硐室及交岔點

1、第十三章 硐室及交岔點,13.1硐室施工方法,在井底車場或采區(qū)用于生產(chǎn)或為生產(chǎn)服務的硐室(如馬頭門、水泵房、變電所、箕斗裝載硐室和翻籠硐室等)，由于用途不同，其形狀、結(jié)構(gòu)和規(guī)模大小有很大差異，在組織硐室施工時，除應注意其本身特點外，還要考慮到各工程之間的相互關(guān)系與合理安排，同時要盡量采用新技術(shù)，如光面爆破、錨噴支護等,25.01.2021,2,一、硐室施工特點 硐室施工與一般巷道相比，具有以下特點： (1)硐室的斷面大、變化多、長度短、服務年限長、工程質(zhì)量要求高，一般要求具有隔爆、防潮和防火等性能。 (2)硐室周圍井巷工程較多，一個硐室常與其他硐室或井巷相連，故其受力狀態(tài)復雜，難以準確分析，施

2、工難度大，支護比較困難。 (3)多數(shù)硐室安有各種不同的機電設備，故硐室內(nèi)還要澆筑機電設備基礎，預留管線溝槽，安裝起重梁等,25.01.2021,3,13.1硐室施工方法,二、硐室施工方法 根據(jù)硐室斷面大小及其圍巖的穩(wěn)定程度，所采用的施工方法也較多，這些方法歸納起來有三類,25.01.2021,4,13.1硐室施工方法,一)全斷面施工法 全斷面施工法與普通巷道施工法基本相同，采用較大型的鑿巖臺車、裝載機和運輸設備，可以取得較好的技術(shù)經(jīng)濟效果。如果采用巷道施工的常規(guī)設備，鉆上部炮眼和打頂部錨桿眼就必須蹬碴作業(yè)，裝藥聯(lián)線就必須用梯子，此外還會遇到全斷面一次爆破雷管段數(shù)不夠，爆破后處理浮石困難等問題，

3、故在常規(guī)設備條件下，全斷面一次掘進硐室的高度，一般不超過45m。這種施工方法一般適用于巖層穩(wěn)定，且整體性好，斷面不特別大的硐室。如果采用光爆錨噴技術(shù)，適用范圍可適當擴大。 優(yōu)點：一次成巷，工序簡單，勞動效率高，施工速度快； 缺點：頂板圍巖暴露面積較大，不易維護，上部炮眼裝藥及爆破后處理危巖較困難,25.01.2021,5,13.1硐室施工方法,二)臺階工作面施工法 臺階工作面施工法適用于圍巖穩(wěn)定或基本穩(wěn)定，硐室高度大，采用全斷面一次掘進時在 支護方面有困難的情況。 臺階工作面法就是將整個硐室分成幾個分層，施工時形成臺階狀。 若上分層工作面超前下分層工作面施工，則稱為正臺階工作面施工法； 若下分

4、層工作面超前 上分層工作面施工，則稱為倒臺階工作面施工法,25.01.2021,6,13.1硐室施工方法,1正臺階工作面(下行分層)施工法 根據(jù)硐室的全高，將整個斷面分成2個以上分層，每分層的高度以1.83.0m為宜；也可按拱基線分為上、下二個分層，上分層的超前距離一般為23m。 如撫順龍風礦-635m東部水泵房施工時，就采用了正臺階工作面施工法，如圖13-1所示,25.01.2021,7,13.1硐室施工方法,具體方法為將整個水泵房硐室分為二個分層，上分層工作面高2.5m，超前2m左右，下分層工作面呈45斜坡是為了便于上分層工作面向下溜放矸石，在下分層用裝載機裝巖，施工組織為“兩掘一錨噴”，

5、隨掘隨噴一層厚5mm水泥砂漿用以臨時封閉圍巖，待掘進2030m后，再按設計厚度噴射混凝土作為永久支護。 如果硐室的長度較小，也可以待上分層全部掘噴完后，再掘噴下分層，如圖13-2所示,25.01.2021,8,13.1硐室施工方法,若圍巖穩(wěn)定性較差，硐室采用砌碹支護時，也可以采用正臺階工作面施工法，此時在上分層掘進時應先用錨噴支護維護(一般錨噴支護為永久支護的一部分)。砌碹工作可落后于下分層掘進1.53.0m。如果上分層掘進采用無腿金屬支架支護，砌碹工作可有兩種方法：一種是砌碹工作滯后下分居掘進工作面1.52.5m；另一種是先拱后墻，即上分層采用短段掘砌，先砌拱并適當加大上分層的超前距離，使下

6、分層掘進爆破時不致?lián)p傷拱帽。下分層的掘進與砌墻也采用短段掘砌法，使墻緊跟迎頭。這時整個拱部后端與墻體連成整體，前端則支在巖石臺階上，所以施工是安全的。硐室不太長時，也可把上分層拱部完全掘砌后再刷掘下分層，同時砌墻與拱連接,25.01.2021,9,13.1硐室施工方法,采用這種施工方法應注意的問題是：要合理確定上下分層的錯距，距離太大上分層出矸困難，距離過小上分層鉆眼困難，故上下分層工作面的距離以便于氣腿鑿巖機正常工作為宜。 正臺階工作面施工法的優(yōu)點是：斷面呈臺階式布置，施工方便，有利于頂板維護，下臺階爆破效率高； 缺點是：使用鏟斗式裝載機裝巖時，上臺階要人工扒矸，勞動強度大，上下臺階工序配合

7、要求嚴格，不然容易產(chǎn)生干擾,25.01.2021,10,13.1硐室施工方法,2倒臺階工作面(上行分層)施工法 倒臺階工作面施工法就是下分層工作面超前上分層工作面一段距離施工，并進行臨時支護。上分層工作面爆破后，再進行永久支護。撫順老虎臺礦-580m中央水泵房硐室就是采用此法施工的，下分層工作面超前35m，邊掘邊錨，上分層工作面施工時，站在挑頂下來的矸石上打錨桿眼。頂板巖石穩(wěn)定時，可掘錨15m后再噴射混凝土；頂板巖石不太穩(wěn)定時，可邊掘邊掛金屬網(wǎng)，最后噴射混凝土，如圖13-3所示,25.01.2021,11,13.1硐室施工方法,在采用砌碹支護時，下分層高度以硐室墻高為宜。下分層工作面超前上分層

8、工作面46m或更長。下分層在掘進時一般采用棚式臨時支架，如圖13-4所示。砌墻時應先用抬棚托住頂梁，再拆除臨時支架腿。上分層挑頂工作是在下分層掘砌完成后進行，挑頂后立即進行砌拱,倒臺階工作面施工法的優(yōu)點是：爆破效率高，裝巖方便。缺點是：如果采用砌碹支護，臨時支架的安設與拆除麻煩。 與倒臺階工作面施工法相比較，正臺階工作面施工法適應范圍更廣，在較松軟巖層中也可應用，所以在實際施工中使用得比較廣泛,25.01.2021,12,13.1硐室施工方法,三)導硐施工法 導硐施工法是先在硐室的某一部位掘進小斷面導硐，導硐高度大于2m，寬度1.51.8m，然后根據(jù)情況向上下或左右刷大直至設計斷面。導硐施工法

9、主要分為中央下導硐施工法和兩側(cè)導硐施工法兩種。 (1)中央下導硐施工法。如圖13-5所示，首先在硐室斷面中下部開掘?qū)ы?，超?5m以探明地質(zhì)情況，后挑頂，崩落下來的矸石集中在中央導硐內(nèi)，此時可蹬碴對拱頂進行支護，然后裝巖，開幫叮和向兩幫噴射混凝土，最后進行永久支護。此法適用于硐室高度較大(46m)，圍巖穩(wěn)定性較差的情況,25.01.2021,13,13.1硐室施工方法,2)兩側(cè)導硐施工法。兩側(cè)導硐施工法在煤礦使用較多，這種方法就是從硐室的底板開始，在硐室的兩側(cè)墻部位置，開掘兩個小導硐超前掘進，逐步向上擴大。掘一層導硐后，隨即砌墻，再掘上一分層的小導硐，矸石存在下層導硐內(nèi)不外運，蹬碴作業(yè)，再將墻

10、接砌上去。最后將拱頂部分整個施工完后，再除去中間巖石柱，如圖13-6所示,25.01.2021,14,13.1硐室施工方法,采用錨噴支護時，兩側(cè)導硐可沿全長一次作業(yè)，隨掘隨噴，然后進行挑頂并完成拱部錨噴工作，最后消除中間巖柱。 兩側(cè)導硐施工法主要適用于穩(wěn)定性較差的松軟巖層以及掘進寬、高大于6m，斷面積在50m2左右的硐室。當硐室穿過的是斷層破碎帶時，兩側(cè)導硐的長度不宜超過4m。 需要指出的是，從安全角度出發(fā)，在礦井開拓設計中，應盡可能地將硐室布置在穩(wěn)定巖層中，若經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟比較后，硐室布置在穩(wěn)定性差的巖層中不可避免，那就應采取可靠的技術(shù)措施，保證硐室施工安全和工程質(zhì)量,25.01.2021,

11、15,13.1硐室施工方法,13.1 硐室施工方法（小結(jié),硐室施工特點（三個） 硐室施工方法（三類,25.01.2021,16,13.2交岔點施工,一、交岔點類型 交岔點是指巷道相交或分岔的地點，它的幾種類型如圖13-7所示,25.01.2021,17,交岔點按支護形式可分為用料石或混凝土支護的砌碹交岔點；用錨桿、噴射混凝土支護的錨噴支護交岔點；用棚式支架或料石墻配型鋼梁支護的簡易交岔點。 交岔點按結(jié)構(gòu)形式可分為牛鼻子交岔點和穿尖交岔點兩類，如圖13-8所示。前者受力好，使用比較廣泛；后者工程小，通風阻力小，承載能力小，只用于巷道跨度小于5m、圍巖穩(wěn)定、巷道轉(zhuǎn)角大于45的情況,25.01.20

12、21,18,13.2交岔點施工,二、道岔的概念 在進行交岔點設計時，道岔的類型和參數(shù)是不可缺少的重要依據(jù)，所以必須先了解道岔的類型尺寸。 道岔是軌道運輸線路連接系統(tǒng)中的基本元件，它的作用是使車輛由一條線路過渡到另一條線路，其構(gòu)造如圖13-9所示,25.01.2021,19,13.2交岔點施工,道岔由岔尖、基本軌、轍岔(岔心和翼軌)轉(zhuǎn)轍曲線、護輪軌以及轉(zhuǎn)轍器等部件構(gòu)成。 岔尖的作用是引導車輛向主線或岔線運行，礦車通過時它承受較大的沖擊力。應具有足夠的強度，其擺動依靠轉(zhuǎn)轍器來完成。 轍岔的作用是防止礦車掉道，保證車輪輪緣能順利通過，轉(zhuǎn)轍曲線是位于岔尖和轍岔之間的一段曲線，其曲率半徑取決于道岔的型號

13、轍岔岔心角，簡稱轍岔角，是道岔的最重要參數(shù)。用/2的余切值表示道岔的號碼M， 即M1/2*cot/2。M越大，越小，道岔曲率半徑和長度就越大，車輛通過時就越平穩(wěn)；反之，平穩(wěn)性就差。道岔號碼M有2、3、4、5、6五種。 護輪軌是防止車輛在轍岔上脫軌而設置的一段內(nèi)軌,25.01.2021,20,13.2交岔點施工,所用窄軌道岔有三種形式，即單開道岔、對稱道岔和渡線道岔。其主要尺寸標注如圖13-10所示，其技術(shù)特征見表13-1、表13-2和表13-3。各種型號道岔允許行駛的車輛類別及允許行駛速度見表13-4,25.01.2021,21,13.2交岔點施工,表內(nèi)的“DK”“DC”和“DX”分別表示單開

14、道岔、對稱道岔和渡線道岔；615、618、624、918和924中的第一個數(shù)字6或9表示軌距為600mm或900 mm，后兩個數(shù)字表示軌型為15kg/m、18kg/m或24kg/m；兩橫線間的數(shù)字為道岔號碼M；最后一組數(shù)字，對單開和對稱道岔來說，是表示以米為單位的道岔曲線半徑，對渡線道岔而言，其前兩位數(shù)字表示的是以米為單位的道岔曲線半徑，后兩位數(shù)字表示的是以分米為單位的軌道中心距；單開和渡線道岔還有左右之分,25.01.2021,22,13.2交岔點施工,道岔的選擇選擇原則是： (1)與基本軌的軌距相適應； (2)與基本軌型相適應，選用與基本軌同級或高一級的道岔型號，但絕不能采用低一級的道岔；

15、 (3)與行駛車輛的類別相適應(表13-4)； (4)與行車速度相適應(表13-4)。 計算時已知：所選定的道岔特征a、b、；軌道的曲線半徑只；支巷對主巷的轉(zhuǎn)角；主巷在交岔點處斷面形狀與凈寬度B1和B2；支巷的凈寬B3；軌道中心線至柱墩一側(cè)邊墻的距離b2和b3；此外，標準設計還規(guī)定了牛鼻子柱墩的寬度為500mm，順主巷方向長度取200mm，在支巷方向向外沿軌道中心線或沿邊墻延伸2000mm,25.01.2021,23,13.2交岔點施工,三、交岔點施工 交岔點與巷道相比不但斷面大，而且中間斷面的高度也是變化的，這就要求在交岔點施工過程中，要根據(jù)圍巖的穩(wěn)定性，選擇施工方法和支護形式。只要條件允許

16、要盡量做到全斷面掘進一次成巷，或盡量縮短掘支間隔時間，以防止圍巖松動。有時，在井底車場中為了服從施工總組織的安排，加速連鎖工程的施工，當巖石條件較好時，可以允許先掘其中一支巷道，然后再在前面巷道掘進的同時，對交岔點進行刷大與支護，不過此時的刷大與支護工作，應不影響前面巷道的施工，以保證連鎖工程的連續(xù)與快速施工。目前，在全國大多數(shù)煤礦的交岔點施工中，都廣泛采用光面爆破和錨噴支護，不但提高了交岔點施工的速度，也提高了交岔點支護的質(zhì)量,25.01.2021,24,13.2交岔點施工,25.01.2021,25,13.2交岔點施工,25.01.2021,26,13.2交岔點施工,25.01.2021,

17、27,13.2交岔點施工,25.01.2021,28,13.2交岔點施工,一)交岔點施工方法 交岔點施工方法有很多，歸納起來主要有以下四種： (1)若圍巖穩(wěn)定，可采用一次成巷的施工方法，隨掘隨錨噴或先錨后噴一次完成。 (2)若圍巖中等穩(wěn)定，或巷道斷面較大時，可先掘出一支巷道，并對邊墻進行錨噴，余下的周邊圍巖噴3050mm厚混凝土(圍巖條件差時，可加打錨桿)作臨時支護，然后分段刷幫挑頂，隨即進行錨噴。如果采用砌碹支護，開始可以以全斷面由主巷道向支巷方問掘砌，在斷面較大處，則用小斷面向兩支巷掘進并將邊墻筑起，同時把柱墩掘砌好，然后分段挑頂砌碹，交岔點跨度最大部分的碹體宜在最后砌成,25.01.20

18、21,29,13.2交岔點施工,3)若圍巖穩(wěn)定性較差，可采用先掘砌柱墩，再刷砌擴大斷面部分的方法。一種方法是：由主巷向支巷方向掘進，隨掘隨砌邊墻，掘通后以小斷面橫向掘出岔口，并將支巷掘出一部分，將校墩砌好，然后再刷砌擴大斷面，如圖13-11(a)所示；另一種方法是：光由支巷掘至岔口，然后以小斷面橫向與主巷貫通，將柱墩處的拱墻砌好，隨后邊掘邊砌主巷，主巷完成后反過來向柱墩方向刷砌，如圖13-11(b)所示,25.01.2021,30,13.2交岔點施工,4)若圍巖穩(wěn)定性差，為防止圍巖暴露面積過大，可采用導硐法施工。如圖13-12所示，先以小斷面導硐，將交岔點各巷口、柱墩和邊墻掘砌好后，從主巷向岔

19、口方向挑頂砌拱，從加快施工速度，也從安全角度出發(fā)，中間巖柱待交岔點刷砌完成后，再用放小炮的方法除去,25.01.2021,31,13.2交岔點施工,需要指出的是當交岔點位于一些松軟或特別破碎的巖層中時，由于地應力大，采用剛性交護容易失敗，永久支護應采用可縮性U形鋼支架，或錨噴網(wǎng)支護以及錨噴網(wǎng)與其他支護的混合支護，若頂板在爆破后易冒頂，應采用超前錨桿支護維護頂板。 交岔點的施工方法多種多樣，以上介紹的只是幾種基本方法，在實際施工中應根據(jù)圍巖條件、斷面大小、施工設備和施工技術(shù)等具體情況靈活運用,25.01.2021,32,13.2交岔點施工,二)施工中應處理好的技術(shù)問題 (1)做好測量工作。施工測

20、量除了定期給出中、腰線外，還要給出變斷面部分的起點，必要時還要找出主巷與支巷軌道中心線的交點。根據(jù)交岔點施工圖計算出開幫長度和開幫量。圖13-13所水是確定刷幫范圍的方法之一，主巷軌道中心線的P點是刷幫起點，通過P點作一直線平行于擴大邊墻，并與支巷軌道中心線交與Q點，根據(jù)交岔點施工圖可定出兩軌道中心線的交點O及OP或OQ的長度，其值亦可通過計算求得，施工測量可在現(xiàn)場定出P點，放出PQ線，與PQ相距為S得一條平行線即為開幫線,25.01.2021,33,2)交岔點一般應從主巷向分岔口的方向進行刷大與砌碹，即在兩支巷先行砌成功以后，再自小斷面向岔口刷砌，這樣砌拱和壁后充填容易保證質(zhì)量，最后再岔口封

21、頂。 (3)刷砌擴大部分時，若圍巖條件差，必須采用過頂梁作臨時支護，過頂方法如圖13-14所示。挑頂后將過頂梁的一端搭在已砌好的碹拱上，另一端插入事先迎頭巖面上掏出的梁窩內(nèi)，或搭在支于原支架梁頂上的小柱上，依次由中間向兩邊刷大，逐步穿梁，梁后用背板梁頭一直到墻為止，在過頂梁的保護下，架立碹胎，拆一根梁，砌一部分拱，兩邊對稱地拆梁與砌碹，直到封頂(合龍門)為止,25.01.2021,34,13.2交岔點施工,4)交岔點斷面變化部分，拱跨度增加，拱高也隨之增加，而墻高卻是逐漸降低的。在架設碹胎時，各架碹胎基腳點必須精確測定，并架設牢固，不使其移動，特別是最初的兩架碹胎更應如此，以便作為以后各架的架設標準。通常在碹胎兩肩處各用一、二塊長度為普通模板兩倍的長模板進行導向，以標定其后幾架碹胎的位置。如圖13-15所示，擴大部分如用料石砌碹，則為了適應逐漸加寬的要求，在恰當位置上要增加楔形料石，并逐漸增加料石行數(shù)。施工中不允許利用砂漿或楔石片代替楔形料石，更不允許將行與行的關(guān)系弄亂,25.01.2021,35,13.2交岔點施工,5)柱墩是交岔點受力最大的地方，可以用料石砌筑，但最