南五下組煤單軌吊過空巷及超高段技術(shù)研究

安 帥

（山西西山煤電股份有限公司馬蘭礦， 山西 古交 030205）

單軌吊作為煤礦的一種輔助運(yùn)輸設(shè)備，具有安全性強(qiáng)、驅(qū)動力大、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，可同時應(yīng)用于回采及掘進(jìn)巷道，對于解決馬蘭礦掘進(jìn)隊組運(yùn)料困難的問題有很好的效果。因此，馬蘭礦南五下組煤計劃試運(yùn)行單軌吊運(yùn)輸系統(tǒng)，繼而推廣到整個礦井。目前，南五下組煤正在進(jìn)行單軌吊輔助運(yùn)輸系統(tǒng)改造。在安裝軌道過程中，需從910南大巷、南五下組煤進(jìn)風(fēng)石門下部穿過，層間距分別為7 m、5 m。另外，南五下組煤輔助運(yùn)輸下山有2處超高段，巷道高度達(dá)到6 m。這四處地點(diǎn)無法采用“錨索+吊掛板”的懸吊方式。為了確保單軌吊運(yùn)行安全，需采取新的單軌吊軌道懸吊措施[1]。

1 南五下組煤單軌吊過空巷及超高段技術(shù)

1.1 過空巷、超高段施工方案

由于過空巷、超高段處，單軌吊軌道安裝無法采用“錨索+吊掛板”進(jìn)行懸吊，馬蘭礦確定施工方案為采用“混凝土柱+工字鋼+懸吊環(huán)”的懸吊方式。具體施工方案如下：

1）過石門和910南大巷時，巷道不開幫，混凝土柱需預(yù)埋Φ21.6 mm×5200 mm錨索，錨索加墊槽鋼并鎖緊，每個混凝土柱施工9根錨索，將混凝土柱與巷幫連成整體。施工完成后確保柱內(nèi)寬不小于5.5 m；混凝土柱上部需密鋪11號工字鋼，間距200 mm；22b工字鋼澆筑于混凝土柱內(nèi)，兩端開挖梁窩，長×寬×深=300 mm×300 mm×300 mm，并用聚氨酯充填[2]。

2）輔助運(yùn)輸下山兩處超高段，需開幫施工，確保柱內(nèi)寬不小于5.5 m；混凝土柱高度與兩端巷道頂板平齊；22b工字鋼澆筑于混凝土柱內(nèi)，頂部不施工挑梁。

3）混凝土柱豎筋采用Φ20 mm螺紋鋼，橫筋采用Φ12 mm圓鋼。每根筋兩端均加工彎鉤，彎鉤角度為30°，彎勾長度200 mm。

4）縱梁與22b工字鋼用鋼板固定。鋼板規(guī)格為220 mm×220 mm×10 mm，上下各一塊，用 Φ20 mm×400 mm螺栓固定。

5）混凝土柱開挖基礎(chǔ)500 mm?？障锒位炷林禹敚叨位炷林唤禹敗?/p>

6）砼設(shè)計標(biāo)號為C30，保護(hù)層厚度不小于100 mm。

7）待混凝土柱施工完畢后，需重新修復(fù)巷道水溝及電纜吊掛。

圖1 單軌吊過空巷及超高段技術(shù)施工圖

1.2 鋼梁強(qiáng)度校核

22b工字鋼許用壓力為σ=215 MPa，截面系數(shù)Wx為 325×10-6m3；

22b礦用工字鋼吊掛點(diǎn)中心，所受承載力矩M=F×2.75/5.5；

許用應(yīng)力σ=Mmax/Wx=215 MPa；

F=139 kN，即單根22b礦用工字鋼梁可以承載13.9 t的力；

機(jī)車運(yùn)輸30 t支架時吊點(diǎn)最大受力5.4 t，每個吊點(diǎn)兩組工字鋼橫梁，每根橫梁受力最大2.7 t，所以每個吊點(diǎn)安全系數(shù)約為5[3]。

1.3 施工工藝

1）混凝土澆筑

配筋綁扎好后，進(jìn)行立模澆筑，立模模型板使用外露錨桿固定?；炷翗?biāo)號C30，選用32.5號普通硅酸鹽水泥，粒徑為0.3～2.5 mm的中粒河沙，粒徑為30～50 mm碎石；澆筑材料水泥、河沙、碎石質(zhì)量配合比為 1∶2∶4，水灰比 0.4～0.5。

在澆注混凝土前，要將澆筑位置底板的浮碴清理干凈，使基礎(chǔ)在巖石硬底板上。在混凝土澆注過程中要做到邊澆注邊用震動棒搗實(shí)。澆筑混凝土?xí)r要嚴(yán)格按配合比進(jìn)行拌料，拌料時采用防爆攪拌機(jī)拌料，嚴(yán)格按照配比向攪拌機(jī)內(nèi)添加骨料。

拆模時，拆模人員必須站在安全地點(diǎn)進(jìn)行拆模，并且使用長柄工具進(jìn)行撬模板，撬模板時，周圍不得有其他人員作業(yè)，與作業(yè)點(diǎn)至少保證10 m的安全距離，防止模板掉落傷人事故發(fā)生，必要時必須搭設(shè)工作臺進(jìn)行拆模[4]。

混凝土澆注完后要做到48 h后拆模，并對混凝土柱子進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間不小于7 d。

2）鋼梁鋪設(shè)施工

縱梁與22b工字鋼用鋼板固定。鋼板規(guī)格為220 mm×220 mm×10 mm，上下各一塊，用 Φ20 mm×400 mm螺栓固定?；炷林訚仓猎O(shè)計高度后，密鋪11號工字鋼，上鋼梁時由人工進(jìn)行上梁，3人一組協(xié)調(diào)作業(yè)，1人負(fù)責(zé)指揮協(xié)調(diào)，兩人負(fù)責(zé)上梁，上梁后使用混凝土將添縫搗實(shí)。

3）工作臺搭設(shè)

地面加工工作臺架，工作臺架放置于底板平整處，工作臺架上密鋪中心板，工作臺寬度1.2 m，長度不得小于3 m。使用扒釘和鐵絲固定牢固[5]。

臺上臺下人員遞施工材料時必須互相配合好，其余無關(guān)人員嚴(yán)禁在工作臺下逗留或行走，防止物料掉落傷人。當(dāng)工作臺高度超過2 m時，施工人員要系好安全帶。安全帶必須拴掛在支護(hù)完好地段的頂錨索或鋼帶上。斜坡地段施工搭設(shè)工作臺時，使用柱帽、木楔將工作臺調(diào)平、支穩(wěn)，確認(rèn)安全無誤后方可進(jìn)行作業(yè)[6]。

2 主要技術(shù)特點(diǎn)

1）通過施工混凝土柱代替錨索懸吊，成功解決了單軌吊過空巷、超高段的難題，安全可靠，技術(shù)可行。

2）過空巷段，混凝土柱頂部密鋪11號工字鋼，增強(qiáng)空巷段頂板的穩(wěn)定性。

3）單軌吊懸吊鋼梁采用“橫梁+縱梁”的布置方式，充分發(fā)揮鋼梁的承載力，結(jié)構(gòu)合理。

4）橫梁兩側(cè)開挖300 mm空洞，并用聚氨酯充填，可減少巷道兩幫位移對鋼梁的擠壓影響。

3 應(yīng)用效果分析

3.1 應(yīng)用情況及經(jīng)濟(jì)效益

目前，單軌吊過空巷、超高段混凝土柱已施工完畢。該施工方法通過施工混凝土柱代替錨索懸吊，成功解決了單軌吊過空巷、超高段的難題，安全可靠，技術(shù)可行。

3.2 社會效益

單軌吊作為煤礦的一種輔助運(yùn)輸設(shè)備，具有安全性強(qiáng)、驅(qū)動力大、適應(yīng)性強(qiáng)、可同時應(yīng)用于回采及掘進(jìn)巷道的優(yōu)勢，是未來礦井輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢。該施工技術(shù)可補(bǔ)充解決單軌吊過空巷、超高段的難題，使單軌吊的應(yīng)用范圍更加廣泛。