淮南矿业集团潘集第三煤矿开拓一区 安徽淮南 232001
摘要：通过淮南矿业集团潘集第三煤矿二水平东一采区2121(1)运顺瓦斯综合治理巷（西段）风桥工程，提出了架棚预制风桥假顶、浇筑风桥墙体、喷注浆围岩加固的方案，成功解决了平交巷道风桥支护、施工、围岩加固的问题。与传统绕道式风桥相比，提高了施工速度，具有人工劳动强度低、施工简单、使用寿命长、不漏风等显著优点，同时受采动影响较小，抗压强度高，耐久性好。
关键词：平交巷道、风桥、架梯形棚、假顶、混凝土浇筑、围岩加固技术
1、工程概况
淮南矿业集团潘集第三煤矿位于安徽省淮南市西北部，井田面积约54.28平方公里，核定生产能力300万t/a,矿井从1992年投产，开采水平为-650m。2010年开始矿井扩大产能进行技术改造，开采水平向-817m开拓延伸。随着矿井开采年限及深度的增加，煤矿井下巷道具有老硐数量多、分部散、纵横交错等特点，存在通风阻力大、结构复杂，风流调整难度大等问题。为了解决巷道平交时通风风流不能混合的问题，优化调整通风系统，矿井主要采取在进、回风交叉处设置风桥设施，但风桥施工工艺复杂，技术要求高。本文就潘三矿2121(1)运顺瓦斯综合治理巷（西段）与二水平11-2煤岩石回风上山交叉点处风桥为例，从风桥设计方案到施工应用探讨平交巷道交叉点风桥设计与施工技术。
2、风桥方案设计
2.1地质情况
施工段位于二叠系上统上石盒子组13-1煤及11-2煤之间，巷顶法距13-1煤底板32.3～15.6m，巷底法距11-2煤层位顶板40～55.2m。揭露的主要岩性为：砂质泥岩、粉砂岩。
2.2巷道支护情况
2121(1)运顺瓦斯综合治理巷（西段）为进风巷，巷道断面：宽*高=4800*3800mm，净断面积16㎡，平巷，锚索喷支护；二水平11-2煤岩石回风上山为回风巷，巷道断面：宽*高=5200*4100mm，净断面积18.5㎡，平巷，锚索网支护。
2.3两巷空间位置关系
根据《煤矿安全规程》要求，只能巷道顶板建设风桥。决定将风桥建立在二水平11-2煤岩石回风上山巷道内，2121(1)运顺瓦斯综合治理巷（西段）为上分层巷，二水平11-2煤岩石回风上山为下分层巷。
图1 风桥平、剖面示意图
2.4风桥施工方案
在煤矿井下的平交交叉巷道一般采取从被过巷道上方或者下方新建绕道和通风设施实现进、回风流隔开。由于这种方法投入成本多，施工周期长、难度大，因此现在的风桥施工一般采取卧底架棚、构造假顶、浇筑墙体、喷注浆围岩加固的方案。即先对下分层巷道进行岩体掘进、支护，然后在上分层巷道通过处的下方加设梯形棚，梯形棚上方按一定间距担工字钢、铺设钢筋、立模型、浇筑混凝土；桥面形成后，借助上分层巷道两侧的掩体立模型，浇筑混凝土墙体；风桥主体竣工后，对风桥段及两侧各3m范围围岩采取喷注浆加固。
3、风桥施工的理论基础
端锚支护技术：（1）围岩提供支护反力，改善围岩的应力状态，从而抑制并限制围岩的变形和位移；（2）起加固作用，使锚杆锚固范围内的岩体成为一个有机整体；（3）属于主动支护。
喷注浆围岩加固技术：利用浆液把围岩周围的各种弱面充实、重新胶结起来， 改善围岩的物理力学性能，从而提高围岩的整体稳定性和抗渗性，是一种改善围岩结构，提高围岩整体性和自承能力、降低支护成本、提高支护效果的有效方式。
架梯形棚假顶技术：梯形断面利用率比拱形高，适用于围岩稳定、地压不大的巷道，它能充分发挥围岩自承载力和梯形棚支架自承作用，同时人为制造假顶，确保上下巷道分层隔离，又不影响巷道使用。
浇筑混凝土技术：由于混凝土是一种胶凝材料，具有原料丰富，价格低廉，抗压强度高，耐久性好，生产工艺简单的特点，故该技术主要是通过大板立模控制形状，并向其中浇筑混凝土的方式实现。
钻爆法施工技术：它适应各种坚硬系数完围岩、各种断面形状的巷道快速掘进，施工工艺简单、成本低、速度快。
4、风桥施工工艺
（1）喷浆。为减少顶板危岩、悬矸给来往行人造成的安全隐患，卧底前先对施工段的顶板进行喷浆加固。
喷浆设备：PV6型喷浆机。
喷浆原料：PS32.5级普通硅酸盐水泥，中粗砂（细度模数不大于2.5，含水率5～7%，含泥量不大于3%），碎石（粒径5～15mm）。喷射砼重量配合比：水泥：砂：碎石=1：2：2, 速凝剂掺量3～4%,水灰比0.45。
喷浆要求：喷层厚度100mm,喷射砼强度C20。
（2）放炮，卧底。采用钻爆法施工工艺。
爆破器材：①雷管：煤矿许用8#毫秒延期电雷管，总延期时间不得超过130ms。②炸药：三级煤矿许用型工业水胶炸药,规格φ35*330mm，质量0.33Kg/卷。③起爆器型号： FD-200L（B）。
爆破结构：采用正向装药。
爆破参数：打眼深度2200mm/孔，预计进尺2m/循环。
装药要求：座底泥不低于50mm，封口泥不低于500mmm，炮眼封泥应用水炮泥，水炮泥外剩余的炮眼部分要用粘土炮泥填满封实。
（3）锚杆支护。卧底后，巷帮采用端锚支护。
支护材料：MSGLD-335/ ?22*2400mm等强螺纹钢式树脂锚杆金属杆体， 150*150*12mm奶嘴型盖板， Z2255型树脂锚固剂，?6.5*1700*900mm方格型钢筋网。
打眼工具：YT-28风锤，?32钻头，?22*2500mm六角中空钢钎杆。
支护要求：锚杆眼深2350mm，锚杆外露10～50mm。锚杆锚固力不小于10T，扭矩不低于150N.m。每根锚杆配3卷Z2355型树脂药卷，药卷搅拌时间为30～40秒。
（4）架梯形棚。
工字钢梯形棚采用11#工字钢进行加工，棚梁长5000mm，棚腿高3000mm，棚距300mm。拉杆共6道，每根拉杆配3副U型卡，U型卡采用16mm圆钢加工。架棚后，风桥下通道断面15㎡，满足大于二水平11-2煤岩石回风上山巷道断面4/5要求。
（5）铺网、混凝土浇筑风桥假顶。
架棚结束后,先在工资钢棚梁下方铺一层50mm厚大板，大板之间要密实，大板与工字钢之间用8#铁丝绑扎，然后在棚梁上方铺设双层φ6.5*1700*900mm钢筋网，钢筋网间距50mm，最后两端立模浇筑。浇筑混凝土厚度500mm，砼强度C20。
（6）立模，浇筑风桥墙体。
风桥假顶施工完毕后,使用木板在风桥两侧立竖向墙体模型，然后在模型内竖向铺设双层φ6.5*1700*900mm钢筋网，钢筋网间距50mm，然后向模型内浇筑混凝土。浇筑混凝土厚度500mm，砼强度C20。浇筑过程中必须使用风动震动棒，以防止墙体内出现间隙。
浇筑采用分层进行，浇筑时应使混凝土沿基础高度均匀上升，应在下一层混凝土初凝前浇捣上一层混凝土，浇筑过程中使用震动棒，防止出现蜂窝麻面。
（7）注浆加固。
注浆范围：风桥架棚段及两侧3m范围。
注浆设备：注浆选用YT-60/210型注浆泵，制浆采用JJS-10型搅拌机及配套高压管。
注浆材料：PS32.5级普通硅酸盐水泥，Φ26.75×600㎜，壁厚3.5㎜锚注管。
注浆技术参数：水灰比为0.75:1~1:1，围岩充填厚度为1.2m。
注浆压力：终压0.5Mpa。
注浆布置方式：间排距1200×1500㎜，孔深600mm，每排3根。底排注浆孔距底板500mm开孔，下扎脚20°，顶排注浆孔距棚梁500mm,上扎脚20°。
5、结论
随着矿井开拓与延伸，为保证矿井通风结构通畅，必须对现有通风不合理的地方进行调整，而风桥作为通风系统调整控的主要手段，从设计、施工必须要符合现场实际情况。既要保证符合《煤矿安全规程》及行业规定要求，又要便于人工运料、施工及使用。2121（1）运顺综合瓦斯治理巷（西段）风桥具有以下几个优点：
（1）风桥墙体摒弃传统的料石砌筑，表层抹水泥砂浆的方式，而是采取用大板立模，浇筑混凝土的方式，后者墙体形成整体，具有抗压强度高，耐久性好等优点，这样能够保证风桥进、回风巷不出出现漏风现象。施工过程中混凝土原料比料石容易运输、操作，减少工人劳动强度，安全系数更高。
（2）采用钻爆法卧底施工下分层巷，掘进断面小、速度快，巷道高度低、容易支护；与做绕道相比，节省支护材料和人力成本。
（3）架梯形棚作假顶、浇筑混凝土技术，充分对下分层巷道断面进行了最大利用，同时保证了风桥上下巷道正常使用，也有效阻断了上下两巷风流。
（4）受围岩采动较小，使用寿命长，维护简单。
参考文献:
[1]李海峰.预制假顶在煤矿井下风桥施工中的应用[J].[科技情报开发与经济],2011,(16):211-212.
论文作者:张云阳
论文发表刊物:《防护工程》2017年第31期
论文发表时间:2018/3/15
标签：巷道论文; 围岩论文; 混凝土论文; 断面论文; 梯形论文; 注浆论文; 墙体论文; 《防护工程》2017年第31期论文;