巷道大斷面風(fēng)橋安全挑頂施工工藝優(yōu)化

周廣虎

（山西潞安集團(tuán)左權(quán)五里堠煤業(yè)有限公司，山西 晉中 032600）

風(fēng)橋是煤礦重要通風(fēng)構(gòu)筑物之一，可將相鄰兩條交叉巷道風(fēng)流進(jìn)行分隔，從而避免巷道出現(xiàn)風(fēng)流紊亂、風(fēng)量流失等現(xiàn)象。由于風(fēng)橋挑頂施工過程中挑頂高度大，破壞原巷道頂板支護(hù)，導(dǎo)致挑頂處頂板穩(wěn)定性降低，出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，若不采取合理有效的安全施工工藝及支護(hù)措施，很容易發(fā)生安全事故。本文以五里堠煤礦1101 軌道順槽施工2#風(fēng)橋?yàn)槔f明其施工工藝及安全施工措施。

1 概況

山西潞安集團(tuán)左權(quán)五里堠煤業(yè)有限公司1101 軌道順槽從上組煤集中回風(fēng)下山開口施工，沿3#煤層底板平行掘進(jìn)，設(shè)計(jì)長度810m，設(shè)計(jì)斷面規(guī)格為寬×高=4.5×3.0m。1101 軌道順槽開口掘進(jìn)40m后與上組煤集中輔助運(yùn)輸下山貫通，在軌道順槽挑頂并構(gòu)筑1#風(fēng)橋，風(fēng)橋施工完成后巷道繼續(xù)掘進(jìn)40m 后與上組煤集中膠帶運(yùn)輸下山貫通，施工2#風(fēng)橋。如圖1 所示。

圖1 1101 軌道順槽1#、2#風(fēng)橋平剖面布置示意圖

1#、2#風(fēng)橋設(shè)計(jì)斷面規(guī)格相同，風(fēng)橋施工主要分兩部分：風(fēng)橋挑頂施工以及風(fēng)橋構(gòu)筑施工。風(fēng)橋挑頂長度為25m，其中兩邊斜坡長度為7.5m，中部平頂長度為25m，中部挑頂高度為3.5m。

2 1#風(fēng)橋施工工藝及問題分析

2.1 施工工藝

（1）1#風(fēng)橋采用松動(dòng)爆破挑頂施工工藝。當(dāng)1101 軌道巷與上組煤集中輔助運(yùn)輸下山貫通后繼續(xù)掘進(jìn)10m，然后在輔助運(yùn)輸下山進(jìn)行松動(dòng)爆破挑頂施工。挑頂長度為4.5m，高度為3.5m，寬度為4.0m。挑頂后在輔助運(yùn)輸下山搭設(shè)工作盤繼續(xù)向兩側(cè)進(jìn)行風(fēng)橋斜坡挑頂施工。

（2）巷道挑頂完成后，在上組煤集中輔助運(yùn)輸下山砌筑控風(fēng)墻。墻體高度為3.5m，寬度為4.0m，厚度為0.8m。墻體砌筑完成后在兩堵墻體之間搭設(shè)工字鋼梁，工字鋼梁長度為5.5m，共計(jì)搭設(shè)40 根，然后在鋼梁上方鋪設(shè)水泥蓋板并進(jìn)行澆筑。

2.2 問題分析

（1）工藝復(fù)雜。采用傳統(tǒng)松動(dòng)爆破挑頂施工工藝進(jìn)行風(fēng)橋挑頂施工時(shí)，工藝復(fù)雜，需搭設(shè)工作盤，整個(gè)風(fēng)橋施工周期為24d，施工周期長，勞動(dòng)成本費(fèi)用高。

（2）施工工程量大。傳統(tǒng)施工工藝需與上組煤集中輔助運(yùn)輸下山貫通后，再進(jìn)行挑頂施工，整個(gè)風(fēng)橋施工過程中需破巖量達(dá)245m3，挑頂后矸石運(yùn)輸量及運(yùn)輸難度大，且在運(yùn)輸下山運(yùn)輸煤矸時(shí)運(yùn)輸效率低，導(dǎo)致風(fēng)橋挑頂施工周期延長。

（3）對(duì)正常生產(chǎn)影響大。在上組煤集中輔助運(yùn)輸下山進(jìn)行挑頂施工時(shí)，需對(duì)運(yùn)輸下山設(shè)置警戒，嚴(yán)禁運(yùn)輸下山行人、行車，嚴(yán)重影響了運(yùn)輸下山物料及人員運(yùn)輸任務(wù)。上組煤集中輔助運(yùn)輸下山平均坡度為18°，在運(yùn)輸下山挑頂落下的煤矸石很容易沿巷道滾落，不僅增加了煤矸運(yùn)輸難度，而且不利于巷道內(nèi)人員、設(shè)備安全管理。

（4）施工危險(xiǎn)性大。由于上組煤集中輔助運(yùn)輸下山直接頂主要以泥巖、砂巖混合巖層為主，平均厚度為4.8m，巖體單軸抗壓強(qiáng)度為22MPa，巖體穩(wěn)定性差，成互層結(jié)構(gòu)，易破碎。在運(yùn)輸下山進(jìn)行挑頂施工時(shí)，受爆破震動(dòng)影響，頂板很容易出現(xiàn)大面積垮落現(xiàn)象，不利于頂板安全維護(hù)管理。

3 2#風(fēng)橋施工工藝優(yōu)化

為了保證2#風(fēng)橋挑頂施工安全，加快風(fēng)橋施工速度，決定對(duì)2#風(fēng)橋施工工藝進(jìn)行優(yōu)化，采用架棚、起底施工工藝。

（1）1101 軌道巷掘進(jìn)至61m 處時(shí)，巷道頂?shù)装逡?8°仰角上山掘進(jìn)，上山掘進(jìn)長度為14.5m。采用松動(dòng)爆破施工工藝，布置三排松動(dòng)爆破鉆孔，鉆孔深度為1.0m，每排四個(gè)，鉆孔排距為1.2m，間距為1.3m，每個(gè)炮孔裝藥量為300g。爆破后煤矸通過巷道內(nèi)安裝的耙?guī)r機(jī)、帶式輸送機(jī)進(jìn)行運(yùn)輸。

（2）1101 軌道順槽上山掘進(jìn)到位后，在上組煤集中膠帶下山架設(shè)工字鋼棚。鋼棚寬度為4.5m，高度為3.3m，鋼棚架設(shè)間距為0.5m，共計(jì)架設(shè)10 架。鋼棚架設(shè)完成后在鋼棚上方密集鋪設(shè)工字鋼梁，工字鋼梁長度為5.0m，共計(jì)鋪設(shè)50 根。如圖2 所示。

圖2 優(yōu)化后2#風(fēng)橋施工剖面示意圖

（3）上組煤集中膠帶下山工字鋼棚架設(shè)完成后，1101 軌道順槽繼續(xù)掘進(jìn)，且近水平掘進(jìn)，掘進(jìn)長度為14.5m。

（4）施工巷道近水平掘進(jìn)到位后，在上組煤集中膠帶大巷上方進(jìn)行起底施工，起底規(guī)格為長×寬×深=6.0×4.0×1.0m。采用松動(dòng)爆破起底施工工藝，起底后及時(shí)清理煤矸，并保證起底面平整。

（5）施工巷道起底完成后，在起底處鋪設(shè)長度6.0m、寬度0.4m 工字鋼梁，共計(jì)鋪設(shè)10 根。鋼梁鋪設(shè)完成后在其上方采用混凝土澆筑，澆筑強(qiáng)度為C40，確保澆筑面與1101 軌道順槽底板面平整。

（6）1101 軌道順槽澆筑后，巷道繼續(xù)掘進(jìn)，并采用下山掘進(jìn)施工工藝，掘進(jìn)長度、掘進(jìn)方式與上山掘進(jìn)相同。掘進(jìn)到位后再進(jìn)行近水平巷道掘進(jìn)。

4 結(jié) 語

（1）與傳統(tǒng)松動(dòng)爆破挑頂施工工藝相比，優(yōu)化后的施工工藝可減少煤矸掘進(jìn)量127m3，減少了煤矸運(yùn)輸量。2#風(fēng)橋施工周期為16d，施工周期縮短8d，提高了風(fēng)橋施工效率。

（2）風(fēng)橋施工工藝更改為巷道掘進(jìn)起底施工，避免了巷道挑頂時(shí)頂板垮落，保證了施工安全。

（3）優(yōu)化后風(fēng)橋施工工藝提前在上組煤集中膠帶大巷架設(shè)工字鋼棚，2#風(fēng)橋施工期間上組煤集中膠帶下山可正常進(jìn)行煤炭運(yùn)輸，保證了膠帶下山煤矸運(yùn)輸及設(shè)備安全。