斜巷大跨度交岔點(diǎn)施工工藝研究與應(yīng)用

袁文生 陳業(yè)強(qiáng) 李 洋

(內(nèi)蒙古福城礦業(yè)有限公司, 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 014217)

1 概況

交岔點(diǎn)是指在巷道相交或分岔地點(diǎn)處的巷道。交岔點(diǎn)的施工有以下特點(diǎn)：（1）交岔點(diǎn)跨度一般較大；（2）工程質(zhì)量要求高；（3）施工困難。交岔點(diǎn)按支護(hù)方式不同可分為簡易交岔點(diǎn)和碹岔交岔點(diǎn)；按結(jié)構(gòu)形式可分為牛鼻子交岔點(diǎn)和穿尖（象鼻子）交岔點(diǎn)（圖1）。井下主要巷道的交岔點(diǎn)，由于軌道的彎曲和分岔都有一定的規(guī)格要求，所以交岔點(diǎn)斷面變化大，垮度大，頂板不易維護(hù)，因此多采用能適用于各種圍巖條件和不同規(guī)格尺寸的牛鼻子交岔點(diǎn)[1]。

+150軌道暗斜井傾角24°30′，+400片口交岔點(diǎn)位于3上煤頂板，通過的巖層為3上煤、炭質(zhì)泥巖、砂巖，交岔點(diǎn)工程全長24m，設(shè)計(jì)最小斷面10.6m2，最大斷面44.3m2，巷道最大跨度10.4m。

2 牛鼻子交岔點(diǎn)施工工藝流程

+150軌道暗斜井為軌道、皮帶聯(lián)合運(yùn)輸巷道。巷道采用鉆爆法施工，分層爆破掘進(jìn)，光面爆破。施工過程中為不影響皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)及軌道提升，在片口上下30m范圍內(nèi)臥底，將皮帶臥至+150軌道暗斜井永久底板以下，在上部鋪設(shè)11#礦工鋼及花紋鐵板并在鐵板上留設(shè)0.5m×0.5m的溜矸口兩組。施工前標(biāo)定出+150軌道暗斜井的中腰線，根據(jù)中腰線設(shè)計(jì)出施工大樣圖，嚴(yán)格按中腰線施工。

施工順序：+400牛鼻子交岔點(diǎn)從小斷面（G15導(dǎo)線點(diǎn)后4.5m）處開始向下山方向施工，將整個(gè)交岔點(diǎn)分為24個(gè)斷面，施工至10#斷面前先采用人工攉矸的方式清理矸石。至10#斷面以下時(shí)安設(shè)P-60B型扒裝機(jī)進(jìn)行機(jī)械出矸。當(dāng)施工至牛鼻子位置后，刷出迎臉。為保護(hù)好牛鼻子成型規(guī)整，周邊眼間距縮小至300mm，并且在牛鼻子一幫采用隔眼裝藥[2]。

圖1 交岔點(diǎn)施工工藝流程圖

3 牛鼻子交岔點(diǎn)擴(kuò)幫放頂質(zhì)量控制

在交岔點(diǎn)中牛鼻子交岔點(diǎn)施工難度最大，+400交岔點(diǎn)施工采用繪制施工大樣圖的方式進(jìn)行擴(kuò)幫放頂?shù)馁|(zhì)量控制。+400交岔點(diǎn)施工前先根據(jù)測量人員標(biāo)定的中腰線，利用CAD繪制出片口施工平面圖、片口施工剖面圖及牛鼻子位置施工斷面圖，通過尺寸標(biāo)注可以自動(dòng)生成控制數(shù)據(jù)[3]。

交岔點(diǎn)施工關(guān)鍵是控制好施工腰線及每米畫弧半徑。如圖2、圖3所示，自+400交岔點(diǎn)開門施工位置起沿+150軌道暗斜井腰線，巷道每米刷寬260mm，交岔點(diǎn)腰線每米下落70mm，至21號點(diǎn)停止下落，腰線與+150軌道暗斜井腰線平行施工至牛鼻子位置。

圖2 交岔點(diǎn)施工剖面圖

現(xiàn)場控制過程：（1）自+150軌道暗斜井G15導(dǎo)線點(diǎn)以上4.5m（斜距）處，沿+150軌道暗斜井腰線標(biāo)定出交岔點(diǎn)施工腰線，每米標(biāo)定一組并編號。（2）當(dāng)施工至22號點(diǎn)時(shí)，迎頭左幫停止施工，右?guī)屠^續(xù)施工至24號點(diǎn)，將迎臉?biāo)⒄齕4]。

圖3 交岔點(diǎn)施工平面圖

4 噴、錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護(hù)

4.1 圍巖分析

+400車場為礦井延深水平的重點(diǎn)開拓工程，而+400交岔點(diǎn)是整個(gè)+400水平材料、設(shè)備提運(yùn)的重要環(huán)節(jié)，服務(wù)年限長，作用大。+400交岔點(diǎn)牛鼻子位置揭露3上煤頂板，巷道埋深850m，煤層傾角40°～45°，圍巖節(jié)理發(fā)育。3上煤頂板為泥巖，黑灰色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，平均厚度1.17m；再上為中砂巖，灰白色，砂粒結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，鈣質(zhì)膠結(jié)，厚9.24m。

通過以上分析得出交岔點(diǎn)所處位置地質(zhì)條件較復(fù)雜，加之巷道跨度大、埋藏深、交岔點(diǎn)非一次性成巷，進(jìn)一步改變了圍巖的應(yīng)力分布。

4.2 支護(hù)原理

錨桿支護(hù)屬于及時(shí)、主動(dòng)、柔性支護(hù)，交岔點(diǎn)施工開幫放頂后及時(shí)打安錨桿進(jìn)行組合拱加強(qiáng)支護(hù)。由于交岔點(diǎn)處頂板泥巖膠結(jié)力較差，且本身松動(dòng)膨脹對高位巖層形成較大垂直負(fù)荷，導(dǎo)致潛在冒頂?shù)某潭容^大，而錨桿支護(hù)的圍巖加固范圍較小，對于大跨度斜巷交岔點(diǎn)頂板控制很難滿足要求[5]。

錨索支護(hù)是將錨桿支護(hù)形成的加固拱錨固到頂板深部中砂巖中，對錨桿支護(hù)起到補(bǔ)充作用，同時(shí)擴(kuò)大了加固范圍，解決了單純錨桿支護(hù)的不足，提高了支護(hù)效果，保證了交岔點(diǎn)圍巖的穩(wěn)定性。

4.3 支護(hù)參數(shù)

+400交岔點(diǎn)采用噴、錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護(hù)。噴漿厚度120mm。錨桿間排距700×700mm，錨桿采用 Ф22×L2200mm（MSGLD600/22（X））的熱軋細(xì)牙等強(qiáng)螺紋鋼式樹脂錨桿。網(wǎng)采用Ф6mm的點(diǎn)焊鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格100×100mm，網(wǎng)與網(wǎng)之間搭接鋪設(shè)，每隔200mm扭接一處。錨索規(guī)格為Ф17.8×L6200mm，錨索托盤規(guī)格為300×300×12mm的蝶形托盤。

圖4 +150軌道暗斜井400片口交岔點(diǎn)施工現(xiàn)場圖

5 效果

通過優(yōu)化斜巷大型交岔點(diǎn)的施工工藝流程，強(qiáng)化牛鼻子交岔點(diǎn)開幫放頂?shù)馁|(zhì)量控制，提前10d完成+150規(guī)定暗斜井400片口斜巷大跨度交岔點(diǎn)的施工（圖4）。開幫放頂工作量減少25%，實(shí)現(xiàn)了一次成巷不返工，其工藝及支護(hù)方案對相似條件下斜巷大跨度交岔點(diǎn)的施工具有指導(dǎo)意義。