一种非煤矿山地下大型硐室的开挖方法与流程

本发明提供了一种非煤矿山地下大型硐室的开挖方法，属于非煤矿山地下大型硐室工程施工领域。

背景技术：

非煤矿山地下大型硐室是地下矿山重要建筑，这种硐室具有断面大、硐室服务年限长、施工难度大、工程质量要求高的特点，它是基建工程中关键的部分。随着采矿业的发展和施工技术的不断提高，地下矿山对大型硐室的施工要求也越来越高。

非煤矿山地下大型硐室作为地下重要的建筑之一，具有高度高、跨度大、施工工艺复杂的特点，当遇到工程地质条件复杂时，要求最大限度地缩短工期、降低能耗、增加效益、确保工程质量和安全。

目前，常用的施工方式是导硐法，导硐法就是先以小断面超前掘进，然后再逐步刷大到设计断面。虽然导硐法是一种安全可靠的施工方法，但是其缺点是施工步骤多，速度较慢。采用全断面一次掘进施工难度大、效率低、安全风险大，通常采用台阶施工法、天井施工法、斜坡道施工法、导硐施工法，由于台阶施工主要适合手抱钻，且不利于顶板支护，而天井法施工效率低，速度慢。

技术实现要素：

本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种非煤矿山地下大型硐室的开挖方法。

本发明解决技术问题所采用的方案是一种非煤矿山地下大型硐室的开挖方法，包括以下步骤：

步骤 S1：在硐室的两端同时相向施工，分别掘进倾斜巷道，长度为10-25m，坡度为18%；

步骤S2：两倾斜巷道的斜坡顶施工至硐室设计高度位置时，两端同时相向施工，平坡掘进水平巷道；

步骤S3：水平巷道掘进至岩体剩5-10m时采用单侧施工，将水平巷道贯通；

步骤S4：开始进行水平巷道的分段半边导硐，先在水平巷道的端部段布置炮孔，同时根据岩体情况进行临时支护，采用管缝锚杆固定在岩体上并喷射混凝土；

步骤S5：采用光面爆破控制硐室半边拱部轮廓成型，成型后在硐室半边拱部进行第一次锚网永久支护；

步骤S6：支护完毕后刷扩硐室另一半边拱部，布置炮孔同时根据岩体情况进行临时支护，采用管缝锚杆固定在岩体上并喷射混凝土；

步骤S7：采用光面爆破控制硐室另一半边拱部轮廓成型，成型后在硐室另一半边拱部进行第二次锚网、锚索永久支护；

步骤S8：在步骤S5、S7中成型的硐室拱部上进行喷射混凝土永久支护；

步骤S9：水平巷道端部段的硐室拱部永久支护完毕后，采用步骤S4-S8的方法逐渐将整条水平巷道的硐室拱部成型并锚网、锚索、喷射混凝土永久支护完毕；

步骤S10：工程车位于水平巷道，进行两倾斜巷道的斜坡顶的分段逐渐刷扩，在倾斜巷道的一斜坡顶段刷扩并布置炮孔，同时根据岩体情况进行临时支护，采用管缝锚杆固定在岩体上并喷射混凝土；

步骤S11：采用光面爆破控制倾斜巷道的斜坡顶的硐室拱部轮廓成型，成型后在硐室拱部进行锚网、锚索永久支护，并喷射混凝土永久支护；

步骤S12：步骤S10、步骤S11中掉落的岩体填埋于倾斜巷道的斜坡道上，工程车底部借着掉落的岩体支撑逐渐前移，并采用步骤S10-11的方法逐渐将倾斜巷道的整个斜坡顶的硐室拱部成型并锚网、锚索、喷射混凝土永久支护完毕；

步骤S13：整个硐室拱部施工完毕后，进行硐室下部施工，正向进行起底，同时根据岩体情况对墙部进行喷射砼、管缝锚杆临时支护；

步骤S14：进行检修坑、泥沙沉淀池、悬吊设施基础的开挖，最后进行硐室底板铺筑、悬吊设施基础浇筑作业。

进一步的，在步骤S6中，硐室另一半边拱部的刷扩采用前进式的打眼掘进方式。

进一步的，在步骤S7中，锚索支护可采用锚索台车，主要施工工序如下：

步骤S71：打孔；

步骤S72：插钢绞线；

步骤S73：堵孔；

步骤S74：注浆；

步骤S75：安锚具；

进一步的，在步骤S11中，喷射混凝土永久支护的厚度为100mm-150mm。

进一步的，在步骤S14中，硐室底板均为C30混凝土铺筑。

进一步的，在步骤S14中，悬吊设施基础浇筑过程中，混凝土用插入式振捣器捣固，振动棒插入下层混凝土40～50mm，每次移动400mm左右，振动时间20～30s。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：针对地下大型硐室高度高、跨度大，施工工序复杂，且要求最大程度的缩短工期的问题，通过采用倾斜巷道与水平巷道相结合，先在水平巷道中进行半边导硐，配合布置炮孔、临时支护、光面爆破、第一次锚网永久支护成型出硐室半边拱部轮廓，再刷扩硐室另一半边拱部，配合布置炮孔、临时支护、光面爆破、第二次锚网、锚索、喷射混凝土永久支护成型出硐室另一半边拱部轮廓，当水平巷道的硐室拱部分段掘进施工完毕后，进行倾斜巷道的斜坡顶的硐室拱部成型施工，最后再进行起底，可以解决施工速度慢，施工效率低下，施工劳动强度大的难题，进而提高施工进度。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1为该发明实施例的倾斜巷道、水平巷道掘进示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图1的B-B剖视图；

图4为图2中的布置炮孔示意图；

图5为硐室半边拱部轮廓成型示意图；

图6为硐室另一半边拱部轮廓成型示意图；

图7为倾斜巷道的斜坡顶的硐室拱部成型施工示意图一；

图8为倾斜巷道的斜坡顶的硐室拱部成型施工示意图二；

图9为倾斜巷道的斜坡顶的硐室拱部成型施工示意图三；

图10为硐室下部起底施工示意图一；

图11为硐室下部起底施工示意图二；

图12为图10的断面图；

图13为图11的断面图；

图中：

1-倾斜巷道；2-水平巷道；3-炮孔；4-第一次锚网；5-第二次锚网；6-锚索；7-斜坡顶；8-斜坡道；9-工程车；10-硐室；11-硐室半边拱部轮廓；12-硐室另一半边拱部轮廓；13-掉落的岩体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1-13所示，一种非煤矿山地下大型硐室的开挖方法，包括以下步骤：

步骤 S1：在硐室10的两端同时相向施工，分别掘进倾斜巷道1，长度为10-25m，坡度为18%；

步骤S2：两倾斜巷道的斜坡顶施工至硐室设计高度位置时，两端同时相向施工，平坡掘进水平巷道2；

步骤S3：水平巷道掘进至岩体剩5-10m时采用单侧施工，将水平巷道贯通；

步骤S4：开始进行水平巷道的分段半边导硐，先在水平巷道的端部段布置炮孔3，同时根据岩体情况进行临时支护，采用管缝锚杆固定在岩体上并喷射混凝土；

步骤S5：采用光面爆破控制硐室半边拱部轮廓11成型，成型后在硐室半边拱部进行第一次锚网4永久支护；

步骤S6：支护完毕后刷扩硐室另一半边拱部，布置炮孔同时根据岩体情况进行临时支护，采用管缝锚杆固定在岩体上并喷射混凝土；

步骤S7：采用光面爆破控制硐室另一半边拱部轮廓12成型，成型后在硐室另一半边拱部进行第二次锚网5、锚索6永久支护；

步骤S8：在步骤S5、S7中成型的硐室拱部上进行喷射混凝土永久支护；

步骤S9：水平巷道端部段的硐室拱部永久支护完毕后，采用步骤S4-S8的方法逐渐将整条水平巷道的硐室拱部成型并锚网、锚索、喷射混凝土永久支护完毕；

步骤S10：工程车位于水平巷道，进行两倾斜巷道的斜坡顶7的分段逐渐刷扩，在倾斜巷道的一斜坡顶段刷扩并布置炮孔，同时根据岩体情况进行临时支护，采用管缝锚杆固定在岩体上并喷射混凝土；

步骤S11：采用光面爆破控制倾斜巷道的斜坡顶的硐室拱部轮廓成型，成型后在硐室拱部进行锚网、锚索永久支护，并喷射混凝土永久支护；

步骤S12：步骤S10、步骤S11中掉落的岩体填埋于倾斜巷道的斜坡道8上，工程车9底部借着掉落的岩体13支撑逐渐前移，并采用步骤S10-11的方法逐渐将倾斜巷道的整个斜坡顶的硐室拱部成型并锚网、锚索、喷射混凝土永久支护完毕；

步骤S13：整个硐室拱部施工完毕后，进行硐室下部施工，正向进行两次分层起底，保证硐室底部平整性，同时根据岩体情况对墙部进行喷射砼、管缝锚杆临时支护，支护规格及喷浆厚度按照设计要求执行，由于硐室施工时工序合理，施工方便，机械化程度高，因此能够大大提高施工速度；

步骤S14：进行检修坑、泥沙沉淀池、悬吊设施基础的开挖，最后进行硐室底板铺筑、悬吊设施基础浇筑作业。

在本实施例中，在步骤S6中，硐室另一半边拱部的刷扩采用前进式的打眼掘进方式，保证拱部刷扩质量。

在本实施例中，在步骤S7中，锚索支护可采用锚索台车，主要施工工序如下：

步骤S71：打孔；

步骤S72：插钢绞线；

步骤S73：堵孔；

步骤S74：注浆；

步骤S75：安锚具；

在本实施例中，在步骤S11中，喷射混凝土永久支护的厚度为100mm-150mm，支护工艺与典型巷道断面施工支护工艺相同。

在本实施例中，在步骤S14中，硐室底板均为C30混凝土铺筑。

在本实施例中，在步骤S14中，悬吊设施基础浇筑过程中，混凝土用插入式振捣器捣固，振动棒插入下层混凝土40～50mm，每次移动400mm左右，振动时间20～30s。

在本实施例中，可采用全机械化作业的方式，即掘进施工（台车）、喷射混凝土（喷浆台车）、锚杆施工（锚杆台车）、锚索施工（锚索台车）。

在本实施例中，由于硐室断面较大，不宜一次进行全断面开挖，可考虑先半边导硐，永久支护完毕后，再刷扩另一侧。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。