置換法在風橋重建中的技術應用

喬 鑫

（潞安環能股份公司余吾煤業，山西 長治 046100）

1 概況

余吾煤業公司主采3#煤層，為單一厚煤層開采。3#煤層賦存于二疊系山西組地層中下部，為陸相湖泊沉積；煤質為特低硫、低磷、中灰、熱穩定性好、高發熱量的優質動力煤。S5202工作面位于南五采區，北接南五膠帶下山和南五2#回風下山,通風方式為膠帶順槽和輔助運輸順槽進風，回風順槽和回風輔助巷回風，回采期間高抽巷進行負壓抽采。工作面標高：+345.7～ +386.1m，煤層平均厚度5.92m，煤層埋藏深度為568.2m～610.8m。S5202工作面由東向西3#煤層整體近似為一單斜構造，平均坡度-2°，東高西低。S5202工作面膠帶順槽長1762.8m，回風順槽長1727.5m，切眼長252.7m，可采儲量261萬t。見圖1。

由于S5202膠帶順槽安裝膠帶輸送機，南五2#回風下山跨越S5202膠帶順槽風橋位置（如圖1）巷道高度不夠，為此，設計三種方案進行對比。

圖1 S5202膠帶順槽風橋位置示意圖

方案一：在S5202膠帶順槽進行拉底作業。這樣會在S5202膠帶順槽風橋處巷道出現先下坡、后上坡，巷道坡度增大不利于膠帶輸送機穩裝和運行。通過分析，該方案不可行。

方案二：調整通風系統。原有通風系統為S5202膠帶順槽為進風巷道，S5202回風順槽為回風巷道。為重建南五2#回風下山跨越S5202膠帶順槽風橋，在拆除風橋前，需將S5202膠帶順槽調整為回風巷道，S5202回風順槽調整為進風巷道。按照該方案，需要增加多處通風設施，同時，在施工完成后，還需再次調整通風系統。工程量大，工作難度大，容易造成瓦斯預警事故，通過分析，該方案不可行。

方案三：采用“置換法”對風橋進行重建。新風橋建成后，將原風橋進行拆除即可。該方案既可以滿足膠帶輸送機正常安裝，穩定運行，又可以保證通風系統穩定，工作難度低。通過分析研究，采取方案三合理可行。

2 重建S5202膠帶順槽風橋前期準備工作

2.1 清除原風橋兩側軌道上方的混凝土層

原風橋上方鋪設的軌道長為10m，下方巷道寬度為5.8m，標定風橋中心線，確定風橋兩端的開挖范圍，在原風橋兩側各清除長度為1m的混凝土層（風橋中間區域的混凝土層不得拆除，防止上下聯通，引起風流短路）。

2.2 在南五2#回風下山風橋兩側進行拉底

距原風橋道軌兩端100mm處，拉底深度為300mm，拉底長度為3m，拉底后打設Φ22mm、L2400mm地錨，排間距為800×800mm，風橋兩側分別打設5排。

2.3 對南五2#回風下山風橋墻體兩幫開幫、支護

風橋兩幫開幫：開幫段長×高×深=13000×1800×500mm，開幫順序自下而上，使用風鎬進行開幫施工；對開幫區域打設錨桿進行支護，幫部打設3排Φ22mm、L2400mm錨桿(兩幫中部區域的6m不打設錨桿支護)，間距800mm，排距700mm。見圖2。

圖2 風橋施工斷面圖（單位：mm）

2.4 原風橋兩端澆筑墻體

澆筑前需進行立模作業：嚴格按照中線進行立模，模板采用Φ22mm、L2400mm錨桿固定于巷道底板，錨桿間距為1m，模板規格為3000mm（長）×300mm（寬）×50mm（厚），高300m，隨著澆灌高度的增加，相應的增加模板。澆筑時按從里向外的順序進行施工，澆至外口時，立模留孔澆筑，及時使用振動棒振搗實。兩端各澆筑一道墻體（距原風橋道軌端頭間距100mm），高1800mm，厚度1500mm，寬度6200mm。風橋墻體澆筑采用C20混凝土。每立方其重量（kg）配比為水泥:水:砂:石子=368:195:661:1176；體積比為水泥:水:砂:石子=1:0.53:1.796:3.196。水泥采用425#普通硅酸鹽水泥,水泥的富余系數為1.08，石子采用20～40mm粒徑石子，含泥量不得超過1%，砂子采用中粒砂，含泥量不得超過3%，水使用井下靜壓水。

3 S5202膠帶順槽新風橋施工

3.1 新風橋頂部施工

在新澆筑的兩道墻上擺放38kg道軌，道軌擺放間距中對中為200mm，道軌長為12500mm，道軌兩幫要搭接嚴密，在道軌上方鋪設水泥板，澆筑50mm后，再鋪設鋼筋網片（Φ6.5mm的鋼筋網片，1m×2m～100mm×100mm），再澆筑混凝土100mm厚。

3.2 砌筑料石墻體

原風橋墻體與重建風橋道軌中間的空隙采用料石砌筑充填，外側預留500mm配合Φ28mm螺紋鋼鋼筋骨架（300×300mm）進行澆筑，并進行抹面，如圖3。

圖3 新風橋施工完成斷面圖（單位：mm）

4 拆除S5202膠帶順槽原有風橋

4.1 S5202膠帶順槽巷道挑頂施工

S5202膠帶順槽風橋北側2700mm及風橋南側6800mm范圍需挑頂，挑頂最大厚度1500mm，如圖2中所示。挑頂后，將原支護方式（5-2-5）改為每排5根錨索、5根錨桿支護方式（5-5-5）。錨索形式和規格：錨索材料為Φ22mm高強度低松弛預應力鋼絞線，長度8300mm。錨桿支護形式和規格：錨桿支護采用Φ22mm、L2400mm高強錨桿。S5202膠帶順槽風橋處挑頂施工的煤渣可直接鋪在S5202膠帶順槽風橋處底板，對巷道底板進行平整并對地面進行硬化，厚度50mm。

4.2 拆除S5202膠帶順槽原有風橋

待S5202膠帶順槽挑頂至原風橋處之后，施工人員將原風橋拆除，原風橋拆除由北向南逐根拆除。

利用“置換法”施工方案，完成新風橋施工、舊風橋拆除作業，實現了風橋重建，保證了施工過程中風橋不漏風，風流不發生短路、紊亂現象。

5 結語

余吾煤業公司在重建南五2#回風下山跨越S5202膠帶順槽風橋時，通過技術研究，采用風橋重建“置換法”實施方案，有效避免了風流混亂，防止了風橋漏風，杜絕了風流短路現象的發生，確保了通風系統的穩定，降低了施工難度，節約了生產成本。實踐證明該施工方案是一套合理、可行性方案，具有參考價值和推廣意義。