[0001]

本發(fā)明涉及一種豎井溜渣井開挖支護(hù)方法。適用于超深超大豎井工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

[0002]

反井法施工是采用反井鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，然后采用擴(kuò)大刀盤進(jìn)行自下而上反拉，形成一個直徑約1.4～2.0m溜渣通道，然后自上而下開挖，渣料則靠自重通過溜渣井溜至底部出渣。該施工方法廣泛應(yīng)用于煤炭系統(tǒng)的各種溜矸孔、采區(qū)風(fēng)眼、溜煤眼、安全救護(hù)孔等；水電系統(tǒng)的各種導(dǎo)井、調(diào)壓井、通風(fēng)豎井等，使用十分廣泛。

[0003]

與其它施工方法相比，反井方法具有施工安全、工作效率高、工程質(zhì)量好等特點。反井鉆機(jī)施工時，工作人員無需進(jìn)入工作面，工作人員都在環(huán)境和安全狀況較好的上部，不再受落石、淋水的傷害，避免了全事故的發(fā)生。同時，反井鉆機(jī)施工為機(jī)械化連續(xù)作業(yè)，且反井鉆機(jī)采用滾刀機(jī)械破巖，對圍巖破壞小，有利于擴(kuò)挖溜渣、通風(fēng)、排水。

[0004]

但在地質(zhì)構(gòu)造高度發(fā)育，巖塊質(zhì)量較差的現(xiàn)代火山巖區(qū)或強(qiáng)烈構(gòu)造發(fā)育區(qū)，石渣多次沖擊孔壁容易造成溜渣孔的洞壁出現(xiàn)坍塌，特別是溜渣孔的中下部位，承受的沖擊能量大，且次數(shù)多，孔壁更加容易坍塌失穩(wěn)，給施工帶來了比較大的安全風(fēng)險，同時也影響了施工進(jìn)度。

[0005]

目前對于溜渣孔的洞口的超前支護(hù)方案比較成熟，但對于調(diào)壓井深部區(qū)域的或全井段的加強(qiáng)支護(hù)較少，因此有研究出一種適用于復(fù)雜地質(zhì)條件下溜渣孔整體加固方案十分必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

[0006]

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對上述存在的問題，提供一種豎井溜渣井開挖支護(hù)方法，以解決反井開挖時，溜渣孔孔壁坍塌問題，減少施工風(fēng)險，提高施工效率。

[0007]

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種豎井溜渣井開挖支護(hù)方法，其特征在于：

[0008]

s01、完成擬開挖豎井上端洞頂空間的開挖和支護(hù)；完成擬開挖豎井下部施工支洞的開挖支護(hù)，該施工支洞開挖至擬開挖豎井內(nèi)部；完成擬開挖豎井底部尾水隧洞開挖，尾水隧洞位置低于所述施工支洞；

[0009]

s02、施工從洞頂空間沿擬開挖豎井軸線向下的先導(dǎo)孔ⅰ，直至連通下方所述施工支洞；

[0010]

s03、通過先導(dǎo)孔ⅰ配合大直徑反拉擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行反拉擴(kuò)孔，形成由施工支洞延伸至所述洞頂空間的溜渣孔ⅰ；

[0011]

s04、封堵施工支洞，使豎井范圍內(nèi)的施工支洞與所述溜渣孔ⅰ形成僅在溜渣孔ⅰ上端開口的待回填腔室，往待回填腔室內(nèi)回填混凝土；

[0012]

s05、施工從洞頂空間沿擬開挖豎井軸線向下的先導(dǎo)孔ⅱ，穿過所述施工支洞，直至連通下方所述尾水隧洞；

[0013]

s06、通過先導(dǎo)孔ⅱ配合小直徑反拉擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行反拉擴(kuò)孔，形成由尾水隧洞延伸

至所述洞頂空間的溜渣孔ⅱ；

[0014]

所述施工支洞上方的溜渣孔ⅱ側(cè)壁上形成混凝土支護(hù)層，施工支洞內(nèi)形成用于承載上部混凝土支護(hù)層的混凝土重力墩。

[0015]

所述大直徑反拉擴(kuò)孔鉆頭直徑為160～180cm；所述小直徑反拉擴(kuò)孔鉆頭直徑為140cm。

[0016]

所述混凝土采用鋼纖維混凝土。

[0017]

所述混凝土的強(qiáng)度等級至少采取b30以上，與鋼纖維的摻量不低于35kg/m3。

[0018]

所述施工支洞和尾水隧洞的高差為10～15m。

[0019]

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過兩次采用不同直徑的反拉擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行反拉擴(kuò)孔，并在第一次反拉擴(kuò)孔后回填混凝土，使第二次反拉擴(kuò)孔形成溜渣孔ⅱ孔壁形成一定厚度的(10-20cm)混凝土支護(hù)層，并在井身下部施工支洞部位回填混凝土形成重力墩，用于承載上部的混凝土支護(hù)層，起到支撐保護(hù)作用，增加了結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)。通過該施工方法，增加了豎井溜渣井及豎井井壁穩(wěn)定，防止井壁坍塌，增強(qiáng)抗石渣碰撞強(qiáng)度，使溜渣通暢，從而達(dá)到加快施工進(jìn)度，提高施工效率，保證施工安全的目的。

附圖說明

[0020]

圖1為實施例的工程布置三維示意圖。

[0021]

圖2為實施例中第一次反拉擴(kuò)孔示意圖。

[0022]

圖3為實施例中回填混凝土施工示意圖。

[0023]

圖4為圖3的a-a剖視圖。

[0024]

圖5為實施例中第二次反拉擴(kuò)孔示意圖。

[0025]

1、洞頂空間；2、交通洞；3、豎井；4、施工支洞；5、尾水隧洞；6、豎井通氣洞；7、先導(dǎo)孔??；8、大直徑反拉擴(kuò)孔鉆頭；9、鉆機(jī)平臺；10、溜渣孔ⅰ；11、反渣；12、灌漿車；13、輸漿管；14、回填混凝土；15、反井鉆機(jī)；16、小直徑反拉擴(kuò)孔鉆頭；17、混凝土重力墩；18、混凝土支護(hù)層；19、裝載車；20、出渣車；21、先導(dǎo)孔ⅱ；22、溜渣孔ⅱ。

具體實施方式

[0026]

本實施例為豎井溜渣井開挖支護(hù)方法，主要用于豎井溜渣孔的加固，以解決復(fù)雜地質(zhì)條件下深埋調(diào)壓井溜渣孔壁失穩(wěn)，進(jìn)而可能引起大直徑豎井井身段的進(jìn)一部坍塌，導(dǎo)致施工風(fēng)險加大，效率減小的情況。

[0027]

本實施例以某抽水蓄能電站為例進(jìn)行說明，電站由上、下水庫，引水隧洞、高壓豎井、地下廠房、主變室、尾水調(diào)壓井、尾水隧洞等建筑組成，總裝機(jī)314mw，兩臺機(jī)組，發(fā)電水頭440m。其中尾水調(diào)壓井上室為近城門洞形，洞身段直徑為16.9m的圓柱型，埋深約250～350m。洞身段巖體為玄武巖和火山碎屑，互層發(fā)育，節(jié)理發(fā)育，并有擠壓變形帶和斷層等構(gòu)造發(fā)育，巖體質(zhì)量差，圍巖類別以iv為主，局部v類，開挖方式為反井法溜渣開挖。

[0028]

本實施例的具體施工方法包括以下步驟：

[0029]

s01、施工空間準(zhǔn)備。在完成調(diào)壓井(擬開挖豎井)上端洞頂空間開挖支護(hù)以后，平整高程-176.70場地，形成鉆機(jī)平臺，安裝門機(jī)，安裝風(fēng)、水、電、泥漿循環(huán)池等設(shè)施，使其具備反井法施工條件。

[0030]

在場地平整完成，風(fēng)、水、電準(zhǔn)備后，使用龍門吊吊裝bmc300反井鉆機(jī)，進(jìn)行反井鉆機(jī)及其配套設(shè)施安裝。bmc300反井鉆機(jī)包括：主機(jī)系統(tǒng)、鉆具系統(tǒng)、液電控系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、操作系統(tǒng)及泥漿系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等。按照現(xiàn)場實際情況，分別將主機(jī)、泵站、操作臺、起動箱等放在相應(yīng)位置。確定鉆孔中心及鉆孔角度經(jīng)測量校核準(zhǔn)確無誤，鉆機(jī)調(diào)試正常，供水供電正常，則可進(jìn)行鉆孔操作。

[0031]

在洞頂空間進(jìn)行期間，可在交通洞完成后，進(jìn)行施工支洞開挖，設(shè)計的斷面為高4m

×

寬4m，洞頂直徑4m的城門洞型，從交通洞洞口開挖至擬開挖豎井下部，且開挖至擬開挖豎井，穿過豎井軸線一定距離。此施工支洞主要作用為出渣通道并為反位鉆頭提供安裝空間。由于地質(zhì)條件較差，以iv類為主，局部v類，因此需及時支護(hù)，保證洞室穩(wěn)定。

[0032]

擬開挖豎井底部的尾水隧洞開挖是調(diào)壓井溜渣的出渣通道，需要在步驟s05，先導(dǎo)孔ⅱ開挖之前開挖完成。尾水隧洞位置低于施工支洞，施工支洞和尾水隧洞的高差為10～15m。

[0033]

s02、用直徑為φ241mm的導(dǎo)孔鉆頭自上而上進(jìn)行先導(dǎo)孔ⅰ鉆進(jìn)工作。采用的鉆速為10-20r/min，鉆壓為450-550kn，扭矩為20-30kg/m。對于先導(dǎo)孔ⅰ鉆進(jìn)產(chǎn)生的巖渣，通過洗孔水沖到沉砂池，要及時清理，避免大量泥砂進(jìn)入抽水池，每根鉆桿鉆進(jìn)完成后，必須等孔內(nèi)的巖屑全部排出，循環(huán)水變清后，才能停泵接卸鉆桿，導(dǎo)孔鉆進(jìn)時利用開孔扶正器和開孔鉆桿配合，采用正循環(huán)方式進(jìn)行導(dǎo)孔排渣，每鉆完一根鉆桿后進(jìn)行沖洗。導(dǎo)孔從-176.7m鉆進(jìn)至施工支洞頂部高程約-265m，連通洞頂空間和施工支洞。

[0034]

s03、通過先導(dǎo)孔ⅰ配合大直徑反拉擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行反拉擴(kuò)孔，形成由施工支洞延伸至洞頂空間的溜渣孔ⅰ。擴(kuò)孔鉆進(jìn)之前，應(yīng)在上、下洞之間建立良好的通訊，以利于導(dǎo)孔鉆頭和擴(kuò)孔鉆頭的拆卸和安裝工作。在施工支洞確保有足夠的空間安裝擴(kuò)孔鉆頭，鉆頭直徑為160cm-180cm。當(dāng)擴(kuò)孔鉆頭安裝好后，慢速提升鉆具直到鉆頭滾刀開始接觸巖石，然后停止上提，用最低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并慢慢給進(jìn)、保證鉆頭滾刀不受過大的沖擊而破壞，施工支洞部位安排專人觀察，將情況及時通知操作人員，待鉆頭全部均勻接觸巖石，才能正常擴(kuò)孔鉆進(jìn)。采用的鉆速為5-11r/min，鉆壓為1000-1250kn，扭矩為50-60kg/m。擴(kuò)孔鉆進(jìn)時要及時清理擴(kuò)孔破碎下來的反渣，防止下口被堵塞。擴(kuò)孔過程也是拆鉆桿的過程，拆下的鉆桿要進(jìn)行必要的清理，抹上絲扣油并帶好保護(hù)帽。當(dāng)鉆頭鉆至距基礎(chǔ)3m時，要慢速鉆進(jìn)，并且要認(rèn)真觀察基礎(chǔ)周圍是否有異?，F(xiàn)象，如果有，要及時采取措施處理。

[0035]

s04、通過模板封堵施工支洞，使豎井范圍內(nèi)的施工支洞與溜渣孔ⅰ形成僅在溜渣孔ⅰ上端開口的待回填腔室，通過灌漿車配合輸漿管往待回填腔室內(nèi)回填混凝土。

[0036]

為保證混凝土強(qiáng)度，增加溜渣孔壁穩(wěn)定，采用鋼纖維混凝土?；炷恋膹?qiáng)度等級至少采取b30以上，與鋼纖維的摻量不低于35kg/m3。在自重混凝注漿回填過中，每車混凝澆筑結(jié)束后，用測量繩進(jìn)行時時測量混凝土液面高程，以核算實際回填方量與設(shè)計回填方量差。

[0037]

s05、混凝土回填等強(qiáng)完畢，施工從洞頂空間沿擬開挖豎井軸線向下的先導(dǎo)孔ⅱ，穿過所述施工支洞，直至連通下方所述尾水隧洞，先導(dǎo)孔ⅱ的施工方法與s02中先導(dǎo)孔ⅰ的方法相同。

[0038]

s06、通過先導(dǎo)孔ⅱ配合小直徑反拉擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行反拉擴(kuò)孔，形成由尾水隧洞延伸至所述洞頂空間的溜渣孔ⅱ。需要注意的是，反井鉆進(jìn)按照原位置安裝鉆進(jìn)，鉆進(jìn)至尾水隧洞洞頂，在此處換上小直徑反拉擴(kuò)孔鉆頭(直徑140cm)進(jìn)行自下而上反拉，形成反渣自重下

落至尾水隧洞底板，由裝載車和出渣車運出。尾水隧洞底部也成為之后尾水調(diào)壓井出渣通道。

[0039]

反拉擴(kuò)孔結(jié)束后，由于溜渣孔ⅰ孔徑大于溜渣孔ⅱ，在施工支洞上方的溜渣孔ⅱ側(cè)壁上形成一個厚度10～20cm的混凝土支護(hù)層，施工支洞內(nèi)形成用于承載上部混凝土支護(hù)層的混凝土重力墩?；炷林ёo(hù)層保證了溜渣孔的穩(wěn)定，為進(jìn)一步開挖施工留下了穩(wěn)定通道。技術(shù)特征：

1.一種豎井溜渣井開挖支護(hù)方法，其特征在于：s01、完成擬開挖豎井上端洞頂空間的開挖和支護(hù)；完成擬開挖豎井下部施工支洞的開挖支護(hù)，該施工支洞開挖至擬開挖豎井內(nèi)部；完成擬開挖豎井底部尾水隧洞開挖，尾水隧洞位置低于所述施工支洞；s02、施工從洞頂空間沿擬開挖豎井軸線向下的先導(dǎo)孔ⅰ，直至連通下方所述施工支洞；s03、通過先導(dǎo)孔ⅰ配合大直徑反拉擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行反拉擴(kuò)孔，形成由施工支洞延伸至所述洞頂空間的溜渣孔??；s04、封堵施工支洞，使豎井范圍內(nèi)的施工支洞與所述溜渣孔ⅰ形成僅在溜渣孔ⅰ上端開口的待回填腔室，往待回填腔室內(nèi)回填混凝土；s05、施工從洞頂空間沿擬開挖豎井軸線向下的先導(dǎo)孔ⅱ，穿過所述施工支洞，直至連通下方所述尾水隧洞；s06、通過先導(dǎo)孔ⅱ配合小直徑反拉擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行反拉擴(kuò)孔，形成由尾水隧洞延伸至所述洞頂空間的溜渣孔ⅱ；所述施工支洞上方的溜渣孔ⅱ側(cè)壁上形成混凝土支護(hù)層，施工支洞內(nèi)形成用于承載上部混凝土支護(hù)層的混凝土重力墩。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的豎井溜渣井開挖支護(hù)方法，其特征在于：所述大直徑反拉擴(kuò)孔鉆頭直徑為160～180cm；所述小直徑反拉擴(kuò)孔鉆頭直徑為140cm。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的豎井溜渣井開挖支護(hù)方法，其特征在于：所述混凝土采用鋼纖維混凝土。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的豎井溜渣井開挖支護(hù)方法，其特征在于：所述混凝土的強(qiáng)度等級至少采取b30以上，與鋼纖維的摻量不低于35kg/m3。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的豎井溜渣井開挖支護(hù)方法，其特征在于：所述施工支洞和尾水隧洞的高差為10～15m。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及一種豎井溜渣井開挖支護(hù)方法。本發(fā)明的目的是提供一種豎井溜渣井開挖支護(hù)方法，以解決反井開挖時，溜渣孔孔壁坍塌問題，減少施工風(fēng)險，提高施工效率。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種豎井溜渣井開挖支護(hù)方法，其特征在于：S01、完成擬開挖豎井上端洞頂空間的開挖和支護(hù)；完成擬開挖豎井下部施工支洞的開挖支護(hù)，該施工支洞開挖至擬開挖豎井內(nèi)部；完成擬開挖豎井底部尾水隧洞開挖，尾水隧洞位置低于所述施工支洞；S02、施工從洞頂空間沿擬開挖豎井軸線向下的先導(dǎo)孔Ⅰ，直至連通下方所述施工支洞；S03、通過先導(dǎo)孔Ⅰ配合大直徑反拉擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行反拉擴(kuò)孔，形成由施工支洞延伸至所述洞頂空間的溜渣孔Ⅰ。本發(fā)明適用于超深超大豎井工程領(lǐng)域。工程領(lǐng)域。工程領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：許小路 程萬強(qiáng) 易神州 薛守中 倪衛(wèi)達(dá) 廖卓 郭如杰

受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江華東建設(shè)工程有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2020.11.25

技術(shù)公布日：2021/2/18