煤礦大斷面風(fēng)橋施工工藝技術(shù)應(yīng)用

包文龍

1 工程概述

同煤集團(tuán)馬道頭煤業(yè)有限責(zé)任公司設(shè)計生產(chǎn)能力為10 Mt/a，礦井初采期間共分四個盤區(qū)，分別為北一、北二、北三、北四盤區(qū)，開采煤層為3#、5#、8#煤層。2105皮帶順槽位于北一盤區(qū)，開采煤層為5#煤層，煤層厚度為11.3～18.6 m，巷道設(shè)計長度為2493 m，巷道斷面規(guī)格為：寬×高=5.2 m×3.7 m，施工巷道以東分別為北一輔助運(yùn)輸巷、北一回風(fēng)巷、北一皮帶運(yùn)輸巷且布置在同一水平標(biāo)高上，各巷之間預(yù)留30 m保護(hù)煤柱，巷道沿5#煤層底板平行掘進(jìn)，2105皮帶順槽頂、底板主要以炭質(zhì)泥巖及細(xì)粉砂巖為主，頂?shù)装鍘r層相對松軟；2105皮帶順槽由掘進(jìn)隊組從皮帶運(yùn)輸巷開口施工 （見圖1），巷道目前已施工30 m，距盤區(qū)回風(fēng)巷貫通還剩10 m。

圖1 北一盤區(qū)8105工作面布置

根據(jù)馬道頭礦生產(chǎn)科初步設(shè)計，2105皮帶順槽施工至20 m處巷道以10°俯角下山掘進(jìn)，巷道沿盤區(qū)回風(fēng)巷底板穿過，當(dāng)巷道穿過回風(fēng)巷底板后再以10°仰角上山掘進(jìn)直至巷道沿5#煤層底板平行掘進(jìn)，由于采用該施工方案2105皮帶順槽在施工時巷道坡度較大，不利于后期膠帶輸送機(jī)穩(wěn)裝，同時5#煤層底板主要以炭質(zhì)泥巖為主，施工巷道在過盤區(qū)回風(fēng)巷底板時兩巷層間距不足3 m，支護(hù)困難且很容易發(fā)生垮落事故，所以通過分析研究初步設(shè)計方案不可行，決定采用兩巷貫通并再施工風(fēng)橋的方案，根據(jù)設(shè)計2105皮帶順槽風(fēng)橋長度為29.5 m，如圖2所示，當(dāng)2105皮帶順槽與盤區(qū)回風(fēng)巷貫通后，從回風(fēng)巷指定地點進(jìn)行挑頂，挑頂中部高度達(dá)4.5 m，采用爆破施工工藝，由于盤區(qū)回風(fēng)巷頂板相對破碎，在挑頂期間頂板出現(xiàn)局部冒頂、離層現(xiàn)象，同時2105皮帶順槽與盤區(qū)回風(fēng)巷貫通后會造成巷道風(fēng)流紊亂現(xiàn)象，所以在施工2105皮帶順槽風(fēng)橋時必須采取合理有效地施工工藝，確保風(fēng)橋施工安全順利進(jìn)行。

2 風(fēng)橋施工前準(zhǔn)備工作

1）為了避免2105皮帶順槽與盤區(qū)回風(fēng)巷貫通后出現(xiàn)風(fēng)流紊亂現(xiàn)象，兩巷貫通后及時在皮帶順槽巷距貫通點10 m處施工控風(fēng)墻，控風(fēng)墻按皮帶順槽巷全斷面構(gòu)筑，控風(fēng)墻內(nèi)安裝一道風(fēng)門便于行人，同時在控風(fēng)墻左下方靠近煤壁側(cè)施工一個規(guī)格為寬×高=1.0 m×0.8 m通風(fēng)孔。

2）控風(fēng)墻施工完后，在2105皮帶順槽進(jìn)行起底，施工刮板輸送機(jī)底槽，起底長度為60 m，起底寬度為1.0 m，起底深度為0.5 m，起底后采用混凝土對底槽進(jìn)行澆筑，澆筑厚度為0.2 m。

3）刮板輸送機(jī)底槽施工完后，在兩巷貫通處對面?zhèn)仁┕す伟遢斔蜋C(jī)機(jī)尾硐室，機(jī)尾硐室寬度為4.2 m，高度為3.5 m，深度為5.0 m。

4）在底槽內(nèi)穩(wěn)裝一部40 t刮板輸送機(jī)，輸送機(jī)長度為60 m，輸送機(jī)機(jī)頭搭接盤區(qū)運(yùn)輸大巷輸送機(jī)，機(jī)尾延伸至機(jī)尾硐室內(nèi)，同時在距兩巷貫通口5 m處刮板輸送機(jī)上方穩(wěn)裝一部60P耙?guī)r機(jī)。

3 風(fēng)橋施工方法

1）首先在盤區(qū)回風(fēng)巷進(jìn)風(fēng)側(cè)距2105皮帶順槽中線14.75 m處開始以22°斜坡進(jìn)行上風(fēng)側(cè)風(fēng)橋斜坡挑頂，斜坡挑頂水平長度為11 m，斜坡挑頂?shù)轿缓蟊仨毐ＷC挑頂垂直高度為4.5 m。

2）上風(fēng)側(cè)斜坡挑頂后開始進(jìn)行風(fēng)橋中部水平挑頂，中部水平挑頂長度為7.5 m，中部水平挑頂?shù)轿缓罄^續(xù)以22°斜坡進(jìn)行下風(fēng)側(cè)風(fēng)橋斜坡挑頂，挑頂水平長度為11 m，如圖2所示。

3）風(fēng)橋在挑頂期間采用錨索鋼梁、錨桿、錨索、“JW”型鋼帶聯(lián)合支護(hù)，為了保證開口處頂板巖層穩(wěn)定，分別在兩巷貫通口、機(jī)尾硐室口、上風(fēng)側(cè)斜坡挑頂開口處以及下風(fēng)側(cè)斜坡挑頂開口處分別施工一根長度4.0 m錨索鋼梁，每根鋼梁配套三根長度為5.3 m錨索并與頂板錨固預(yù)緊。

4）風(fēng)橋挑頂及永久支護(hù)施工完后，在2105皮帶順槽與盤區(qū)回風(fēng)巷貫通口處回風(fēng)巷內(nèi)施工兩道密閉墻，密閉墻垂直回風(fēng)巷布置，墻體高度為3.5 m，墻體寬度為5.2 m（盤區(qū)回風(fēng)巷寬度為4.2 m），墻體風(fēng)別延伸至皮帶順槽巷及機(jī)尾硐室內(nèi)0.5 m，兩道密閉強(qiáng)間距為4.2 m；為確保密閉墻穩(wěn)固，在密閉墻砌筑前對構(gòu)筑墻體處底板進(jìn)行起底并澆筑硬化，起底長度為5.2 m，寬度為0.3 m，深度為0.5 m，見圖2。

5）當(dāng)密閉墻施工完后，在墻體上方鋪設(shè)密集11#工字鋼梁，工字鋼梁長度為5.0 m，每根鋼梁兩端分別切割一個直徑為25 mm圓孔，鋼梁鋪設(shè)完后在兩端圓孔分別穿插一根5.5 m鋼絞線，然后采用鎖具對鋼梁進(jìn)行固定。

6）密集工字鋼梁鋪設(shè)完后，在工字鋼梁上方再鋪設(shè)水泥背板并采用混凝土，水泥背板長度為2.0 m，寬度為0.5 m，與盤區(qū)回風(fēng)巷垂直布置，水泥背板上方澆筑混凝土厚度為0.2 m，澆筑后必須確保澆筑面與巷道挑頂處高度不低于3.4 m。

7）當(dāng)水泥背板鋪設(shè)并澆筑完后，沿兩道密閉墻頂部分別向挑頂斜坡延伸方向進(jìn)行矸石充填，充填后必須確保斜坡水平長度為10 m，同時在斜坡面砌筑人行臺階。

8）在風(fēng)橋挑頂期間巷道內(nèi)煤矸石采用耙?guī)r機(jī)及刮板輸送機(jī)進(jìn)行聯(lián)合出煤，出煤后通過盤區(qū)皮帶大巷內(nèi)穩(wěn)裝輸送機(jī)運(yùn)出。

圖2 2105皮帶順槽風(fēng)橋施工斷面

4 結(jié)語

大斷面風(fēng)橋在施工過程中若不采取合理有效的施工工藝，不僅降低了風(fēng)橋施工效率，造成礦井通風(fēng)紊亂，而且很容易造成煤礦安全事故，同煤集團(tuán)馬道頭煤業(yè)有限責(zé)任公司在施工2105皮帶順槽風(fēng)橋時通過技術(shù)研究，對大斷面風(fēng)橋施工制定了一套可行性施工方案，實踐證明采用該施工方案，有效提高了施工效率，降低了施工過程中事故率，取得了顯著的成效，具有可行性推廣應(yīng)用意義。

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〔5〕張敏敏.煤礦復(fù)雜條件下風(fēng)橋施工方案優(yōu)化設(shè)計[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2016（3）：36-37.