巷道大断面风桥安全挑顶施工工艺优化

周广虎

（山西潞安集团左权五里堠煤业有限公司，山西 晋中 032600）

风桥是煤矿重要通风构筑物之一，可将相邻两条交叉巷道风流进行分隔，从而避免巷道出现风流紊乱、风量流失等现象。由于风桥挑顶施工过程中挑顶高度大，破坏原巷道顶板支护，导致挑顶处顶板稳定性降低，出现失稳现象，若不采取合理有效的安全施工工艺及支护措施，很容易发生安全事故。本文以五里堠煤矿1101 轨道顺槽施工2#风桥为例说明其施工工艺及安全施工措施。

1 概况

山西潞安集团左权五里堠煤业有限公司1101 轨道顺槽从上组煤集中回风下山开口施工，沿3#煤层底板平行掘进，设计长度810m，设计断面规格为宽×高=4.5×3.0m。1101 轨道顺槽开口掘进40m后与上组煤集中辅助运输下山贯通，在轨道顺槽挑顶并构筑1#风桥，风桥施工完成后巷道继续掘进40m 后与上组煤集中胶带运输下山贯通，施工2#风桥。如图1 所示。

图1 1101 轨道顺槽1#、2#风桥平剖面布置示意图

1#、2#风桥设计断面规格相同，风桥施工主要分两部分：风桥挑顶施工以及风桥构筑施工。风桥挑顶长度为25m，其中两边斜坡长度为7.5m，中部平顶长度为25m，中部挑顶高度为3.5m。

2 1#风桥施工工艺及问题分析

2.1 施工工艺

（1）1#风桥采用松动爆破挑顶施工工艺。当1101 轨道巷与上组煤集中辅助运输下山贯通后继续掘进10m，然后在辅助运输下山进行松动爆破挑顶施工。挑顶长度为4.5m，高度为3.5m，宽度为4.0m。挑顶后在辅助运输下山搭设工作盘继续向两侧进行风桥斜坡挑顶施工。

（2）巷道挑顶完成后，在上组煤集中辅助运输下山砌筑控风墙。墙体高度为3.5m，宽度为4.0m，厚度为0.8m。墙体砌筑完成后在两堵墙体之间搭设工字钢梁，工字钢梁长度为5.5m，共计搭设40 根，然后在钢梁上方铺设水泥盖板并进行浇筑。

2.2 问题分析

（1）工艺复杂。采用传统松动爆破挑顶施工工艺进行风桥挑顶施工时，工艺复杂，需搭设工作盘，整个风桥施工周期为24d，施工周期长，劳动成本费用高。

（2）施工工程量大。传统施工工艺需与上组煤集中辅助运输下山贯通后，再进行挑顶施工，整个风桥施工过程中需破岩量达245m3，挑顶后矸石运输量及运输难度大，且在运输下山运输煤矸时运输效率低，导致风桥挑顶施工周期延长。

（3）对正常生产影响大。在上组煤集中辅助运输下山进行挑顶施工时，需对运输下山设置警戒，严禁运输下山行人、行车，严重影响了运输下山物料及人员运输任务。上组煤集中辅助运输下山平均坡度为18°，在运输下山挑顶落下的煤矸石很容易沿巷道滚落，不仅增加了煤矸运输难度，而且不利于巷道内人员、设备安全管理。

（4）施工危险性大。由于上组煤集中辅助运输下山直接顶主要以泥岩、砂岩混合岩层为主，平均厚度为4.8m，岩体单轴抗压强度为22MPa，岩体稳定性差，成互层结构，易破碎。在运输下山进行挑顶施工时，受爆破震动影响，顶板很容易出现大面积垮落现象，不利于顶板安全维护管理。

3 2#风桥施工工艺优化

为了保证2#风桥挑顶施工安全，加快风桥施工速度，决定对2#风桥施工工艺进行优化，采用架棚、起底施工工艺。

（1）1101 轨道巷掘进至61m 处时，巷道顶底板以18°仰角上山掘进，上山掘进长度为14.5m。采用松动爆破施工工艺，布置三排松动爆破钻孔，钻孔深度为1.0m，每排四个，钻孔排距为1.2m，间距为1.3m，每个炮孔装药量为300g。爆破后煤矸通过巷道内安装的耙岩机、带式输送机进行运输。

（2）1101 轨道顺槽上山掘进到位后，在上组煤集中胶带下山架设工字钢棚。钢棚宽度为4.5m，高度为3.3m，钢棚架设间距为0.5m，共计架设10 架。钢棚架设完成后在钢棚上方密集铺设工字钢梁，工字钢梁长度为5.0m，共计铺设50 根。如图2 所示。

图2 优化后2#风桥施工剖面示意图

（3）上组煤集中胶带下山工字钢棚架设完成后，1101 轨道顺槽继续掘进，且近水平掘进，掘进长度为14.5m。

（4）施工巷道近水平掘进到位后，在上组煤集中胶带大巷上方进行起底施工，起底规格为长×宽×深=6.0×4.0×1.0m。采用松动爆破起底施工工艺，起底后及时清理煤矸，并保证起底面平整。

（5）施工巷道起底完成后，在起底处铺设长度6.0m、宽度0.4m 工字钢梁，共计铺设10 根。钢梁铺设完成后在其上方采用混凝土浇筑，浇筑强度为C40，确保浇筑面与1101 轨道顺槽底板面平整。

（6）1101 轨道顺槽浇筑后，巷道继续掘进，并采用下山掘进施工工艺，掘进长度、掘进方式与上山掘进相同。掘进到位后再进行近水平巷道掘进。

4 结 语

（1）与传统松动爆破挑顶施工工艺相比，优化后的施工工艺可减少煤矸掘进量127m3，减少了煤矸运输量。2#风桥施工周期为16d，施工周期缩短8d，提高了风桥施工效率。

（2）风桥施工工艺更改为巷道掘进起底施工，避免了巷道挑顶时顶板垮落，保证了施工安全。

（3）优化后风桥施工工艺提前在上组煤集中胶带大巷架设工字钢棚，2#风桥施工期间上组煤集中胶带下山可正常进行煤炭运输，保证了胶带下山煤矸运输及设备安全。