復(fù)雜條件下大斷面風(fēng)橋施工工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)

彭 興

（大同煤礦集團(tuán)云岡礦，山西 大同 037000）

1 概述

大同煤礦集團(tuán)云岡礦12#層311盤(pán)區(qū)51104運(yùn)料繞道從盤(pán)區(qū)軌道巷開(kāi)口以48°夾角施工，51104運(yùn)料繞道施工到位后，繼續(xù)掘進(jìn)51104巷。51104巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度880m，巷道斷面規(guī)格：寬×高=4.5×2.8m，施工巷道沿12#煤層頂板平行掘進(jìn)，前期采用功率為30kW局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)，隨著巷道不斷開(kāi)拓延伸，單一的局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)不能滿(mǎn)足巷道施工通風(fēng)需求，決定對(duì)51104巷構(gòu)筑通風(fēng)系統(tǒng)。

根據(jù)云岡礦技術(shù)科初步設(shè)計(jì)，51104運(yùn)料繞道掘進(jìn)到位后進(jìn)行反向掘進(jìn)，巷道施工60m后將與盤(pán)區(qū)軌道巷貫通，巷道貫通后從軌道巷開(kāi)口繼續(xù)掘進(jìn)軌回聯(lián)巷，待軌回聯(lián)巷與盤(pán)區(qū)回風(fēng)巷貫通后在盤(pán)區(qū)軌道巷挑頂施工風(fēng)橋，如圖1所示，從而形成通風(fēng)系統(tǒng)。該施工方案不僅施工量大，而且施工效率低，通過(guò)研究，分析了初步設(shè)計(jì)存在的具體問(wèn)題，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)傳統(tǒng)風(fēng)橋施工方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，加快了風(fēng)橋施工速度，取得了顯著成效。

圖1 311盤(pán)區(qū)51104巷風(fēng)橋施工平面布置示意圖

2 傳統(tǒng)風(fēng)橋施工工藝存在的問(wèn)題

初步設(shè)計(jì)中51104運(yùn)料繞道施工到位后，開(kāi)始反掘51104巷，51104巷與盤(pán)區(qū)軌道巷貫通再施工軌回聯(lián)巷，最后在軌道巷進(jìn)行風(fēng)橋挑頂、構(gòu)筑等施工，該施工方案存在的問(wèn)題主要表現(xiàn)在以下幾方面：

（1）施工工藝復(fù)雜，巷道開(kāi)挖量大。51104巷在反掘施工時(shí)需在51104運(yùn)料繞道穩(wěn)裝局部通風(fēng)機(jī)并延長(zhǎng)風(fēng)筒至工作面進(jìn)行供風(fēng)，當(dāng)51104巷與盤(pán)區(qū)軌道巷貫通后，將51104運(yùn)料繞道局部通風(fēng)機(jī)及開(kāi)關(guān)倒至盤(pán)區(qū)軌道巷并進(jìn)行穩(wěn)裝，在繼續(xù)施工軌回聯(lián)巷時(shí)對(duì)工作面進(jìn)行供風(fēng)，這樣不僅增加了設(shè)備穩(wěn)裝次數(shù)，加大了勞動(dòng)強(qiáng)度，而且通風(fēng)相對(duì)復(fù)雜。

（2）風(fēng)橋施工時(shí)需在軌道巷進(jìn)行挑頂，而311盤(pán)區(qū)軌道巷是整個(gè)盤(pán)區(qū)運(yùn)輸大巷，擔(dān)負(fù)著盤(pán)區(qū)內(nèi)所有采掘工作面行人、運(yùn)料任務(wù)，51104巷風(fēng)橋在挑頂時(shí)落下煤矸石會(huì)堵塞巷道，從而嚴(yán)重影響整個(gè)盤(pán)區(qū)物料運(yùn)輸。

（3）傳統(tǒng)的風(fēng)橋施工工藝，煤矸石運(yùn)輸系統(tǒng)相對(duì)紊亂，需穩(wěn)裝多部帶式輸送機(jī)、開(kāi)關(guān)及電纜，機(jī)電設(shè)備損壞率高，不利于巷道標(biāo)準(zhǔn)化管理。

（4）傳統(tǒng)施工工藝中需在盤(pán)區(qū)軌道巷進(jìn)行挑頂，挑頂高度達(dá)4.0m，因12#煤層直接頂主要以炭質(zhì)泥巖為主，挑頂過(guò)程會(huì)伴隨著頂板破碎、局部冒頂?shù)奈ｋU(xiǎn)，挑頂后頂板維護(hù)難度大，特別對(duì)于漏頂區(qū)域維護(hù)效果差，不利于安全施工。

3 風(fēng)橋施工工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)

51104巷風(fēng)橋在施工期間為了減少巷道開(kāi)挖量及機(jī)械設(shè)備穩(wěn)裝工作量，確保風(fēng)橋施工期間盤(pán)區(qū)軌道巷能夠正常行人、運(yùn)料，決定采用一次性成巷的施工方法。施工工藝如下：

（1）51104運(yùn)料繞道施工到位后，開(kāi)始反掘51104巷，51104巷道斷面規(guī)格為寬×高=4.5×2.8m，當(dāng)巷道反掘施工20m后開(kāi)始按6°仰角上山掘進(jìn)，當(dāng)51104巷上山掘進(jìn)水平距離達(dá)40m時(shí)，根據(jù)地測(cè)科測(cè)定施工巷道距軌道巷邊界還剩1.5m時(shí)停止反掘施工。

（2）51104巷反掘施工停止后，在盤(pán)區(qū)軌道巷開(kāi)始架設(shè)工字鋼棚。方法為：①工字鋼棚沿軌道巷頂板及巷幫布置，每架鋼棚主要由棚腿及頂梁組成；②鋼棚棚腿與巷幫采用卡纜及錨桿進(jìn)行固定，棚腿底座采用地錨與底板進(jìn)行固定，頂梁與棚腿采用卡纜進(jìn)行連接。每根棚梁采用兩根錨桿與頂板進(jìn)行固定；③每架鋼棚間距為1.0m，相鄰兩架鋼棚棚腿采用四根連接桿進(jìn)行連接固定，防止倒架，共計(jì)架設(shè)10架鋼棚；④鋼棚架設(shè)完后在鋼棚與頂板間隙處填充水泥背板及填充劑，確保鋼棚頂梁與頂板接觸嚴(yán)實(shí)，如圖2所示。

（3）盤(pán)區(qū)軌道巷鋼棚架設(shè)完后，繼續(xù)反掘51104巷且平行掘進(jìn)，平行掘進(jìn)長(zhǎng)度為8m（軌道巷寬度為4.5m），此時(shí)51104巷沿盤(pán)區(qū)軌道巷頂板進(jìn)行掘進(jìn)，兩巷層間距為0.8m，為保證巷道施工安全在過(guò)軌道巷頂板施工時(shí)采用半巷掘進(jìn)法，即松動(dòng)爆破施工巷道上半斷面，對(duì)下半斷面進(jìn)行起底。

（4）當(dāng)51104巷水平掘進(jìn)到位后，巷道將以6°俯角下山掘進(jìn)，當(dāng)下山掘進(jìn)水平距離達(dá)40m后施工巷道頂板進(jìn)入12#煤層頂板，然后繼續(xù)沿12#煤層頂?shù)装迤叫芯蜻M(jìn)20m后與盤(pán)區(qū)回風(fēng)巷貫通。

（5）在51104風(fēng)橋施工期間，在51104巷穩(wěn)裝一部SSJ-800型膠帶輸送機(jī)，在上山掘進(jìn)前采用耙?guī)r機(jī)及帶式輸送機(jī)聯(lián)合出煤，當(dāng)51104巷下山掘進(jìn)后將輸送機(jī)延伸至盤(pán)區(qū)軌道巷頂板，采用耙?guī)r機(jī)對(duì)山下區(qū)段進(jìn)行聯(lián)合出煤。整個(gè)施工期間，在51104運(yùn)料繞道穩(wěn)裝兩臺(tái)功率為30kW局部通風(fēng)機(jī)為工作面供風(fēng)。

圖2 311盤(pán)區(qū)51104巷風(fēng)橋施工斷面圖

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于復(fù)雜條件下大斷面風(fēng)橋的施工，若不采取合理有效的施工方案，不僅制約風(fēng)橋施工速度，還加大施工難度，且存在很大的安全隱患。311盤(pán)區(qū)51104風(fēng)橋施工時(shí)，對(duì)傳統(tǒng)的風(fēng)橋施工工藝存在問(wèn)題進(jìn)行分析，提出一次性成巷的風(fēng)橋施工方法。采用該施工方法后，避免了風(fēng)橋挑頂施工，減少了工作面機(jī)械設(shè)備穩(wěn)裝數(shù)量，避免了因挑頂造成巷道煤矸石堵塞，減少了巷道掘進(jìn)量，縮短了51104風(fēng)橋施工周期，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)、安全效益。