硐室的施工方法

1、硐室的施工方法硐室種類很多，大體上可分為機(jī)械硐室和生產(chǎn)服務(wù)性硐室兩種。機(jī)械硐室主要有卸礦、破碎、翻籠、裝載硐室、卷揚(yáng)機(jī)房、中央水泵 房及變電所、電機(jī)車修理間等；生產(chǎn)服務(wù)硐室有等候室、工具庫、調(diào) 度室、醫(yī)療室、炸藥庫、會議室等。5.1硐室施工的特點(diǎn)及方法選擇5.1.1硐室施工的特點(diǎn)井下各種硐室由于用途不同，其結(jié)構(gòu)、形狀和規(guī)格相差很大，與 巷道相比，硐室有以下特點(diǎn)：硐室的斷面大、長度小，進(jìn)出口通道狹窄，服務(wù)年限長，工 程質(zhì)量要求高，一般具有防水、防潮、防火等性能。硐室周圍井巷工程較多，_A硐室常與其他硐室或井巷相連，因而硐室圍巖的受力情況比較復(fù)雜，難以準(zhǔn)確進(jìn)行分析，硐室支護(hù)比 較困難。多數(shù)硐室安設(shè)

2、有各種不同的機(jī)電設(shè)備，故硐室內(nèi)需要澆筑設(shè) 備基礎(chǔ)，預(yù)留管纜溝槽及安設(shè)起重梁等。硐室施工，除應(yīng)注意其本身特點(diǎn)外，還應(yīng)和井底車場的施工組織 聯(lián)系起來，考慮到各工程之間的相互關(guān)系和合理安排。5.1.2施工方法選擇根據(jù)硐室圍巖的穩(wěn)定程度和斷面大小，施工方法主要分為四種， 即全斷面施工法、臺階工面施工法、導(dǎo)硐施工法和留礦法等。對圍巖穩(wěn)定及整體性好的巖層，硐室高度在5m以下時，如水 泵房變電所等，可以采用全斷面施法施工。在穩(wěn)定和比較穩(wěn)定的巖層中，當(dāng)用全斷面一次掘進(jìn)圍巖難以 維護(hù)，或硐室高度很大，施工不方便時，可選擇臺階工作面法施工。地質(zhì)條件復(fù)雜，巖層軟弱或斷面過大的硐室，為了保證施工 安全，或解決出矸問題

3、往往采用導(dǎo)硐法施工。圍巖整體性好，無較大裂隙和斷層的大型硐室，可以選擇留 礦法施工。5.2硐室的施工方法5.2.1全斷面法全斷面施工法和普通巷道施工法基本相同。由于硐室的長度一般 不大，進(jìn)出口通道狹窄，不宜采用大型設(shè)備，基本上用巷道掘進(jìn)常用 的施工設(shè)備。如果硐室較高，鉆上部炮眼就必須登碴作業(yè)，裝藥連線 必須用梯子，因此全斷面一次掘進(jìn)高度一般不超過45m。這種方法 的優(yōu)點(diǎn)是利于一次成硐，工序簡單，勞動效率高，施工速度快；缺點(diǎn) 是頂板圍巖暴露面積大，維護(hù)較難，浮石處理及裝藥不方便等。5.2.2臺階工作面法由于硐室的高度較大不便于操作，可將硐室分成兩層分層施工， 形成臺階工作面。上分層工作面超前施工

4、的，稱為正臺階工作面施工 法；下分層工作面超前施工的，稱為倒臺階工作面施工法。5.2.2.1正臺階工作面施工法一般可將整個斷面分為兩個分層，每個分層都是一個工作面，分 層高度以1. 82. 5m為宜，最大不超過3m，上分層的超前距離一 般為23m。先掘上部工作面，使工作面超前而出現(xiàn)正臺階。爆破后先進(jìn)行上 分層工作面的出碴工作，然后上下分層同時打眼，如圖5-1所示。圖5-1正臺階工作面開挖示意圖下分層開挖時，由于工作面具有兩個自由面，因此炮眼布置成水 平或垂直方向均可。拱部錨桿可隨上分層的開挖及時安設(shè)，噴射混凝 土可視具體情況，分段或一次按照先拱后墻的順序完成。砌碹工作可 以有兩種方法：一種是在

5、距下分層工作面1.52. 5m處用先墻后拱 法砌筑；另一種方法是先拱后墻，即隨上分層掘進(jìn)把拱帽先砌好，下 分層隨掘隨砌墻，使墻緊跟迎頭。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是斷面呈臺階形布 置，施工方便，有利于頂板維護(hù)，下臺階爆破效率高。缺點(diǎn)是使用鏟 斗裝巖機(jī)時，上臺階要人工扒碴，勞動強(qiáng)度大，且上下合階工序配合 要好，不然易產(chǎn)生干擾。5.2.2.2倒臺階工作面施工法采用這種方法時，下部工作面超前于上部工作面，如圖5-2所示。施工時先開挖下分層.上分層的鑿巖、裝藥、連線工作借助于臨時臺 架。為了減少搭設(shè)臺架的麻煩，一般采取先拉底后挑頂?shù)姆椒ㄟM(jìn)行。 采用噴錨支護(hù)時，支護(hù)工作可以與上分層的開挖同時進(jìn)行，隨后再進(jìn) 行墻部的

6、噴錨支護(hù)。采用砌筑混凝土支護(hù)時，下分層工作面超前4 6m，高度為設(shè)計的墻高，隨著下分層的掘進(jìn)先砌墻，上分層隨挑頂隨 砌筑拱頂。下分層掘后的臨時支護(hù)，視巖石情況可用錨噴、木材或金 屬棚式支架等。圖5-2倒臺階工作面開挖示意圖這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：不必人工扒巖，爆破條件好，施工效率高， 砌碹時拱和墻接茬質(zhì)量好。缺點(diǎn)是挑頂工作較困難。這兩種方法應(yīng)用廣泛，其中先拱后墻的正臺階施工法在較松軟的 巖層中也能安全施工。5.2.3導(dǎo)坑施工法借助輔助巷道開挖大斷面桐室的方法稱為導(dǎo)坑法（導(dǎo)桐法）。這 是一種不受巖石條件限制的通用桐室掘進(jìn)法。它的實(shí)質(zhì)是，首先沿桐 室軸線方向掘進(jìn)12條小斷面巷道，然后再行挑頂、擴(kuò)幫或拉底

7、， 將桐室擴(kuò)大到設(shè)計斷面。其中首先掘進(jìn)的小斷面巷道，叫做導(dǎo)坑（導(dǎo) 桐），其斷面為48rr12。它除為挑頂、擴(kuò)幫或拉底提供自由面外， 還兼作通風(fēng)、行人和運(yùn)輸之用。開挖導(dǎo)坑還可進(jìn)一步查明桐室范圍內(nèi) 的地質(zhì)情況。導(dǎo)坑施工法是在地質(zhì)條件復(fù)雜時保持圍巖穩(wěn)定的有效措施。在大 斷面硐室施工時，為了保持圍巖穩(wěn)定，通?？刹捎脙身?xiàng)措施：一是盡 可能縮小圍巖暴露面積；二是硐室暴露出的斷面要及時進(jìn)行支護(hù)。導(dǎo) 坑施工法有利于保持硐室圍巖的穩(wěn)定性，這在硐室穩(wěn)定性較差的情況 下尤為重要。采用導(dǎo)坑施工法，可以根據(jù)地質(zhì)條件、硐室斷面大小和支護(hù)形式 變換導(dǎo)坑的布置方式和開挖順序.靈活性大，適用性廣，因此應(yīng)用甚 廣。導(dǎo)坑法施工的缺

8、點(diǎn)是由于分部施工，故與全斷面法，臺階工作面 施工法相比，施工效率低。5.2.3.1中央下導(dǎo)坑施工法導(dǎo)坑位于硐室的中部并沿底板掘進(jìn)。通常導(dǎo)坑沿硐室的全長一次 掘出。導(dǎo)坑斷面的規(guī)格按單線巷道考慮并以滿足機(jī)械裝巖為準(zhǔn)。當(dāng)導(dǎo) 坑掘至預(yù)定位置后，再行開幫、挑頂，并完成永久支護(hù)工作。當(dāng)硐室采用噴錨支護(hù)時，可用中央下導(dǎo)坑先挑頂后開幫的順序施 工，如圖5-3所示。挑頂?shù)捻肥捎萌斯せ蜓b巖機(jī)裝出；挑頂后隨即 安裝拱部錨桿和噴射混凝土，然后開幫噴墻部混凝土。為了獲得平整的輪廓面，挑頂、開幫擴(kuò)大斷面時，拱部和墻部均 需預(yù)留光面層。根據(jù)圍巖情況，開幫工作可以在拱頂支護(hù)全部完成后 一次進(jìn)行，亦可錯開一定距離平行進(jìn)行。砌

9、筑混凝土支護(hù)的硐室，適用中央下導(dǎo)坑先開幫后挑頂?shù)捻樞蚴┕?，如圖5-4所示。在開幫的同時完成砌墻工作，挑頂后砌拱。7些1一 . 一 _ _ 1200 一 一 4000 變圖5-3某礦提升機(jī)桐室采用下導(dǎo)桐先拱后墻的開挖順序圖1-下導(dǎo)桐；2-挑頂；3拱部光面層；4-擴(kuò)幫；5-墻部光面層即 3000 咨七 婪圖5-4下導(dǎo)坑先墻后拱的開挖順序圖1-下導(dǎo)坑；2 一擴(kuò)幫；3-墻部光面層；4-拱部；5-拱部光面層中央下導(dǎo)坑施工法一般適用于跨度為45m、圍巖穩(wěn)定性較差的 桐室，但如果采用先拱后墻施工時，適用范圍可以適當(dāng)加大。這種方 法的主要優(yōu)點(diǎn)是頂板易于維護(hù)，工作比較安全，易于保持圍巖的穩(wěn)定 性，但施工速度慢、

10、效率低。5.2.3.2兩側(cè)導(dǎo)坑施工法在松軟、不穩(wěn)定巖層中，當(dāng)桐室跨度較大時，為了保證施工安全， 一般都采用這種施工方法。在桐室兩側(cè)緊靠墻的位置沿底板開鑿兩條 小導(dǎo)坑，一般寬為1. 82. Om,高為2m左右。導(dǎo)坑隨掘隨砌墻， 然后再掘上一層導(dǎo)坑并接墻，直至拱基線為止。第一次導(dǎo)坑將矸石出 凈，第二次導(dǎo)坑的矸石崩落在下層導(dǎo)坑里代替腳手架。當(dāng)墻全部砌完 后就開始挑頂砌拱。挑頂由兩側(cè)向中央前進(jìn)，拱部爆破時可將大部分 矸石直接崩落到兩側(cè)導(dǎo)坑中，有利于采用機(jī)械出巖，如圖5-5所示。拱部可用噴錨支護(hù)或砌混凝土，噴錨的順序視頂板情況而定。拱 部施工完后，再掘中間巖柱。這種施工方法在軟巖中應(yīng)用較廣。7因.，00

11、_儲0。_ 匕7叫一1280。圖5-5側(cè)壁下導(dǎo)坑施工法1-兩側(cè)下導(dǎo)坑；2-墻部光面層；3-挑頂4-拱部光面層；5中心巖柱5.2.3.3上下導(dǎo)坑施工法上下導(dǎo)坑法原是開挖大斷面隧道的施工方法，近年來隨著光爆噴 錨技術(shù)的應(yīng)用，擴(kuò)大了它的使用范圍，在金屬礦山高大桐室的施I中 得到推廣使用。某礦地下粗破碎桐室掘進(jìn)斷面尺寸為31. 4mX14. 15mX11. 8m(長X寬X高)，斷面面積為154. 9m2。該桐室在施工中采用了上下 導(dǎo)坑施工法，如圖5-6所示。圖5-6桐室開挖順序及大井導(dǎo)坑布置IIII一開挖順序；1號-6號一天井編號這種施工方法適用于中等穩(wěn)定和穩(wěn)定性較差的巖層，圍巖不允許 暴露時間過長或

12、暴露面積過大的開挖跨度大、墻很高的大桐室，如地 下破碎機(jī)桐室、大型提升機(jī)桐室等。5.2.4留礦法留礦法是金屬礦山采礦方法的一種。用留礦法采礦時，在采場中 將礦石放出后剩下的礦房就相當(dāng)于一個大桐室。因此，在金屬礦山， 當(dāng)巖體穩(wěn)定，硬度在中等以上(f8)，整體性好，無較大裂隙、斷層 的大斷面桐室，可以采用淺眼留礦法施工，其施工方法如圖5 7所 示。圖5-7某礦粗碎桐室采用留礦法施工示意圖1-上向炮孔；2-作業(yè)空間；3-順路天井；4主井聯(lián)絡(luò)道；5-副井聯(lián)絡(luò) 道；6下部儲礦倉；7-主井；8-副井采用留礦法施工破碎桐室時，為解決行人、運(yùn)輸、通風(fēng)等問題， 應(yīng)先掘出裝載桐室、下部儲礦倉和井筒與桐室的聯(lián)絡(luò)道。

13、然后從聯(lián)絡(luò) 道進(jìn)入桐室，并以拉底方式沿桐室底板按全寬拉開上掘用的底槽，其 高度為1.82.Om。以后用上向鑿巖機(jī)分層向上開鑿，眼深1.51. 8m，炮眼間距為0. 8mXO. 6m或1. OmX0.8m，掏槽以楔形長條狀布 置在每層的中間。爆破后的巖碴，經(jīng)下部貯礦倉通過漏斗放出一部分， 但仍保持碴面與頂板間距為1.82. Om，以利繼續(xù)鑿巖、爆破作業(yè)， 直至掘至桐室頂板為止。為了避免漏斗的堵塞，應(yīng)控制爆破塊度，大 塊應(yīng)及時處理。順路大井用于上下人員、材料并用于通風(fēng)。使用留礦 法開挖桐室的掘進(jìn)順序是自下而上，但進(jìn)行噴錨支護(hù)的順序則是自上 而下先拱后墻，鑿巖和噴射工作均以碴堆為工作臺。當(dāng)桐室上掘到

14、設(shè) 計高度，符合設(shè)計規(guī)格后，用碴堆作工作臺進(jìn)行拱部的噴錨支護(hù)。在 拱頂支護(hù)后，利用分層降低碴堆面的形式，自上而下逐層進(jìn)行邊墻的 噴錨支護(hù)。這樣隨著邊墻支護(hù)的完成，硐室中的巖碴也就通過漏斗放 完。如果邊墻不需要支護(hù)，硐室中的巖碴便可一次放出，但在放碴過 程中需將四周邊墻的松石處理干凈，以保證安全。留礦法開挖硐室的主要優(yōu)點(diǎn)是：工藝簡單，輔助工程量小，作業(yè) 面寬敞，可布置多臺鑿巖機(jī)同時作業(yè)，工效高。我國金屬礦山利用此 法施工大型硐室已取得了成功的經(jīng)驗(yàn)，但該法受到地質(zhì)條件的限制， 巖層不穩(wěn)定時不宜使用。同時，要求底部最好有漏斗裝車的條件，比 如粗碎硐室的下部貯礦倉。因此此法應(yīng)用不如導(dǎo)坑法廣泛。5.3光

15、爆、噴錨技術(shù)在硐室施工中的應(yīng)用實(shí)例富家礦位于吉林省磐石市紅旗嶺鎮(zhèn)富家屯，有磐樺公路相通，是 吉林吉恩鎳業(yè)股份有限公司年產(chǎn)20萬t的中型有色礦山，更是吉林 吉恩鎳業(yè)股份有限公司的原料基地(1963年建礦露天開采，1990年 轉(zhuǎn)入井下開采)。由于露天保安礦柱、露天兩翼、邊坡礦的回采，極 大地破壞了露天坑假底的防水層，雨季大雨直接灌入井下。為保證在 雨季正常生產(chǎn)、出礦、供礦，使富家礦穩(wěn)渡汛期，增大井下排水系統(tǒng) 能力是非常重要的。為了增大井下排水能力，在130m中段水倉安裝 了兩臺200D43X6型水泵。但井下主配電變壓器容量不夠，需要增容。 而原有主配電硐室的規(guī)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足安全技術(shù)規(guī)程要求的空間，需 要重新開鑿一個新的大型配電硐室。(1)地質(zhì)概況。硐室選擇在巖體下盤主運(yùn)輸巷道的下盤側(cè)，巖體 為黑云母片麻巖夾薄層狀或扁豆?fàn)罨◢徺|(zhì)片麻巖、角閃巖及大埋巖。