張華翔

（霍州煤電集團(tuán)呂梁山煤電有限公司方山店坪煤礦，山西 呂梁 033102）

1 概述

店坪煤礦2022 巷擔(dān)負(fù)著202 工作面回采時(shí)煤炭運(yùn)輸任務(wù)，巷道位于830 m 水平左翼，東西走向布置，西部為830 系統(tǒng)大巷，東為830 北翼輔助運(yùn)輸巷，北西部為304 工作面，南北部為201 采空區(qū)。2022 巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1200 m，巷道設(shè)計(jì)斷面寬×高=4.5 m×3.5 m，巷道沿5#煤層底板掘進(jìn)，煤層均厚3.0 m，平均傾角2°。煤層頂?shù)装鍘r性見(jiàn)表1。

表1 2022 巷掘進(jìn)的5#煤層頂?shù)装鍘r性表

巷道從830 皮帶巷開(kāi)口施工，巷道掘進(jìn)35 m后過(guò)830 軌道巷，掘進(jìn)70 m 后過(guò)830 回風(fēng)巷。為防止202 工作面回采期間出現(xiàn)風(fēng)流紊亂現(xiàn)象，需在2022 巷過(guò)830 回風(fēng)巷期間施工大斷面風(fēng)橋，風(fēng)橋施工長(zhǎng)度為24 m。風(fēng)橋施工主要包括風(fēng)橋挑頂施工、風(fēng)橋頂板支護(hù)和風(fēng)橋構(gòu)筑施工三部分。

2 風(fēng)橋快速挑頂施工工藝

2.1 風(fēng)橋挑頂斷面規(guī)格

2022 巷風(fēng)橋挑頂總長(zhǎng)度為24 m，寬度為3.5 m，主要包括斜坡部分和平頂部分，共計(jì)兩個(gè)斜坡，斜坡水平長(zhǎng)度為9.0 m，平頂長(zhǎng)度為6.0 m，如圖1。斜坡角度為22°，斜坡挑頂?shù)轿缓蟊ＷC挑頂高度為3.5 m。

2.2 挑頂施工工藝

為了保證2022 巷風(fēng)橋挑頂安全，加快風(fēng)橋挑頂速度，決定采用分層松動(dòng)爆破法施工工藝[1-5]。

（1）202 風(fēng)橋挑頂前在其下方全斷面搭設(shè)高度為2.8 m、寬度為3.5 m 的工作盤(pán)。工作盤(pán)采用長(zhǎng)度為3.0 m、直徑為300 mm 原木進(jìn)行搭接。為了便于挑頂落下的煤矸及時(shí)運(yùn)出，在工作盤(pán)中部預(yù)留一個(gè)長(zhǎng)度及寬度為1.5 m 的漏煤口。漏煤口安裝漏煤裝置與下部輸送機(jī)搭接。

（2）工作盤(pán)搭設(shè)完成后開(kāi)始挑頂施工。首先在斜坡挑頂起始位置施工一排仰斜松動(dòng)爆破孔，每排布置5 個(gè)鉆孔，孔間距1.0 m，鉆孔仰角22°，深度1.0 m，采用Y28 型鉆機(jī)配套直徑32 mm 合金鋼鉆頭進(jìn)行鉆孔施工，鉆孔直徑為35 mm。

（3）第一排仰斜爆破孔施工完后，對(duì)鉆孔內(nèi)填裝一支長(zhǎng)度為0.3 m、裝藥量為0.3 kg 的礦用乳化炸藥以及一支毫秒延期電雷管，并對(duì)孔口采用水炮泥進(jìn)行封孔處理，封孔長(zhǎng)度不得低于0.5 m，最后進(jìn)行爆破施工。

（4）當(dāng)挑頂高度達(dá)1.0 m 后，停止仰斜爆破施工，對(duì)挑頂處施工分層爆破孔、分層爆破孔垂直巖體布置，每排5 個(gè)鉆孔，孔間距0.8 m，深度1.0 m，然后進(jìn)行裝藥爆破。當(dāng)挑頂高度達(dá)2.0 m 時(shí)布置兩排松動(dòng)爆破孔，排距為1.0 m，第一排炮孔距頂板間距為0.5 m，如圖1 所示，依次類推直至風(fēng)橋挑頂達(dá)到設(shè)計(jì)高度。

圖1 2022 巷風(fēng)橋分層爆破挑頂示意圖（mm）

（5）當(dāng)仰斜段（AB 段）及平頂段（BC 段）挑頂完成后，對(duì)俯斜段（CD 段）布置俯斜鉆孔。俯斜段挑頂時(shí)鉆孔從下往上依次分層布置，鉆孔深度為1.0 m，頂板處鉆孔以22°俯角布置。

3 頂板支護(hù)及風(fēng)橋構(gòu)筑

3.1 頂板支護(hù)技術(shù)

3.1.1 挑頂前鎖口支護(hù)

為了防止風(fēng)橋挑頂時(shí)出現(xiàn)頂板垮落事故，在挑頂前對(duì)兩個(gè)斜坡段開(kāi)口處采用組合錨索進(jìn)行鎖口施工。

（1）為了提高風(fēng)橋開(kāi)口處圍巖穩(wěn)定性，決定在開(kāi)口處施工一排組合錨索進(jìn)行鎖口支護(hù)，共計(jì)4組，組合錨索布置間距為1.2 m。組合錨索主要由組合托板和恒阻錨索組成，組合托板長(zhǎng)度及寬度為0.5 m，托板四個(gè)角及中部各焊制一個(gè)直徑為28 mm錨索支護(hù)孔。

（2）組合錨索施工時(shí)先安裝中部錨索，中部錨索安裝后在其下端安裝組合托板，然后依次施工其他四根錨索。錨索采用三支錨固劑端頭錨固方式，錨索預(yù)應(yīng)力為290 kN，錨固力為220 kN。

3.1.2 風(fēng)橋挑頂處支護(hù)

由于2022 巷直接頂為砂質(zhì)泥巖，巖體穩(wěn)定性差，在進(jìn)行仰俯斜穿層爆破施工時(shí)，受圍巖穩(wěn)定性以及爆破震動(dòng)影響，挑頂施工時(shí)出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，決定對(duì)風(fēng)橋挑頂段采取“鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)+錨索鋼帶+鉸接鋼棚”聯(lián)合支護(hù)。

（1）鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)。斜坡段鋪設(shè)的鋼筋網(wǎng)采用8#鉛絲編制而成，每片鋼筋網(wǎng)規(guī)格為長(zhǎng)×寬=2.0 m×1.2 m，鋼筋網(wǎng)最大承載強(qiáng)度為400 MPa。每挑頂長(zhǎng)度達(dá)1.0 m 鋪設(shè)兩片鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)與網(wǎng)之間采用14#鉛絲捆綁連接，相鄰兩片鋼筋網(wǎng)搭接寬度為0.2 m。

（2）錨索鋼帶支護(hù)。風(fēng)橋挑頂后及時(shí)對(duì)頂板采取JW 型鋼帶、錨索進(jìn)行維護(hù)。“JW”型鋼帶長(zhǎng)度為4.5 m，寬度為0.28 m，鋼帶上布置5 個(gè)直徑為30 mm 錨索鉆孔，孔距為1.0 m。每根鋼帶配套5 根長(zhǎng)度為6.0 m、直徑為21.8 mm 錨索。斜坡段支護(hù)時(shí)錨索與斜坡面垂直布置。

（3）鉸接鋼棚支護(hù)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工發(fā)現(xiàn)，斜坡段與平頂段之間的三角煤柱很容易出現(xiàn)破碎垮落，所以決定在三角區(qū)施工三架鉸接鋼棚。鉸接鋼棚主要由槽鋼、連接件以及讓壓支撐梁等部分組成，鉸接鋼棚安裝間距為1.0 m。如圖2。

圖2 風(fēng)橋挑頂處支護(hù)平面示意圖

3.2 風(fēng)橋構(gòu)筑

（1）待風(fēng)橋挑頂且支護(hù)完成后，在挑頂下方構(gòu)筑風(fēng)橋。首先在平頂段下方砌筑兩堵磚墻，磚墻砌筑高度為3.5 m，砌筑厚度為0.8 m，兩堵磚墻中心間距為4.4 m。砌筑磚墻前對(duì)底板進(jìn)行掏槽，掏槽深度為0.5 m，寬度為1.0 m。

（2）磚墻砌筑完成后，在其上方鋪設(shè)密集工字鋼梁。鋼梁長(zhǎng)度為4.5 m，寬度為0.11 m，共計(jì)鋪設(shè)40 根鋼梁。在鋼梁兩端各焊制一個(gè)直徑為30 mm 錨索穿拉孔，鋼梁鋪設(shè)后采用穿拉錨索將其固定。

（3）密集工字鋼梁鋪設(shè)完后，在其上方采用混凝土澆筑，澆筑后保證澆筑面距頂板高度不得低于2.9 m。風(fēng)橋兩側(cè)斜坡采用矸石進(jìn)行填充，并在其表面采用混凝土硬化澆筑，澆筑后斜面角度為22°。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)店坪煤礦202 巷風(fēng)橋挑頂施工工藝進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)挑頂區(qū)采取聯(lián)合支護(hù)技術(shù)后，通過(guò)實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，解決了大斷面風(fēng)橋施工難度大、效率低、支護(hù)困難等技術(shù)難題，取得了以下顯著應(yīng)用成效：

（1）對(duì)風(fēng)橋采取分層松動(dòng)爆破施工工藝后，避免了一次性挑全高時(shí)裝藥量大，受爆破震動(dòng)影響出現(xiàn)頂板破碎、垮落現(xiàn)象，而且采用分層爆破時(shí)可控制挑頂工程量，保證挑頂處頂板能夠及時(shí)支護(hù)，加快了風(fēng)橋挑頂施工速度。2022 巷風(fēng)橋挑頂周期為4.5 d，相比2021 巷風(fēng)橋施工周期縮短了4 d。

（2）對(duì)風(fēng)橋挑頂處采取合理有效的支護(hù)措施后，控制了受穿層以及震動(dòng)影響的圍巖破碎現(xiàn)象，保證了挑頂施工安全。