許保飛
(山西晉煤集團趙莊二號井,山西 長治 046000)
風(fēng)橋是煤礦井下一種重要的通風(fēng)構(gòu)筑物。為避免風(fēng)流短路,在進回風(fēng)巷道交叉點需設(shè)置風(fēng)橋。風(fēng)橋在施工過程中應(yīng)結(jié)合礦井實際,結(jié)合巷道圍巖地質(zhì)條件和用途,采用對生產(chǎn)、通風(fēng)系統(tǒng)影響小、施工難度低、工程量小、效率高的施工技術(shù)工藝[1-4]。
趙莊二號井生產(chǎn)能力120萬t/a,為低瓦斯礦井。2103巷為集中進風(fēng)運料巷,23091措施巷為2309工作面輔助排水巷,23091措施巷與2103巷交叉處需跨巷施工風(fēng)橋。2103巷為矩形斷面,采用錨網(wǎng)梁聯(lián)合支護,錨索補強,巷道毛寬5.2m,毛高3.5m,毛斷面積18.2m2,凈寬5m,凈高3.4m,凈斷面面積17m2。現(xiàn)巷道內(nèi)西幫掛有電纜,東幫掛有風(fēng)水管路、風(fēng)筒,且靠近東幫敷設(shè)有DSJ100/160一部皮帶。23091措施巷為矩形斷面,采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護,巷道毛寬4.5m,毛高3.1m,毛斷面積13.95m2,凈寬4.3m,凈高3m,凈斷面積12.9m2。2103巷頂板主要是深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖,局部為砂巖,頂板巖層強度在20.4~97.4MPa之間,加權(quán)平均強度為49.1MPa。
傳統(tǒng)跨巷挑頂風(fēng)橋施工,一般采用跨巷風(fēng)橋兩側(cè)巷道先貫通,再挑頂施工風(fēng)橋,采用爆破法破巖,人工出矸,單體柱臨時支護。為節(jié)約施工時間,加快施工進度,盡快形成獨立通風(fēng)系統(tǒng),對23091措施巷跨2103巷風(fēng)橋施工工藝進行改進。風(fēng)橋施工采用分段施工,采用光面爆破破落巖石,掘進機出矸回填巷道低洼處,錨桿鉆車進行臨時支護和永久支護。先施工2103巷西側(cè),在距2103巷巷口西側(cè)9m處開始挑頂施工23091措施巷,施工坡度為24°;23091措施巷西側(cè)與2103巷貫通后,再施工2103巷東側(cè),在距2103巷東側(cè)巷口9m處開始挑頂施工23091措施巷,施工坡度為24°,挑頂至風(fēng)橋正上方時,按坡度0°施工正上方并與2103巷西側(cè)挑頂處貫通(如圖1所示)。施工要求如下:
(1)挑頂施工前,在2103巷風(fēng)橋下方施工磚墻處進行掏槽并砌筑磚墻。2103巷西側(cè)掏槽為23091措施巷與2103巷交叉點處西側(cè)兩邊角以及基礎(chǔ),兩邊角掏槽寬度500mm,長度500mm。2103巷東側(cè)掏槽為2103巷東側(cè)與23091措施巷貫通點處整個幫部,掏槽長度5.5m,掏槽深度500mm,掏槽高度隨磚墻砌筑高度掏槽且滿足平臺搭設(shè)板梁要求。磚墻掏槽基礎(chǔ)深度為底板下500mm。磚墻砌筑后,對磚墻靠近23091措施巷的墻面及墻面兩側(cè)23091措施巷兩幫1排噴漿封閉。
(2)掏槽施工時,同時隨掏槽高度施工寬500mm、高3m磚墻,兩道磚墻間距為5200mm。磚墻之間使用道木和板梁搭設(shè)3組共6個木垛,木垛高度為3m,與磚墻齊平。木垛搭設(shè)完成后,在木垛與磚墻上方密鋪兩層板梁形成風(fēng)橋臨時平臺,兩層板梁“十”字交叉鋪設(shè)。木垛及平臺的道木、板梁使用扒釘兩兩固定,木垛與平臺的板梁使用扒釘固定并用雙股10#鉛絲捆綁,保證牢固可靠。板梁搭設(shè)的平臺上方需鋪設(shè)一層廢舊皮帶,方便清理矸石且防止矸石從平臺漏下,平臺南北方向安設(shè)護網(wǎng)。
(3)風(fēng)橋挑頂施工完成后,清理浮矸拆除木垛與平臺,繼續(xù)掏槽并砌筑磚墻至3.6m高度。滿足高度要求后,風(fēng)橋墻上搭由道夾板連接的22kg/m軌道,長度分別為4m和2.2m,間距500mm。其中墻體南北兩端間距350mm各布置兩根,軌道兩端搭在墻體上的長度為500mm,軌道上下各鋪設(shè)一層Ф6.5mm鋼筋網(wǎng),規(guī)格為2000mm×1100mm。軌道鋪設(shè)完成后,在軌道下部搭設(shè)模板,采用C25混凝土對風(fēng)橋上部進行澆注,風(fēng)橋橋面共厚400mm。
(4)風(fēng)橋施工完后,對風(fēng)橋上部及前后10m的23091措施巷頂幫、風(fēng)橋下部磚墻及磚墻南北兩側(cè)各5m范圍內(nèi)的2103巷頂幫進行噴漿封閉,噴漿厚度100mm,強度不低于C20。
圖1 風(fēng)橋施工參數(shù)圖(單位:mm)
風(fēng)橋斷面為扇形拱斷面,毛寬4.2m,毛高3.1m,凈寬4.0m,凈高3.0m,起拱高度1.0m,拱高2.1m,風(fēng)橋橋面上方毛斷面積為11.13m2,凈斷面面積為10.28m2。風(fēng)橋采用“錨+網(wǎng)+噴”支護,錨桿采用Ф22×2400mm高強度左旋無縱筋螺紋鋼錨桿,矩形布置,間距800mm,排距800mm。每根錨桿采用MSK2335和MSZ2360錨固劑各一支,鉆孔直徑28mm,鉆孔深度2300mm,錨固長度1675mm,頂幫錨桿錨固力不小于150kN,預(yù)緊力矩不小于400N·m。配套錨桿托盤采用150×150×8mm的拱形高強度金屬托盤,錨桿與巖面垂直布置。錨索采用MSS-1-22-8400,間距2000mm,排距1600mm,采用三支錨固劑,樹脂加長錨固,角度與頂板垂直,尾部有配套鎖具,錨索托盤為300×300×16mm高強度可調(diào)心托盤,錨索預(yù)緊力不小于300kN。網(wǎng)片采用Ф6.5mm的鋼筋焊接而成的鋼筋網(wǎng),網(wǎng)片規(guī)格為2.0×1.1m,網(wǎng)孔規(guī)格100×100mm,網(wǎng)與網(wǎng)之間采用勾接法聯(lián)接,勾接長度為100mm。如圖2所示。
圖2 風(fēng)橋挑頂段支護圖(單位:mm)
采用分段施工,先施工23091措施巷西側(cè)與2103巷貫通,再施工23091措施巷東側(cè)上山掘進挑頂風(fēng)橋,與2103巷跨23091措施巷風(fēng)橋上方貫通,形成挑頂風(fēng)橋,采用木垛和“十”字板梁搭設(shè)工作面平臺,保證了施工安全,提高了施工效率。
在風(fēng)橋墻上鋪設(shè)由道夾板連接的軌道和鋼筋網(wǎng),軌道下搭設(shè)模板,采用C25混凝土對風(fēng)橋上部進行澆注,并對風(fēng)橋上部及前后23091措施巷及南北兩側(cè)的2103巷進行噴漿封閉,保證了風(fēng)橋的密閉性,未出現(xiàn)漏風(fēng)現(xiàn)象。