交叉巷道立交安全施工技术措施研究

刘秀洲

（大同煤矿集团虎龙沟煤矿，山西 怀仁 036000）

1 概况

大同煤矿集团虎龙沟煤矿51505巷位于井田东盘区，主要担负着81505工作面回采期间回风任务。施工巷道南部与轨道大巷相邻，北部与21505-1相接，西部与轨道大巷相接，东部与21505巷相接。51505巷设计长度为1600m，巷道断面规格为宽×高=4.0×3.5m，沿5#煤层掘进。地测科提供5#煤层顶底板岩性柱状图显示，51505巷掘进期间，无伪顶，直接顶主要以砂质泥岩为主，平均厚度为3.5m；基本顶主要细砂岩为主，平均厚度为7.8m；直接底主要以炭质泥岩为主，平均厚度为2.1m；基本底主要以粗砂岩为主，平均厚度为5.2m。

根据施工设计，51505运料绕道施工到位、反掘51505巷直至与回风巷贯通后，再继续巷道正向掘进，当巷道反掘60m后施工巷道过盘区轨道巷顶板，层间距为1.5m，为了保证后期巷道掘进运输安全，需在两巷道交叉点处施工立交。

2 传统立交施工方法及问题分析

2.1 传统立交施工方法

（1）按传统方法，当51505巷反掘进至55m处时，采用分层松动爆破法掘进，上分层断面规格为宽×高=4.0×2.5m，下分层留底煤厚度为1.0m。

（2）施工巷道分层掘进过盘区轨道巷顶板后，及时在轨道巷指定位置架设密集工字钢棚，钢棚间距为0.5m，共计架设15架。

（3）钢棚架设完成后，在51505巷过巷段人工采用风镐进行起底，起底深度为1.5m，长度为5.0m，宽度为4.0m。

（4）起底后，在起底处铺设密集工字钢梁、浇筑等施工人工立交，立交长度为5.0m，宽度为4.0m，厚度为0.5m。

2.2 主要存在的问题

（1）施工工艺复杂，效率低。传统立交施工工艺相对复杂，立交施工时需分层掘进、起底、浇筑、架设钢棚等工序，施工效率低，整个立交需用时8d才可完成，加大了巷道掘进成本费用。

（2）支护成本费用高。传统立交施工工艺需在下水平巷道架设密集工字钢棚，每架钢棚成本费用达2400元，需5名施工人员相互配合架设钢棚，每天仅可架设5架，需2d架设完，共计需劳动、支护成本费用达4.2万余元。

（3）薄岩层预留难度大。传统立交施工完后，51505巷与盘区轨道巷之间预留厚度为1.0m顶岩，该岩石层无法采用锚杆、锚索支护，支护难度大，仅利用钢棚进行维护，支护效果差，受巷道采动应力影响，该岩石层很难预留，对轨道巷安全运输产生一定影响。

3 1#立交施工工艺优化

为了保证1#立交施工安全，提高立交施工效率，决定采用人工假顶的方法替代传统工艺。

（1）51505巷反掘施工时，在盘区轨道巷立交位置进行挑顶施工，为了便于轨道行人、行车，对轨道巷顶板采用分段挑顶。

（2）采用松动爆破法挑顶施工，挑顶断面规格为长×宽×深=6.0×4.5×1.5m，挑顶断面与轨道巷平行。

（3）轨道巷顶板挑顶完成后，在挑顶处两端上下各施工一组起重锚索，每组四根，锚索长度为8.0m，直径为21.6mm，锚索间距为1.2m。位于挑顶上方两组起重锚索施工在距挑顶两端0.5m处，锚索施工完后各起吊一根长度为4.5m工字钢梁，钢梁距挑顶面间距为1.0m。位于挑顶下方两组起重锚索施工在距挑顶两端0.2m处，锚索施工完后各起吊一根长度为4.5m工字钢梁，钢梁起吊面与轨道巷设计顶板齐平，如图1所示。

图1 虎龙沟煤矿东盘区1#立交施工平面示意图

（4）挑顶处上下吊棚施工完后，在上吊棚之间密集铺设长度为5.5m工字钢梁，钢梁间距为0.2m，共计铺设21根。钢梁铺设完成后及时采用风动打压千斤对锁具预紧，确保所有工字钢梁与顶板接触严实。下吊棚之间依次铺设密集工字钢梁、金属网、风带等，钢梁共计40根。

（5）上下吊棚铺设完密集工字钢棚后，采用长度为3.0m、宽度为1.2m、厚度为0.02m木板对挑顶处支盒，支盒后木盒地面与下吊棚面接触严实且平整。

（6）51505巷掘进至距两巷交叉点0.5m处时，在巷道内向挑顶处施工3个倾斜注浆钻孔，钻孔间距为1.5m，深度为1.0m，直径为120mm，并对注浆钻孔安装直径为118mmPVC管。

（7）注浆钻孔施工完后向挑顶处注射混凝土浆液，混泥土配比为水泥∶砂子∶石子=1∶2∶2，注浆1d后51505巷方可继续掘进。

（8）为了加强人工假顶安全稳定性，假顶施工完后在轨道巷架设3架工字钢棚，钢棚间距为2.0m，相邻两架钢棚之间采用两组长度为2.0m连接杆进行连接，如图2所示。

图2 虎龙沟煤矿东盘区1#立交施工剖面示意图

4 应用效果

（1）提高了立交施工效率。与传统施工工艺相比，优化后方案立交施工与51505巷掘进可同时进行，提高了立交施工效率，简化了立交施工工序。1#立交施工共计用时2.5d，缩短了立交施工周期，降低了劳动费用。

（2）提高了立交安全性能。传统立交施工方案立交施工后，需在其下方预留薄煤层，加大了薄煤层支护难度，降低了巷道施工安全，而优化后的施工方案直接采用人工假顶代替，无需预留薄煤层，提高了轨道巷运输安全。

（3）降低了支护费用。与传统立交施工方法相比，优化后的立交施工方案多铺设钢梁20根，少架设工字钢棚12架，共计节约支护成本费用达2.43万元。