硐室施工

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。

1、硐室施工的特点及方法选择

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。

 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，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。

2、硐室的施工方法

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4～5m。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。

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。

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. 8～2. 5m为宜，最大不超过3m，上分层的超前距离一般为2～3m。

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，

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：一种是在距下分层工作面1.5～2. 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。

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。采用砌筑混凝土支护时，下分层工作面超前4～6m，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。

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。

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1～2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。其中首先掘进的小断面巷道，叫做导坑（导硐），其断面为4～8rr12。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，施工效率低。

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所示。在开帮的同时完成砌墙工作，挑顶后砌拱。

中央下导坑施工法一般适用于跨度为4～5m、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。

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两条小导坑，一般宽为1. 8～2. 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。

 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. 4m×14. 15m×11. 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

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。

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，硬度在中等以上(f>8)，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5―7所示。

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1.8～2．Om。以后用上向凿岩机分层向上开凿，眼深1.5～1. 8m，炮眼间距为0. 8mXO．6m或1．Om×0.8m，掏槽以楔形长条状布置在每层的中间。爆破后的岩碴，经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1.8～2．Om，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。