复杂条件下大断面风桥施工方法研究与应用

赵京龙

（大同煤矿集团雁崖煤业公司，山西 大同 037003）

1 工程概述

大同煤矿集团雁崖煤业公司三盘区分东翼、西翼两采区，截至2016年6月东翼采区已回采完毕并密闭，目前正回采西翼采区。西翼采区2307工作面已形成并由综采二队进行采煤作业。西翼采区以北分别布置盘区辅运巷、盘区皮带巷以及盘区回风巷，如图1所示。盘区辅运巷已掘进800m，基本施工到位，盘区皮带巷已掘进900m，由机掘二队进行施工，盘区回风巷已掘进850m，由机掘一队继续施工，将与机掘二队进行贯通。目前盘区回风巷未形成稳定的通风系统，机掘一队在施工期间主要采用在回风巷安装局部通风机进行供风。西翼采区可采煤层高度为3.5m，属石炭二叠纪煤层，煤层发育不稳定，煤层顶板主要以炭质泥岩及细砂岩为主。

图1 三盘区西翼8309工作面布置示意图及风桥施工断面图

根据生产技术科设计，西翼8309工作面位于采区以西，2309巷作为8309工作面运输大巷从盘区辅运巷开口施工，当巷道开口施工35m后与盘区皮带巷贯通，再继续施工35m后与盘区回风巷贯通。为了确保巷道在施工期间不影响盘区运输系统及回风系统，分别在盘区皮带巷进行起底施工底风桥，在回风巷进行挑顶施工顶风桥。西翼回风巷风桥挑顶长度为29m，挑顶高度为4.5m，挑顶宽度为5.3m，沿回风巷走向方向进行挑顶。由于在西翼回风巷风桥挑顶施工会造成回风巷堵塞，影响机掘一队物料运输、行人、通风安全，所以在回风巷风桥挑顶施工时必须采取合理有效的施工方法和安全措施，保证施工安全。

2 风桥挑顶施工方法

（1）由于风桥挑顶高度达4.5m，为保证施工安全，在西翼回风巷风桥挑顶前在挑顶下方搭设工作盘。工作盘采用Φ300mm圆木搭设，具体施工方法如下：①首先在风桥挑顶处紧贴西翼回风巷巷帮稳固一根长度为2.0m，Φ300mm圆木，圆木可通过施工在巷帮的固定锚杆进行固定；②在同样位置西翼回风巷对面帮固定一根圆木，两根圆木固定后在其上方绑定一根长度为5.0m圆木，圆木与巷帮圆木采用抓钉、铅丝进行固定；③沿风桥挑顶方向5.5m处同样一组木柱框架并进行固定，两组木柱框架固定后在其上方铺设长度为6.0m圆木，各个圆木两端与木柱框架采用抓钉、铅丝进行固定；④为方便出煤，在铺设上方圆木时，在机掘一队皮带上方留一个长、宽均为0.6m的溜煤口，溜煤口两端缝隙采用木板进行铺设防止人员跌落；⑤为了加固工作盘安全稳定，分别在工作盘两端支设两根长度为2.0m木柱，木柱前后采用长度为2.5m木柱进行戗设，在每班开工前必须对工作盘进行维护，如图2所示。

（2）在施工风桥斜坡时钻机钻杆角度为25°，打眼深度为1.0m，每排施工6个炮孔，当炮孔施工完后进行装药、填装水炮泥、连线等工作，每个炮眼填装一支炸药，炸药采用规格为Ф35×300mm，重300g矿用三级乳化炸药，雷管采用毫秒延期雷管，爆破后及时对挑顶处补打永久支护并将工作盘上煤矸石清理干净，进行下一个循环作业。

（3）当挑顶高度大于1.0m时开始分层打眼，分层爆破，第一爆破层位于西翼回风巷顶板往上0.8m处，钻杆垂直工作面岩体施工炮孔每排施工六个，炮孔深度为1.0m。

（4）当第一层爆破后开始施工第二层炮孔，依次类推，最后一层炮孔钻杆角度为25°，炮眼深度为1.0m。

（5）当斜坡施工到位后进行风桥中部挑顶，风桥中部采用分层压顶方法进行松动爆破，每次压顶厚度为0.8m，长度为1.0m，每次爆破6个炮孔，每个炮孔填装一支炸药。

（6）西翼回风巷风桥挑顶期间采用锚索、锚杆、JW型钢带联合支护，顶锚杆采用Φ22mm，长2500mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，每排5根，规格为间距×排距=1100mm×1000mm，JW型钢带规格为长×宽×厚=4800mm×250mm×4mm；顶板所有锚杆垂直顶板布置；顶部锚索均采用Φ17.8mm，长5.3m的预应力钢绞线，每两排钢带施工一排锚索，每排3根，规格为间距×排距=1600mm×2000mm，锚索托板采用规格为长×宽×厚=300mm×300mm×16mm。

图2 西翼回风巷风桥挑顶搭工作盘断面图

3 安全技术措施

（1）施工人员在工作盘上打眼放炮时，工作盘下方严禁行人；施工人员提前组织好施工工序，严禁在工作盘上打闹，施工工具不得随意放在工作盘上，防止跌落砸伤行人。

（2）风桥挑顶时，一次挑顶完成后必须立即进行支护，支护未完成不得继续挑顶，挑顶后必须在超前支护掩护下进行补打支护。

（3）为确保风桥开口安全，分别在风桥两端开口处施工两根锚索梁棚，钢梁采用长度为5.0m，三眼孔11#工字钢梁，钢梁穿插三根长度为5.3m锚索并与顶板预紧。

（4）机掘一队工作面风筒从风桥工作盘下方通过，为保证机一工作面通风安全，每班风桥挑顶施工前必须检查风筒完好情况，若风筒出现破口必须及时处理，在风桥挑顶期间必须采用废旧皮带将风筒包裹好。

（5）西翼回风巷风桥挑顶时炮眼深度为1.0m，每个炮眼装药量不得超过300g，炮眼必须封满炮土，且每次同时起爆的炮眼数目不超过6个。

（6）在回风巷内风桥挑顶时必须随时检查工作面瓦斯浓度，每班必须配备专职的瓦斯监测工，上岗干部及班组长必须佩带瓦斯便携仪，并在挑顶处安装瓦斯传感器，当挑顶处瓦斯浓度超过0.8%时必须立即停止作业，撤出工作面内所有作业人员。

4 结束语

雁崖煤业公司机掘三队在施工西翼回风巷风桥时由于回风巷内通风系统未形成，机掘一队在掘进回风巷时与机掘三队风桥挑顶形成串联通风，同时西翼回风巷风桥挑顶长度达30m，挑顶最高处达4.5m，若不采取合理有效的施工方法及安全措施，很容易发生重大煤矿安全事故，对此机掘三队通过分析研究，在挑顶处搭设工作盘并采用分层压顶松动爆破施工方法，成功解决了挑顶过高、施工难度大的难题，同时采取若干条安全措施保证了施工安全，取得显著的经济、安全效益。