[发明专利]一种弱胶结岩层斜井全断面掘进破岩方法

说明书

本发明提供一种弱胶结岩层斜井全断面掘进破岩方法，涉及掘进工程领域。该弱胶结岩层斜井全断面掘进破岩方法包括以下方法步骤：S1、启动液压缸缓慢推进敞开式大断面掘进机刀盘靠近掌子面，待刀盘完全贴合岩面后，提升液压缸推力进行掘进作业，敞开式大断面掘进机掘进期间同时开始围岩支护、钢轨铺设、清渣、风水电延伸作业。通过增大撑靴与围岩的接触面积，为水平支撑系统提供了足够的支撑反力，通过在盾体两侧扩挖形成导洞，对主机底部进行注浆加固，解决了敞开式大断面掘进机在弱胶结岩层中掘进时发生栽头现象的问题，通过增加敞开式大断面掘进机扩挖量，增大了主机护盾与围岩间隙，防止卡机事故的发生。

技术领域

本发明涉及掘进工程领域，具体为一种弱胶结岩层斜井全断面掘进破岩方法。

背景技术

由于特殊的成岩环境和沉积过程，我国西部地区广泛分布着中生代侏罗系、白垩系等胶结程度较低的一类弱胶结软岩地层，弱胶结软岩地层是一种组成矿物性质差、沉积年代短、胶结差、强度低、完整性差且填充物多为泥质胶结的地层，受扰动后易产生裂隙。

在采用敞开式大断面掘进机对弱胶结岩层进行施工的过程中，由于弱胶结岩层构成密实度差、完整性差等属性，因此存在弱胶结软岩巷道大变形的可能，同时弱胶结岩层可能无法为水平支撑系统提供足够的推进支撑反力，当由于各种原因需降低掘进速度或停机时，围岩的快速挤压变形可能会超过护盾与围岩之间的预留变形量，甚至可能使护盾受到强烈挤压，导致卡机事故的发生，同时由于岩层的软弱特性，围岩强度较低时可能不足以支撑敞开式大断面掘进机主机重量，造成刀盘及主机位置下陷，引起栽头现象的发生。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种弱胶结岩层斜井全断面掘进破岩方法，解决了敞开式大断面掘进机设备在弱胶结岩层中掘进时，地层不能提供足够的反力支撑，围岩变形量大导致护盾被卡，敞开式大断面掘进机刀盘及主机位置下陷引起栽头现象的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种弱胶结岩层斜井全断面掘进破岩方法，包括以下方法步骤：

S1、启动液压缸缓慢推进敞开式大断面掘进机刀盘靠近掌子面，待刀盘完全贴合岩面后，提升液压缸推力进行掘进作业，敞开式大断面掘进机掘进期间同时开始锚杆支护、喷锚、钢轨铺设、清渣、风水电延伸作业；

S2、敞开式大断面掘进机在弱胶结岩层掘进时，首先确定围岩变形量数据，之后适当增加敞开式大断面掘进机的扩挖量，增大护盾与围岩间的空隙，使主机顺利掘进，同时通过地质超前探测和预报及时掌握工作面前方地质情况；

S3、掘进行程结束后，停止推进并使刀盘后退3～5cm，按照正序依次停止刀盘喷水、驱动电机、刀盘旋转；

S4、确定掘进辅助施工完成并符合继续掘进的需要，准备开始下一掘进行程，每循环进尺440mm～460mm。

根据本申请的一个实施方式，所述S1步骤中，使用激光导向装置引导敞开式大断面掘进机对隧洞轴线进行跟踪控制，操作人员根据导向系统数据和指导调向措施调整敞开式大断面掘进机的掘进方向。

根据本申请的一个实施方式，所述S2步骤中，导管注浆完成后，利用钢筋排架、工字型钢或现浇混凝土结构进行辅助加固。

根据本申请的一个实施方式，所述S2步骤中，敞开式大断面掘进机未进行扩挖时，主机与围岩间隙值表示为Smin，敞开式大断面掘进机进行最大限度扩挖时间隙值表示为Smax，在弱胶结岩层的掘进过程中，敞开式大断面掘进机扩挖或者超前处理遵循以下原则：

a.当变形量U小于一般间隙Smin时，敞开式大断面掘进机不需扩挖；

b.当SminUSmax时，需进行扩挖，扩挖量DU－Smin；

c.当USmax时，扩挖无法满足要求，采取超前导洞扩挖措施处理。