大跨度立交桥在高瓦斯矿井中的施工方法

2018-05-23王红亮宋作文卢景峰郭双勤张永超

科技与创新 2018年10期

王红亮，宋作文，卢景峰，李军，郭双勤，张永超

（山西潞安王庄煤矿，山西长治 046031）

该矿始建于1966年，原设计能力为90万吨，经过两次改扩建和持续环节系统改造，目前，生产能力为710万吨。随着时间的推移，采掘工作面不断延伸，开采的煤层埋藏深度逐渐加深，瓦斯涌出量也在增加，使得该矿井由瓦斯矿井变为高瓦斯矿井。传统掘进过立交桥的施工工艺：通过立交桥时，若遇煤层厚度较薄时，可能就要与原巷道掘透，导致风流短路、断路，影响其他巷道的正常通风，有可能出现瓦斯积聚和瓦斯超限，或者给矿井带来更大危害。为避免出现瓦斯事故，减少各种投入，更好地保证正规循环作业，降低工人劳动强度，该矿在9102风巷通过大跨度立交桥时，采用了提前施工的方法。通过现场的使用效果分析，该方法是高瓦斯矿井在过立交桥时的良好施工方案。

1 工程概况

1.1 现场概述

9102风巷车场掘进155 m后即将从回风大巷1下方通过，回风大巷1为锚网（索）支护，断面宽5.0 m、高3.2 m。9102风巷车场立交风桥设计断面为5.5 m×3.6 m全锚网（索）支护，两巷夹角为26°。

1.2 工程设计标准

风桥采用工字钢做梁、混凝土浇筑的方法施工。

风桥采用不燃性材料建筑，风桥墙面平整不漏风（手触感觉不到漏风为准），风桥两端接口要严密，四周接实煤、岩，挡风墙用混凝土浇灌填实。风桥处通风断面不小于原巷道断面的4/5，呈流线型，坡度要小于30°，风桥前、后5 m范围内巷道支护完好，无片帮冒顶、无积水、无淤泥、无杂物，风桥上下不准设风门。

桥面分为2部分：区域A厚度为0.6 m，区域B厚度为0.3 m，挡风墙外表面超出巷帮不得大于0.1 m，高度不得低于0.8 m；区域C长度为1.6 m，厚度为0.6 m，采用1.6 m长钢带及锚杆横竖交叉捆绑做筋，后浇筑混凝土0.6 m厚。考虑风桥的严密性及掘进过程存在误差，确定以立交下巷两帮为基础东西向各延伸1.6 m为立交施工范围，立交风桥处9102风巷车场、回风大巷1设计宽度分别为5.5 m、5.0 m，角度为 26°，因此风桥跨度为 5.5/sin26°＋5/sin26°＋2×1.6≈26 m。图1为工程平面图。

图1 工程平面图

2 立交桥施工标准

2.1 施工工序

标测→拉底、掏槽→铺设工字钢（垂直回风大巷1）→打设锚索（用钢丝绳起吊）→铺设工字钢（顺回风大巷1）→铺设背板→硬化桥面→搭设模型盒→灌帮→抹面→收尾。

2.2 施工标准

2.2.1 标测

施工前，由测量部门在回风大巷1进行测量并准确标注出立交处上巷两帮中点或立交4个帮点，标注点用红漆在巷帮进行标注，要求清晰可见。

2.2.2 拉底、掏槽

拉底作业前，先按两帮标注点找见4个立交帮点，然后向前、后各延伸1.6 m，找出拉底范围区域A，长度26 m，然后开始拉底作业。拉底深度为0.6～1.0 m（回风大巷1风桥处有坡度），拉底要求地面平整、无凹凸。拉底完成后，在两帮煤墙对区域B进行掏槽，掏槽深度为0.25 m，高度为0.8 m，长度两帮各19 m。

2.2.3 铺设工字钢

在回风大巷1内最外1个立交帮点处开始敷设垂直于巷道的第1根工字钢（长度5.5 m），第2根工字钢距离第1根5.5 m，第3根距离第2根500 mm，第4根距离第3根5.5 m，第5根距离第4根500 m，第6根距离第5根5.5 m，第7根距离第6根500 m，第8根距离第7根5.5 m。

2.2.4 打设锚索并起吊

在长5.5 m的工字钢两端头套上钢丝绳卡环，在卡环正上方打设锚索。锚索打设要靠帮，不得影响高抽巷瓦斯管的敷设和轨道的进出车。锚索与卡环采用钢丝绳连接，吊挂于顶板之上。锚索的具体位置如图2所示。

2.2.5 铺设工字钢

在5.5 m长的工字钢上顺巷道铺设6 m长的工字钢，间距400 mm；上、下工字钢搭接处采用钢板与销子固定到一起（工字钢端头处有孔），并用绑丝捆绑，确保牢靠，如图3所示。

2.2.6 铺设背板及网片

工字钢铺设完毕后，在工字钢上铺设2层背板，背板长800 mm、宽250 mm、厚50 mm。背板敷设紧密，覆盖至掏槽内。背板上面敷设一层网片，网片铺设平整，待浇筑混凝土时，做筋使其形成一个整体。

2.2.7 区域C施工

采用1.6 m长钢带及锚杆横竖交叉捆绑做筋，后浇筑混凝土0.6 m厚，其钢带与锚杆、主体工字钢连接要牢固。

2.2.8 硬化桥面

将搅拌充分、匀称的混凝土浇灌到背板及网片上，并用混泥土建筑。其他部分用混合料浇筑，浇筑过程中，要使用风动振动棒震动，使风桥桥面形成一个整体，直至与原巷道底板平齐，桥面上必须留出大小合适的水沟。

2.2.9 搭设模型盒

桥面硬化完毕后，在两帮掏槽处开始搭设挡风墙浇筑模型盒，高0.3 m，模型盒内表面距巷帮0.1 m，且模型板内表面要保持在一个平面，并用材料将模型固定。

2.2.10 灌帮

模型搭设完毕后，将比例为1∶2∶3的混凝土（水泥、沙、石子）搅拌均匀后浇筑到模型内，按照每块模型板高度为一个浇筑循环依次递进作业。浇筑过程中，要使用风动振动棒对模型内的混凝土进行搅拌，使混凝土充分、匀称、饱满，与煤墙接实牢靠，浇筑过程中随时观察模型情况，发生变形等异常现象时立即修复。

2.2.11 抹面

待挡风墙凝固坚硬后拆去模型板，然后抹面，先用比例为1∶3的粗灰抹第一遍，抹面时要从上往下。第二遍用比例为1∶1的细灰抹面，抹面时要用靠尺，边抹边检查，确保墙面符合质量标准要求。然后对桥面抹面，要求光滑平整，符合《煤矿安全生产标准化》要求。

2.2.12 工程收尾

施工完毕后，在风桥前、后5 m范围内进行全面清理并钉好牌板，杂物装箱上井，剩余材料及时回收或转运，做到施工现场干净整洁，工完料尽。

图2 锚索的位置图

图3 工字钢的铺设

3 风险预控

如果巷道锚杆、锚索质量不合格，可能发生顶板冒落，煤墙片帮。这种情况下，要采取以下管控措施：①严把进货关，保证产品质量合格。②测量部门测量要精确，标记要清晰；施工人员要严格按照规程措施作业。③作业点前、后30 m设置警戒，无关人员严禁进入；确实需要通过时，需与现场作业人员协调，准许后立即通过。④进入施工现场后要仔细检查施工场地周围的支护、煤帮、顶板等情况，严格执行“敲帮问顶”，并安排有经验的人员观察顶板煤墙变化情况。⑤出现锚杆打设质量不合格时及时补打，安排锚杆、锚索质量专项检查，把隐患消灭在萌芽状态。⑥多人协作扛、抬材料时，动作要协调，口号要一致，防止物料掉落砸伤或者弹伤人员。⑦使用铅丝连接、捆绑工字钢或钢筋网时，使用专用工具操作，防止铅丝扎伤人员。⑧开网后，及时将钢筋网边缘毛刺打倒，防止毛刺扎伤人员。⑨加强“四位一体”监督管理。