復雜條件下大斷面風橋施工方法研究與應用

趙京龍

（大同煤礦集團雁崖煤業公司，山西 大同 037003）

1 工程概述

大同煤礦集團雁崖煤業公司三盤區分東翼、西翼兩采區，截至2016年6月東翼采區已回采完畢并密閉，目前正回采西翼采區。西翼采區2307工作面已形成并由綜采二隊進行采煤作業。西翼采區以北分別布置盤區輔運巷、盤區皮帶巷以及盤區回風巷，如圖1所示。盤區輔運巷已掘進800m，基本施工到位，盤區皮帶巷已掘進900m，由機掘二隊進行施工，盤區回風巷已掘進850m，由機掘一隊繼續施工，將與機掘二隊進行貫通。目前盤區回風巷未形成穩定的通風系統，機掘一隊在施工期間主要采用在回風巷安裝局部通風機進行供風。西翼采區可采煤層高度為3.5m，屬石炭二疊紀煤層，煤層發育不穩定，煤層頂板主要以炭質泥巖及細砂巖為主。

圖1 三盤區西翼8309工作面布置示意圖及風橋施工斷面圖

根據生產技術科設計，西翼8309工作面位于采區以西，2309巷作為8309工作面運輸大巷從盤區輔運巷開口施工，當巷道開口施工35m后與盤區皮帶巷貫通，再繼續施工35m后與盤區回風巷貫通。為了確保巷道在施工期間不影響盤區運輸系統及回風系統，分別在盤區皮帶巷進行起底施工底風橋，在回風巷進行挑頂施工頂風橋。西翼回風巷風橋挑頂長度為29m，挑頂高度為4.5m，挑頂寬度為5.3m，沿回風巷走向方向進行挑頂。由于在西翼回風巷風橋挑頂施工會造成回風巷堵塞，影響機掘一隊物料運輸、行人、通風安全，所以在回風巷風橋挑頂施工時必須采取合理有效的施工方法和安全措施，保證施工安全。

2 風橋挑頂施工方法

（1）由于風橋挑頂高度達4.5m，為保證施工安全，在西翼回風巷風橋挑頂前在挑頂下方搭設工作盤。工作盤采用Φ300mm圓木搭設，具體施工方法如下：①首先在風橋挑頂處緊貼西翼回風巷巷幫穩固一根長度為2.0m，Φ300mm圓木，圓木可通過施工在巷幫的固定錨桿進行固定；②在同樣位置西翼回風巷對面幫固定一根圓木，兩根圓木固定后在其上方綁定一根長度為5.0m圓木，圓木與巷幫圓木采用抓釘、鉛絲進行固定；③沿風橋挑頂方向5.5m處同樣一組木柱框架并進行固定，兩組木柱框架固定后在其上方鋪設長度為6.0m圓木，各個圓木兩端與木柱框架采用抓釘、鉛絲進行固定；④為方便出煤，在鋪設上方圓木時，在機掘一隊皮帶上方留一個長、寬均為0.6m的溜煤口，溜煤口兩端縫隙采用木板進行鋪設防止人員跌落；⑤為了加固工作盤安全穩定，分別在工作盤兩端支設兩根長度為2.0m木柱，木柱前后采用長度為2.5m木柱進行戧設，在每班開工前必須對工作盤進行維護，如圖2所示。

（2）在施工風橋斜坡時鉆機鉆桿角度為25°，打眼深度為1.0m，每排施工6個炮孔，當炮孔施工完后進行裝藥、填裝水炮泥、連線等工作，每個炮眼填裝一支炸藥，炸藥采用規格為Ф35×300mm，重300g礦用三級乳化炸藥，雷管采用毫秒延期雷管，爆破后及時對挑頂處補打永久支護并將工作盤上煤矸石清理干凈，進行下一個循環作業。

（3）當挑頂高度大于1.0m時開始分層打眼，分層爆破，第一爆破層位于西翼回風巷頂板往上0.8m處，鉆桿垂直工作面巖體施工炮孔每排施工六個，炮孔深度為1.0m。

（4）當第一層爆破后開始施工第二層炮孔，依次類推，最后一層炮孔鉆桿角度為25°，炮眼深度為1.0m。

（5）當斜坡施工到位后進行風橋中部挑頂，風橋中部采用分層壓頂方法進行松動爆破，每次壓頂厚度為0.8m，長度為1.0m，每次爆破6個炮孔，每個炮孔填裝一支炸藥。

（6）西翼回風巷風橋挑頂期間采用錨索、錨桿、JW型鋼帶聯合支護，頂錨桿采用Φ22mm，長2500mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，每排5根，規格為間距×排距=1100mm×1000mm，JW型鋼帶規格為長×寬×厚=4800mm×250mm×4mm；頂板所有錨桿垂直頂板布置；頂部錨索均采用Φ17.8mm，長5.3m的預應力鋼絞線，每兩排鋼帶施工一排錨索，每排3根，規格為間距×排距=1600mm×2000mm，錨索托板采用規格為長×寬×厚=300mm×300mm×16mm。

圖2 西翼回風巷風橋挑頂搭工作盤斷面圖

3 安全技術措施

（1）施工人員在工作盤上打眼放炮時，工作盤下方嚴禁行人；施工人員提前組織好施工工序，嚴禁在工作盤上打鬧，施工工具不得隨意放在工作盤上，防止跌落砸傷行人。

（2）風橋挑頂時，一次挑頂完成后必須立即進行支護，支護未完成不得繼續挑頂，挑頂后必須在超前支護掩護下進行補打支護。

（3）為確保風橋開口安全，分別在風橋兩端開口處施工兩根錨索梁棚，鋼梁采用長度為5.0m，三眼孔11#工字鋼梁，鋼梁穿插三根長度為5.3m錨索并與頂板預緊。

（4）機掘一隊工作面風筒從風橋工作盤下方通過，為保證機一工作面通風安全，每班風橋挑頂施工前必須檢查風筒完好情況，若風筒出現破口必須及時處理，在風橋挑頂期間必須采用廢舊皮帶將風筒包裹好。

（5）西翼回風巷風橋挑頂時炮眼深度為1.0m，每個炮眼裝藥量不得超過300g，炮眼必須封滿炮土，且每次同時起爆的炮眼數目不超過6個。

（6）在回風巷內風橋挑頂時必須隨時檢查工作面瓦斯濃度，每班必須配備專職的瓦斯監測工，上崗干部及班組長必須佩帶瓦斯便攜儀，并在挑頂處安裝瓦斯傳感器，當挑頂處瓦斯濃度超過0.8%時必須立即停止作業，撤出工作面內所有作業人員。

4 結束語

雁崖煤業公司機掘三隊在施工西翼回風巷風橋時由于回風巷內通風系統未形成，機掘一隊在掘進回風巷時與機掘三隊風橋挑頂形成串聯通風，同時西翼回風巷風橋挑頂長度達30m，挑頂最高處達4.5m，若不采取合理有效的施工方法及安全措施，很容易發生重大煤礦安全事故，對此機掘三隊通過分析研究，在挑頂處搭設工作盤并采用分層壓頂松動爆破施工方法，成功解決了挑頂過高、施工難度大的難題，同時采取若干條安全措施保證了施工安全，取得顯著的經濟、安全效益。