CN111411969A - 一种斜井冻结段控制爆破施工工艺 - Google Patents

一种斜井冻结段控制爆破施工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于斜井冻结段控制爆破技术领域,具体涉及一种斜井冻结段控制爆破施工工艺,主体掘进与钢棚支护工艺流程:工作面拱部掘进;前移前探梁临时支护;挂网、架设工字钢顶梁;本循环拱部和上一循环墙部喷浆临时支护;墙部掘进;挂网架设工字钢柱腿;下一掘进循环。反底拱掘进与外壁支护工艺流程:反底拱掘进2排;架反底拱底梁2排;依次循环8m;外壁稳模8m;外壁浇筑8m;下一循环。外壁支护与内壁支护工艺流程:外壁下行浇筑8m;内壁反底拱下行浇筑6m;内壁下行浇筑6m;下一循环。本方法爆破时对冻结管震动影响很小,保持冻结系统的正常运行,实现掘进正规循环作业。

Description

一种斜井冻结段控制爆破施工工艺
技术领域
本发明属于斜井冻结段控制爆破技术领域,具体涉及一种斜井冻结段控制爆破施工工艺。
背景技术
通常采用有两种掘进方法,一种综掘机掘进的方法,砾石层硬度较大,存在综掘机截齿消耗太大,维护费用较大,不经济。二种是正常的爆破方法,因冻结井,爆破量大容易损坏冻结系统,无法实现。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足之处,本发明提供一种斜井冻结段控制爆破施工工艺。
本发明是通过如下技术方案实现的:一种斜井冻结段控制爆破施工工艺,包括以下工艺:
一、主体掘进与钢棚支护:工作面拱部掘进,掘进主要采用钻爆法;前移前探梁临时支护;挂网、架设工字钢顶梁;本循环拱部和上一循环墙部喷浆临时支护;墙部掘进;挂网架设工字钢柱腿;下一掘进循环;
二、反底拱掘进与外壁支护:反底拱掘进两排;架反底拱底梁两排;依次循环8m;外壁稳模8m;外壁浇筑8m;下一循环;
三、外壁支护与内壁支护:外壁下行浇筑8m;内壁反底拱下行浇筑6m;内壁下行浇筑6m;下一循环;
掘进架棚在工作面进行,反底拱开挖架底梁后外壁支护、内壁支护交替进行,掘进与井壁浇筑平行作业;根据掘进与支护平行作业设备布置要求,外壁至掘进工作面24-32m,内壁至外壁18-26m。
进一步地,主体掘进与钢棚支护的具体施工工艺为:①人工风镐和破碎锤修整拱部轮廓;②工作面搭设平台前移前探梁临时支护;③架设三排顶梁,铺网上背板;④拱部打眼;⑤喷浆支护拱部和上循环墙部;⑥墙部出矸、人工风镐和破碎锤修整墙部;⑦架设柱腿;⑧墙部打眼;⑨下部分次装药连线、爆破;⑩上部登渣或踩梯装药连线、爆破。
进一步地,步骤②的具体施工工艺为:采用Φ108无缝钢管作为主梁,采用钢筋挂钩固定,高度控制在距顶板2.0-2.2m左右;主梁上铺设50mm厚大板做为平台;沿巷道掘进方向在顶板安装三根11#矿工钢做前探梁,间距1.2米,前探梁长度5.0m,前探梁后端固定在已架设好靠近迎头的三排工字钢上,前端前伸与工作面贴实,每掘进一个循环则前探梁向前移动一次,移动步距为1.8m,依次循环施工。
进一步地,步骤③中,工字钢架设后再沿工字钢棚棚外顶板和帮部铺设一层Ф6.5mm闭口金属网片,网格100×100mm,网幅2000×700mm,网片压茬 100mm,用18#铁丝200mm间距绑扎固定,网片与顶帮之间采用木质背板花背背实,木质背板规格长700mm、宽200mm、厚度30mm。
进一步地,步骤⑤中,喷头距工作面控制在0.8~1.2m,调整喷射压力和水压,保证喷射压力控制在0.4~0.5MPa,水压比风压高0.1~0.2MPa,喷头呈螺旋形运动,保证喷浆厚度并覆盖金属网并紧跟工作面。
进一步地,步骤⑧中,采用分次打眼,拱部布置3-4台钻机,墙部出矸后布置4-5台钻机,按照定人定岗定位施工,炮眼施工完毕立即用扫眼器通过压风吹净孔内杂物,如炮孔成型差可采用PVC管插入孔内作为保护壁。
进一步地,步骤⑦中,墙部掘进达到设计尺寸后,安装两侧柱腿,并安装连接板加固,待连接板安装完成后,采用Φ25mm钢筋垂直嵌入底板进行固定。
进一步地,步骤⑨和步骤⑩中,使用煤矿许用三级乳化炸药,药卷规格为:φ35×300mm,重量300g/卷;煤矿许用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ段毫秒延期电雷管制作引爆炮头,采用正向连续装药,装药前用扫眼器通过压风吹净孔内杂物,采用绝缘材质炮棍送到眼底,眼孔内采用黏土炮泥封孔;联线方式为串联;工作面布置两道横向铁丝作为脚线悬吊点,脚线之间连接采用拧接4-5道后采用绝缘胶布捆扎;各炮孔之间采用手拉手连接并采用拧接并用绝缘胶带帮扎。
进一步地,反底拱掘进的具体施工工艺为:当底板深度小于0.5m时,可采取挖掘机破碎锤掘进,掘进方式采用分段倒退式掘进方式,每掘进8.0m为一个段长;
当底板深度大于0.5m时,可爆破松动掘进,采用斜眼布孔,眼口朝向工作面,炮孔间排距0.8×0.8m;炮眼角度60-75度,深度以超过设计底板200mm;采用雷管分段、装药量每孔0.6kg;最大装药量24Kg/炮。
本发明的有益效果是:相对于现有技术,本申请所采用的方法在爆破时对冻结管震动影响很小,保持冻结系统的正常运行,实现掘进正规循环作业。
附图说明
图1为本发明主斜井冻结段1.8m循环进尺(三次起爆)炮眼布置图;
图2为图1的俯视图;
图3为图1的侧面视图;
图4为本发明主斜井冻结段1.8m循环进尺(两次起爆)炮眼布置图;
图5为图4的俯视图;
图6为图4的侧面视图;
图7为每次循环进尺1.2m或1.8m炮孔布置图;
图8为113.6m测试方案图;
图9为114.8m测试方案图;
图10为116m测试方案图;
图11为117.8m测试方案图;
图12为119.6m测试方案图;
图13为120.8m测试方案图;
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明进一步说明。
里必矿井位于山西省晋城市沁水县龙港镇,矿井井田规划面积129.731km2。 3号煤层资源储量92969万t,矿井设计生产能力400万t/a,矿井服务年限97.4a。矿井采取综合开拓方式,工业广场内布置主斜井、副立井,马邑工业广场内布置进、回风立井。
主斜井井口坐标X=3952626.852;Y=37616706.220;Z=+769.000(2000坐标系);井筒落底高程Z=+286.634,斜井提升方位角79°0’0”;主斜井井筒设计总斜长为1770.807m(不含躲避硐室),井筒倾角16°,直墙半圆拱形断面,净宽为5.4m,净高为4.0m,净断面为18.5㎡;主斜井由明砌段40.996m、明槽段 26.004m、冻结段单层井壁段27.4m、冻结段双层井壁段为193.317m,壁基段 10.0m,基岩段1473.090m(含井筒落底竖曲线段41.888m)组成。
井筒设计43个躲避硐室,其中明砌段设置1个、冻结段6个、基岩段36 个;躲避硐室每40m设置一个,净宽度1.2m、净高度1.8m、硐室深度1m。
主斜井井筒内设计有铺底、水沟、台阶等;
主斜井表土及风化基岩段采用冻结法施工,总长度为244.371m。
井筒施工工艺
一、主体掘进工艺
采用钻爆法掘进为主,循环进尺三排1.8m;采用人工风镐和破碎锤修整轮廓线;根据现场情况适时对柱腿窝和底板进行松动爆破。
挖掘机出矸作业,采用箕斗轨道提升运输至井口地矸仓内。
工艺流程:①人工风镐和破碎锤修整拱部轮廓→②工作面搭设平台前移前探梁临时支护→③架设三排顶梁(铺网上背板)→④拱部打眼→⑤喷浆支护拱部和上循环墙部→⑥墙部出矸、人工风镐和破碎锤修整墙部→⑦架设棚腿→⑧墙部打眼→⑨下部分次装药连线、爆破→⑩上部登渣或踩梯装药连线、爆破。
(一)人工风镐和挖掘机破碎锤修边掘凿工艺
爆破后,采用人工风镐配合挖掘机破碎锤修边掘凿,先拱(上)后墙(下) 分层掘凿;掘凿前按照设计半圆拱半径3550mm和墙高1850mm标定掘进断面轮廓线,用自喷漆标定。严格按轮廓线掘凿作业,严禁超欠挖。
选用一台MWY8/0.5电动挖掘机,掘凿时采用破碎锤在工作面作业;出矸时更换挖斗装入箕斗运输。
(二)前探梁临时支护工艺
1、平台搭设:采用Φ108无缝钢管作为主梁,采用钢筋挂钩固定,高度控制在距顶板2.0-2.2m左右;主梁上铺设50mm厚大板做为平台。
2、沿巷道掘进方向在顶板安装三根11#矿工钢做前探梁,间距1.2米,前探梁长度5.0m。前探梁后端固定在已架设好靠近迎头的三排工字钢上,前端前伸与工作面贴实,每掘进一个循环则前探梁向前移动一次,移动步距为1.8m(3 排),依次循环施工。
3、每循环逐根前串前探梁,人工举起前移与工字钢内沿贴实,利用抱箍逐架固定,螺栓上紧。
4、抱箍可采用Φ20mm螺纹钢(端头车丝)、连接板及Φ20螺栓做成;也可采用两块工字钢螺栓紧固制作。
(三)工字钢棚架设工艺
工字钢棚架设顺序:地面加工钢棚炮后架设顶梁→墙部出矸后架设柱腿→外壁开挖反底拱后架设底梁
1、顶梁架设
前探梁、平台木大板安装后,在伸出的前探梁上架顶梁,从外向里逐架架设。先安装正顶,再安装两侧顶梁。安装顶梁时根据放设的激光线调整高度,固定后连接两侧顶梁。两块接头连接板夹住工字钢,然后螺栓上齐,采用扳手带紧双帽;采用坡度规调整工字钢迎山角(3-4°)后,顶梁两侧下端焊接300mm10#槽钢 (或5mm钢板)做耳环,耳环两侧带眼,采用两根φ25mm钢筋(或Φ20锚杆) 打设在耳环眼内焊接固定钢棚,钢筋(锚杆)长度1200mm,角度为-30°并与井筒中心线垂直,两侧顶梁下端各布置一根。
顶梁临时固定后在钢棚顶部、左肩、右肩分别施工卡缆杆和连接板,先采用 U型卡缆杆按照设计位置抱住钢棚,然后上连接板、紧固螺栓并上满双帽。
2、柱腿架设
墙部掘进达到设计尺寸后,安装两侧柱腿,并安装连接板加固,待连接板安装完成后,采用Φ25mm钢筋(或Φ20锚杆)垂直嵌入底板进行固定。
柱腿临时固定后在钢棚墙部中部分别施工卡缆杆和连接板,先采用U型卡缆杆按照设计位置抱住钢棚,然后上连接板、紧固螺栓并上满双帽。
3、反底梁架设
反底拱底板开挖至设计尺寸后,安装底梁,每次开挖1.2m安装两架底梁。底梁下方用木刹塞实。底梁两端钢板与柱腿焊接固定牢固,柱腿下端截面与钢板满焊。底梁固定后在钢棚左中和右中位置分别施工卡缆杆和连接板,先采用U 型卡缆杆按照设计位置抱住钢棚,然后上连接板、紧固螺栓并上满双帽。
4、工字钢棚地面预先加工,经验收合格后入井使用。
(四)网喷支护工艺
工字钢架设后再沿工字钢棚棚外顶板和帮部铺设一层Ф6.5mm闭口金属网片,网格100×100mm,网幅2000×700mm,网片压茬100mm,用18#铁丝200mm 间距绑扎固定。
网片与顶帮之间采用木质背板花背背实,木质背板规格长700mm、宽 200mm、厚度30mm。
喷头距工作面控制在0.8~1.2m,调整喷射压力和水压,保证喷射压力控制在0.4~0.5MPa,水压比风压高0.1~0.2MPa,喷头呈螺旋形运动,保证喷浆厚度并覆盖金属网并紧跟工作面。
喷浆厚度要求为30mm,覆盖网片并紧跟工作面;每循环喷浆覆盖工作面本循环拱部2架顶梁和上一循环2架墙部棚腿。
喷射砼强度为C20,原材料选用水泥为P042.5普通硅酸盐水泥,黄砂选用细砂,石子粒径为5—10mm。喷射C20砼配合比为水泥:砂:石子=1:2.07:2.24,水灰比0.45,HM速凝剂掺量为水泥用量的7%。
(五)钻爆掘进工艺
1、钻凿炮眼
采用YT-28型气腿式凿岩机配B22×2400mm中空六角钢钎、Φ42mm“一”字型钻头进行湿式凿眼。
采用分次打眼,拱部布置3-4台钻机,墙部出矸后布置4-5台钻机,按照定人定岗定位施工,炮眼施工完毕立即用扫眼器通过压风吹净孔内杂物,如炮孔成型差可采用PVC管(内径φ37mm,壁厚1.5mm)插入孔内作为保护壁。
2、装药连线
使用煤矿许用三级乳化炸药,药卷规格为:φ35×300mm,重量300g/卷;煤矿许用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ段毫秒延期电雷管制作引爆炮头(总延期不超过 130ms),采用正向连续装药,装药前用扫眼器通过压风吹净孔内杂物,采用绝缘材质炮棍送到眼底,眼孔内采用黏土炮泥封孔。
联线方式为串联;工作面布置两道横向铁丝作为脚线悬吊点,脚线之间连接采用拧接4-5道后采用绝缘胶布捆扎;各炮孔之间采用手拉手连接并采用拧接并用绝缘胶带帮扎。
3、起爆作业
起爆前,由爆破员在井筒右帮布置一趟MY2×2.5mm2矿用阻燃电缆作为爆破母线,采用MFB—200型隔爆电容式发爆器起爆。
避炮安全距离为120m,当井筒斜长小于160m(浅井)时,施工人员全部撤至地面距井口20m外起爆;地面在主井口设爆破警戒。
当井筒斜长大于160m时,施工人员在距离工作面120m外的井筒躲避硐内起爆作业;躲避硐内必须装有压风自救装置,吹炮烟时必须使用压风自救装置;井下爆破警戒距离工作面不得小于120m。
4、爆破参数
双层井壁段炮眼直径Ф42mm,炮眼深度1.8m,有效进尺1.8m;爆破材料选用防冻乳化炸药,药卷规格φ35X300mm(300g/卷);毫秒延期5段电雷管(总延期小于130ms);装药连线方式采用正向装药、大串联连线;采用自制炮泥封孔,主要成分为黄土,封孔长度不小于0.8m;架棚后最小空顶距300mm,最大空顶距2100mm。
中国矿业大学李胜林教授编制的《里必矿井主斜井井筒掘砌工程冻结段爆破专项方案》,地面冻结干管的安全振动阈值取8cm/s。(根据我国《建筑抗震设计规范》GB50011-2010,沁水本区地震动峰值加速度值为0.10g,地震基本烈度值为VII度,峰值速度为10-18cm/s)
当井筒距离地表较浅,全断面分成掏槽、墙部、拱部三次起爆,如图1至图 3所示;当井筒距离地表较深时(距离30m以上),且实测地面冻结干管的安全振动阈值小于6cm/s,经矿方、监理方论证同意后全断面分成墙部、拱部两次起爆,如图4至图6所示。
爆破参数详见表1、2、3及表4
爆破原始条件表1
冻结段1.8m进尺爆破参数表2(掏槽、墙、拱三次爆破)
冻结段1.8m进尺爆破参数表3(墙、拱两次爆破)
期爆破效果表4
序号 爆破指标 单位 数量
1 炮眼利用率 100
2 每循环进尺 m 1.8
3 每循环爆破实体岩石量 m<sup>3</sup> 74.2
4 每循环炸药消耗量 Kg 111.3
5 单位原岩炸药消耗量 Kg/m<sup>3</sup> 1.5
6 每循环雷管消耗量 170
7 每米雷管消耗量 个/m 85
8 每循环炮眼长度 m 311
二、主体掘进工艺
反底拱掘进根据主体实际掘进底板与设计底板深度,可采取两种方式:
当底板深度小于0.5m时,可采取挖掘机破碎锤掘进,掘进方式采用分段倒退式掘进方式,每掘进8.0m为一个段长。
当底板深度大于0.5m时,可爆破松动掘进,采用斜眼布孔,眼口朝向工作面,炮孔间排距0.8×0.8m;炮眼角度60-75度,深度以超过设计底板200mm;采用雷管分段、装药量每孔0.6kg;最大装药量24Kg/炮。
采用主体掘进时的挖掘机直接装入箕斗装矸运输方式;反底拱掘进段长 7.8m每循环。
三、井壁砌筑工艺
(一)衬砌台车外壁施工工艺(段长7.8m)
台车设置三个液压站,1#四联阀台车行走液压站连接四个行走油缸,主控水平推进;2#十二联阀模板液压站连接顶模四个油缸、侧模四个油缸和底角模四个油缸,主控模板收缩与撑紧;3#六联阀举升液压站连接四个举升油缸和两平移调整油缸,主控主桥举升与模板整体平移。
1、台车移动
7.8m段工字钢棚反底拱底梁架设完成后,首先启动12联阀撑模液压站,收缩台车的顶模、侧模和底角模油缸,并拆除相应的丝杠;然后启动6联阀举升液压站,将台车前后四个站腿油缸回收;启动4联阀行走液压站,通过行走油缸使主桥前移;然后重新升出主桥底部举升油缸将四个站腿落底固定,将模板台车整体抬起,通过行走油缸将模板整体前移,依次分次部分前移,循环至设计7.8m 位置。
台车移动时尾部必须留绳,可采用井壁帮部预埋的Φ15.5mm(6×19+FC) 钢丝绳辅助留绳或采用内壁稳车留绳。
2、校模
(1)主桥定位:
通过操作6联阀液压站,首先调整台车行走油缸调节主桥与后部内壁底板的位置;然后调整台车横梁平移油缸调节栈桥中线,使主桥中心与井筒中线对齐;最后操作液压系统主桥底部举升油缸,使台车升至标准砌壁高度,然后微调四个站腿,保证主桥符合高度尺寸并左右水平。
(2)模板定位:
首先操作行走油缸,保证模板上部与上一模外壁压茬200mm;然后依次调整模板顶模撑紧油缸、侧模撑紧油缸及底角模撑紧油缸,使台车顶模、侧模、底角模油缸活塞杆伸出并达到标准砌壁断面,然后人工调整支撑丝杠千斤顶,使之达到侧向油缸支撑位置并旋紧。
衬砌台车通过安装在台车前端的液压站连接高压胶管连接液压油缸实现顶板模板的升降和左右侧模伸缩。
模板调整由安装在台车车架上油缸来完成,达到支模与脱模的目的。反底拱模板调整由安装在台车车架底端的举升油缸来完成,达到支模与脱模的目的。操作液压站手柄启动台车内置液压油缸,调整钢模台车模板规格尺寸。
衬砌台车上安装的“双头螺旋丝杠”可以对模板进行微调,浇筑时亦可支撑固定模板。
3、砼浇筑
浇筑前先对台车外表面进行抹喷洒隔离剂或涂油,然后翻转端头板,浇筑顺序应由下向上、先底后墙最后拱顶的顺序施工。浇筑时先浇筑底板,从下向上浇筑填满一个窗口关闭一个窗口,底板浇筑完成开始浇筑两墙,最后拱部。浇筑时要分层对称入模,每层厚度不超过300mm。浇筑混凝土应连续进行,间隔时间不得超过砼初凝时间。
振捣工作由安装在模板上的风动平板振动器和插入式振动棒实现,浇筑时应专人分片负责振捣,震捣砼表面出浆,无气泡上浮为止。
浇筑作业采用商砼浇筑,地面设溜槽从商砼罐车接料,然后从地面通过下灰管下料,井下设接灰盘,溜灰至混凝土输送泵浇筑作业。
井下采用砼输送泵配套Ф108mm砼输送管,尾端接软管入模。
1、振捣与拱顶合拢
振捣方式通过外壁衬砌台车上的平板振动器进行振捣,反底拱布置两排、墙部布置两排、拱顶布置一排,每排设置4个,总计20个。
浇筑时设两人专门负责操作,平板式振动器作业时,应使振波有效地振实混凝土,振实出浆,每次振动时间40-60S,当混凝土在模内泛浆流动或成水平状即可停振,不得在混凝土初凝状态时再振。
拱部合拢浇筑时,提前预埋1.2寸钢管,作为排气孔,排气孔一端顶到顶板,当排气孔溢出混凝土后停止浇筑(可判定模板内混凝土充填满),及时将排气孔封闭。
2、脱模
混凝土浇筑凝固24小时后开始脱模。脱模的动作与定位动作相反:脱模后设专人进行砼的养护工作,必须进行养护工作,每天洒水养护,养护时间不少于 14天。
(1)翻转挡头模板;
(2)松动侧模所有丝杠,侧模油缸回收,使侧模脱落。
(3)松动底角模丝杠,底角模油缸回收,使底角模脱落。
(4)顶部油缸回收,使顶模脱模(脱模余量设计130mm);
(5)主桥底部举升油缸升出使底部模板脱模。
6、衬砌台车的固定
(1)外壁衬砌台车自带安装防滑制动保险,另外采用左右两帮底脚各预埋 2根φ15.5mm钢丝绳连接,连接必须安全可靠,防止台车下滑。
钢丝绳验算:
①钢丝绳终端载荷
Q0=QK/4=135KN
QK—衬砌台车重,取55000Kg,540KN。
②钢丝绳型号为6×7+FC-16-1670,钢丝破断拉力总和131kN。
②钢丝绳安全系数校核
m=Qd/[Q0(sinα+μ1cosα)]
=131/[135(sin16°+0.01cos 16°)]
=131/38.5=3.4>3符合安全规程第408条缓冲绳安全系数的规定
(2)模板台车固定装置及钢丝绳,每班有专人进行检查,发现问题及时处理,严禁台车带病作业。
(3)浇筑过程中,因模板台车负重和振捣缘故,对固定装置重新加固,并实时监测,保证施工过程台车稳固。
(二)自制钢模板内壁底板施工工艺(段长7.8m)
定制的防水板规格为2.0m宽,长度为23m;裁剪成2块长度5.5m的、2块长度为6.0m的;两块5.5m的用于底板,两块6.0m的用于拱部。
防水板搭接长度200mm,搭接方式为高位压住低位。
1、铺设防水板
先铺设底板及两墙聚乙烯塑料薄板,3人配合操作,两人铺平一人操作气动排钉机固定;现场可安排两组人员平行作业;排钉间排距300×300mm。
2、扎筋(底板及主体墙部1.0m)
反底拱为双层钢筋,设计Φ28mm钢筋,间排距200×200mm,设Φ10mm 圆钢做联系筋,间排距400×400mm;每7.8m为一个循环,横筋采用绑扎连接,搭接长度980mm;纵筋采用Ⅰ级直螺纹连接。
墙部为双层钢筋,设计Φ20mm钢筋,间排距300×300mm,设Φ10mm圆钢做联系筋,间排距600×600mm;每7.8m为一个循环,站筋采用绑扎连接,搭接长度700mm;纵筋采用Ⅰ级直螺纹连接。
绑扎钢筋顺序:外层环筋→外层纵筋→内层纵筋→内层环筋→拉筋,绑扎前在井壁上嵌入短钢筋作为固定筋预防钢筋倾倒,采用18号扎丝帮扎,双丝双扎。
固定筋应沿井筒方向布置,底板埋4道、两帮各埋2道、共8道,每道布置 3根,共24根。固定筋采用Φ25mm钢筋加工长度600mm,埋深不超过100mm,外漏严禁超出井壁内缘。钢筋外保护层70mm、内保护层50mm。
3、内壁底墙自制钢模板稳模
墙底模板浇筑段长7.8m,由左角模与右角模组装而成,每组2.0m,设计4 组。根据设计尺寸将两侧角模组装;采用螺栓连接固定;每组角模中内横向采用钢管支撑固定,外横向采用钢筋焊接固定在钢筋网上;垂向采用钢筋垂直焊接固定;底板预留2.2m中间栈桥位置,该处采用中间横向采用槽钢连接并满铺木工板。
施工完毕检查模板接茬,接茬错台及接茬缝符合验收规范。接茬各连接部位是否连接固定。
4、浇筑工作
浇筑前先对模板外表面进行抹喷洒隔离剂或涂油,浇筑顺序应由下向上、先底后墙的顺序施工。浇筑时先浇筑底板,从下向上浇筑填满一个窗口关闭一个窗口,底板浇筑完成开始浇筑两墙;浇筑时要分层对称入模,每层厚度不超过 300mm。浇筑混凝土应连续进行,间隔时间不得超过砼初凝时间。
振捣工作由插入式振动棒实现,浇筑时应专人分片负责振捣,震捣砼表面出浆,无气泡上浮为止。
浇筑作业采用商砼浇筑,地面设溜槽从商砼罐车接料,然后从地面通过下灰管下料,井下设接灰盘,溜灰至底板和墙部浇筑作业。
5、脱模
混凝土浇筑凝固8小时开始脱模,脱模时间强度不小于1MPa。
(三)衬砌台车内壁拱部施工工艺(6.0m)
1、铺设防水板
搭设脚手架先铺设拱部聚乙烯塑料薄板,3人配合操作,两人铺平一人操作气动排钉机固定;现场可安排两组人员左右两侧平行作业。排钉间排距300× 300mm。
2、扎筋
拱部为双层钢筋,设计Φ20mm钢筋,间排距300×300mm,设Φ10mm圆钢做联系筋,间排距600×600mm;每6.0m为一个循环,站筋采用绑扎连接,搭接长度700mm;纵筋采用Ⅰ级直螺纹连接。
绑扎钢筋顺序:外层环筋→外层纵筋→内层纵筋→内层环筋→拉筋,绑扎前在井壁上嵌入短钢筋作为固定筋预防钢筋倾倒,采用18号扎丝帮扎,双丝双扎。
固定筋应沿井筒方向布置,左肩埋1道、右肩埋1道、共2道,每道布置3 根,共6根。固定筋采用Φ25mm钢筋加工长度600mm,埋深不超过100mm,外漏严禁超出井壁内缘。钢筋外保护层70mm、内保护层50mm。
3、台车稳模
(1)台车移动
内壁衬砌台车采用钢丝绳牵引前移。前移前铺设轨道并固定,每次铺轨长度 6m,轨距2.7m。台车前移带紧稳车钢丝绳。与地面联系好后启动稳车,牵引台车缓慢前移,待到指定位置后停止前移,紧固轨道抱卡。
(2)稳模
启动液压站,先是顶部四个液压千斤顶使台车模板到达设计高度,并保证台车上端与原井壁贴实。通过液压油缸紧支撑模板与墙部贴实,然后紧固侧向支撑丝杆支撑模板与墙部贴实,根据激光线校核模板尺寸需达到设计要求。
4、砼浇筑
浇筑前先对台车外表面进行抹喷洒隔离剂或涂油,然后封堵端头,浇筑顺序应由下向上、先底后墙最后拱顶的顺序施工。浇筑时先浇筑两墙,最后拱部。浇筑时要分层对称入模,每层厚度不超过300mm。浇筑混凝土应连续进行,间隔时间不得超过砼初凝时间。
振捣工作由安装在模板上的风动平板振动器和插入式振动棒实现,浇筑时应专人分片负责振捣,震捣砼表面出浆,无气泡上浮为止。
浇筑作业采用商砼浇筑,地面设溜槽从商砼罐车接料,然后从地面通过下灰管下料,井下设接灰盘,溜灰至混凝土输送泵浇筑作业。
井下采用砼输送泵配套Ф108mm砼输送管,尾端接软管入模。
5、振捣与拱顶合拢
振捣方式通过内壁衬砌台车上的平板振动器进行振捣,墙部布置两排、拱顶布置一排,每排设置4个,总计12个。
浇筑时设两人专门负责操作,平板式振动器作业时,应使振波有效地振实混凝土,振实出浆,每次振动时间40-60S,当混凝土在模内泛浆流动或成水平状即可停振,不得在混凝土初凝状态时再振。
拱部合拢浇筑时,提前预埋1.2寸钢管,作为排气孔,排气孔一端顶到顶板,当排气孔溢出混凝土后停止浇筑(可判定模板内混凝土充填满),及时将排气孔封闭。
3、脱模
混凝土浇筑凝固24小时后开始脱模。脱模的动作与定位动作相反:脱模后设专人进行砼的养护工作,必须进行养护工作,每天洒水养护,养护时间不少于 14天。
四、接茬缝处理与错茬施工
1、内、外壁接茬缝进行凿毛处理,表面灰块碎渣清理干净。
2、每模接茬处露出预埋的止水钢带。
3、内壁接茬与外壁接茬必须错开0.5m以上。
五、止水带施工工艺
1、井壁施工时,每段内壁环向、纵向接茬处设置止水带,即(1)墙拱纵向止水钢带:在浇筑内壁结构时,在墙部与拱部接缝处部位预埋止水钢带,位置在两层钢筋中间,并预留宽度的一半钢板在外面,在下次浇筑拱部混凝土时把这部分的钢板一起浇筑进去。(2)每模内壁底板、拱部与上一模的底板、拱部接茬处设置环向止水钢带。
2、止水钢带起到阻止外面的压力水渗入的作用。止水带厚度为4mm,宽度为350mm。
3、止水带分三个部位,拱基线两道纵向止水带,底拱一根,拱顶一根。止水带跟着钢筋绑扎顺序进行固定,先固定底拱止水带再固定两侧纵向止水带,最后固定拱顶止水带。纵向与环向止水带交接处单面满焊。
4、止水带仰角迎水面朝向,搭接长度50mm;接头采用对接单面焊接。施焊时,首先在中间、两端点焊固定,然后从一端向另一端施焊,完成后立即将药皮用焊锤敲掉,检查有无砂眼、漏焊处,如有应进行补焊。
5、止水钢带采用钢筋焊接固定,如未设置或焊接不牢,将对其重新焊接或加设。
六、躲避硐室施工工艺
双层井壁段设计5个躲避硐室,间距40m,躲避硐室为半圆拱形,净宽 1200mm,净高1800mm,净深度1.0m,壁厚300mm。躲避硐在外壁施工时预留,内壁浇筑前刷掘,浇筑内壁时一起施工。
(一)掘进
采用人工风镐刷掘,掘宽1800mm,掘高2400mm,掘进深度0.5m;掘进完毕经验收合格后采用挂网喷浆C20砼30mm封闭围岩作为临时支护。
(二)扎筋稳模
按照设计绑扎钢筋;先扎底板及墙部钢筋,然后再扎拱部钢筋。
双层钢筋,设计Φ18mm钢筋,现场采用Φ20mm替代;站筋间距250mm;横筋间距200mm,设计Φ10mm圆钢做联系筋,间排距600×600mm;端墙钢筋间排距200×200mm,采用绑扎连接。
绑扎钢筋顺序:外层环筋→外层纵筋→内层纵筋→内层环筋→拉筋,绑扎前在井壁上嵌入短钢筋作为固定筋预防钢筋倾倒,采用18号扎丝帮扎,双丝双扎。
固定筋采用Φ25mm钢筋加工长度500mm,埋深200mm,外漏严禁超出砼内缘。钢筋外保护层50mm、内保护层50mm。
躲避硐与井筒内、外层横筋采用同规格钢筋弯成直角连接,搭接长度不小于 35D。
躲避硐处外壁工字钢棚柱腿可拆除,采用18#工字钢作横梁托起悬空顶、底梁,两端与两侧柱腿焊接固定成“口”字型框。
(三)稳模浇筑
采用[20槽钢作为碹股,加工两套;[10槽钢做碹板,同井筒内壁砌筑时同时施工;躲避硐净宽1200mm,净高1800mm,净深度1.0m,壁厚300mm。
当井筒浇筑反底拱时,浇筑躲避硐底板与墙部0.8m;然后同内壁大模一起浇筑拱部;在拱墙接茬处埋设止水钢带;与井筒主体横向止水钢带一起连接。
躲避硐墙部采用插入式振动棒振捣,拱部采用风锤模板振捣。
七、循环进尺及控顶距
每循环进尺1.8m及时架设三架工字钢棚。最小空顶距为0.3m,最大空顶距 2.1m。拱部掘完1.8m后及时支护三排拱部;墙部掘完及时跟三排棚腿;即掘进三排架设三排工字钢棚。
八、冻结管处理
根据冻结施工方案,冻结第一段、第二段布置5排冻结管,其中井筒穿过3 排冻结管,掘进期间需要对Z1、Z2、Z3冻结管进行处理,主要方案如下:
1、联系:提前一天及时与冻结站联系并超前关闭即将外露的冻结管闸阀,停止该孔盐水循环,然后由冻结单位抽出软管,在地面利用压风扫空该孔循环盐水。冻结单位扫空孔内循环盐水后会剩余少量盐水。
2、放盐水作业:采用气割先将冻结管底部割一个小洞,将剩余少量盐水放尽,然后气割割断冻结管。作业时人员必须佩带防护眼镜,同时开孔方向必须朝向掘进岩壁,防止人员受盐水喷射及淋溅受腐蚀。
3、气割作业:采用气割方式自上而下逐根逐段割除冻结管,先割除拱部部分,逐段割除底板处。
九、特殊地段施工措施
(一)工作面开挖后遗留大块孤石或特殊条件下,如挖底、刷帮、挑顶及半露半埋在井筒轮廓线上的大块孤石需要浅眼爆破松动。采用斜向布眼,孤石孔底预留0.1m,挖底、刷帮、挑顶时以孔底至轮廓线为准,最小抵抗线和封泥长度不得小于0.3m,且炮泥封至眼口。装药量控制在单位岩体装药消耗量0.2-0.4kg/m 3
(二)遇大块孤石或其他不可抗拒因素不便于采用爆破作业时,采用挖掘机或人工风镐刷掘。大块孤石采用YG-250型岩石劈裂机或凿孔预裂,然后破碎锤刷掘。
(三)火工品受限时采用破碎锤掘进
1、破碎锤掘进前由技术员按照设计尺寸标定掘进断面轮廓线,用红色自喷漆标定。然后交代挖机司机和带班班队长,严格按轮廓线修边,严禁超欠挖。
2、先刷掘上分层拱部轮廓,经验收合格,进行临时支护、架设顶梁,局部少量欠挖部分人工修整;出矸后再刷掘下分层墙部轮廓。
3、墙部割完后技术员进行验收,欠挖部分人工再次修整。经验收合格,进行架设柱腿,局部少量欠挖部分及柱窝采用人工风镐修整及刷掘。
爆破安全性检测
本次爆破振动测试使用9台由成都中科测控有限公司所生产的TC-4850爆破振动测试仪,每台测振仪配置1个TCS-B3三分量速度传感器,该仪器自带液晶显示屏,现场直接设置各种采集参数,能实时显示出波形、速度峰值和振动频率,并通过USB接口的形式与电脑进行数据交换。
爆破振动测试系统的工作原理:产生的振动信号由传感器进行感应,转化为电信号传输给采集仪,现场大致预览波形真实可用,后将储存的数据导入电脑中,可利用数值分析软件进行更进一步的分析处理。
测点表面与传感器应该紧密连接,在实验过程中分别用熟石膏和铁丝将传感器与地表、冻结干管耦合在一起,以确定传感器与其做整体振动,从而保证测试结果的准确性。其中Y方向为沿测线由测点指向爆源,X方向与Y方向成水平垂直关系,Z方向则垂直于水平面。
TC-4850爆破测振仪A/D分辨率为16位;自适应量程,模拟量输入最大为 10V;采样频率为1K~50KHz,多档可调;频响为5Hz~500Hz;支持内外触发两种采集模式;记录精度为0.01cm/s,满足现场测试要求。TC-4850爆破测振仪的参数设置具体如表5所示:
表5爆破测振仪采集参数
采样频率/Hz 触发模式 触发电平/(cm·s<sup>-1</sup>) 触发延时/ms 采样时间/s
2000 内触发 0.05 -100 2
开始采用钻爆法施工到测试截止里程为113.6m~122m,每次循环进尺1.2m 或1.8m炮孔布置图和爆破说明书分别如图7和表6所示
表6第四阶段爆破说明书
测试方案及结果如下
(1)113.6m测试方案如图8所示,结果见表7、表8和表9
表7 113.6m工作面掘进测试结果(Ⅰ)
表8 113.6m工作面掘进测试结果(Ⅱ)
表9 113.6m工作面掘进测试结果(Ⅲ)
(2)114.8m测试方案如图9所示,结果见表10、表11和表12
表10 114.8m工作面掘进测试结果(Ⅰ)
表11 114.8m工作面掘进测试结果(Ⅱ)
表12 114.8m工作面掘进测试结果(Ⅲ)
(3)116m测试方案如图10所示,结果见表13、表14、表15和表16
表13 116m工作面掘进测试结果(Ⅰ)
表14 116m工作面掘进测试结果(Ⅱ)
表15 116m工作面掘进测试结果(Ⅲ)
表16 116m工作面掘进测试结果(Ⅳ)
(4)117.8m测试方案如图11所示,结果见表17、表18和表19
表17 117.8m工作面掘进测试结果(Ⅰ)
表18 117.8m工作面掘进测试结果(Ⅱ)
表19 117.8m工作面掘进测试结果(Ⅲ)
(5)119.6m测试方案如图12所示,结果见表20、表21、表22和表23
表20 119.6m工作面掘进测试结果(Ⅰ)
表21 119.6m工作面掘进测试结果(Ⅱ)
表22 119.6m工作面掘进测试结果(Ⅲ)
表23 119.6m工作面掘进测试结果(Ⅳ)
(6)120.8m测试方案如图13所示,结果见表24、表25、表26和表27
表24 120.8m工作面掘进测试结果(Ⅰ)
表25 120.8m工作面掘进测试结果(Ⅱ)
表26 120.8m工作面掘进测试结果(Ⅲ)
表27 120.8m工作面掘进测试结果(Ⅳ)
由上述结果说明爆破实验设计施工方案符合工程实际,且以此阈值作为冻结主干管基础振动的控制标准可以保证其安全,可按照现方案继续进行主斜井爆破掘进施工。

Claims (9)

1.一种斜井冻结段控制爆破施工工艺,其特征在于,包括以下工艺:
一、主体掘进与钢棚支护:工作面拱部掘进,掘进主要采用钻爆法;前移前探梁临时支护;挂网、架设工字钢顶梁;本循环拱部和上一循环墙部喷浆临时支护;墙部掘进;挂网架设工字钢柱腿;下一掘进循环;
二、反底拱掘进与外壁支护:反底拱掘进两排;架反底拱底梁两排;依次循环8m;外壁稳模8m;外壁浇筑8m;下一循环;
三、外壁支护与内壁支护:外壁下行浇筑8m;内壁反底拱下行浇筑6m;内壁下行浇筑6m;下一循环;
掘进架棚在工作面进行,反底拱开挖架底梁后外壁支护、内壁支护交替进行,掘进与井壁浇筑平行作业;根据掘进与支护平行作业设备布置要求,外壁至掘进工作面24-32m,内壁至外壁18-26m。
2.根据权利要求1所述的一种斜井冻结段控制爆破施工工艺,其特征在于,主体掘进与钢棚支护的具体施工工艺为:①人工风镐和破碎锤修整拱部轮廓;②工作面搭设平台前移前探梁临时支护;③架设三排顶梁,铺网上背板;④拱部打眼;⑤喷浆支护拱部和上循环墙部;⑥墙部出矸、人工风镐和破碎锤修整墙部;⑦架设柱腿;⑧墙部打眼;⑨下部分次装药连线、爆破;⑩上部登渣或踩梯装药连线、爆破。
3.根据权利要求2所述的一种斜井冻结段控制爆破施工工艺,其特征在于,步骤②的具体施工工艺为:采用Φ108无缝钢管作为主梁,采用钢筋挂钩固定,高度控制在距顶板2.0-2.2m左右;主梁上铺设50mm厚大板做为平台;沿巷道掘进方向在顶板安装三根11#矿工钢做前探梁,间距1.2米,前探梁长度5.0m,前探梁后端固定在已架设好靠近迎头的三排工字钢上,前端前伸与工作面贴实,每掘进一个循环则前探梁向前移动一次,移动步距为1.8m,依次循环施工。
4.根据权利要求2所述的一种斜井冻结段控制爆破施工工艺,其特征在于,步骤③中,工字钢架设后再沿工字钢棚棚外顶板和帮部铺设一层Ф6.5mm闭口金属网片,网格100×100mm,网幅2000×700mm,网片压茬100mm,用18#铁丝200mm间距绑扎固定,网片与顶帮之间采用木质背板花背背实,木质背板规格长700mm、宽200mm、厚度30mm。
5.根据权利要求2所述的一种斜井冻结段控制爆破施工工艺,其特征在于,步骤⑤中,喷头距工作面控制在0.8~1.2m,调整喷射压力和水压,保证喷射压力控制在0.4~0.5MPa,水压比风压高0.1~0.2MPa,喷头呈螺旋形运动,保证喷浆厚度并覆盖金属网并紧跟工作面。
6.根据权利要求2所述的一种斜井冻结段控制爆破施工工艺,其特征在于,步骤⑧中,采用分次打眼,拱部布置3-4台钻机,墙部出矸后布置4-5台钻机,按照定人定岗定位施工,炮眼施工完毕立即用扫眼器通过压风吹净孔内杂物,如炮孔成型差可采用PVC管插入孔内作为保护壁。
7.根据权利要求2所述的一种斜井冻结段控制爆破施工工艺,其特征在于,步骤⑦中,墙部掘进达到设计尺寸后,安装两侧柱腿,并安装连接板加固,待连接板安装完成后,采用Φ25mm钢筋垂直嵌入底板进行固定。
8.根据权利要求2所述的一种斜井冻结段控制爆破施工工艺,其特征在于,步骤⑨和步骤⑩中,使用煤矿许用三级乳化炸药,药卷规格为:φ35×300mm,重量300g/卷;煤矿许用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ段毫秒延期电雷管制作引爆炮头,采用正向连续装药,装药前用扫眼器通过压风吹净孔内杂物,采用绝缘材质炮棍送到眼底,眼孔内采用黏土炮泥封孔;联线方式为串联;工作面布置两道横向铁丝作为脚线悬吊点,脚线之间连接采用拧接4-5道后采用绝缘胶布捆扎;各炮孔之间采用手拉手连接并采用拧接并用绝缘胶带帮扎。
9.根据权利要求1所述的一种斜井冻结段控制爆破施工工艺,其特征在于,反底拱掘进的具体施工工艺为:当底板深度小于0.5m时,可采取挖掘机破碎锤掘进,掘进方式采用分段倒退式掘进方式,每掘进8.0m为一个段长;
当底板深度大于0.5m时,可爆破松动掘进,采用斜眼布孔,眼口朝向工作面,炮孔间排距0.8×0.8m;炮眼角度60-75度,深度以超过设计底板200mm;采用雷管分段、装药量每孔0.6kg;最大装药量24Kg/炮。
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