置换法在风桥重建中的技术应用

乔 鑫

（潞安环能股份公司余吾煤业，山西 长治 046100）

1 概况

余吾煤业公司主采3#煤层，为单一厚煤层开采。3#煤层赋存于二叠系山西组地层中下部，为陆相湖泊沉积；煤质为特低硫、低磷、中灰、热稳定性好、高发热量的优质动力煤。S5202工作面位于南五采区，北接南五胶带下山和南五2#回风下山,通风方式为胶带顺槽和辅助运输顺槽进风，回风顺槽和回风辅助巷回风，回采期间高抽巷进行负压抽采。工作面标高：+345.7～ +386.1m，煤层平均厚度5.92m，煤层埋藏深度为568.2m～610.8m。S5202工作面由东向西3#煤层整体近似为一单斜构造，平均坡度-2°，东高西低。S5202工作面胶带顺槽长1762.8m，回风顺槽长1727.5m，切眼长252.7m，可采储量261万t。见图1。

由于S5202胶带顺槽安装胶带输送机，南五2#回风下山跨越S5202胶带顺槽风桥位置（如图1）巷道高度不够，为此，设计三种方案进行对比。

图1 S5202胶带顺槽风桥位置示意图

方案一：在S5202胶带顺槽进行拉底作业。这样会在S5202胶带顺槽风桥处巷道出现先下坡、后上坡，巷道坡度增大不利于胶带输送机稳装和运行。通过分析，该方案不可行。

方案二：调整通风系统。原有通风系统为S5202胶带顺槽为进风巷道，S5202回风顺槽为回风巷道。为重建南五2#回风下山跨越S5202胶带顺槽风桥，在拆除风桥前，需将S5202胶带顺槽调整为回风巷道，S5202回风顺槽调整为进风巷道。按照该方案，需要增加多处通风设施，同时，在施工完成后，还需再次调整通风系统。工程量大，工作难度大，容易造成瓦斯预警事故，通过分析，该方案不可行。

方案三：采用“置换法”对风桥进行重建。新风桥建成后，将原风桥进行拆除即可。该方案既可以满足胶带输送机正常安装，稳定运行，又可以保证通风系统稳定，工作难度低。通过分析研究，采取方案三合理可行。

2 重建S5202胶带顺槽风桥前期准备工作

2.1 清除原风桥两侧轨道上方的混凝土层

原风桥上方铺设的轨道长为10m，下方巷道宽度为5.8m，标定风桥中心线，确定风桥两端的开挖范围，在原风桥两侧各清除长度为1m的混凝土层（风桥中间区域的混凝土层不得拆除，防止上下联通，引起风流短路）。

2.2 在南五2#回风下山风桥两侧进行拉底

距原风桥道轨两端100mm处，拉底深度为300mm，拉底长度为3m，拉底后打设Φ22mm、L2400mm地锚，排间距为800×800mm，风桥两侧分别打设5排。

2.3 对南五2#回风下山风桥墙体两帮开帮、支护

风桥两帮开帮：开帮段长×高×深=13000×1800×500mm，开帮顺序自下而上，使用风镐进行开帮施工；对开帮区域打设锚杆进行支护，帮部打设3排Φ22mm、L2400mm锚杆(两帮中部区域的6m不打设锚杆支护)，间距800mm，排距700mm。见图2。

图2 风桥施工断面图（单位：mm）

2.4 原风桥两端浇筑墙体

浇筑前需进行立模作业：严格按照中线进行立模，模板采用Φ22mm、L2400mm锚杆固定于巷道底板，锚杆间距为1m，模板规格为3000mm（长）×300mm（宽）×50mm（厚），高300m，随着浇灌高度的增加，相应的增加模板。浇筑时按从里向外的顺序进行施工，浇至外口时，立模留孔浇筑，及时使用振动棒振捣实。两端各浇筑一道墙体（距原风桥道轨端头间距100mm），高1800mm，厚度1500mm，宽度6200mm。风桥墙体浇筑采用C20混凝土。每立方其重量（kg）配比为水泥:水:砂:石子=368:195:661:1176；体积比为水泥:水:砂:石子=1:0.53:1.796:3.196。水泥采用425#普通硅酸盐水泥,水泥的富余系数为1.08，石子采用20～40mm粒径石子，含泥量不得超过1%，砂子采用中粒砂，含泥量不得超过3%，水使用井下静压水。

3 S5202胶带顺槽新风桥施工

3.1 新风桥顶部施工

在新浇筑的两道墙上摆放38kg道轨，道轨摆放间距中对中为200mm，道轨长为12500mm，道轨两帮要搭接严密，在道轨上方铺设水泥板，浇筑50mm后，再铺设钢筋网片（Φ6.5mm的钢筋网片，1m×2m～100mm×100mm），再浇筑混凝土100mm厚。

3.2 砌筑料石墙体

原风桥墙体与重建风桥道轨中间的空隙采用料石砌筑充填，外侧预留500mm配合Φ28mm螺纹钢钢筋骨架（300×300mm）进行浇筑，并进行抹面，如图3。

图3 新风桥施工完成断面图（单位：mm）

4 拆除S5202胶带顺槽原有风桥

4.1 S5202胶带顺槽巷道挑顶施工

S5202胶带顺槽风桥北侧2700mm及风桥南侧6800mm范围需挑顶，挑顶最大厚度1500mm，如图2中所示。挑顶后，将原支护方式（5-2-5）改为每排5根锚索、5根锚杆支护方式（5-5-5）。锚索形式和规格：锚索材料为Φ22mm高强度低松弛预应力钢绞线，长度8300mm。锚杆支护形式和规格：锚杆支护采用Φ22mm、L2400mm高强锚杆。S5202胶带顺槽风桥处挑顶施工的煤渣可直接铺在S5202胶带顺槽风桥处底板，对巷道底板进行平整并对地面进行硬化，厚度50mm。

4.2 拆除S5202胶带顺槽原有风桥

待S5202胶带顺槽挑顶至原风桥处之后，施工人员将原风桥拆除，原风桥拆除由北向南逐根拆除。

利用“置换法”施工方案，完成新风桥施工、旧风桥拆除作业，实现了风桥重建，保证了施工过程中风桥不漏风，风流不发生短路、紊乱现象。

5 结语

余吾煤业公司在重建南五2#回风下山跨越S5202胶带顺槽风桥时，通过技术研究，采用风桥重建“置换法”实施方案，有效避免了风流混乱，防止了风桥漏风，杜绝了风流短路现象的发生，确保了通风系统的稳定，降低了施工难度，节约了生产成本。实践证明该施工方案是一套合理、可行性方案，具有参考价值和推广意义。