[发明专利]一种用于超大断面地下储库洞室反井扩挖的方法及其装置系统

说明书

本发明提供一种用于超大断面地下储库洞室反井扩挖的方法及其装置系统，所述方法包括以下步骤：(1)由地面向地下岩体内正向钻进，形成与地下施工通道相连通的先导孔；(2)对步骤(1)所得先导孔进行反向扩挖至地面，形成管道井；(3)对步骤(2)所得管道井进行至少1次的反向扩挖，形成与地下储库洞室高度相对应的竖井；(4)对步骤(3)所得竖井进行至少1次的反向扩挖，形成与地下储库洞室直径相对应的井壁；(5)对地下储库洞室的底部进行开挖，并对所述地下储库洞室的底部、顶部及井壁进行加固处理；(6)对地表和地下储库洞室顶部之间的管道井进行加固处理。本发明提供的开挖方法工程量小、安全高效、对洞室结构稳定性破坏小。

技术领域

本发明属于地下洞室工程施工技术领域，涉及一种地下储库洞室扩挖的方法，尤其涉及一种用于超大断面地下储库洞室反井扩挖的方法及其装置系统。

背景技术

天然气是当今社会生产活动所需的重要能源，世界各国对天然气的需求量与日俱增。我国是能源消耗大国，对天然气的需求量也越来越高，为了保障天然气调峰使用和国家能源供给，世界各国均不断地扩充自己国家的天然气储备量。目前，天然气的储存主要采用地面储气罐储存、管道储存以及地下储气库储存三种方式。由于地面储气罐和管道能够提供的储气量相对有限，不能满足大规模的天然气供给需求，而地下储气库因其具有储气量大、节约地面资源、安全可靠、对环境污染小且不受天气影响等优势，是维持天然气正常使用以及国家能源战略储备的重要保障。

建立大型地下天然气储气库群是我国发展的重要政策，需要在围岩较好的地层开挖大断面的地下洞室。考虑到整体建设成本与技术成熟度，地下洞室的体积一般在10万立方米以上，洞室结构采用圆柱体，洞室直径在35m以上，高度达到100m左右，上下部分别采用半球形和椭球形以保证储气库在运营期能够存储足够大压力的天然气。国内学者对这种立式圆柱形地下洞室开挖方法开展了大量的研究，主要采用地面正井开挖，但该方法仅适用于直接与地面相连的地下洞室开挖，且其内设置的溜渣井由于直径小容易被堵塞，导致溜渣井疏通困难，疏通工作危险性较大。然而，对于深埋于地面以下的地下洞室，一方面难以在洞室上部形成开挖工作面，另一方面强行从地面开挖工程量大，后期对储气库结构运营的稳定性会造成较大影响。另外，由于储气库整体埋藏在地面以下100m-200m的地层之中，且储气库洞室断面较大，难以从地面直接开挖，即正井开挖不适用于超大断面的地下储库洞室。因此，开发一种工程量小、安全高效、对洞室结构稳定性破坏小的开挖方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于超大断面地下储库洞室反井扩挖的方法及其装置系统，所述方法工程量小、安全高效、对洞室结构稳定性破坏小。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种用于超大断面地下储库洞室反井扩挖的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)由地面向地下岩体内正向钻进，形成与地下施工通道相连通的先导孔；

(2)对步骤(1)所得先导孔进行反向扩挖至地面，形成管道井；

(3)对步骤(2)所得管道井进行至少1次的反向扩挖，形成与地下储库洞室高度相对应的竖井；

(4)对步骤(3)所得竖井进行至少1次的反向扩挖，形成与地下储库洞室直径相对应的井壁；

(5)对地下储库洞室的底部进行开挖，并对所述地下储库洞室的底部、顶部及井壁进行加固处理；

(6)对地面和地下储库洞室顶部之间的管道井进行加固处理。

本发明中，步骤(3)所述反向扩挖的次数为至少1次，例如可以是1次、2次、3次、4次、5次、6次、7次、8次、9次或10次，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。