寺河礦5313工作面回風快速掘進工藝研究

姬輝

（晉能控股集團寺河礦，山西 晉城 048204）

1 項目概況

1.1 項目背景和意義

我礦在工作面圈定初期每次需要先施工工作面工藝巷道保證工作面形成獨立通風系統(tǒng)。以往施工時，在回風繞道掘進完成后，采用三種方式施工風橋，如表1所示。

表1 三種施工方式對比表

1.2 項目施工地點

5313工作面回風繞道與東井區(qū)西輔助運輸大巷交叉處。

1.3 項目施工準備工作

（1）提前將施工區(qū)域內(nèi)的管線、設(shè)備等拆除或做好保護，接好施工所用的風水管路。

（2）將所需材料運輸?shù)轿?，并分類掛牌碼放標準，做好施工準備工作。

（3）準備好施工所用的工具。

（4）施工前，先在風橋兩端起坡點處，分別打注4根鎖口錨索，采用7.3m 錨索（第一根距幫200mm，間距1700mm）；在風橋與東井區(qū)西輔運巷交叉兩側(cè)500mm范圍內(nèi)施工鎖口錨索，第一根距幫200mm，排距2000mm。

（5）施工前，對貫通點巷幫進行補強支護，支護采用5.3m錨索，共施工2排，第一排距頂1m，間排距1m，補強為貫通點前后2m范圍內(nèi)。

（6）機組挑頂前，需將挑頂范圍內(nèi)的頂網(wǎng)與幫網(wǎng)斷開，防止挑頂時破壞原巷幫支護。

（7）挑頂前按照警戒示意圖進行安設(shè)警戒。

（8）施工前將下方風水管路進行斷開，同時向通風管理部審批報告將對正37#橫川風門進行拆除。

（9）施工前為保證巷道落煤能夠滿足機組掘進高度，提前在落煤點兩側(cè)使用大鏈配合鋼筋網(wǎng)、木板和木柱進行保護阻止落煤飄散（最為關(guān)鍵一步）。

1.4 項目施工周期

施工周期為3～4d。

2 項目實施的必要性

連體風橋快速掘進的必要，從以下幾個方面說明：

（1）工藝簡單、工期短。此風橋施工工藝的進行，讓我隊能夠在巷道坡段貫通后2d時間即完成風橋平段及下坡段的施工。

（2）節(jié)省材料，一次成型。留實底煤掘進及貫通空巷后采取的落煤集中保護方式，明顯減少了挑頂后落煤虛所墊板梁的使用量。同時后期減少了一處護坡及一堵風橋料石墻的施工（如圖1所示）。

圖1 新、舊工藝風橋成型效果對比圖

（3）安全系數(shù)高。巷道留實底及落煤集中，都保證了機組及錨桿機有穩(wěn)定的行走線路，設(shè)備運行穩(wěn)定。同時還避免了舊工藝中掘進機無法上坡、人工空頂下墊板梁的危險。

3 項目實施技術(shù)條件要求

3.1 現(xiàn)場生產(chǎn)條件

在5313工作面回風繞道在距離東井區(qū)西輔運大巷巷口30m 位置沿5°左右上坡開始挑頂，挑至東井區(qū)西輔運大巷東幫巷口2m的位置達到風橋最高點，水平掘進9m（貫通后巷道高度8.2m，風橋凈高不能低于3.6m），沿30°左右下坡掘進7m至正常巷道設(shè)計高度。

施工時，根據(jù)生產(chǎn)需要在下方墊設(shè)板梁并留一定的底煤。為了保證底煤高度，可以在風橋兩邊攔設(shè)護網(wǎng)保證落煤高度。同時要求，板梁及煤矸的高度不得封堵通風斷面，滿足現(xiàn)場通風需求。

施工風橋時，根據(jù)施工情況及現(xiàn)場設(shè)備運行性能，可以提前進行起坡，起坡時根據(jù)現(xiàn)場進行留底煤。同時根據(jù)現(xiàn)場施工情況及時調(diào)整一下角度。

3.2 施工方法

（1）施工方式：采用EBZ220H掘進機進行挑頂。

（2）循環(huán)進度。

①EBZ220H 掘進機進行挑頂作業(yè)時CMM2-15煤礦用液壓鉆車（錨桿機臨時支護）。

上、下坡段循環(huán)進度7m，最大空頂距為7.5m,最小空頂距為0.5m。幫支護允許滯后頂支護1排。

②施工工藝流程：交接班→安全檢查→敲幫問頂→EBZ220H掘進機進行挑頂→達循環(huán)進度→安全檢查→敲幫問頂→臨時支護→永久支護→自檢驗收→進入下一工作循環(huán)。

（3）永久支護。巷道采用樹脂加長錨固錨桿組合支護系統(tǒng)，并進行錨索補強。

①頂板支護。

錨桿形式和規(guī)格：型號為MSGLW500-22*2400的螺紋鋼錨桿。

錨固方式：樹脂加長錨固，采用兩支錨固劑，一支規(guī)格為MSK2335，另一支規(guī)格為MSZ2360。

鋼筋托梁規(guī)格：采用?16mm 的鋼筋焊接而成，寬度為100mm，長度5.3m，規(guī)格型號為T5300*60/16 100×100。

托盤：采用拱形高強度托盤，規(guī)格為150×150×8mm。

網(wǎng)片規(guī)格：采用鐵絲編織的菱形金屬網(wǎng)護頂，規(guī)格型號50×50mm、6.0×1.2m。

錨桿布置：錨桿排距1000mm，每排6根錨桿，間距為1000mm，靠近巷幫的頂錨桿距巷幫250mm。

錨索：采用?22mm的單根鋼絞線，長度7300mm，型號為：SKP22-1/1720-7300（簡稱：7.3m 錨索）。加長錨固，采用三支錨固劑，一支規(guī)格為K2335（先放），兩支規(guī)格為Z2360（后放）。錨索排距2m，每排2 根。間距2.0m，距幫1.75m。風橋與東井區(qū)西輔運巷巷道交叉處及前后2m補強支護，錨索每排2根，排距1m。

②巷幫支護。

錨桿形式和規(guī)格：幫錨桿采用MSGLW500-22*2000螺紋鋼錨桿。

錨固方式：樹脂端部錨固，采用兩支錨固劑，一支MSK2335先放，另一支MSZ2360后放。

錨桿角度：靠近頂板的巷幫錨桿安設(shè)角度為與水平成向上10°角，其余與巷幫垂直。

網(wǎng)片規(guī)格：采用50×50mm,3.5×1.2m 金屬網(wǎng)護幫。

托盤：采用拱型高強度托盤，規(guī)格為150×150×8mm。

錨桿布置：錨桿排距1000mm，每排4根，靠近頂上的一根幫錨桿距頂板300mm，往下間距為900mm。

錨索布置：由于風橋開始為留底煤掘進，挑頂后巷道高度超高，根據(jù)頂板管理四個體系要求；在與輔運巷貫通前3m 開始補強支護，每排施工2 根幫錨索（規(guī)格為SKP22-1/1720-5300，排距2m，間距1500mm，最上一根距頂為1000mm。

4 掘進工藝改變后取得的效益

4.1 取得效果：與原機掘挑風橋相比（人工風鎬、放炮工藝不建議）

（1）單個風橋施工周期為1 周（同時掘進過程中有實際進尺30m），減去我隊掘進效率8m/d，相當于風橋施工只用了3.5d左右即完成施工；節(jié)省工期2d，至少節(jié)約人工100個，每個工200元，約2萬元；

（2）護坡及巷道交叉處落煤保護方式采取直接減少了至少400根板梁的消耗（價值約4萬元）；

（3）為后期風橋施工減少了一堵料石墻、一座護坡（約10m3料石，4m3砂，價值約1.8萬元）；

（4）免去了9m 正巷的支護，直接留底煤不進行切割，省9m支護材料，按照每米1700元單價，省材料費用1.53萬元；

（5）相比舊工藝安全系數(shù)超高。

在不計算安全成本及后期施工風橋工藝簡化的成本結(jié)余下，總計至少節(jié)約材料費用9.33萬元。

4.2 掘進工藝現(xiàn)場施工應用

與2018年2月份53112 巷回風繞道風橋施工工藝對比：

（1）現(xiàn)場情況：53112巷反掘時直接挑風橋，工作面現(xiàn)場坡度為5°下山；風橋設(shè)計坡度30°，起坡段7m、平段9m、下坡段7m，最高距地面8.3m，煤厚6.2m，措施要求：循環(huán)進度7m。2月3日生產(chǎn)部臨時變更設(shè)計：剩余21m 開始起坡，2月10日施工完畢，出煤（工期5d 為2月6～10日）。

（2）工藝存在問題：①15 錨桿機可支護高度為4.5m 左右，現(xiàn)場要求留底煤達到4m 左右，留足夠煤成了問題（影響通風、煤留不?。ㄆ陂g未施工護網(wǎng)保護散落煤體，最為關(guān)鍵的一步），導致機組經(jīng)常臥機，墊板梁，堆煤不夠，導致風橋施工高度達不到要求；②掘進機最大爬坡坡度為17°，未提前設(shè)計好坡度；③出煤系統(tǒng)安設(shè)不合理，1 部溜子未提前縮槽、保護不到位造成后期出煤時溜子無法開起；④循環(huán)進度未達到要求；⑤未形成連體風橋，一次成型，且施工高度不夠。

（3）現(xiàn)場施工情況：2月4～9日中班開始割煤循環(huán)為割7-支6-割7-支6-割3-支3-割5（剩3m貫通）-支4-割7-支7-割6-支6，共計使用時間為6d，除去現(xiàn)場起坡多走的12m，核減1.5d，共計使用時間為4.5d；2月10日開始出煤，具體施工情況如表2所示。

表2 現(xiàn)場施工進度表

支護共計31排，使用材料為頂錨桿199根、幫錨桿268 根、5.3m 錨索31 根、7.3m 錨索50 根?，F(xiàn)場使用1.2m板梁共計300根左右（現(xiàn)已在出煤時進行回收，基本損壞）。

綜上所述，本項目符合連體風橋快熟掘進施工的要求，在安全、掘進、降本增效上上可獲得顯著效益。本項目從技術(shù)、施工上均是可行的，并極大地提高了風橋施工的掘進效率。