《硐室及交岔点》PPT课件.ppt

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 2020/10/14 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。 2020/10/14 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，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。 2020/10/14 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。 2020/10/14 4 硐室 施工方法 全断面 施工法 台阶工作面 施工法 正台阶工作面 (下行分层 ) 倒台阶工作面 (上行分层 ) 导硐 施工法 中央下导硐 两侧导硐 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，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。 2020/10/14 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。 2020/10/14 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。 2020/10/14 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。 2020/10/14 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，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。 2020/10/14 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。 2020/10/14 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。 2020/10/14 11 13.1 硐室施工方法 在采用砌碹支护时，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。 2020/10/14 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 1.51.8m，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。 2020/10/14 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，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。 2020/10/14 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，那就应采取可靠的 技术措施，保证硐室施工安全和工程质量。 2020/10/14 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） 2020/10/14 16 硐室 施工方法 全断面 施工法 台阶工作面 施工法 正台阶工作面 (下行分层 ) 倒台阶工作面 (上行分层 ) 导硐 施工法 中央下导硐 两侧导硐 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。 2020/10/14 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，只用于巷道跨度小 于 5m、围岩稳定、巷道转 角大于 45 的情况。 2020/10/14 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。 2020/10/14 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 M 1/2*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。 2020/10/14 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。 2020/10/14 21 13.2 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。 2020/10/14 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 ，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。 2020/10/14 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。 2020/10/14 24 13.2 交岔点施工 2020/10/14 25 13.2 交岔点施工 2020/10/14 26 13.2 交岔点施工 2020/10/14 27 13.2 交岔点施工 2020/10/14 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 挑顶砌碹，交岔点跨度最大部分的碹体宜在最后砌成。 2020/10/14 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。 2020/10/14 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 13-12 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。 2020/10/14 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。 2020/10/14 32 13.2 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。 2020/10/14 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。 2020/10/14 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。 2020/10/14 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。 2020/10/14 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。 2020/10/14 37 13.2 交岔点施工 第 13章 思考与练习 P221 1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 ? 2020/10/14 38