[发明专利]一种软弱、破碎复杂地质条件下隧道或巷道掘进方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种隧道或巷道掘进、支护方法，具体涉及的是一种在软弱、破碎、断层带、严重泥化或塌方等不良地质条件下的快速掘进方法。

背景技术

隧道或巷道掘进中遇到软弱破碎岩层、断层、遇水泥化岩层（例如铁质、泥质页岩）以及塌方等特殊工程情况时，经常会用到管棚支护技术。但是常规管棚支护方法，在遇到实际问题时，经常存在应用的局限性，例如常规管棚法需要成孔，而对于上述复杂岩层，成孔往往很困难；或者需要注浆，但注浆耗时长，影响工程进度，对于严重泥化围岩，注浆的可行性也存在问题，且工序复杂，对设备和工人技术水平要求高。此外，传统管棚法难以有效控制泥化岩层中隧道或巷道两帮和顶板岩体向隧道或巷道中心变形，隧道或巷道成型困难，甚至威胁人员安全。

发明内容

本发明提供一种针对软弱破碎岩层、断层、遇水泥化岩层（例如铁质、泥质页岩）以及塌方等复杂地质体时，隧道或巷道掘进的方法。

本发明采用自钻钢钎、钢管或钎杆结合钢拱架承受围岩传来的力，从而解决隧道或巷道掘进中的超前支护问题，达到确保隧道或巷道成型和安全施工的目的。具体技术方案为：

（1）前期准备工作：包括清理浮石，平整工作面，检查工作面岩体情况，合理布置自钻钢钎、钢管或钎杆间距，确定其合理长度和用量，选取合适的钢拱架。

（2）自钻钢钎、钢管或钎杆作业：首先采用钻机沿隧道或巷道工作面轮廓，以1^o~5^o的外插角往前方钻进钢钎、钢管或钎杆，施工范围为隧道或巷道两帮和顶板，间距取200~400mm，自钻钢钎、钢管或钎杆长度应穿透不良地质体，进入稳定岩层内；钢钎、钢管或钎杆钻进时可以接长，单根长度取3~5m；钢钎、钢管或钎杆不要全部自钻进入岩层内，应外露一定长度，取300~500mm。

施工时按照顺时针或逆时针连续进行，减小相邻钢钎、钢管或钎杆间自钻的相互影响。

（3）钢拱架安装：钢钎、钢管或钎杆沿工作面全部自钻完成后，马上安装钢拱架，钢拱架尺寸与隧道或巷道断面相一致，安装时钢拱架要与自钻钢钎、钢管或钎杆外露部分接触，采用焊接法固定钢拱架与自钻钢钎、钢管或钎杆接触处，增强支护体整体性。钢拱架的作用是承受顶部自钻钢钎、钢管或钎杆传来的下压力，确保顶板稳固，同时钢拱架和自钻钢钎、钢管或钎杆一起，控制隧道或巷道两帮开挖初期的变形，确保隧道或巷道断面规则（对于遇水泥化岩层十分必要）。软弱泥化围岩安装钢拱架时，为防止钢拱架在下压力作用下下沉，必须加固底板拱脚，如采用预制混泥土垫块。

（4）隧道或巷道掘进施工：钢拱架安装完成后，就可以往前掘进施工，采用短掘、短支的施工方式，一次掘进进尺1~2m。

施工应根据围岩情况采取相应施工方案，例如对于遇水泥化围岩，采用扒渣机；软弱破碎带，采用凿岩爆破方式，多打眼少装药；如果隧道或巷道断面较大，采用分部开挖的方法，开挖完一个部分，马上进行支护。一次支护方式采用喷浆结合钢网，往前掘进1~2m距离，合理布置钢拱架间距，取0.8~2m，安装钢拱架，如此循环，至稳定岩层。

（5）二次支护：当隧道或巷道往前推进后，应对已掘部分进行二次支护加固，保证隧道或巷道长期稳定性，采用喷浆结合钢网施工，喷层厚度要覆盖钢拱架，形成钢钎、钢管或钎杆、钢拱架和喷网的整体式支护结构，该结构与围岩接触紧密，能充分发挥结构的支护效果，确保隧道或巷道稳定性，同时做好泥化岩层巷道排水工作。

本发明的主要优点有：

（1）工序和使用设备少，对仪器、设备要求不高，一般工程队都能施工。

（2）操作相对简单，由于钢钎、钢管或钎杆不再取出，不用担心塌孔。

（3）本施工方法应用范围广，可用于大多数不良地质情况。例如，可有效防止软弱破碎岩体顶板冒落；防止严重泥化岩体顶板垮落，控制两帮变形，确保隧道或巷道断面形状规则；能防止断层内充填物质或破碎围岩冒落，保证施工安全。

（4）本方法即能满足超前支护需要，又能与二次支护组成整体式支护结构，与围岩紧密接触，支护效果好。

（5）由于工序和所用设备少，不需要取出钢钎、钢管或钎杆和注浆，因此，施工速度快，效率高。

附图说明

图1为自钻钢钎、钢管或钎杆和钢拱架安装主视图。

图2为自钻钢钎、钢管或钎杆和钢拱架安装左视图。

图3为自钻钢钎、钢管或钎杆和钢拱架安装府视图。

具体实施方式

实施例1