CN112302659B - 隧道通风竖井爆破开挖的多功能防堵疏通装置 - Google Patents
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Abstract
一种隧道通风竖井爆破开挖的多功能防堵疏通装置，包括固定模块、防堵模块、疏通模块和连接模块，固定模块包括位于顶部和底部的固定外环，防堵模块由大钢筋环、小钢筋环、中心环和连接钢筋组成，小钢筋环均匀分布于大钢筋环内部，且通过连接钢筋与中心环相接，防堵模块上下布置，最上层的防堵模块连接顶部的固定外环，最下层的防堵模块连接底部的固定外环；疏通装置为穿插于每层对应的小钢筋环内的限位钢筋，限位钢筋由锚具固定于最上层和最下层防堵装置的小钢筋环内；上下相邻的防堵模块之间通过连接模块连接。本发明能快速疏通溜渣井，节约施工工期和项目成本，具有较高的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用反井钻机法施工的隧道通风竖井在正向爆破开挖阶段防止溜渣井堵塞的多功能防堵疏通装置。
背景技术
采用反井钻机法施工的隧道通风竖井，其施工过程可分为四个阶段：导孔钻进阶段、反井扩挖阶段、正向爆破开挖阶段和滑模支护施工阶段；导孔钻进和反井扩挖这两个阶段是为了钻取溜渣井，正向爆破阶段是采用炸药自竖井设计顶部向底部爆破开挖至竖井断面尺寸，同时施工初支，爆破的后的岩渣由人工或者机械顺着溜渣井排入竖井底部巷道再由机械运出竖井，滑模支护施工阶段则是运用滑模系统，自竖井底部向竖井顶施工二衬和中隔板，完成竖井施工。在正向爆破阶段，由于溜渣井属于细长构筑物，在排除岩渣时容易堵塞形成堵塞体，堵塞体一旦形成，疏通非常困难。造成溜渣井堵塞的原因主要有两种，一是排入竖井的岩渣块度过大形成悬拱造成断面堵塞，对于溜渣井而言，超过1/3溜渣井直径的岩块就被定义为大块；二是溜渣井壁围岩存在薄弱岩层，在正向爆破振动和岩石的冲击作用下发生坍塌，导致竖井堵塞。在实际施工中，通常采用调整爆破参数控制岩石最大块度的方式保障大块不进入溜渣井，但爆破参数依赖现场条件和爆破施工经验，难以做到完全防止大块进入溜渣井，而防止溜渣井壁的坍塌破坏目前还没有明确有效的办法。
发明内容
为了克服已有技术的不足，本发明提供了一种用于隧道通风竖井爆破开挖阶段的溜渣井防堵疏通装置。该装置能够防止大于1/3溜渣井直径的大块进入溜渣井内，对竖井溜渣井壁具有防护作用，可防止溜渣井壁发生坍塌破坏时堵塞竖井；在溜渣井发生堵塞事故时，可利用该装置快速疏通竖井，节约施工工期和项目成本，具有较高的应用价值。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种隧道通风竖井爆破开挖的多功能防堵疏通装置，包括固定模块、防堵模块、疏通模块和连接模块，所述固定模块包括位于顶部和底部的固定外环，所述防堵模块由大钢筋环、小钢筋环、中心环和连接钢筋组成，小钢筋环均匀分布于大钢筋环内部，且通过连接钢筋与中心环相接，所述防堵模块上下布置，最上层的防堵模块连接顶部的固定外环，最下层的防堵模块连接底部的固定外环；所述疏通装置为穿插于每层对应的小钢筋环内的限位钢筋，限位钢筋由锚具固定于最上层和最下层防堵装置的小钢筋环内；上下相邻的防堵模块之间通过连接模块连接。
进一步，所述连接模块由上连接钢筋、套筒和下连接钢筋组成，所述上连接钢筋与相邻上层防堵装置的大钢筋环的下端连接，上连接钢筋通过套筒与下连接钢筋连接，所述下连接钢筋与相邻下层防堵装置的大钢筋环的上端连接。
优选的，顶部和底部外环均对称布置有4个限位孔，顶部还布置有2组对称吊环。
再进一步，所述防堵模块中，顶层与最上中间层之间和最下中间层和底层之间间距稍大于相邻中间层之间的间距，相邻中间层为等间距布置。
本发明的技术构思为；采用预制拼装形式，由固定模块、防堵模块、疏通模块和连接模块组装而成，顶层与最上中间层之间和最下中间层和底层之间间距稍大于相邻中间层之间的间距，相邻中间层为等间距布置，所述固定模块为装置顶部和底部的固定外环，顶部和底部外环均对称布置有4个限位孔，顶部还布置有2组对称吊环；所述防堵模块由大钢筋环、小钢筋环、中心环和连接钢筋组成，小钢筋环均匀分布于大钢筋环内部，且通过连接钢筋与中心环相接；所述疏通装置为穿插于每层对应的小钢筋环内的限位钢筋，限位钢筋由锚具固定于顶层和底层防堵装置的对应圆环内，在保障防堵疏通模块的稳定性的同时，通过插拔限位钢筋，可以疏通堵塞体；所述连接模块由连接钢筋和套筒组成，位于各层之间，用于防堵模块之间相互连接拼装。
本发明的有益效果主要表现在：1、本装置为圆柱形防堵疏通装置，通过顶部过滤系统可有效过滤大于1/3溜渣井直径的大块，防止大块岩石进入溜渣井。2、本装置贯穿溜渣井内部，大钢筋环提供柔性护壁，防止溜渣井壁坍塌后的岩块堵塞溜渣井。3、若溜渣井堵塞，可通过插拔限位钢筋快速疏通堵塞，防止延误工期，节约造价。4、顶部防堵模块可以在溜渣作业时起到一定的保护施工人员的作用，防止施工人员跌入溜渣井内。
附图说明
图1为隧道通风竖井爆破开挖的多功能防堵疏通装置的结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为固定模块示意图。
图4为防堵模块示意图。
图5为装置连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图5，一种隧道通风竖井爆破开挖的多功能防堵疏通装置，包括固定模块、防堵模块、疏通模块和连接模块，所述固定模块包括位于顶部和底部的固定外环，所述防堵模块由大钢筋环3、小钢筋环4、中心环5和连接钢筋6组成，小钢筋环均匀分布于大钢筋环内部，且通过连接钢筋与中心环相接，所述防堵模块上下布置，最上层的防堵模块连接顶部的固定外环，最下层的防堵模块连接底部的固定外环；所述疏通装置为穿插于每层对应的小钢筋环内的限位钢筋7，限位钢筋由锚具固定于最上层和最下层防堵装置的小钢筋环内；上下相邻的防堵模块之间通过连接模块连接。
进一步，所述连接模块由上连接钢筋8、套筒9和下连接钢筋10组成，所述上连接钢筋与相邻上层防堵装置的大钢筋环的下端连接，上连接钢筋通过套筒与下连接钢筋连接，所述下连接钢筋与相邻下层防堵装置的大钢筋环的上端连接。
优选的，顶部和底部外环均对称布置有4个限位孔2，顶部还布置有2组对称吊环1。
再进一步，所述防堵模块中，顶层与最上中间层之间和最下中间层和底层之间间距稍大于相邻中间层之间的间距，相邻中间层为等间距布置。
本实施例在安装阶段，将图4中的防堵模块通过上连接钢筋8、套筒9和下连接钢筋10相互连接，构成防堵装置，每一层连接钢筋的数量与小圆环4的数量相同，且焊接点位于对应的大圆环3与小圆环4的交汇处，安装完毕的防堵装置高度应比溜渣井高度高出10cm，顶层和底层高度相同，且比中间层高出1m，通过竖井顶部提升装置，将防堵装置由底部巷道提升至竖井顶部，将图3中的顶部、底部固定环分别与防堵装置顶部和底部通过焊接连接在一起，作为装置的顶板和底板，再通过顶板和底板上的固定孔2运用铆钉固定在掌子面和地面出渣口的围岩上，顺着小圆环，将疏通钢筋7沿着小环由装置顶部插入到装置底部，再通过锚具11，固定在装置上，至此，装置安装完成。
本实施例隧道通风竖井爆破开挖的多功能防堵疏通装置实现的方法，在溜渣井钻通后，利用竖井施工提升系统，将在溜渣井底部巷道内组装的防堵装置提升到竖井施工掌子面预爆破位置，通过固定系统将装置固定于溜渣井内，再将限位钢筋穿插入每层对应圆环内，最后通过锚具固定限位钢筋，隧道通风竖井爆破开挖的多功能防堵疏通装置安装完毕。在爆破施工后，采用人工或者机械将岩石排入溜渣井内，大块岩石将会被顶部排除在溜渣井外，当装置顶面高出溜渣井口时，可通过解开底部支撑装置的方式，移除一层中间层，使装置始终保持稍高出溜渣井口。如发生溜渣井堵塞事故，解开装置顶部和底部的锚具，通过插拔限位钢筋可移动堵塞体内部石块，达到疏通堵塞体的目的，若堵塞体任然难以疏通，装置可作为疏通平台，进行人工清除堵塞体作业。
在竖井爆破开挖后，进入装置的使用阶段。在爆破掘进之后，装置将高出掌子面，此时，解除底部锚固在底板固定孔2中的铆钉，通过机械将装置高度拉至与溜渣井顶面相同高度，再进行溜渣作业，在溜渣过程中，若发生溜渣井堵塞事故，则解除装置顶面和底面上的锚具11，通过抽拔疏通钢筋7，疏通堵塞的岩渣，疏通完毕后，再运用锚具11重新将钢筋7固定在小圆环4内。如此进行操作，直至排渣作业结束。
Claims (4)
1.一种隧道通风竖井爆破开挖的多功能防堵疏通装置，其特征在于，所述装置包括固定模块、防堵模块、疏通模块和连接模块，所述固定模块包括位于顶部和底部的固定外环，所述防堵模块由大钢筋环、小钢筋环、中心环和连接钢筋组成，小钢筋环均匀分布于大钢筋环内部，且通过连接钢筋与中心环相接，所述防堵模块上下布置，最上层的防堵模块连接顶部的固定外环，最下层的防堵模块连接底部的固定外环；所述疏通装置为穿插于每层对应的小钢筋环内的限位钢筋，限位钢筋由锚具固定于最上层和最下层防堵装置的小钢筋环内；上下相邻的防堵模块之间通过连接模块连接。
2.如权利要求1所述的隧道通风竖井爆破开挖的多功能防堵疏通装置，其特征在于，所述连接模块由上连接钢筋、套筒和下连接钢筋组成，所述上连接钢筋与相邻上层防堵装置的大钢筋环的下端连接，上连接钢筋通过套筒与下连接钢筋连接，所述下连接钢筋与相邻下层防堵装置的大钢筋环的上端连接。
3.如权利要求1或2所述的隧道通风竖井爆破开挖的多功能防堵疏通装置，其特征在于，顶部和底部外环均对称布置有4个限位孔，顶部还布置有2组对称吊环。
4.如权利要求1或2所述的隧道通风竖井爆破开挖的多功能防堵疏通装置，其特征在于，所述防堵模块中，顶层与最上中间层之间和最下中间层和底层之间间距稍大于相邻中间层之间的间距，相邻中间层为等间距布置。
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