南五下組煤單軌吊過空巷及超高段技術研究

安 帥

（山西西山煤電股份有限公司馬蘭礦， 山西 古交 030205）

單軌吊作為煤礦的一種輔助運輸設備，具有安全性強、驅動力大、適應性強的特點，可同時應用于回采及掘進巷道，對于解決馬蘭礦掘進隊組運料困難的問題有很好的效果。因此，馬蘭礦南五下組煤計劃試運行單軌吊運輸系統，繼而推廣到整個礦井。目前，南五下組煤正在進行單軌吊輔助運輸系統改造。在安裝軌道過程中，需從910南大巷、南五下組煤進風石門下部穿過，層間距分別為7 m、5 m。另外，南五下組煤輔助運輸下山有2處超高段，巷道高度達到6 m。這四處地點無法采用“錨索+吊掛板”的懸吊方式。為了確保單軌吊運行安全，需采取新的單軌吊軌道懸吊措施[1]。

1 南五下組煤單軌吊過空巷及超高段技術

1.1 過空巷、超高段施工方案

由于過空巷、超高段處，單軌吊軌道安裝無法采用“錨索+吊掛板”進行懸吊，馬蘭礦確定施工方案為采用“混凝土柱+工字鋼+懸吊環”的懸吊方式。具體施工方案如下：

1）過石門和910南大巷時，巷道不開幫，混凝土柱需預埋Φ21.6 mm×5200 mm錨索，錨索加墊槽鋼并鎖緊，每個混凝土柱施工9根錨索，將混凝土柱與巷幫連成整體。施工完成后確保柱內寬不小于5.5 m；混凝土柱上部需密鋪11號工字鋼，間距200 mm；22b工字鋼澆筑于混凝土柱內，兩端開挖梁窩，長×寬×深=300 mm×300 mm×300 mm，并用聚氨酯充填[2]。

2）輔助運輸下山兩處超高段，需開幫施工，確保柱內寬不小于5.5 m；混凝土柱高度與兩端巷道頂板平齊；22b工字鋼澆筑于混凝土柱內，頂部不施工挑梁。

3）混凝土柱豎筋采用Φ20 mm螺紋鋼，橫筋采用Φ12 mm圓鋼。每根筋兩端均加工彎鉤，彎鉤角度為30°，彎勾長度200 mm。

4）縱梁與22b工字鋼用鋼板固定。鋼板規格為220 mm×220 mm×10 mm，上下各一塊，用 Φ20 mm×400 mm螺栓固定。

5）混凝土柱開挖基礎500 mm。空巷段混凝土柱接頂，超高段混凝土柱不接頂。

6）砼設計標號為C30，保護層厚度不小于100 mm。

7）待混凝土柱施工完畢后，需重新修復巷道水溝及電纜吊掛。

圖1 單軌吊過空巷及超高段技術施工圖

1.2 鋼梁強度校核

22b工字鋼許用壓力為σ=215 MPa，截面系數Wx為 325×10-6m3；

22b礦用工字鋼吊掛點中心，所受承載力矩M=F×2.75/5.5；

許用應力σ=Mmax/Wx=215 MPa；

F=139 kN，即單根22b礦用工字鋼梁可以承載13.9 t的力；

機車運輸30 t支架時吊點最大受力5.4 t，每個吊點兩組工字鋼橫梁，每根橫梁受力最大2.7 t，所以每個吊點安全系數約為5[3]。

1.3 施工工藝

1）混凝土澆筑

配筋綁扎好后，進行立模澆筑，立模模型板使用外露錨桿固定。混凝土標號C30，選用32.5號普通硅酸鹽水泥，粒徑為0.3～2.5 mm的中粒河沙，粒徑為30～50 mm碎石；澆筑材料水泥、河沙、碎石質量配合比為 1∶2∶4，水灰比 0.4～0.5。

在澆注混凝土前，要將澆筑位置底板的浮碴清理干凈，使基礎在巖石硬底板上。在混凝土澆注過程中要做到邊澆注邊用震動棒搗實。澆筑混凝土時要嚴格按配合比進行拌料，拌料時采用防爆攪拌機拌料，嚴格按照配比向攪拌機內添加骨料。

拆模時，拆模人員必須站在安全地點進行拆模，并且使用長柄工具進行撬模板，撬模板時，周圍不得有其他人員作業，與作業點至少保證10 m的安全距離，防止模板掉落傷人事故發生，必要時必須搭設工作臺進行拆模[4]。

混凝土澆注完后要做到48 h后拆模，并對混凝土柱子進行灑水養護，養護時間不小于7 d。

2）鋼梁鋪設施工

縱梁與22b工字鋼用鋼板固定。鋼板規格為220 mm×220 mm×10 mm，上下各一塊，用 Φ20 mm×400 mm螺栓固定。混凝土柱子澆筑至設計高度后，密鋪11號工字鋼，上鋼梁時由人工進行上梁，3人一組協調作業，1人負責指揮協調，兩人負責上梁，上梁后使用混凝土將添縫搗實。

3）工作臺搭設

地面加工工作臺架，工作臺架放置于底板平整處，工作臺架上密鋪中心板，工作臺寬度1.2 m，長度不得小于3 m。使用扒釘和鐵絲固定牢固[5]。

臺上臺下人員遞施工材料時必須互相配合好，其余無關人員嚴禁在工作臺下逗留或行走，防止物料掉落傷人。當工作臺高度超過2 m時，施工人員要系好安全帶。安全帶必須拴掛在支護完好地段的頂錨索或鋼帶上。斜坡地段施工搭設工作臺時，使用柱帽、木楔將工作臺調平、支穩，確認安全無誤后方可進行作業[6]。

2 主要技術特點

1）通過施工混凝土柱代替錨索懸吊，成功解決了單軌吊過空巷、超高段的難題，安全可靠，技術可行。

2）過空巷段，混凝土柱頂部密鋪11號工字鋼，增強空巷段頂板的穩定性。

3）單軌吊懸吊鋼梁采用“橫梁+縱梁”的布置方式，充分發揮鋼梁的承載力，結構合理。

4）橫梁兩側開挖300 mm空洞，并用聚氨酯充填，可減少巷道兩幫位移對鋼梁的擠壓影響。

3 應用效果分析

3.1 應用情況及經濟效益

目前，單軌吊過空巷、超高段混凝土柱已施工完畢。該施工方法通過施工混凝土柱代替錨索懸吊，成功解決了單軌吊過空巷、超高段的難題，安全可靠，技術可行。

3.2 社會效益

單軌吊作為煤礦的一種輔助運輸設備，具有安全性強、驅動力大、適應性強、可同時應用于回采及掘進巷道的優勢，是未來礦井輔助運輸系統的主要發展趨勢。該施工技術可補充解決單軌吊過空巷、超高段的難題，使單軌吊的應用范圍更加廣泛。