董衛(wèi)峰
(陜西匯森煤業(yè)開發(fā)有限責(zé)任公司,陜西 西安 710045)
為了減少巷道施工工程量,將422盤區(qū)42205工作面3條回采巷道變?yōu)?22盤區(qū)隧道北區(qū)42201-42204工作面的開拓大巷,即42205工作面回風(fēng)巷作為422盤區(qū)西翼膠帶輸送機(jī)巷,42205工作面膠運(yùn)巷作為422盤區(qū)西翼回風(fēng)大巷,42205工作面輔運(yùn)巷作為422盤區(qū)西翼輔運(yùn)大巷。優(yōu)化設(shè)計前,42201-42204工作面的風(fēng)流方向與42205工作面相反,無法直接實現(xiàn)42204工作面和42205工作面的回采銜接,須設(shè)置過渡工作面,并在42201-42204工作面回采結(jié)束后有足夠的緩沖時間調(diào)整42205工作面通風(fēng)系統(tǒng),完成42205工作面安裝,調(diào)整后的42205工作面通風(fēng)系統(tǒng)也能夠保證42205工作面和42206工作面的回采銜接,這就要求優(yōu)化42205工作面風(fēng)橋設(shè)計。
為了減少422盤區(qū)隧道北區(qū)開拓巷道掘進(jìn)量,在422盤區(qū)西側(cè)靠井田邊界施工一條42205回風(fēng)巷。前期作為42201-42204工作面回采期間的膠運(yùn)大巷,即4-2煤隧道北區(qū)西翼膠運(yùn)大巷,后期作為42205工作面的回風(fēng)巷道,即42205回風(fēng)巷。
施工前期,只貫通4-2煤西翼膠運(yùn)大巷與4-2煤西翼輔運(yùn)大巷之間的40 m聯(lián)絡(luò)巷,保證42205回風(fēng)巷前期作為42201-42204工作面回采期間的膠運(yùn)大巷,與4-2煤西翼膠運(yùn)大巷順利搭接。如圖1所示。
圖1 42205回風(fēng)巷前期施工示意圖
施工后期,待42201-42204工作面回采結(jié)束,先貫通4-2煤西翼膠運(yùn)大巷與4-2煤西翼回風(fēng)大巷之間的40 m煤巷,再挑頂施工4-2煤西翼回風(fēng)大巷與4-2煤西翼輔運(yùn)大巷之間的風(fēng)橋段,從而保證42205工作面的通風(fēng)系統(tǒng)循環(huán)要求。如圖2所示。
圖2 42205回風(fēng)巷位置風(fēng)橋設(shè)計
為滿足42201-42204工作面的通風(fēng)要求,42205膠運(yùn)巷位置,即422盤區(qū)西翼回風(fēng)巷,在巷道掘進(jìn)初期,就必須施工風(fēng)橋設(shè)施,一方面保證42205膠運(yùn)巷、輔運(yùn)巷掘進(jìn)期間通風(fēng)系統(tǒng)循環(huán)需求,另一方面保證42201-42204工作面回采期間的通風(fēng)系統(tǒng)循環(huán)需求。42205膠運(yùn)巷位置,即422盤區(qū)西翼回風(fēng)巷風(fēng)橋設(shè)計如圖3所示。
圖3 42205膠運(yùn)巷位置風(fēng)橋設(shè)計
該風(fēng)橋施工與以往風(fēng)橋有所不同,需同時跨越二號緩坡副斜井底彎道平巷段、4-2煤西翼輔運(yùn)大巷及4-2煤西翼膠運(yùn)大巷3條主要巷道,風(fēng)橋跨巷道布置如圖4所示。
圖4 風(fēng)橋跨巷道布置
該風(fēng)橋為42201-42204工作面回采期間通風(fēng)服務(wù),待42205工作面回采期間,將該風(fēng)橋拆除,恢復(fù)42205膠運(yùn)巷的皮帶運(yùn)輸功能,待42205工作面回采結(jié)束,再恢復(fù)該風(fēng)橋設(shè)施,為42206工作面通風(fēng)服務(wù)。
原風(fēng)橋設(shè)計方案存在的問題:42205綜采工作面原風(fēng)橋設(shè)計方案,雖然也能夠滿足3個方面的需要,但仍存在風(fēng)橋施工工程量較大等問題。不僅要施工42205回風(fēng)巷位置跨4-2煤西翼輔運(yùn)大巷及4-2煤西翼膠運(yùn)大巷2條主要巷道的風(fēng)橋設(shè)施;還要施工42205膠運(yùn)巷位置同時跨越二號緩坡副斜井底彎道平巷段、4-2煤西翼輔運(yùn)大巷及4-2煤西翼膠運(yùn)大巷3條主要巷道的風(fēng)橋設(shè)施。42205膠運(yùn)巷位置風(fēng)橋設(shè)施的施工—拆除—再恢復(fù)工序復(fù)雜,由于該風(fēng)橋設(shè)施同時跨3條主要巷道,二次拆除及再次恢復(fù)難度較大。
方案優(yōu)化原則需滿足的要求:在滿足通風(fēng)系統(tǒng)3個方面需要的前提下,盡量利用原有巷道及設(shè)施,減小風(fēng)橋施工工程量。盡量簡化風(fēng)橋設(shè)施的施工—拆除—再恢復(fù)復(fù)雜工序,避免風(fēng)橋設(shè)施的二次施工及三次施工。
42205回風(fēng)側(cè)風(fēng)橋優(yōu)化設(shè)計方案:42205回風(fēng)巷是位于422盤區(qū)的最西側(cè)的巷道,靠近井田邊界,考慮42205工作面回采期間,該區(qū)域主要巷道主要功能是實現(xiàn)工作面循環(huán)通風(fēng),所以可考慮,通過對原有大巷盡頭聯(lián)絡(luò)巷進(jìn)行改造,以滿足工作面循環(huán)通風(fēng),同時可利用42205回風(fēng)巷繞道實現(xiàn)行人通車等輔助運(yùn)輸功能。42205回風(fēng)側(cè)風(fēng)橋優(yōu)化設(shè)計如圖5所示。
圖5 42205回風(fēng)側(cè)風(fēng)橋優(yōu)化設(shè)計
42205進(jìn)風(fēng)側(cè)風(fēng)橋優(yōu)化設(shè)計方案:42205進(jìn)風(fēng)側(cè)風(fēng)橋設(shè)計主要功能是為了滿足42201-42204工作面的通風(fēng)系統(tǒng)要求,同時保證42205工作面和42206工作面回采的連續(xù)銜接。然而原設(shè)計方案將風(fēng)橋設(shè)計在42205膠運(yùn)巷位置,后期調(diào)整工序比較復(fù)雜,實際操作難度較大。所以可考慮,將風(fēng)橋設(shè)計在42205輔運(yùn)巷位置,通過適當(dāng)增加輔助設(shè)施進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)循環(huán)改造,從而實現(xiàn)同時滿足42201-42204工作面的通風(fēng)系統(tǒng)要求及42205工作面和42206工作面回采的連續(xù)銜接期間通風(fēng)系統(tǒng)要求。42205進(jìn)風(fēng)側(cè)風(fēng)橋優(yōu)化設(shè)計如圖6所示。
圖6 42205進(jìn)風(fēng)側(cè)風(fēng)橋優(yōu)化設(shè)計
該風(fēng)橋施工與以往風(fēng)橋有所不同,需同時跨越二號緩坡副斜井底彎道平巷段、4-2煤西翼輔運(yùn)大巷及4-2煤西翼膠運(yùn)大巷3條主要巷道,同時考慮到該風(fēng)橋跨4-2煤西翼膠運(yùn)大巷位置是422盤區(qū)隧道北區(qū)42201-42205工作面回采期間膠運(yùn)大巷機(jī)頭搭接4-2煤膠運(yùn)大巷皮帶機(jī)尾位置,為了保證后續(xù)機(jī)頭安裝的高度,該段風(fēng)橋必須布置在挑頂高度上方,這樣對風(fēng)橋一次性挑頂高度的要求就更加嚴(yán)格,難度也更大;但可保證跨巷道挑頂段一次性施工完成,避免后續(xù)機(jī)頭安裝再二次挑頂,同時也能保證風(fēng)橋不受二次挑頂?shù)挠绊?。具體風(fēng)橋跨巷道布置如圖7所示。
圖7 風(fēng)橋跨巷道優(yōu)化布置
優(yōu)化前:42205回風(fēng)側(cè)需施工單獨(dú)的風(fēng)橋設(shè)施,該風(fēng)橋設(shè)施需同時跨4-2煤西翼輔運(yùn)大巷及4-2煤西翼膠運(yùn)大巷2條主要巷道。該風(fēng)橋施工:需先施工80 m煤巷聯(lián)絡(luò)巷,按照20 m/d的進(jìn)度,需要施工4個圓班,然后再進(jìn)行挑頂施工,按照6~8 m/d的挑頂進(jìn)度,需要施工10個圓班,再加上前期施工準(zhǔn)備1~2 d時間,后期成巷處理及收尾工作3~4 d時間,整個風(fēng)橋施工完成需要一個掘進(jìn)隊伍投入20 d左右的時間,方能施工完成。按照風(fēng)橋施工10 000元/m的造價成本,累計需投入人工、設(shè)備、生產(chǎn)材料等費(fèi)用成本約80萬元。
優(yōu)化后:42205回風(fēng)側(cè)不需要單獨(dú)施工風(fēng)橋設(shè)施,只需要利用原有巷道進(jìn)行改造即可。改造過程中,需要額外增加的設(shè)施主要包括:兩道500 mm厚的閉墻以及兩道調(diào)節(jié)風(fēng)窗設(shè)施。累計需投入費(fèi)用約4萬元。42205回風(fēng)側(cè)風(fēng)橋優(yōu)化后,不需要單獨(dú)施工風(fēng)橋設(shè)施,只需要在原有巷道的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造,增加兩道500 mm厚的閉墻以及兩道調(diào)節(jié)風(fēng)窗設(shè)施,可實現(xiàn)節(jié)約成本約76萬元。
優(yōu)化前:42205進(jìn)風(fēng)側(cè)風(fēng)橋設(shè)計在42205膠運(yùn)巷位置,該風(fēng)橋設(shè)施需同時跨越二號緩坡副斜井底彎道平巷段、4-2煤西翼輔運(yùn)大巷及4-2煤西翼膠運(yùn)大巷3條主要巷道。該風(fēng)橋前期先施工形成風(fēng)橋設(shè)施,保證42201-42204工作面的通風(fēng)系統(tǒng)要求。施工過程中:需先施工120 m煤巷聯(lián)絡(luò)巷,按照20 m/d的進(jìn)度,需要施工6個圓班,然后再進(jìn)行挑頂施工,按照6~8 m/d的挑頂進(jìn)度,需要施工15個圓班,再加上前期施工準(zhǔn)備1~2 d時間,后期成巷處理5~6 d時間及收尾工作1~2 d時間,整個風(fēng)橋施工完成需要一個掘進(jìn)隊伍投入30 d左右的時間,方能施工完成,按照風(fēng)橋施工10 000元/m的造價成本,累計需投入人工、設(shè)備、生產(chǎn)材料等費(fèi)用約120萬元。該風(fēng)橋必須在服務(wù)完42201-42204工作面循環(huán)通風(fēng)期間,需將42205膠運(yùn)巷與42205輔運(yùn)巷間的聯(lián)絡(luò)巷用風(fēng)障隔開,保證2條巷道的獨(dú)立功能。同時,該風(fēng)橋必須在服務(wù)完42201-42204工作面后,進(jìn)行拆除,以滿足42205工作面的通風(fēng)系統(tǒng)要求,拆除工程包括120 m風(fēng)橋的底板以及6道500 mm厚的閉墻,累計需投入費(fèi)用約10萬元。最后,為了滿足42206工作面的通風(fēng)系統(tǒng)要求,在不額外施工風(fēng)橋的前提下,需再次將42205膠運(yùn)巷位置的風(fēng)橋恢復(fù),恢復(fù)工程包括120 m風(fēng)橋的底板以及6道500 mm厚的閉墻,累計需投入費(fèi)用約10萬元。
優(yōu)化后:42205進(jìn)風(fēng)側(cè)風(fēng)橋設(shè)計在42205輔運(yùn)巷位置,該風(fēng)橋設(shè)施也需同時跨越二號緩坡副斜井底彎道平巷段、4-2煤西翼輔運(yùn)大巷及4-2煤西翼膠運(yùn)大巷3條主要巷道。累計需投入人工、設(shè)備、生產(chǎn)材料等費(fèi)用約120萬元。該風(fēng)橋必須在服務(wù)完42201-42204工作面循環(huán)通風(fēng)期間,同樣需將42205膠運(yùn)巷與42205輔運(yùn)巷間的聯(lián)絡(luò)巷用風(fēng)障隔開,保證2條巷道的獨(dú)立功能,此時只需在機(jī)頭變頻器硐室位置靠42205膠運(yùn)巷變頻器硐室開口位置南側(cè)增加一道閉墻,同時在靠42205輔運(yùn)巷變頻器硐室開口位置北側(cè)增加一道閉墻,即可滿足42205膠運(yùn)巷作為422盤區(qū)西翼回風(fēng)巷,42205輔運(yùn)巷作為422盤區(qū)西翼輔運(yùn)巷的要求。累計需投入費(fèi)用約2萬元。同時,該風(fēng)橋在服務(wù)完42201-42204工作面后,在保證42205工作面的通風(fēng)系統(tǒng)循環(huán)期間,不需要對風(fēng)橋進(jìn)行二次拆除,只需要將42205輔運(yùn)巷位置處繞道的風(fēng)門打開即可滿足42205工作面回采期間的通風(fēng)系統(tǒng)要求。最后,為了滿足42206工作面的通風(fēng)系統(tǒng)要求,只需要將42205輔運(yùn)巷位置處繞道的風(fēng)門關(guān)閉即可滿足42206工作面安裝期間的連續(xù)銜接及回采期間的正常通風(fēng)系統(tǒng)要求。42205進(jìn)風(fēng)側(cè)風(fēng)橋優(yōu)化后,不需要對風(fēng)橋設(shè)施進(jìn)行二次拆除和再次恢復(fù),只需要在原有巷道的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造,在機(jī)頭變頻器硐室增加兩道500 mm厚的閉墻,可實現(xiàn)節(jié)約成本約18萬元。
(1)優(yōu)化42205綜采工作面風(fēng)橋設(shè)計后可同時滿足42201-42204工作面回采期間的通風(fēng)系統(tǒng)要求,又能滿足42205工作面回采期間的通風(fēng)系統(tǒng)要求;還可以保障42205工作面和42206工作面回采的連續(xù)銜接要求。
(2)優(yōu)化42205回風(fēng)側(cè)風(fēng)橋后,不需要單獨(dú)施工風(fēng)橋設(shè)施,只需要在原有巷道的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造,增加兩道500 mm厚的閉墻以及兩道調(diào)節(jié)風(fēng)窗設(shè)施,可實現(xiàn)節(jié)約成本約76萬元。
(3)優(yōu)化42205進(jìn)風(fēng)側(cè)風(fēng)橋后,不需要對風(fēng)橋設(shè)施進(jìn)行二次拆除和再次恢復(fù),只需要在原有巷道的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造,在機(jī)頭變頻器硐室增加兩道500 mm厚的閉墻,可實現(xiàn)節(jié)約成本約18萬元。