煤矿大断面风桥施工工艺技术应用

包文龙

1 工程概述

同煤集团马道头煤业有限责任公司设计生产能力为10 Mt/a，矿井初采期间共分四个盘区，分别为北一、北二、北三、北四盘区，开采煤层为3#、5#、8#煤层。2105皮带顺槽位于北一盘区，开采煤层为5#煤层，煤层厚度为11.3～18.6 m，巷道设计长度为2493 m，巷道断面规格为：宽×高=5.2 m×3.7 m，施工巷道以东分别为北一辅助运输巷、北一回风巷、北一皮带运输巷且布置在同一水平标高上，各巷之间预留30 m保护煤柱，巷道沿5#煤层底板平行掘进，2105皮带顺槽顶、底板主要以炭质泥岩及细粉砂岩为主，顶底板岩层相对松软；2105皮带顺槽由掘进队组从皮带运输巷开口施工 （见图1），巷道目前已施工30 m，距盘区回风巷贯通还剩10 m。

图1 北一盘区8105工作面布置

根据马道头矿生产科初步设计，2105皮带顺槽施工至20 m处巷道以10°俯角下山掘进，巷道沿盘区回风巷底板穿过，当巷道穿过回风巷底板后再以10°仰角上山掘进直至巷道沿5#煤层底板平行掘进，由于采用该施工方案2105皮带顺槽在施工时巷道坡度较大，不利于后期胶带输送机稳装，同时5#煤层底板主要以炭质泥岩为主，施工巷道在过盘区回风巷底板时两巷层间距不足3 m，支护困难且很容易发生垮落事故，所以通过分析研究初步设计方案不可行，决定采用两巷贯通并再施工风桥的方案，根据设计2105皮带顺槽风桥长度为29.5 m，如图2所示，当2105皮带顺槽与盘区回风巷贯通后，从回风巷指定地点进行挑顶，挑顶中部高度达4.5 m，采用爆破施工工艺，由于盘区回风巷顶板相对破碎，在挑顶期间顶板出现局部冒顶、离层现象，同时2105皮带顺槽与盘区回风巷贯通后会造成巷道风流紊乱现象，所以在施工2105皮带顺槽风桥时必须采取合理有效地施工工艺，确保风桥施工安全顺利进行。

2 风桥施工前准备工作

1）为了避免2105皮带顺槽与盘区回风巷贯通后出现风流紊乱现象，两巷贯通后及时在皮带顺槽巷距贯通点10 m处施工控风墙，控风墙按皮带顺槽巷全断面构筑，控风墙内安装一道风门便于行人，同时在控风墙左下方靠近煤壁侧施工一个规格为宽×高=1.0 m×0.8 m通风孔。

2）控风墙施工完后，在2105皮带顺槽进行起底，施工刮板输送机底槽，起底长度为60 m，起底宽度为1.0 m，起底深度为0.5 m，起底后采用混凝土对底槽进行浇筑，浇筑厚度为0.2 m。

3）刮板输送机底槽施工完后，在两巷贯通处对面侧施工刮板输送机机尾硐室，机尾硐室宽度为4.2 m，高度为3.5 m，深度为5.0 m。

4）在底槽内稳装一部40 t刮板输送机，输送机长度为60 m，输送机机头搭接盘区运输大巷输送机，机尾延伸至机尾硐室内，同时在距两巷贯通口5 m处刮板输送机上方稳装一部60P耙岩机。

3 风桥施工方法

1）首先在盘区回风巷进风侧距2105皮带顺槽中线14.75 m处开始以22°斜坡进行上风侧风桥斜坡挑顶，斜坡挑顶水平长度为11 m，斜坡挑顶到位后必须保证挑顶垂直高度为4.5 m。

2）上风侧斜坡挑顶后开始进行风桥中部水平挑顶，中部水平挑顶长度为7.5 m，中部水平挑顶到位后继续以22°斜坡进行下风侧风桥斜坡挑顶，挑顶水平长度为11 m，如图2所示。

3）风桥在挑顶期间采用锚索钢梁、锚杆、锚索、“JW”型钢带联合支护，为了保证开口处顶板岩层稳定，分别在两巷贯通口、机尾硐室口、上风侧斜坡挑顶开口处以及下风侧斜坡挑顶开口处分别施工一根长度4.0 m锚索钢梁，每根钢梁配套三根长度为5.3 m锚索并与顶板锚固预紧。

4）风桥挑顶及永久支护施工完后，在2105皮带顺槽与盘区回风巷贯通口处回风巷内施工两道密闭墙，密闭墙垂直回风巷布置，墙体高度为3.5 m，墙体宽度为5.2 m（盘区回风巷宽度为4.2 m），墙体风别延伸至皮带顺槽巷及机尾硐室内0.5 m，两道密闭强间距为4.2 m；为确保密闭墙稳固，在密闭墙砌筑前对构筑墙体处底板进行起底并浇筑硬化，起底长度为5.2 m，宽度为0.3 m，深度为0.5 m，见图2。

5）当密闭墙施工完后，在墙体上方铺设密集11#工字钢梁，工字钢梁长度为5.0 m，每根钢梁两端分别切割一个直径为25 mm圆孔，钢梁铺设完后在两端圆孔分别穿插一根5.5 m钢绞线，然后采用锁具对钢梁进行固定。

6）密集工字钢梁铺设完后，在工字钢梁上方再铺设水泥背板并采用混凝土，水泥背板长度为2.0 m，宽度为0.5 m，与盘区回风巷垂直布置，水泥背板上方浇筑混凝土厚度为0.2 m，浇筑后必须确保浇筑面与巷道挑顶处高度不低于3.4 m。

7）当水泥背板铺设并浇筑完后，沿两道密闭墙顶部分别向挑顶斜坡延伸方向进行矸石充填，充填后必须确保斜坡水平长度为10 m，同时在斜坡面砌筑人行台阶。

8）在风桥挑顶期间巷道内煤矸石采用耙岩机及刮板输送机进行联合出煤，出煤后通过盘区皮带大巷内稳装输送机运出。

图2 2105皮带顺槽风桥施工断面

4 结语

大断面风桥在施工过程中若不采取合理有效的施工工艺，不仅降低了风桥施工效率，造成矿井通风紊乱，而且很容易造成煤矿安全事故，同煤集团马道头煤业有限责任公司在施工2105皮带顺槽风桥时通过技术研究，对大断面风桥施工制定了一套可行性施工方案，实践证明采用该施工方案，有效提高了施工效率，降低了施工过程中事故率，取得了显著的成效，具有可行性推广应用意义。

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