CN109236320B - 一种地下硐室施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种地下硐室施工方法，包括如下步骤：沿硐室设计中心线在硐室底板设计位置施工平导硐，通过平导硐向上施工天井和斜导硐，施工至硐室拱顶设计位置并贯通拱顶，将拱顶按设计尺寸揭露并锚网喷支护；以天井为切割槽，沿硐室底板设计位置拉开上掘用的底槽，按设计尺寸自下而上分层掘进硐室，并在硐室四周预留设定厚度的光爆层；自上而下逐层爆破预留的光爆层，并逐层锚网喷支护，施工中凿岩和锚网喷支护工作均以碴堆为工作台，完成硐室的施工。本发明将留矿法融入到硐室施工中，采用留矿法预留光爆层施工，施工质量得到保障，并具有出渣成本低、出渣工艺简单、作业空间宽敞，顶板安全更容易掌控的优点。

Description

一种地下硐室施工方法
技术领域
本申请属于地下钻探挖掘施工技术领域，具体涉及一种地下硐室施工方法。
背景技术
硐室种类很多，大体上可分为机械硐室和生产服务性硐室两种。机械硐室主要有卸矿硐室、破碎机硐室、装载硐室等；生产服务硐室有等候室硐室、医疗室硐室、炸药库硐室等。各种地下硐室由于用途不同，其形状、规格和结构差别很大，所穿过的岩石性质也不相同，所以施工方法也较多。
地下硐室常规采用台阶法施工，以破碎机硐室为例，从硐室两端施工两个天井至破碎机硐室顶板位置，一个作为通风行人，一个作为出矸石用，再采用台阶法分层向下掘进破碎机硐室。台阶法施工一般用在岩层稳定或比较稳定的条件下。由于破碎机硐室一般断面大、拱顶高度大，且硐室与上下部矿仓、大件道相连，采用此方法施工不仅组织复杂，施工成本高，而且出渣工序复杂，渣石倒运强度太大，且局部时段控顶高度大，施工存在较大的安全风险。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种地下硐室施工方法，采用留矿法预留光爆层施工法施工硐室，具有出渣成本低、出渣工艺简单、作业空间宽敞，顶板安全更容易掌控等特点。
实现本发明目的所采用的技术方案为，一种地下硐室施工方法，包括如下步骤：
(1)沿硐室设计中心线在硐室底板设计位置施工平导硐，所述平导硐形成平底出渣结构；
(2)通过所述平导硐向上施工1条以上天井和1条以上斜导硐，施工至硐室拱顶设计位置，并贯通所述拱顶，将所述拱顶按设计尺寸揭露，随后对所述拱顶进行锚网喷支护；
(3)以所述天井为切割槽，沿所述硐室底板设计位置拉开上掘用的底槽，从所述底槽开始，按设计尺寸自下而上分层掘进所述硐室，并在所述硐室四周预留设定厚度的光爆层；
掘进所述硐室时，通过所述平底出渣结构放出一部分掘进所产生的岩碴，以保持剩余所述岩碴的碴面与掘进所形成的硐室顶板之间间距为1.8m～2.0m，以所述岩碴的碴面为工作台，掘进所述硐室至所述拱顶位置为止；
(4)自上而下逐层爆破预留的所述光爆层，通过所述平底出渣结构持续排出所述岩碴，分层降低所述岩碴的碴面，同时以所述岩碴的碴面为工作台，对所述硐室四周的侧墙进行逐层锚网喷支护，完成所述硐室的施工。
进一步地，步骤(1)中，首先在所述硐室设计位置旁施工主井，作为施工人员通道、施工材料上下通道以及通风通道。
进一步地，步骤(2)中，所述斜导硐位于所述硐室的靠近所述主井的一侧，所述斜导硐与所述主井连通。
进一步地，步骤(3)中，所述光爆层的厚度为所述硐室设计长度的0.04～0.06倍。
进一步地，步骤(3)中，所述按设计尺寸自下而上分层掘进所述硐室，包括：
采用上向凿岩机自下而上分层掘进所述硐室。
进一步地，步骤(3)中，掘进所述硐室时，所述上向凿岩机开设的炮眼的眼深为2.5m。
进一步地，步骤(4)中，所述自上而下逐层爆破预留的所述光爆层，包括：
将所述光爆层沿其高度划分为n层，n≥2，以所述岩碴的碴面为工作台，自上而下逐层爆破所述光爆层。
进一步地，步骤(4)中，所述对所述硐室四周侧墙进行逐层锚网喷支护，包括：
每爆破一层所述光爆层后，随即对该层所述光爆层爆破后形成的所述侧墙进行锚网喷支护。
进一步地，步骤(4)中，所述分层降低所述岩碴的碴面，包括：
每爆破一层所述光爆层，则排出部分所述岩碴，使得所述岩碴的碴面降低至露出下一层所述光爆层。
进一步地，步骤(4)中，所述通过所述平底出渣结构持续排出所述岩碴，包括：
在所述平导硐中通过电动扒渣机配合翻斗车出渣。
由上述技术方案可知，本发明提供的地下硐室施工方法，采用留矿法预留光爆层施工法施工硐室，在掘进硐室时，通过平底出渣结构放出一部分掘进所产生的岩碴，以保持剩余岩碴的碴面与硐室顶板之间间距为1.8m～2.0m，直接以岩碴的碴面作为工作台掘进硐室。本申请将留矿采矿法应用于地下硐室施工中，出渣工序采用先局部放矿后大量放矿，合理利用掘进硐室所必然产生的矿碴，因而不需要额外搭建施工平台，大幅降低施工成本。
本发明提供的地下硐室施工方法，进行硐室整体掘进前首先贯通并将拱顶按设计尺寸揭露，随后对拱顶进行锚网喷支护，拱顶承重效果好，降低后期支护的投入成本，并且拱顶结构更稳固，硐室成型效果更好。
掘进所述硐室时在硐室四周预留光爆层，在硐室掘进至拱顶后再自上而下逐层爆破预留光爆层，采用先掘进硐室整体后爆破预留光爆层的掘进顺序，对硐室周围岩体的爆破振动更小，尤其适用于金属矿山中要求岩体稳定的大型硐室施工。
附图说明
图1为本发明实施例中地下硐室施工方法施工的硐室的过程结构图；
图2为施工天井和斜导硐后图1的A-A向硐室剖面图；
图3为掘进硐室时图1的B-B向硐室剖面图；
图4为爆破预留光爆层时图1的B-B向硐室剖面图；
图5为施工完成后硐室的结构示意图；
附图标记说明：1-硐室，11-设计中心线；2-平导硐；3-天井，4-斜导硐；5-拱顶；6-光爆层；7-联络道，71-天井联络道；8-主井；9-岩碴。
具体实施方式
为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。
本实施例提供了一种地下硐室施工方法，适用于大型破碎机硐室的施工，参见图1，该施工方法具体包括如下步骤：
(1)沿硐室设计中心线在硐室底板设计位置施工平导硐2，平导硐2形成平底出渣结构；
(2)通过平导硐2向上施工1条以上天井3和1条以上斜导硐4，施工至硐室拱顶设计位置，并贯通拱顶5，将拱顶5按设计尺寸揭露，随后对拱顶5进行锚网喷支护；
(3)以天井3为切割槽，沿硐室底板设计位置拉开上掘用的底槽，从底槽开始，按设计尺寸自下而上分层掘进硐室1，并在硐室四周预留设定厚度的光爆层6；
掘进硐室1时，通过平底出渣结构放出一部分掘进所产生的岩碴9，以保持剩余岩碴的碴面与掘进所形成的硐室顶板之间间距为1.8m～2.0m，以岩碴9的碴面为工作台，掘进硐室至拱顶5位置为止；
(4)自上而下逐层爆破预留的光爆层6，通过平底出渣结构持续排出岩碴，分层降低岩碴的碴面，同时以岩碴9的碴面为工作台，对硐室四周的侧墙进行逐层锚网喷支护，完成硐室1的施工。
该地下硐室施工方法将留矿法融入到破碎机硐室施工中，采用“留矿法预留光爆层施工”，简化出渣工序，可以提高硐室爆破成型质量，施工质量得到保障，并具有出渣成本低、出渣工艺简单、作业空间宽敞，顶板安全更容易掌控特点，实现了安全、快速施工破碎机硐室，在金属矿山中，对岩体稳定的大型硐室施工具有借鉴意义。下面将通过一个应用实例详细描述该地下硐室施工方法。
某地破碎机硐室设计位置与上下部矿仓、大件道相连，施工结构复杂，施工难度大，并且硐室宽度小、施工进出口通道狭窄，进一步造成施工难度增加。该破碎机硐室断面大，设计掘进断面234.18m2，规格参数为30.3m*13.9m*17.83m(长*宽*高)。研究分析后决定采用本实施例的地下硐室施工方法施工该破碎机硐室，硐室内部采用喷锚网联合支护。在该破碎机硐室施工前已经进行了其他硐室的施工，主井8以及主溜井已经成型，主井作为施工人员通道、施工材料上下通道以及通风通道，施工至破碎机硐室位置时，该破碎机硐室的具体施工步骤如下：
(1)沿硐室设计中心线11在硐室底板设计位置施工平导硐2，平导硐2的尺寸为宽*高＝4m*4m，平导硐2形成平底出渣结构，如图2所示；
由于平导硐2位于硐室底板的中心，而主井8位于硐室外侧，平导硐2与主井8之间具有一定间距，因此需要在平导硐2与主井8之间开通联络道7，供施工人员以及施工材料进入；
(2)通过平导硐2向上施工2条天井3和1条斜导硐4，施工至硐室拱顶设计位置，如图2所示；
其中斜导硐4位于硐室1的靠近主井8的一侧，并且斜导硐4与主井8连通，在该破碎机硐室施工过程中，斜导硐4作为施工人员通道、施工材料上下通道以及通风通道；本实施例中，由于该破碎机硐室断面较大，因此斜导硐采4用两段式结构，在硐室的中部高度处具有一转折处，方便施工人员以及施工材料移动；
天井3位于平导硐2的一侧，并且位于远离主井8的一侧，平导硐2与天井3之间具有一定间距，因此需要在平导硐2与天井3之间同样开通天井联络道71，供施工人员以及施工材料进入；
随后贯通拱顶5，将拱顶5按设计尺寸揭露，随后对拱顶5进行锚网喷支护，本实施例中，拱顶5高度为4m～5m，约占硐室高度的1/3，拱顶5的表面为台阶面，根据上方地层情况拱顶5的表面有高有低；
(3)以天井3为切割槽，沿硐室底板设计位置拉开上掘用的底槽，从底槽开始，按设计尺寸自下而上分层掘进硐室1，并在硐室四周预留设定厚度的光爆层6，如图3所示，光爆层的厚度为硐室设计长度的0.04～0.06倍，本实施例中，光爆层的厚度为1.5m；
掘进硐室1时，采用上向凿岩机按设计尺寸自下而上分层掘进硐室1，掘进时上向凿岩机开设的炮眼的眼深为2.5m，对于爆破后的岩碴9，通过平底出渣结构放出一部分掘进所产生的岩碴9，通过电动扒渣机配合1.7m3翻斗车出渣，以保持剩余岩碴的碴面与掘进所形成的硐室顶板之间间距为1.8m～2.0m，以岩碴9的碴面为工作台，爆破、凿岩、掘进硐室1至拱顶5位置为止；
(4)将光爆层沿其高度划分为n层，n≥2，以岩碴的碴面为工作台，自上而下逐层爆破预留的光爆层6，通过平底出渣结构持续排出岩碴，在平导硐2中通过电动扒渣机配合1.7m3翻斗车出渣，分层降低岩碴的碴面，如图4所示；
每爆破一层光爆层6后，随即以岩碴9的碴面为工作台，对硐室四周的侧墙进行逐层锚网喷支护；然后排出部分岩碴，使得岩碴的碴面降低至露出下一层光爆层6，随后对该层光爆层6进行爆破并锚网喷支护，直至所有光爆层6均爆破完毕；
爆破光爆层6、凿岩和锚网喷支护工作均以碴堆为工作台，当所有侧墙锚网喷支护完毕，则完成硐室1的施工，如图5所示。
根据本领域同种地质条件、同样设计尺寸的硐室，采用台阶法施工的各项施工参数，通过本实施例的地下硐室施工方法施工该破碎机硐室，相比于台阶法施工(从硐室两端施工两个天井至破碎硐室顶板位置，一个作为通风行人，一个作为出矸石用，再采用台阶法分层向下掘进破碎硐室)，本实施例的地下硐室施工方法在成本对比方面：少投入2台电动扒渣机，节省成本约1.4万元；减少硐室上部倒渣环节，节省成本约7.5万元。在工期对比方面：出渣时间相比台阶法施工缩短3小时/掘进循环，硐室施工周期整体缩短约18天。
通过上述实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：
1)本发明提供的地下硐室施工方法，采用留矿法预留光爆层施工法施工硐室，在掘进硐室时，通过平底出渣结构放出一部分掘进所产生的岩碴，以保持剩余岩碴的碴面与硐室顶板之间间距为1.8m～2.0m，直接以岩碴的碴面作为工作台掘进硐室。本申请将留矿采矿法应用于地下硐室施工中，出渣工序采用先局部放矿后大量放矿，合理利用掘进硐室所必然产生的矿碴，因而不需要额外搭建施工平台，大幅降低施工成本。
2)本发明提供的地下硐室施工方法，进行硐室整体掘进前首先贯通并将拱顶按设计尺寸揭露，随后对拱顶进行锚网喷支护，拱顶承重效果好，降低后期支护的投入成本，并且拱顶结构更稳固，硐室成型效果更好。
3)本发明提供的地下硐室施工方法，掘进所述硐室时在硐室四周预留光爆层，在硐室掘进至拱顶后再自上而下逐层爆破预留光爆层，采用先掘进硐室整体后爆破预留光爆层的掘进顺序，对硐室周围岩体的爆破振动更小，尤其适用于金属矿山中要求岩体稳定的大型硐室施工。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种地下硐室施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)沿硐室设计中心线在硐室底板设计位置施工平导硐，所述平导硐形成平底出渣结构；
(2)通过所述平导硐向上施工1条以上天井和1条以上斜导硐，施工至硐室拱顶设计位置，并贯通所述拱顶，将所述拱顶按设计尺寸揭露，随后对所述拱顶进行锚网喷支护；
(3)以所述天井为切割槽，沿所述硐室底板设计位置拉开上掘用的底槽，从所述底槽开始，按设计尺寸自下而上分层掘进所述硐室，并在所述硐室四周预留设定厚度的光爆层；
掘进所述硐室时，通过所述平底出渣结构放出一部分掘进所产生的岩碴，以保持剩余所述岩碴的碴面与掘进所形成的硐室顶板之间间距为1.8m～2.0m，以所述岩碴的碴面为工作台，掘进所述硐室至所述拱顶位置为止；
(4)自上而下逐层爆破预留的所述光爆层，通过所述平底出渣结构持续排出所述岩碴，分层降低所述岩碴的碴面，同时以所述岩碴的碴面为工作台，对所述硐室四周的侧墙进行逐层锚网喷支护，完成所述硐室的施工。
2.如权利要求1所述的地下硐室施工方法，其特征在于：步骤(1)中，首先在所述硐室设计位置旁施工主井，作为施工人员通道、施工材料上下通道以及通风通道。
3.如权利要求2所述的地下硐室施工方法，其特征在于：步骤(2)中，所述斜导硐位于所述硐室的靠近所述主井的一侧，所述斜导硐与所述主井连通。
4.如权利要求1所述的地下硐室施工方法，其特征在于：步骤(3)中，所述光爆层的厚度为所述硐室设计长度的0.04～0.06倍。
5.如权利要求1所述的地下硐室施工方法，其特征在于：步骤(3)中，所述按设计尺寸自下而上分层掘进所述硐室，包括：
采用上向凿岩机自下而上分层掘进所述硐室。
6.如权利要求5所述的地下硐室施工方法，其特征在于：步骤(3)中，掘进所述硐室时，所述上向凿岩机开设的炮眼的眼深为2.5m。
7.如权利要求1所述的地下硐室施工方法，其特征在于：步骤(4)中，所述自上而下逐层爆破预留的所述光爆层，包括：
将所述光爆层沿其高度划分为n层，n≥2，以所述岩碴的碴面为工作台，自上而下逐层爆破所述光爆层。
8.如权利要求7所述的地下硐室施工方法，其特征在于：步骤(4)中，所述对所述硐室四周侧墙进行逐层锚网喷支护，包括：
每爆破一层所述光爆层后，随即对该层所述光爆层爆破后形成的所述侧墙进行锚网喷支护。
9.如权利要求8所述的地下硐室施工方法，其特征在于：步骤(4)中，所述分层降低所述岩碴的碴面，包括：
每爆破一层所述光爆层，则排出部分所述岩碴，使得所述岩碴的碴面降低至露出下一层所述光爆层。
10.如权利要求1、7至9中任一项所述的地下硐室施工方法，其特征在于：步骤(4)中，所述通过所述平底出渣结构持续排出所述岩碴，包括：
在所述平导硐中通过电动扒渣机配合翻斗车出渣。
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