[发明专利]反井法进行竖井开挖的施工方法及其反井钻机选择方法

说明书

本发明提供一种反井法进行竖井开挖的施工方法，包括以下步骤：根据所要开挖的竖井参数及开挖采用的弃渣设备的工作参数确定理论溜渣孔半径r，r＝[kad²/(f×t)]⁰_.⁵，式中，k为弃渣安全系数，即单位长度范围内溜渣孔体积与弃渣设备的每斗弃渣量之比，a为每循环开挖深度，d为竖井半径，f为弃渣设备的弃渣频率，t为弃渣设备的每循环弃渣时间；并选择扩孔直径＞2r且钻孔深度L＞H的反井钻机进行施工，其中，H为反井钻机钻通至竖井底部水平巷道的钻进深度；利用选择好的反井钻机采用反井法对竖井进行开挖施工。其能够防止在弃渣设备将爆破形成的石渣从溜渣孔溜放至竖井底部水平巷道的过程中溜渣孔发生堵塞。本发明还提供了一种反井法进行竖井开挖的反井钻机选择方法。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种反井法进行竖井开挖的施工方法。

背景技术

我国基础设施建设仍在持续增长，特长隧道数量巨大，竖井结构必然随之增多。“反井法”进行竖井开挖施工需要利用反井钻机进行导孔及溜渣孔施工。如图1所示，反井法进行竖井开挖施工基本工艺通常包括：(1)施工导洞：利用反井钻机向下钻进，贯通水平巷道形成导孔；(2)施工溜渣孔：导孔贯通后更换反井钻机钻头向上提升钻进，直至地面，形成溜渣孔；(3)竖井全断面爆破开挖：利用爆破方法进行开挖，将形成的石渣从溜渣孔溜放至竖井底部的水平巷道，利用水平巷道进行石渣出渣至弃渣场。反井法施工经常出现堵孔现象。公告号为CN210888941U的中国实用新型专利公开了一种用于隧道竖井反井法施工的防溜渣孔堵塞装置，其指出对于大断面、深孔竖井在爆破出渣过程中，容易发生溜渣孔堵塞现象，目前溜渣孔堵塞的一个主要原因是在爆破过程中，爆破矿渣在溜渣孔推积过多，当溜渣孔来不及疏导时，爆破矿渣就会堆积在溜渣孔内，长期堆积导致溜渣孔堵塞，因此，其提供一种用于隧道竖井反井法施工的防溜渣孔堵塞装置，以解决在隧道竖井反井法施工过程中，深孔竖井容易发生溜渣孔堵塞的技术问题。然而，采用上述中国实用新型专利的防溜渣孔堵塞装置只能在爆破过程中防止由于爆破矿渣在溜渣孔推积过多而导致的溜渣孔堵塞，实际上，在后续通过弃渣设备将爆破形成的石渣从溜渣孔溜放至底部水平巷道的过程中，还是会发生溜渣孔堵塞的问题。

发明内容

针对上述背景技术中提出的问题，本发明提供一种反井法进行竖井开挖的施工方法，以防止在弃渣设备将爆破形成的石渣从溜渣孔溜放至竖井底部水平巷道的过程中溜渣孔发生堵塞。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种反井法进行竖井开挖的施工方法，包括以下步骤：

基于溜渣参数选择反井钻机：根据所要开挖的竖井参数及开挖采用的弃渣设备的工作参数确定理论溜渣孔半径r，r＝[kad²/(f×t)]^0.5，式中，k为弃渣安全系数，即单位长度范围内溜渣孔体积与弃渣设备的每斗弃渣量之比，a为每循环开挖深度，d为竖井半径，f为弃渣设备的弃渣频率，t为弃渣设备的每循环弃渣时间；选择扩孔直径＞2r且钻孔深度L＞H的反井钻机进行施工，其中，H为反井钻机钻通至竖井底部水平巷道的钻进深度；

利用选择好的反井钻机采用反井法对竖井进行开挖施工。

进一步地，k取1.5～2。

进一步地，弃渣设备的每斗弃渣量v＝u/(f×t)，式中，u为弃渣设备的每循环开挖方量(m³)，f为弃渣设备的弃渣频率(斗/h)，t为弃渣设备的每循环弃渣时间(h)。

进一步地，弃渣设备的每循环开挖方量u＝πd²a，式中，d为竖井半径(m)，a为每循环开挖深度(m)。

进一步地，按照每延米计算弃渣安全系数k则有k＝πr²/v，式中，v为弃渣设备的每斗弃渣量。

进一步地，弃渣设备为挖掘机、铲运机、装载机、推土机中的一种或多种。