某矿运输顺槽风桥设计与稳定性分析
2018-08-26马建鱼
马建鱼
(山西晋能集团长治有限公司三元中能煤业, 山西 长治 046605)
引言
某矿一采区轨道巷、一采区回风巷掘进将通过1305运输顺槽上方,为保证回风及运输需要,在1305运输顺槽内,与一采区回风巷和一采区轨道巷的交叉处分别架设风桥,为保证安全施工,需研究相应的安全技术措施及模拟分析施工效果[1-4]。
1 具体措施
1305运输顺槽掘进,在1305运输顺槽内一采区回风巷、一采区轨道巷立体交叉对应点处,改变掘进宽度,预留风桥风墙位置,两帮各拓宽500mm,长度分别为7.0m和7.5m(生产科给定的一采区回风巷、一采区轨道巷的中心线两侧共有长度)。风桥处拓宽巷道支护锚杆排距为1 000mm,左右两帮分别打设Φ18.9 mm×5.3 m锚索,距底板1.6 m,排距1m,每排每帮各1根。两道风墙均用水泥砂浆浇筑。先在两道风墙处打设预埋锚杆和锚索,外露达到550mm(增加浇筑墙强度),打设完毕后,竖好模板,进行浇筑,墙体厚度500mm,浇筑后左、右墙间距为5 000mm,墙体高度达到3 000 mm,长度达到7 000mm、7 500mm。两道风墙凝固好后(凝固时间不少于72 h),开始在风墙上铺设工字钢、竖模板浇筑混凝土。
2 施工步骤
施工顺序:拓宽→支护→挖基础、砌墙→铺设风桥(工字钢、吊挂钢筋网)。
2.1 拓宽
1305运输顺槽掘进净宽为5m,为满足风桥施工,由生产技术科标定具体位置,掘进拓宽,每侧拓宽500mm,长度达到7 000mm、7 500mm。
2.2 支护
按正常掘进工序作业,拓宽1m,支护1m,锚杆、锚索预紧力达到要求,外露符合规定;预埋的锚杆、锚索外露能满足固定模板要求,间排距为1 000 mm×1 000mm。
2.3 挖基础、砌墙
在指定位置平整场地,将底板浮煤清理干净,挖到实底,竖好模板,开始浇筑混凝土。砌墙做到:砂浆饱满、均匀、结合紧密。在浇筑同时,应将壁后空隙充填密实。
2.4 铺设风桥
混凝土墙凝固好后,按照风桥施工设计,开始在墙上铺设工字钢、吊挂钢筋网。选用11号和25号工字钢,长度均为5 800mm。
1)铺设工字钢:①一采区回风巷。以工字钢下平面为准,在一采区回风巷中心线上铺设一根11号工字钢,然后以195mm为间距在两侧依次对称铺设1根25号工字钢、8根11号工字钢和1根25号工字钢(外侧的25号工字钢距墙端头545mm),共铺设工字钢21根,包括11号工字钢17根,25号工字钢4根;②一采区轨道巷。以工字钢下平面为准,在一采区轨道巷中心线上铺设一根11号工字钢,然后以195mm为间距在两侧依次对称铺设1根25号工字钢、9根11号工字钢和1根25号工字钢(外侧的25号工字钢距墙端头510mm),共铺设工字钢23根,包括11号工字钢19根,25号工字钢4根。工字钢在墙上的搭接长度均为400mm。
2)工字钢铺设完毕后,将规格为2700mm×1100 mm的钢筋网用10号铅丝吊挂在工字钢下平面,铺网保证平整,紧贴工字钢。
3)钢筋网铺设完成后,在其下方支好模板,上方用混凝土浇筑,使风桥凝成一个整体。风桥铺设工字钢示意图和风桥段巷道位置关系示意图见第200页图1。
3 数值模拟分析
按图1构建数值模拟模型图如第200页图2、图3所示。
从模拟结果分析可知,风桥段巷道围岩稳定、塑性区范围小,仅1305运输顺槽巷道顶板略有剪切破坏。
图1 风桥铺设工字钢和风桥段空间关系示意图(mm)
图2 风桥段空间关系模拟示意图
4 矿压观测
对采取措施后的1305运输顺槽的两帮及顶底板收敛进行了表面位移观测,巷道围岩基本稳定,顶底板收敛55mm、两帮移近73mm。观测结果与实测值基本吻合,研究结果表明数值模拟能为巷道围岩稳定性评判提供很好的依据。
图3 风桥段巷道开挖塑性区分布