將底板浮煤清理干凈，挖到實底，豎好模板，開始澆筑混凝土。砌墻做到：砂漿飽滿、均勻、結合緊密。在澆筑同時，應將壁后空隙充填密實。

2.4 鋪設風橋

混凝土墻凝固好后，按照風橋施工設計，開始在墻上鋪設工字鋼、吊掛鋼筋網。選用11號和25號工字鋼，長度均為5 800mm。

1）鋪設工字鋼：①一采區回風巷。以工字鋼下平面為準，在一采區回風巷中心線上鋪設一根11號工字鋼，然后以195mm為間距在兩側依次對稱鋪設1根25號工字鋼、8根11號工字鋼和1根25號工字鋼（外側的25號工字鋼距墻端頭545mm），共鋪設工字鋼21根，包括11號工字鋼17根，25號工字鋼4根；②一采區軌道巷。以工字鋼下平面為準，在一采區軌道巷中心線上鋪設一根11號工字鋼，然后以195mm為間距在兩側依次對稱鋪設1根25號工字鋼、9根11號工字鋼和1根25號工字鋼（外側的25號工字鋼距墻端頭510mm），共鋪設工字鋼23根，包括11號工字鋼19根，25號工字鋼4根。工字鋼在墻上的搭接長度均為400mm。

2）工字鋼鋪設完畢后，將規格為2700mm×1100 mm的鋼筋網用10號鉛絲吊掛在工字鋼下平面，鋪網保證平整，緊貼工字鋼。

3）鋼筋網鋪設完成后，在其下方支好模板，上方用混凝土澆筑，使風橋凝成一個整體。風橋鋪設工字鋼示意圖和風橋段巷道位置關系示意圖見第200頁圖1。

3 數值模擬分析

按圖1構建數值模擬模型圖如第200頁圖2、圖3所示。

從模擬結果分析可知，風橋段巷道圍巖穩定、塑性區范圍小，僅1305運輸順槽巷道頂板略有剪切破壞。

圖1 風橋鋪設工字鋼和風橋段空間關系示意圖（mm）

圖2 風橋段空間關系模擬示意圖

4 礦壓觀測

對采取措施后的1305運輸順槽的兩幫及頂底板收斂進行了表面位移觀測，巷道圍巖基本穩定，頂底板收斂55mm、兩幫移近73mm。觀測結果與實測值基本吻合，研究結果表明數值模擬能為巷道圍巖穩定性評判提供很好的依據。

圖3 風橋段巷道開挖塑性區分布