摘要：本文介绍了王家岭煤矿西家沟段平硐工程施工，在斜井转入平硐后有轨运输与无轨运输两种机械化作业线并存的条件下，施工辅助系统布置采取的方案，以及为组织快速施工在施工工艺、劳动组织等方面所采取的措施。
关键词：斜转平 辅助系统 快速施工
1、简述
华晋焦煤有限责任公司王家岭煤矿采用平硐开拓，主、副平硐长度均为12406米，由于平硐距离较长，为加快建井施工的速度，将平硐工程划分为三段施工，第一分段由硐口开始，开挖明槽后直接转入平硐施工；第二分段（老窑头段）、第三分段（西家沟段）均采用开凿一对施工斜井展开平硐施工，第二分段斜井落底点位于平硐里程5000米左右；第三分段斜井落底点位于平硐里程10000米左右，第二分段、第三分段工程施工时在施工斜井到底后，均可形成平硐工程向南、向北双向施工的局面。西家沟段平硐工程由中煤第一建设公司第三十一工程处承建，西家沟段一号施工斜井与主平硐相连，二号施工斜井与副平硐相连；在本工程的施工过程中针对主、副平硐的设计特点，采用了两种不同的运输方案，形成了两种不同类型的机械化作业线，本文对施工中如何解决施工辅助系统的布置问题，以及不同的机械化作业线在组织快速施工时，采用的工艺及劳动组织措施进行简要的介绍与交流。
2、工程设计特点与施工特点
2.1 施工斜井及平硐工程设计特征
王家岭煤矿西家沟段施工斜井及主、副平硐工程的设计特征为：一号施工斜井倾角20°、长度621m、净断面10.9m2，二号施工斜井倾角20°、长度628m、净断面15.2m2。主、副平硐沿南北方向平行布置，主平硐掘进断面14.5m2，净断面12.9m2，工程量约为4018m；副平硐掘进断面21.3m2，净断面17.8m2，工程量约为3962m。主、副平硐工程在东西方向同一坐标值的净底板高程相同，即设计坡度相同；本段平硐工程共设计有12‰、32‰、3‰三种分段坡度；主、副平硐之间间隔500米设计有一条与平硐呈60°夹角的联络巷；支护方式均为锚喷支护，砼强度等级C20。
2.2 工程特点
王家岭煤矿主、副平硐工程为矿井的主要单位工程，建设工期的长短直接影响到拟定的投产目标；开凿施工斜井的目的是为了提高建设速度，对于矿井生产后的使用价值较小；因此，施工斜井落底后，只需做满足施工转载、排水、供电需要的部分措施工程，这部分工程的设计主要由施工单位根据施工工艺特点提出设计方案。主、副平硐的巷道坡度最大为32‰（1°50′），能够满足使用无轨设备运行的坡度要求。主、副平硐均属直线巷道，且巷道设计参数变化小，只有在遇特殊地质条件时，在支护形式上有所变化；施工过程中施工队伍不需转移工作面，有利于不断的提高施工速度。
3、平硐工程施工机械化作业线配套
有轨机械化作业线是目前井巷工程施工普遍采用的方式，主、副平硐的设计特征，具备构建无轨机械化作业线的条件。通过考察煤矿使用的防爆型无轨设备的外形尺寸和运输能力并综合分析平硐的设计参数，研究制定了主平硐采用有轨机械化作业线施工，副平硐采用无轨机械化作业线施工方案。主平硐施工的机械化作业线配套设备为：YT-28型风动凿岩机、PY-90型耙斗装岩机、PZ-Ⅵ型砼喷射机、CTY8型蓄电池电机车、1.5吨U型矿车等。副平硐施工的机械化作业线配套设备为：自制简易凿岩台车（配备多台YT-28型风动凿岩机）、WC-3F型防爆运输车、EL541F型防爆装载机、PZ-Ⅵ型砼喷射机等。
4、辅助系统布置方案
4.1 斜井提升运输系统
4.1.1 斜井提升系统设备配备
在施工斜井施工期间，根据施工斜井的设计特征，并考虑最大限度的提高平硐工程施工过程中的提升运输能力，对施工斜井的提升系统设备配备如下：一号施工斜井地面布置单钩提升系统，配备JK-2.5/11.5型提升机提升串车（斜井施工期间配用6m3箕斗），二号施工斜井地面布置双钩提升系统，主提升选用JK-2.5/11.5型提升机提升6m3箕斗，副提升选用JK-2.0/20型提升机提升串车。
4.1.2 提运矸石和物料所采取的方式
主平硐施工采用有轨设备，结合主平硐为单钩提升的特点，在斜井落底后，在主平硐的施工过程中开始采用串车（每钩4辆1.5吨U型矿车）提升矸石和下放材料，在地面构建矿车有架翻矸架并铺设空、重车线路及材料运输线路；斜井底变平段铺设双轨，形成空（料）、重车存车场。
副平硐施工采用无轨设备，主提升担负提升矸石的任务，提升容器为箕斗；为减少平硐施工的措施工程，采取在斜井井底施工卸载站，卸载站前方为储矸巷道，在卸载站安设一台耙装机台车。平硐施工的矸石运至储矸巷道后，利用耙装机台车将矸石耙入箕斗。副平硐施工用材料（砼干料）由副提升机下放至井底，提升容器为串车（每钩3辆，单侧设开闭门），在卸载站上方施工一个材料转载巷，在材料转载巷内安设小型胶带输送机，砼干料卸放至皮带后输送至运输车。
4.1.3 提升运输系统布置考虑的因素及对施工的有利之处
一号施工斜井为单钩提升，采用串车提升，可充分利用矿车周转灵活的优点，有效的解决空车、料车、重车的循环问题。
二号施工斜井双钩提升，副平硐采用无轨设备运输，在落底后，施工储矸巷道和材料通道；形成矿车、皮带向胶轮车转载材料，储矸巷道储矸、耙装机耙装矸石至箕斗；两段转载巷道、两种转载方式即有效的解决了斜井有轨运输与平硐无轨运输的运矸与运料问题。
主、副平硐的提升运输系统按上述布置，使其各有独立性，互不干忧。同时主平硐采用串车提升的方式，利用矿车周转灵活的优点，可以通过主、副平硐之间的联络巷道将副平硐的矸石由耙装机向矿车转载，即将副平硐的矸石卸载在联络巷后，利用在联络巷安设的耙装机将矸石装入矿车，从而利用主平硐提升系统的富裕能力，缓解二号施工斜井的提升运输压力。
4.2 井下运输系统
主平硐施工采用蓄电池电机车牵引矿车运输，斜井井底变平段铺设双轨、形成空重车道，平硐内每隔200米设闭合车场，用于临时存放矿车；耙装机后方铺设简易闭合道岔便于耙装机出矸期间的空重车存放。 副平硐施工运输过程中，影响施工速度的工序主要是排矸过程中装载及车辆调运，设计图纸中按照矿井投产使用的要求设计的避车硐室间距为250m，通过对设备装运矸速度的实测，按照65米的间距设置避车硐室，以缩短装矸时间。
4.3 压风系统
主、副平硐向南、向北施工初期，四个掘进工作面同时掘进；当副平硐超前主平硐较多时，可形成超前掘进工作面，即掘进工作面数量最多可达到六个。为此，在压风系统的配置上，压风机的总供风量按200m3/min配备，具有较高的备用系数，分别在一号、二号施工斜井敷设压风管路，合理配置阀门，调控供风。
4.4 排水系统
平硐工程向南为反坡施工，向北为正坡施工；根据业主提供的地质资料预测平硐施工期间的涌水量不大于50m3/h，施工过程中主要需要做好的是日常施工过程中施工废水的处理。采取的方案是向南施工时毛水沟及时做出，使涌水或施工废水自流至水仓；向北施工的涌水或废水，采取在工作面后方设置水箱，由风动潜水泵将工作面积水排至水箱，再由在水箱内安设的潜水泵排至临时水仓。
为减少措施工程量，水仓设置在临时水泵房的底板，为基坑式水仓。临时泵房的位置靠近主平硐，并通过临时变电所与联络巷贯通；临时泵房内安设三台3台D46-50×5型水泵，一台运转、一台备用、一台检修；排水管路沿一号施工斜井布置，同时在经过泵房的压风管路上留设阀门，作为应急排水管路。
4.5 通风系统
由斜井转入主、副平硐施工后，即尽快施工一号联络巷进行短路贯通，同时根据平硐工程的特点，在一号联络巷两侧间距200米各设置一条联络巷；联络巷形成前，采用设置在地面的局扇为掘进工作面供风；联络巷形成后，对通风系统进行改造，形成全风压通风系统，该通风网络为一个典型的并联网络，通风设施少，主、副平硐内无通风构筑物，不影响运输；由于施工过程中两斜井均需进行提升，为减少对运输环节的影响，确定一号施工斜井为回风井、二号施工斜井为进风井，临时主扇安设在地面，在斜井斜长25米处的斜井井壁上方砌筑风硐，在风硐以上的斜井上段砌筑两道风门，间距20米左右好；风门采用电动小绞车开启、并加设配重实现自动关闭。临时主扇选用FBCZ-4№13B型轴流式通风机，主要服务于工程施工的初期，随通风线路延长，并在主平硐侧形成了超前工作面时，对通风机进行改造，更换轮毂、并加设二级风机，成为对旋式轴流式通风机，以解决通风阻力增加、掘进工作面增多、需风量大的问题。
5、施工工艺与快速施工方案
5.1 施工工艺
主、副平硐工程基本沿灰岩顶部、本溪组泥岩掘进，岩性变化小、岩体相对稳定，岩石普氏硬度系数f=6～10；为提高施工速度，采用中深孔爆破，全断面一次打眼，全断面一次起爆。
主平硐采用搭设工作台的方式进行全断面同时打眼，6-8部风动凿岩机同时工作，配用钎杆长度3.0m，施工过程中工作台上下同时凿岩。采取三掘一喷的作业方式。喷浆可与凿岩平行作业；凿岩期间，也可在工作面后方15米处安设耙装机导向轮，实现出矸与凿岩平行作业。
副平硐施工采用自制凿岩台车凿岩，凿岩台车由防爆运输车改造而成，设置有可折叠工作台，台车上安设有供风、供水主管接口和多个与风动凿岩机相配套的风、水阀门；打眼期间，工作台上下设置10～12部YT-28型风动凿岩机，配用钎杆长度3.5m。采取三掘三喷的作业方式，施工工序安排为，打眼与喷浆同时作业，与装矸顺序作业。
施工过程中，主平硐采用架设前探梁作为临时支护，副平硐采用支设单体液压支柱进行临时支护。在炮眼布置上均采用双楔形掏槽，炮眼利用率保持在85%以上。
5.2 劳动组织方式
提高循环进尺和缩短循环时间的目标，就是在保证安全的基础上，尽可能的组织交叉平行作业；为此，在工序安排上，采取了设置专业班组、滚班制作业的方案；主平硐施工配备三个掘进班、两个出矸班、一个喷浆班，其中一个掘进班与喷浆班平行作业、两个出矸班与两个掘进班平行作业；副平硐施工设置三个掘进班、三个出矸班、三个喷浆班，三个掘进班与三个喷浆班平行作业。
5.3 主、副平硐总体进度的优化
主、副平硐工程施工过程中，由于地质原因、开工时间的不同，设备能力及效率发挥程度的不同等原因，造成主、副平硐同向施工的迎头距离达到300米以上时，采取通过副平硐施工联络巷形成主平硐的超前工作面，增上一支施工队伍，形成接力施工的局面，从而保证主、副平硐同时向前推进。
6、效果与体会
6.1 施工效果
根据主、副平硐工程特征进行分析、确立了分别采取有轨机械化作业线和无轨机械化作业线的施工方案，并且以简捷、实用为原则对提升运输、排水、通风、压风等辅助系统进行独立、共用方面的布置，使系统配置做到了有利于施工，有利于作业方式的要求，工程施工速度达到了较高的水平；自2008年10月开始平硐施工以来，采用有轨施工机械化作业线施工的主平硐施工进度保持在150m左右，采用无轨机械化作业线施工的副平硐施工进度保持在180～210m左右；实践证明，辅助系统的配备、施工方案和劳动组织方式为实现较高的施工速度创造了条件、提供了保证。
6.2 几点体会
（1）巷道的设计参数，是否适应设备的外型尺寸和有利于运输能力的发挥，是决定是否选用无轨设备的重要条件。
（2）有轨施工与无轨施工机械化作业线共存的条件下，井底车场的布置可以进行进一步的优化，提高井下运输、排矸系统的共用性；井底车场工程增加后，虽然对投产后的使用价值小，占用一定的建设工期，并造成措施工程投资加大，但对于进一步提高系统能力，为快速施工创造坚实的基础非常有利。
（3）利用斜井开展平硐工程施工，并利用无轨机械化设备，由于环节多，应用的设备多，加强设备的维护和包机管理、并加强对各运输环节的控制，是保证提升运输环节安全的必要措施。
（4）无轨设备在煤矿井下使用，要求安全管理工作必须严细，避免车辆在使用过程中破损，造成失爆；同时加大风量配备、加强局部通风管理，以有效的处理设备在行驶过程中产生的尾气。