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1、第十三章 硐室及交岔点,第一节 硐室施工方法第二节 交岔点施工,2022/12/20,1,13.1硐室施工方法,在井底车场或采区用于生产或为生产服务的硐室(如马头门、水泵房、变电所、箕斗装载硐室和翻笼硐室等)，由于用途不同，其形状、结构和规模大小有很大差异，在组织硐室施工时，除应注意其本身特点外，还要考虑到各工程之间的相互关系与合理安排，同时要尽量采用新技术，如光面爆破、锚喷支护等。,2022/12/20,2,一、硐室施工特点硐室施工与一般巷道相比，具有以下特点： (1)硐室的断面大、变化多、长度短、服务年限长、工程质量要求高，一般要求具有隔爆、防潮和防火等性能。 (2)硐室周围井巷工程较多，
2、一个硐室常与其他硐室或井巷相连，故其受力状态复杂，难以准确分析，施工难度大，支护比较困难。 (3)多数硐室安有各种不同的机电设备，故硐室内还要浇筑机电设备基础，预留管线沟槽，安装起重梁等。,2022/12/20,3,13.1硐室施工方法,二、硐室施工方法根据硐室断面大小及其围岩的稳定程度，所采用的施工方法也较多，这些方法归纳起来有三类。,2022/12/20,4,13.1硐室施工方法,(一)全断面施工法全断面施工法与普通巷道施工法基本相同，采用较大型的凿岩台车、装载机和运输设备，可以取得较好的技术经济效果。如果采用巷道施工的常规设备，钻上部炮眼和打顶部锚杆眼就必须蹬碴作业，装药联线就必须用梯子
3、，此外还会遇到全断面一次爆破雷管段数不够，爆破后处理浮石困难等问题，故在常规设备条件下，全断面一次掘进硐室的高度，一般不超过45m。这种施工方法一般适用于岩层稳定，且整体性好，断面不特别大的硐室。如果采用光爆锚喷技术，适用范围可适当扩大。优点：一次成巷，工序简单，劳动效率高，施工速度快；缺点：顶板围岩暴露面积较大，不易维护，上部炮眼装药及爆破后处理危岩较困难。,2022/12/20,5,13.1硐室施工方法,(二)台阶工作面施工法台阶工作面施工法适用于围岩稳定或基本稳定，硐室高度大，采用全断面一次掘进时在 支护方面有困难的情况。台阶工作面法就是将整个硐室分成几个分层，施工时形成台阶状。若上分层
4、工作面超前下分层工作面施工，则称为正台阶工作面施工法；若下分层工作面超前 上分层工作面施工，则称为倒台阶工作面施工法。,2022/12/20,6,13.1硐室施工方法,1正台阶工作面(下行分层)施工法根据硐室的全高，将整个断面分成2个以上分层，每分层的高度以1.83.0m为宜；也可按拱基线分为上、下二个分层，上分层的超前距离一般为23m。如抚顺龙风矿-635m东部水泵房施工时，就采用了正台阶工作面施工法，如图13-1所示。,2022/12/20,7,13.1硐室施工方法,具体方法为将整个水泵房硐室分为二个分层，上分层工作面高2.5m，超前2m左右，下分层工作面呈45斜坡是为了便于上分层工作面向
5、下溜放矸石，在下分层用装载机装岩，施工组织为“两掘一锚喷”，随掘随喷一层厚5mm水泥砂浆用以临时封闭围岩，待掘进2030m后，再按设计厚度喷射混凝土作为永久支护。如果硐室的长度较小，也可以待上分层全部掘喷完后，再掘喷下分层，如图13-2所示。,2022/12/20,8,13.1硐室施工方法,若围岩稳定性较差，硐室采用砌碹支护时，也可以采用正台阶工作面施工法，此时在上分层掘进时应先用锚喷支护维护(一般锚喷支护为永久支护的一部分)。砌碹工作可落后于下分层掘进1.53.0m。如果上分层掘进采用无腿金属支架支护，砌碹工作可有两种方法：一种是砌碹工作滞后下分居掘进工作面1.52.5m；另一种是先拱后墙，
6、即上分层采用短段掘砌，先砌拱并适当加大上分层的超前距离，使下分层掘进爆破时不致损伤拱帽。下分层的掘进与砌墙也采用短段掘砌法，使墙紧跟迎头。这时整个拱部后端与墙体连成整体，前端则支在岩石台阶上，所以施工是安全的。硐室不太长时，也可把上分层拱部完全掘砌后再刷掘下分层，同时砌墙与拱连接。,2022/12/20,9,13.1硐室施工方法,采用这种施工方法应注意的问题是：要合理确定上下分层的错距，距离太大上分层出矸困难，距离过小上分层钻眼困难，故上下分层工作面的距离以便于气腿凿岩机正常工作为宜。正台阶工作面施工法的优点是：断面呈台阶式布置，施工方便，有利于顶板维护，下台阶爆破效率高；缺点是：使用铲斗式装
7、载机装岩时，上台阶要人工扒矸，劳动强度大，上下台阶工序配合要求严格，不然容易产生干扰。,2022/12/20,10,13.1硐室施工方法,2倒台阶工作面(上行分层)施工法倒台阶工作面施工法就是下分层工作面超前上分层工作面一段距离施工，并进行临时支护。上分层工作面爆破后，再进行永久支护。抚顺老虎台矿-580m中央水泵房硐室就是采用此法施工的，下分层工作面超前35m，边掘边锚，上分层工作面施工时，站在挑顶下来的矸石上打锚杆眼。顶板岩石稳定时，可掘锚15m后再喷射混凝土；顶板岩石不太稳定时，可边掘边挂金属网，最后喷射混凝土，如图13-3所示。,2022/12/20,11,13.1硐室施工方法,在采用
8、砌碹支护时，下分层高度以硐室墙高为宜。下分层工作面超前上分层工作面46m或更长。下分层在掘进时一般采用棚式临时支架，如图13-4所示。砌墙时应先用抬棚托住顶梁，再拆除临时支架腿。上分层挑顶工作是在下分层掘砌完成后进行，挑顶后立即进行砌拱。,倒台阶工作面施工法的优点是：爆破效率高，装岩方便。缺点是：如果采用砌碹支护，临时支架的安设与拆除麻烦。 与倒台阶工作面施工法相比较，正台阶工作面施工法适应范围更广，在较松软岩层中也可应用，所以在实际施工中使用得比较广泛。,2022/12/20,12,13.1硐室施工方法,(三)导硐施工法导硐施工法是先在硐室的某一部位掘进小断面导硐，导硐高度大于2m，宽度1.
9、51.8m，然后根据情况向上下或左右刷大直至设计断面。导硐施工法主要分为中央下导硐施工法和两侧导硐施工法两种。(1)中央下导硐施工法。如图13-5所示，首先在硐室断面中下部开掘导硐，超前35m以探明地质情况，后挑顶，崩落下来的矸石集中在中央导硐内，此时可蹬碴对拱顶进行支护，然后装岩，开帮叮和向两帮喷射混凝土，最后进行永久支护。此法适用于硐室高度较大(46m)，围岩稳定性较差的情况。,2022/12/20,13,13.1硐室施工方法,(2)两侧导硐施工法。两侧导硐施工法在煤矿使用较多，这种方法就是从硐室的底板开始，在硐室的两侧墙部位置，开掘两个小导硐超前掘进，逐步向上扩大。掘一层导硐后，随即砌墙
10、，再掘上一分层的小导硐，矸石存在下层导硐内不外运，蹬碴作业，再将墙接砌上去。最后将拱顶部分整个施工完后，再除去中间岩石柱，如图13-6所示。,2022/12/20,14,13.1硐室施工方法,采用锚喷支护时，两侧导硐可沿全长一次作业，随掘随喷，然后进行挑顶并完成拱部锚喷工作，最后消除中间岩柱。两侧导硐施工法主要适用于稳定性较差的松软岩层以及掘进宽、高大于6m，断面积在50m2左右的硐室。当硐室穿过的是断层破碎带时，两侧导硐的长度不宜超过4m。需要指出的是，从安全角度出发，在矿井开拓设计中，应尽可能地将硐室布置在稳定岩层中，若经过技术、经济比较后，硐室布置在稳定性差的岩层中不可避免，那就应采取可
11、靠的技术措施，保证硐室施工安全和工程质量。,2022/12/20,15,13.1硐室施工方法,13.1 硐室施工方法（小结）,硐室施工特点（三个）硐室施工方法（三类）,2022/12/20,16,13.2交岔点施工,一、交岔点类型交岔点是指巷道相交或分岔的地点，它的几种类型如图13-7所示。,2022/12/20,17,交岔点按支护形式可分为用料石或混凝土支护的砌碹交岔点；用锚杆、喷射混凝土支护的锚喷支护交岔点；用棚式支架或料石墙配型钢梁支护的简易交岔点。交岔点按结构形式可分为牛鼻子交岔点和穿尖交岔点两类，如图13-8所示。前者受力好，使用比较广泛；后者工程小，通风阻力小，承载能力小，只用于巷
12、道跨度小于5m、围岩稳定、巷道转角大于45的情况。,2022/12/20,18,13.2交岔点施工,二、道岔的概念在进行交岔点设计时，道岔的类型和参数是不可缺少的重要依据，所以必须先了解道岔的类型尺寸。道岔是轨道运输线路连接系统中的基本元件，它的作用是使车辆由一条线路过渡到另一条线路，其构造如图13-9所示。,2022/12/20,19,13.2交岔点施工,道岔由岔尖、基本轨、辙岔(岔心和翼轨)转辙曲线、护轮轨以及转辙器等部件构成。岔尖的作用是引导车辆向主线或岔线运行，矿车通过时它承受较大的冲击力。应具有足够的强度，其摆动依靠转辙器来完成。辙岔的作用是防止矿车掉道，保证车轮轮缘能顺利通过，转辙
13、曲线是位于岔尖和辙岔之间的一段曲线，其曲率半径取决于道岔的型号辙岔岔心角，简称辙岔角，是道岔的最重要参数。用/2的余切值表示道岔的号码M，即M1/2*cot/2。M越大，越小，道岔曲率半径和长度就越大，车辆通过时就越平稳；反之，平稳性就差。道岔号码M有2、3、4、5、6五种。护轮轨是防止车辆在辙岔上脱轨而设置的一段内轨。,2022/12/20,20,13.2交岔点施工,所用窄轨道岔有三种形式，即单开道岔、对称道岔和渡线道岔。其主要尺寸标注如图13-10所示，其技术特征见表13-1、表13-2和表13-3。各种型号道岔允许行驶的车辆类别及允许行驶速度见表13-4。,2022/12/20,21,1
14、3.2交岔点施工,表内的“DK”“DC”和“DX”分别表示单开道岔、对称道岔和渡线道岔；615、618、624、918和924中的第一个数字6或9表示轨距为600mm或900 mm，后两个数字表示轨型为15kg/m、18kg/m或24kg/m；两横线间的数字为道岔号码M；最后一组数字，对单开和对称道岔来说，是表示以米为单位的道岔曲线半径，对渡线道岔而言，其前两位数字表示的是以米为单位的道岔曲线半径，后两位数字表示的是以分米为单位的轨道中心距；单开和渡线道岔还有左右之分。,2022/12/20,22,13.2交岔点施工,道岔的选择选择原则是： (1)与基本轨的轨距相适应； (2)与基本轨型相适应
15、，选用与基本轨同级或高一级的道岔型号，但绝不能采用低一级的道岔； (3)与行驶车辆的类别相适应(表13-4)； (4)与行车速度相适应(表13-4)。计算时已知：所选定的道岔特征a、b、；轨道的曲线半径只；支巷对主巷的转角；主巷在交岔点处断面形状与净宽度B1和B2；支巷的净宽B3；轨道中心线至柱墩一侧边墙的距离b2和b3；此外，标准设计还规定了牛鼻子柱墩的宽度为500mm，顺主巷方向长度取200mm，在支巷方向向外沿轨道中心线或沿边墙延伸2000mm。,2022/12/20,23,13.2交岔点施工,三、交岔点施工交岔点与巷道相比不但断面大，而且中间断面的高度也是变化的，这就要求在交岔点施工过
16、程中，要根据围岩的稳定性，选择施工方法和支护形式。只要条件允许要尽量做到全断面掘进一次成巷，或尽量缩短掘支间隔时间，以防止围岩松动。有时，在井底车场中为了服从施工总组织的安排，加速连锁工程的施工，当岩石条件较好时，可以允许先掘其中一支巷道，然后再在前面巷道掘进的同时，对交岔点进行刷大与支护，不过此时的刷大与支护工作，应不影响前面巷道的施工，以保证连锁工程的连续与快速施工。目前，在全国大多数煤矿的交岔点施工中，都广泛采用光面爆破和锚喷支护，不但提高了交岔点施工的速度，也提高了交岔点支护的质量。,2022/12/20,24,13.2交岔点施工,2022/12/20,25,13.2交岔点施工,202
17、2/12/20,26,13.2交岔点施工,2022/12/20,27,13.2交岔点施工,2022/12/20,28,13.2交岔点施工,(一)交岔点施工方法交岔点施工方法有很多，归纳起来主要有以下四种： (1)若围岩稳定，可采用一次成巷的施工方法，随掘随锚喷或先锚后喷一次完成。 (2)若围岩中等稳定，或巷道断面较大时，可先掘出一支巷道，并对边墙进行锚喷，余下的周边围岩喷3050mm厚混凝土(围岩条件差时，可加打锚杆)作临时支护，然后分段刷帮挑顶，随即进行锚喷。如果采用砌碹支护，开始可以以全断面由主巷道向支巷方问掘砌，在断面较大处，则用小断面向两支巷掘进并将边墙筑起，同时把柱墩掘砌好，然后分段
18、挑顶砌碹，交岔点跨度最大部分的碹体宜在最后砌成。,2022/12/20,29,13.2交岔点施工,(3)若围岩稳定性较差，可采用先掘砌柱墩，再刷砌扩大断面部分的方法。一种方法是：由主巷向支巷方向掘进，随掘随砌边墙，掘通后以小断面横向掘出岔口，并将支巷掘出一部分，将校墩砌好，然后再刷砌扩大断面，如图13-11(a)所示；另一种方法是：光由支巷掘至岔口，然后以小断面横向与主巷贯通，将柱墩处的拱墙砌好，随后边掘边砌主巷，主巷完成后反过来向柱墩方向刷砌，如图13-11(b)所示。,2022/12/20,30,13.2交岔点施工,(4)若围岩稳定性差，为防止围岩暴露面积过大，可采用导硐法施工。如图13-
19、12所示，先以小断面导硐，将交岔点各巷口、柱墩和边墙掘砌好后，从主巷向岔口方向挑顶砌拱，从加快施工速度，也从安全角度出发，中间岩柱待交岔点刷砌完成后，再用放小炮的方法除去。,2022/12/20,31,13.2交岔点施工,需要指出的是当交岔点位于一些松软或特别破碎的岩层中时，由于地应力大，采用刚性交护容易失败，永久支护应采用可缩性U形钢支架，或锚喷网支护以及锚喷网与其他支护的混合支护，若顶板在爆破后易冒顶，应采用超前锚杆支护维护顶板。交岔点的施工方法多种多样，以上介绍的只是几种基本方法，在实际施工中应根据围岩条件、断面大小、施工设备和施工技术等具体情况灵活运用。,2022/12/20,32,1
20、3.2交岔点施工,(二)施工中应处理好的技术问题 (1)做好测量工作。施工测量除了定期给出中、腰线外，还要给出变断面部分的起点，必要时还要找出主巷与支巷轨道中心线的交点。根据交岔点施工图计算出开帮长度和开帮量。图13-13所水是确定刷帮范围的方法之一，主巷轨道中心线的P点是刷帮起点，通过P点作一直线平行于扩大边墙，并与支巷轨道中心线交与Q点，根据交岔点施工图可定出两轨道中心线的交点O及OP或OQ的长度，其值亦可通过计算求得，施工测量可在现场定出P点，放出PQ线，与PQ相距为S得一条平行线即为开帮线。,2022/12/20,33,(2)交岔点一般应从主巷向分岔口的方向进行刷大与砌碹，即在两支巷先
21、行砌成功以后，再自小断面向岔口刷砌，这样砌拱和壁后充填容易保证质量，最后再岔口封顶。 (3)刷砌扩大部分时，若围岩条件差，必须采用过顶梁作临时支护，过顶方法如图13-14所示。挑顶后将过顶梁的一端搭在已砌好的碹拱上，另一端插入事先迎头岩面上掏出的梁窝内，或搭在支于原支架梁顶上的小柱上，依次由中间向两边刷大，逐步穿梁，梁后用背板梁头一直到墙为止，在过顶梁的保护下，架立碹胎，拆一根梁，砌一部分拱，两边对称地拆梁与砌碹，直到封顶(合龙门)为止。,2022/12/20,34,13.2交岔点施工,(4)交岔点断面变化部分，拱跨度增加，拱高也随之增加，而墙高却是逐渐降低的。在架设碹胎时，各架碹胎基脚点必须
22、精确测定，并架设牢固，不使其移动，特别是最初的两架碹胎更应如此，以便作为以后各架的架设标准。通常在碹胎两肩处各用一、二块长度为普通模板两倍的长模板进行导向，以标定其后几架碹胎的位置。如图13-15所示，扩大部分如用料石砌碹，则为了适应逐渐加宽的要求，在恰当位置上要增加楔形料石，并逐渐增加料石行数。施工中不允许利用砂浆或楔石片代替楔形料石，更不允许将行与行的关系弄乱。,2022/12/20,35,13.2交岔点施工,(5)柱墩是交岔点受力最大的地方，可以用料石砌筑，但最好用混凝土浇筑。若用锚喷支护交岔点时，常采用在交岔点掘进到柱墩处时预留光爆层300400mm，交岔点其他部分掘锚结束后，再用打浅
23、眼放小炮(眼距150mm)的方法刷出柱墩，随后锚喷成形。 (6)岔口处的碹胎是整个工程的关键，用混凝土砌碹时，先将岔口两巷道口的拱墙砌筑好，TN处应设立一架大碹胎，若MN距离较大，TM处也应架设一架大碹胎，将柱墩向上砌筑至与两巷口拱顶齐平的位置再从巷口的拱顶碹胎向大拱TM碹胎搭设模板，浇筑好混凝土后再进行三角带TMN部分的施工和封顶(图13-15)。用这种方法施工，碹脸呈一斜面，比垂直的岔口碹脸通风阻力小，如图13-16(a)所示。若交岔点用料石砌筑，TM大碹胎更为重要，在两巷口拱顶上还要设一架和TM大碹胎规格相同的“爬骨”，是顺着TN与TM铺放的模板能顺势成形。先将拱部砌碹到伸入碹脸之内一块
24、料石左右，然后在填实碹后空隙，再自小拱砌起碹脸与大拱相接，如图13-16(b)所示。,2022/12/20,36,13.2交岔点施工,(三)棚式支架交岔点结构与施工棚式支架交岔点主要在岩层稳定、服务年限较短的巷道中使用。其结构有直角交岔点，如图13-17(a)所示；锐角交岔点，如图13-17(b)所示。这类交岔点宽度变化而高度不变，施工方法比较简单，在施工时首先将主巷掘过分巷35m，然后在开口处架设抬棚，再进行分巷掘进。,2022/12/20,37,13.2交岔点施工,第13章思考与练习,P2211硐室施工的特点是什么?2硐室施工方法有哪三类?各适用于什么条件?3试述正台阶工作面施工法的特点。4交岔点按结构型式可划分几类?其适用条件是什么?5交岔点施工中应注意哪些技术问题?,2022/12/20,38,
