交叉巷道立交安全施工技術措施研究

劉秀洲

（大同煤礦集團虎龍溝煤礦，山西 懷仁 036000）

1 概況

大同煤礦集團虎龍溝煤礦51505巷位于井田東盤區，主要擔負著81505工作面回采期間回風任務。施工巷道南部與軌道大巷相鄰，北部與21505-1相接，西部與軌道大巷相接，東部與21505巷相接。51505巷設計長度為1600m，巷道斷面規格為寬×高=4.0×3.5m，沿5#煤層掘進。地測科提供5#煤層頂底板巖性柱狀圖顯示，51505巷掘進期間，無偽頂，直接頂主要以砂質泥巖為主，平均厚度為3.5m；基本頂主要細砂巖為主，平均厚度為7.8m；直接底主要以炭質泥巖為主，平均厚度為2.1m；基本底主要以粗砂巖為主，平均厚度為5.2m。

根據施工設計，51505運料繞道施工到位、反掘51505巷直至與回風巷貫通后，再繼續巷道正向掘進，當巷道反掘60m后施工巷道過盤區軌道巷頂板，層間距為1.5m，為了保證后期巷道掘進運輸安全，需在兩巷道交叉點處施工立交。

2 傳統立交施工方法及問題分析

2.1 傳統立交施工方法

（1）按傳統方法，當51505巷反掘進至55m處時，采用分層松動爆破法掘進，上分層斷面規格為寬×高=4.0×2.5m，下分層留底煤厚度為1.0m。

（2）施工巷道分層掘進過盤區軌道巷頂板后，及時在軌道巷指定位置架設密集工字鋼棚，鋼棚間距為0.5m，共計架設15架。

（3）鋼棚架設完成后，在51505巷過巷段人工采用風鎬進行起底，起底深度為1.5m，長度為5.0m，寬度為4.0m。

（4）起底后，在起底處鋪設密集工字鋼梁、澆筑等施工人工立交，立交長度為5.0m，寬度為4.0m，厚度為0.5m。

2.2 主要存在的問題

（1）施工工藝復雜，效率低。傳統立交施工工藝相對復雜，立交施工時需分層掘進、起底、澆筑、架設鋼棚等工序，施工效率低，整個立交需用時8d才可完成，加大了巷道掘進成本費用。

（2）支護成本費用高。傳統立交施工工藝需在下水平巷道架設密集工字鋼棚，每架鋼棚成本費用達2400元，需5名施工人員相互配合架設鋼棚，每天僅可架設5架，需2d架設完，共計需勞動、支護成本費用達4.2萬余元。

（3）薄巖層預留難度大。傳統立交施工完后，51505巷與盤區軌道巷之間預留厚度為1.0m頂巖，該巖石層無法采用錨桿、錨索支護，支護難度大，僅利用鋼棚進行維護，支護效果差，受巷道采動應力影響，該巖石層很難預留，對軌道巷安全運輸產生一定影響。

3 1#立交施工工藝優化

為了保證1#立交施工安全，提高立交施工效率，決定采用人工假頂的方法替代傳統工藝。

（1）51505巷反掘施工時，在盤區軌道巷立交位置進行挑頂施工，為了便于軌道行人、行車，對軌道巷頂板采用分段挑頂。

（2）采用松動爆破法挑頂施工，挑頂斷面規格為長×寬×深=6.0×4.5×1.5m，挑頂斷面與軌道巷平行。

（3）軌道巷頂板挑頂完成后，在挑頂處兩端上下各施工一組起重錨索，每組四根，錨索長度為8.0m，直徑為21.6mm，錨索間距為1.2m。位于挑頂上方兩組起重錨索施工在距挑頂兩端0.5m處，錨索施工完后各起吊一根長度為4.5m工字鋼梁，鋼梁距挑頂面間距為1.0m。位于挑頂下方兩組起重錨索施工在距挑頂兩端0.2m處，錨索施工完后各起吊一根長度為4.5m工字鋼梁，鋼梁起吊面與軌道巷設計頂板齊平，如圖1所示。

圖1 虎龍溝煤礦東盤區1#立交施工平面示意圖

（4）挑頂處上下吊棚施工完后，在上吊棚之間密集鋪設長度為5.5m工字鋼梁，鋼梁間距為0.2m，共計鋪設21根。鋼梁鋪設完成后及時采用風動打壓千斤對鎖具預緊，確保所有工字鋼梁與頂板接觸嚴實。下吊棚之間依次鋪設密集工字鋼梁、金屬網、風帶等，鋼梁共計40根。

（5）上下吊棚鋪設完密集工字鋼棚后，采用長度為3.0m、寬度為1.2m、厚度為0.02m木板對挑頂處支盒，支盒后木盒地面與下吊棚面接觸嚴實且平整。

（6）51505巷掘進至距兩巷交叉點0.5m處時，在巷道內向挑頂處施工3個傾斜注漿鉆孔，鉆孔間距為1.5m，深度為1.0m，直徑為120mm，并對注漿鉆孔安裝直徑為118mmPVC管。

（7）注漿鉆孔施工完后向挑頂處注射混凝土漿液，混泥土配比為水泥∶砂子∶石子=1∶2∶2，注漿1d后51505巷方可繼續掘進。

（8）為了加強人工假頂安全穩定性，假頂施工完后在軌道巷架設3架工字鋼棚，鋼棚間距為2.0m，相鄰兩架鋼棚之間采用兩組長度為2.0m連接桿進行連接，如圖2所示。

圖2 虎龍溝煤礦東盤區1#立交施工剖面示意圖

4 應用效果

（1）提高了立交施工效率。與傳統施工工藝相比，優化后方案立交施工與51505巷掘進可同時進行，提高了立交施工效率，簡化了立交施工工序。1#立交施工共計用時2.5d，縮短了立交施工周期，降低了勞動費用。

（2）提高了立交安全性能。傳統立交施工方案立交施工后，需在其下方預留薄煤層，加大了薄煤層支護難度，降低了巷道施工安全，而優化后的施工方案直接采用人工假頂代替，無需預留薄煤層，提高了軌道巷運輸安全。

（3）降低了支護費用。與傳統立交施工方法相比，優化后的立交施工方案多鋪設鋼梁20根，少架設工字鋼棚12架，共計節約支護成本費用達2.43萬元。