復雜條件下大斷面風橋施工工藝優化設計

彭 興

（大同煤礦集團云岡礦，山西 大同 037000）

1 概述

大同煤礦集團云岡礦12#層311盤區51104運料繞道從盤區軌道巷開口以48°夾角施工，51104運料繞道施工到位后，繼續掘進51104巷。51104巷設計長度880m，巷道斷面規格：寬×高=4.5×2.8m，施工巷道沿12#煤層頂板平行掘進，前期采用功率為30kW局部通風機供風，隨著巷道不斷開拓延伸，單一的局部通風機供風不能滿足巷道施工通風需求，決定對51104巷構筑通風系統。

根據云岡礦技術科初步設計，51104運料繞道掘進到位后進行反向掘進，巷道施工60m后將與盤區軌道巷貫通，巷道貫通后從軌道巷開口繼續掘進軌回聯巷，待軌回聯巷與盤區回風巷貫通后在盤區軌道巷挑頂施工風橋，如圖1所示，從而形成通風系統。該施工方案不僅施工量大，而且施工效率低，通過研究，分析了初步設計存在的具體問題，根據實際情況對傳統風橋施工方案進行優化設計，加快了風橋施工速度，取得了顯著成效。

圖1 311盤區51104巷風橋施工平面布置示意圖

2 傳統風橋施工工藝存在的問題

初步設計中51104運料繞道施工到位后，開始反掘51104巷，51104巷與盤區軌道巷貫通再施工軌回聯巷，最后在軌道巷進行風橋挑頂、構筑等施工，該施工方案存在的問題主要表現在以下幾方面：

（1）施工工藝復雜，巷道開挖量大。51104巷在反掘施工時需在51104運料繞道穩裝局部通風機并延長風筒至工作面進行供風，當51104巷與盤區軌道巷貫通后，將51104運料繞道局部通風機及開關倒至盤區軌道巷并進行穩裝，在繼續施工軌回聯巷時對工作面進行供風，這樣不僅增加了設備穩裝次數，加大了勞動強度，而且通風相對復雜。

（2）風橋施工時需在軌道巷進行挑頂，而311盤區軌道巷是整個盤區運輸大巷，擔負著盤區內所有采掘工作面行人、運料任務，51104巷風橋在挑頂時落下煤矸石會堵塞巷道，從而嚴重影響整個盤區物料運輸。

（3）傳統的風橋施工工藝，煤矸石運輸系統相對紊亂，需穩裝多部帶式輸送機、開關及電纜，機電設備損壞率高，不利于巷道標準化管理。

（4）傳統施工工藝中需在盤區軌道巷進行挑頂，挑頂高度達4.0m，因12#煤層直接頂主要以炭質泥巖為主，挑頂過程會伴隨著頂板破碎、局部冒頂的危險，挑頂后頂板維護難度大，特別對于漏頂區域維護效果差，不利于安全施工。

3 風橋施工工藝優化設計

51104巷風橋在施工期間為了減少巷道開挖量及機械設備穩裝工作量，確保風橋施工期間盤區軌道巷能夠正常行人、運料，決定采用一次性成巷的施工方法。施工工藝如下：

（1）51104運料繞道施工到位后，開始反掘51104巷，51104巷道斷面規格為寬×高=4.5×2.8m，當巷道反掘施工20m后開始按6°仰角上山掘進，當51104巷上山掘進水平距離達40m時，根據地測科測定施工巷道距軌道巷邊界還剩1.5m時停止反掘施工。

（2）51104巷反掘施工停止后，在盤區軌道巷開始架設工字鋼棚。方法為：①工字鋼棚沿軌道巷頂板及巷幫布置，每架鋼棚主要由棚腿及頂梁組成；②鋼棚棚腿與巷幫采用卡纜及錨桿進行固定，棚腿底座采用地錨與底板進行固定，頂梁與棚腿采用卡纜進行連接。每根棚梁采用兩根錨桿與頂板進行固定；③每架鋼棚間距為1.0m，相鄰兩架鋼棚棚腿采用四根連接桿進行連接固定，防止倒架，共計架設10架鋼棚；④鋼棚架設完后在鋼棚與頂板間隙處填充水泥背板及填充劑，確保鋼棚頂梁與頂板接觸嚴實，如圖2所示。

（3）盤區軌道巷鋼棚架設完后，繼續反掘51104巷且平行掘進，平行掘進長度為8m（軌道巷寬度為4.5m），此時51104巷沿盤區軌道巷頂板進行掘進，兩巷層間距為0.8m，為保證巷道施工安全在過軌道巷頂板施工時采用半巷掘進法，即松動爆破施工巷道上半斷面，對下半斷面進行起底。

（4）當51104巷水平掘進到位后，巷道將以6°俯角下山掘進，當下山掘進水平距離達40m后施工巷道頂板進入12#煤層頂板，然后繼續沿12#煤層頂底板平行掘進20m后與盤區回風巷貫通。

（5）在51104風橋施工期間，在51104巷穩裝一部SSJ-800型膠帶輸送機，在上山掘進前采用耙巖機及帶式輸送機聯合出煤，當51104巷下山掘進后將輸送機延伸至盤區軌道巷頂板，采用耙巖機對山下區段進行聯合出煤。整個施工期間，在51104運料繞道穩裝兩臺功率為30kW局部通風機為工作面供風。

圖2 311盤區51104巷風橋施工斷面圖

4 結語

對于復雜條件下大斷面風橋的施工，若不采取合理有效的施工方案，不僅制約風橋施工速度，還加大施工難度，且存在很大的安全隱患。311盤區51104風橋施工時，對傳統的風橋施工工藝存在問題進行分析，提出一次性成巷的風橋施工方法。采用該施工方法后，避免了風橋挑頂施工，減少了工作面機械設備穩裝數量，避免了因挑頂造成巷道煤矸石堵塞，減少了巷道掘進量，縮短了51104風橋施工周期，取得了顯著的經濟、安全效益。