复杂条件下大断面风桥施工工艺优化设计

彭 兴

（大同煤矿集团云冈矿，山西 大同 037000）

1 概述

大同煤矿集团云冈矿12#层311盘区51104运料绕道从盘区轨道巷开口以48°夹角施工，51104运料绕道施工到位后，继续掘进51104巷。51104巷设计长度880m，巷道断面规格：宽×高=4.5×2.8m，施工巷道沿12#煤层顶板平行掘进，前期采用功率为30kW局部通风机供风，随着巷道不断开拓延伸，单一的局部通风机供风不能满足巷道施工通风需求，决定对51104巷构筑通风系统。

根据云冈矿技术科初步设计，51104运料绕道掘进到位后进行反向掘进，巷道施工60m后将与盘区轨道巷贯通，巷道贯通后从轨道巷开口继续掘进轨回联巷，待轨回联巷与盘区回风巷贯通后在盘区轨道巷挑顶施工风桥，如图1所示，从而形成通风系统。该施工方案不仅施工量大，而且施工效率低，通过研究，分析了初步设计存在的具体问题，根据实际情况对传统风桥施工方案进行优化设计，加快了风桥施工速度，取得了显著成效。

图1 311盘区51104巷风桥施工平面布置示意图

2 传统风桥施工工艺存在的问题

初步设计中51104运料绕道施工到位后，开始反掘51104巷，51104巷与盘区轨道巷贯通再施工轨回联巷，最后在轨道巷进行风桥挑顶、构筑等施工，该施工方案存在的问题主要表现在以下几方面：

（1）施工工艺复杂，巷道开挖量大。51104巷在反掘施工时需在51104运料绕道稳装局部通风机并延长风筒至工作面进行供风，当51104巷与盘区轨道巷贯通后，将51104运料绕道局部通风机及开关倒至盘区轨道巷并进行稳装，在继续施工轨回联巷时对工作面进行供风，这样不仅增加了设备稳装次数，加大了劳动强度，而且通风相对复杂。

（2）风桥施工时需在轨道巷进行挑顶，而311盘区轨道巷是整个盘区运输大巷，担负着盘区内所有采掘工作面行人、运料任务，51104巷风桥在挑顶时落下煤矸石会堵塞巷道，从而严重影响整个盘区物料运输。

（3）传统的风桥施工工艺，煤矸石运输系统相对紊乱，需稳装多部带式输送机、开关及电缆，机电设备损坏率高，不利于巷道标准化管理。

（4）传统施工工艺中需在盘区轨道巷进行挑顶，挑顶高度达4.0m，因12#煤层直接顶主要以炭质泥岩为主，挑顶过程会伴随着顶板破碎、局部冒顶的危险，挑顶后顶板维护难度大，特别对于漏顶区域维护效果差，不利于安全施工。

3 风桥施工工艺优化设计

51104巷风桥在施工期间为了减少巷道开挖量及机械设备稳装工作量，确保风桥施工期间盘区轨道巷能够正常行人、运料，决定采用一次性成巷的施工方法。施工工艺如下：

（1）51104运料绕道施工到位后，开始反掘51104巷，51104巷道断面规格为宽×高=4.5×2.8m，当巷道反掘施工20m后开始按6°仰角上山掘进，当51104巷上山掘进水平距离达40m时，根据地测科测定施工巷道距轨道巷边界还剩1.5m时停止反掘施工。

（2）51104巷反掘施工停止后，在盘区轨道巷开始架设工字钢棚。方法为：①工字钢棚沿轨道巷顶板及巷帮布置，每架钢棚主要由棚腿及顶梁组成；②钢棚棚腿与巷帮采用卡缆及锚杆进行固定，棚腿底座采用地锚与底板进行固定，顶梁与棚腿采用卡缆进行连接。每根棚梁采用两根锚杆与顶板进行固定；③每架钢棚间距为1.0m，相邻两架钢棚棚腿采用四根连接杆进行连接固定，防止倒架，共计架设10架钢棚；④钢棚架设完后在钢棚与顶板间隙处填充水泥背板及填充剂，确保钢棚顶梁与顶板接触严实，如图2所示。

（3）盘区轨道巷钢棚架设完后，继续反掘51104巷且平行掘进，平行掘进长度为8m（轨道巷宽度为4.5m），此时51104巷沿盘区轨道巷顶板进行掘进，两巷层间距为0.8m，为保证巷道施工安全在过轨道巷顶板施工时采用半巷掘进法，即松动爆破施工巷道上半断面，对下半断面进行起底。

（4）当51104巷水平掘进到位后，巷道将以6°俯角下山掘进，当下山掘进水平距离达40m后施工巷道顶板进入12#煤层顶板，然后继续沿12#煤层顶底板平行掘进20m后与盘区回风巷贯通。

（5）在51104风桥施工期间，在51104巷稳装一部SSJ-800型胶带输送机，在上山掘进前采用耙岩机及带式输送机联合出煤，当51104巷下山掘进后将输送机延伸至盘区轨道巷顶板，采用耙岩机对山下区段进行联合出煤。整个施工期间，在51104运料绕道稳装两台功率为30kW局部通风机为工作面供风。

图2 311盘区51104巷风桥施工断面图

4 结语

对于复杂条件下大断面风桥的施工，若不采取合理有效的施工方案，不仅制约风桥施工速度，还加大施工难度，且存在很大的安全隐患。311盘区51104风桥施工时，对传统的风桥施工工艺存在问题进行分析，提出一次性成巷的风桥施工方法。采用该施工方法后，避免了风桥挑顶施工，减少了工作面机械设备稳装数量，避免了因挑顶造成巷道煤矸石堵塞，减少了巷道掘进量，缩短了51104风桥施工周期，取得了显著的经济、安全效益。