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1、硐室的施工方法硐室种类很多，大体上可分为机械硐室和生产服务性硐室两种。机械硐室主要有卸矿、破碎、翻笼、装载硐室、卷扬机房、中央水泵房及变电所、电机车修理间等；生产服务硐室有等候室、工具库、调度室、医疗室、炸药库、会议室等。5.1硐室施工的特点及方法选择5.1.1硐室施工的特点井下各种硐室由于用途不同，其结构、形状和规格相差很大，与巷道相比，硐室有以下特点：(1)硐室的断面大、长度小，进出口通道狭窄，服务年限长，工程质量要求高，一般具有防水、防潮、防火等性能。(2)硐室周围井巷工程较多，_A硐室常与其他硐室或井巷相连，因而硐室围岩的受力情况比较复杂，难以准确进行分析，硐室支护比较困难。(3)多数
2、硐室安设有各种不同的机电设备，故硐室内需要浇筑设备基础，预留管缆沟槽及安设起重梁等。硐室施工，除应注意其本身特点外，还应和井底车场的施工组织联系起来，考虑到各工程之间的相互关系和合理安排。 5.1.2施工方法选择根据硐室围岩的稳定程度和断面大小，施工方法主要分为四种，即全断面施工法、台阶工面施工法、导硐施工法和留矿法等。(1)对围岩稳定及整体性好的岩层，硐室高度在5m以下时，如水泵房变电所等，可以采用全断面施法施工。(2)在稳定和比较稳定的岩层中，当用全断面一次掘进围岩难以维护，或硐室高度很大，施工不方便时，可选择台阶工作面法施工。(3)地质条件复杂，岩层软弱或断面过大的硐室，为了保证施工安全
3、，或解决出矸问题往往采用导硐法施工。(4)围岩整体性好，无较大裂隙和断层的大型硐室，可以选择留矿法施工。5.2硐室的施工方法5.2.1全断面法全断面施工法和普通巷道施工法基本相同。由于硐室的长度一般不大，进出口通道狭窄，不宜采用大型设备，基本上用巷道掘进常用的施工设备。如果硐室较高，钻上部炮眼就必须登碴作业，装药连线必须用梯子，因此全断面一次掘进高度一般不超过45m。这种方法的优点是利于一次成硐，工序简单，劳动效率高，施工速度快；缺点是顶板围岩暴露面积大，维护较难，浮石处理及装药不方便等。5.2.2台阶工作面法由于硐室的高度较大不便于操作，可将硐室分成两层分层施工，形成台阶工作面。上分层工作面
4、超前施工的，称为正台阶工作面施工法；下分层工作面超前施工的，称为倒台阶工作面施工法。5.2.2.1正台阶工作面施工法一般可将整个断面分为两个分层，每个分层都是一个工作面，分层高度以1. 82. 5m为宜，最大不超过3m，上分层的超前距离一般为23m。先掘上部工作面，使工作面超前而出现正台阶。爆破后先进行上分层工作面的出碴工作，然后上下分层同时打眼，如图5-1所示。 图5-1正台阶工作面开挖示意图下分层开挖时，由于工作面具有两个自由面，因此炮眼布置成水平或垂直方向均可。拱部锚杆可随上分层的开挖及时安设，喷射混凝土可视具体情况，分段或一次按照先拱后墙的顺序完成。砌碹工作可以有两种方法：一种是在距下
5、分层工作面1.52. 5m处用先墙后拱法砌筑；另一种方法是先拱后墙，即随上分层掘进把拱帽先砌好，下分层随掘随砌墙，使墙紧跟迎头。这种方法的优点是断面呈台阶形布置，施工方便，有利于顶板维护，下台阶爆破效率高。缺点是使用铲斗装岩机时，上台阶要人工扒碴，劳动强度大，且上下合阶工序配合要好，不然易产生干扰。5.2.2.2倒台阶工作面施工法采用这种方法时，下部工作面超前于上部工作面，如图5-2所示。施工时先开挖下分层上分层的凿岩、装药、连线工作借助于临时台架。为了减少搭设台架的麻烦，一般采取先拉底后挑顶的方法进行。 采用喷锚支护时，支护工作可以与上分层的开挖同时进行，随后再进行墙部的喷锚支护。采用砌筑混
6、凝土支护时，下分层工作面超前46m，高度为设计的墙高，随着下分层的掘进先砌墙，上分层随挑顶随砌筑拱顶。下分层掘后的临时支护，视岩石情况可用锚喷、木材或金属棚式支架等。图5-2倒台阶工作面开挖示意图这种方法的优点是：不必人工扒岩，爆破条件好，施工效率高，砌碹时拱和墙接茬质量好。缺点是挑顶工作较困难。这两种方法应用广泛，其中先拱后墙的正台阶施工法在较松软的岩层中也能安全施工。5.2.3导坑施工法借助辅助巷道开挖大断面硐室的方法称为导坑法（导硐法）。这是一种不受岩石条件限制的通用硐室掘进法。它的实质是，首先沿硐室轴线方向掘进12条小断面巷道，然后再行挑顶、扩帮或拉底，将硐室扩大到设计断面。其中首先掘
7、进的小断面巷道，叫做导坑（导硐），其断面为48rr12。它除为挑顶、扩帮或拉底提供自由面外，还兼作通风、行人和运输之用。开挖导坑还可进一步查明硐室范围内的地质情况。导坑施工法是在地质条件复杂时保持围岩稳定的有效措施。在大断面硐室施工时，为了保持围岩稳定，通常可采用两项措施：一是尽可能缩小围岩暴露面积；二是硐室暴露出的断面要及时进行支护。导坑施工法有利于保持硐室围岩的稳定性，这在硐室稳定性较差的情况下尤为重要。采用导坑施工法，可以根据地质条件、硐室断面大小和支护形式变换导坑的布置方式和开挖顺序灵活性大，适用性广，因此应用甚广。导坑法施工的缺点是由于分部施工，故与全断面法，台阶工作面施工法相比，施
8、工效率低。5.2.3.1中央下导坑施工法导坑位于硐室的中部并沿底板掘进。通常导坑沿硐室的全长一次掘出。导坑断面的规格按单线巷道考虑并以满足机械装岩为准。当导坑掘至预定位置后，再行开帮、挑顶，并完成永久支护工作。当硐室采用喷锚支护时，可用中央下导坑先挑顶后开帮的顺序施工，如图5-3所示。挑顶的矸石可用人工或装岩机装出；挑顶后随即安装拱部锚杆和喷射混凝土，然后开帮喷墙部混凝土。为了获得平整的轮廓面，挑顶、开帮扩大断面时，拱部和墙部均需预留光面层。根据围岩情况，开帮工作可以在拱顶支护全部完成后一次进行，亦可错开一定距离平行进行。砌筑混凝土支护的硐室，适用中央下导坑先开帮后挑顶的顺序施工，如图5-4所
9、示。在开帮的同时完成砌墙工作，挑顶后砌拱。 图5-3某矿提升机硐室采用下导硐先拱后墙的开挖顺序图1-下导硐；2-挑顶；3拱部光面层；4-扩帮；5-墙部光面层 图5-4下导坑先墙后拱的开挖顺序图 1-下导坑；2一扩帮；3-墙部光面层；4-拱部；5-拱部光面层中央下导坑施工法一般适用于跨度为45m、围岩稳定性较差的硐室，但如果采用先拱后墙施工时，适用范围可以适当加大。这种方法的主要优点是顶板易于维护，工作比较安全，易于保持围岩的稳定性，但施工速度慢、效率低。5.2.3.2两侧导坑施工法在松软、不稳定岩层中，当硐室跨度较大时，为了保证施工安全，一般都采用这种施工方法。在硐室两侧紧靠墙的位置沿底板开凿
10、两条小导坑，一般宽为1. 82. Om，高为2m左右。导坑随掘随砌墙，然后再掘上一层导坑并接墙，直至拱基线为止。第一次导坑将矸石出净，第二次导坑的矸石崩落在下层导坑里代替脚手架。当墙全部砌完后就开始挑顶砌拱。挑顶由两侧向中央前进，拱部爆破时可将大部分矸石直接崩落到两侧导坑中，有利于采用机械出岩，如图5-5所示。拱部可用喷锚支护或砌混凝土，喷锚的顺序视顶板情况而定。拱部施工完后，再掘中间岩柱。这种施工方法在软岩中应用较广。 图5-5侧壁下导坑施工法1-两侧下导坑；2-墙部光面层；3-挑顶4-拱部光面层；5中心岩柱 5.2.3.3上下导坑施工法上下导坑法原是开挖大断面隧道的施工方法，近年来随着光爆
11、喷锚技术的应用，扩大了它的使用范围，在金属矿山高大硐室的施I中得到推广使用。某矿地下粗破碎硐室掘进断面尺寸为31. 4m14. 15m11. 8m（长宽高），断面面积为154. 9m2。该硐室在施工中采用了上下导坑施工法，如图5-6所示。 图5-6硐室开挖顺序及天井导坑布置I一开挖顺序；1号-6号一天井编号这种施工方法适用于中等稳定和稳定性较差的岩层，围岩不允许暴露时间过长或暴露面积过大的开挖跨度大、墙很高的大硐室，如地下破碎机硐室、大型提升机硐室等。5.2.4留矿法留矿法是金属矿山采矿方法的一种。用留矿法采矿时，在采场中将矿石放出后剩下的矿房就相当于一个大硐室。因此，在金属矿山，当岩体稳定，
12、硬度在中等以上(f8)，整体性好，无较大裂隙、断层的大断面硐室，可以采用浅眼留矿法施工，其施工方法如图57所示。图5-7某矿粗碎硐室采用留矿法施工示意图1-上向炮孔；2-作业空间；3-顺路天井；4主井联络道；5-副井联络道；6下部储矿仓；7-主井；8-副井采用留矿法施工破碎硐室时，为解决行人、运输、通风等问题，应先掘出装载硐室、下部储矿仓和井筒与硐室的联络道。然后从联络道进入硐室，并以拉底方式沿硐室底板按全宽拉开上掘用的底槽，其高度为1.82Om。以后用上向凿岩机分层向上开凿，眼深1.51. 8m，炮眼间距为0. 8mXO6m或1Om0.8m，掏槽以楔形长条状布置在每层的中间。爆破后的岩碴，经
13、下部贮矿仓通过漏斗放出一部分，但仍保持碴面与顶板间距为1.82Om，以利继续凿岩、爆破作业，直至掘至硐室顶板为止。为了避免漏斗的堵塞，应控制爆破块度，大块应及时处理。顺路天井用于上下人员、材料并用于通风。使用留矿法开挖硐室的掘进顺序是自下而上，但进行喷锚支护的顺序则是自上而下先拱后墙，凿岩和喷射工作均以碴堆为工作台。当硐室上掘到设计高度，符合设计规格后，用碴堆作工作台进行拱部的喷锚支护。在拱顶支护后，利用分层降低碴堆面的形式，自上而下逐层进行边墙的喷锚支护。这样随着边墙支护的完成，硐室中的岩碴也就通过漏斗放完。如果边墙不需要支护，硐室中的岩碴便可一次放出，但在放碴过程中需将四周边墙的松石处理干
14、净，以保证安全。留矿法开挖硐室的主要优点是：工艺简单，辅助工程量小，作业面宽敞，可布置多台凿岩机同时作业，工效高。我国金属矿山利用此法施工大型硐室已取得了成功的经验，但该法受到地质条件的限制，岩层不稳定时不宜使用。同时，要求底部最好有漏斗装车的条件，比如粗碎硐室的下部贮矿仓。因此此法应用不如导坑法广泛。5.3光爆、喷锚技术在硐室施工中的应用实例富家矿位于吉林省磐石市红旗岭镇富家屯，有磐桦公路相通，是吉林吉恩镍业股份有限公司年产20万t的中型有色矿山，更是吉林吉恩镍业股份有限公司的原料基地（1963年建矿露天开采，1990年转入井下开采）。由于露天保安矿柱、露天两翼、边坡矿的回采，极大地破坏了露
15、天坑假底的防水层，雨季大雨直接灌入井下。为保证在雨季正常生产、出矿、供矿，使富家矿稳渡汛期，增大井下排水系统能力是非常重要的。为了增大井下排水能力，在130m中段水仓安装了两台200D436型水泵。但井下主配电变压器容量不够，需要增容。而原有主配电硐室的规格远远不能满足安全技术规程要求的空间，需要重新开凿一个新的大型配电硐室。 (1)地质概况。硐室选择在岩体下盘主运输巷道的下盘侧，岩体为黑云母片麻岩夹薄层状或扁豆状花岗质片麻岩、角闪岩及大埋岩。按基性一超基性岩体类型划分，岩体属于斜方辉岩型。主要岩相为斜方辉岩（局部强烈次闪石化为蚀变辉岩）和少量苏长岩，斜方辉岩为岩体总体积的96%，苏长岩多分布在岩体边部与围岩呈构造破碎接触，岩石硬度f=46。这样的岩石极易风化潮解，稳定性差，暴露时间稍长，容易发生冒顶片帮。 (2)硐室施工方案：1)硐室开凿设计要求。根据机电设备的选型和安全技术要求和井巷掘进的安全技术、设备设施安装的技术要求，以及现场生产实际要求，设计施工硐室断面为12mX6.4m6.2m的大型配电硐室。
