CN111485890B - 巷道的掘进方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种巷道的掘进方法，该掘进方法包括：规划：将巷道(11)划分为依次连接的多个巷道段，预先设计每一巷道段在岩体(1)上的空间位置和延伸方向；打孔：在当前巷道段所在的空间位置的上侧开设多个探水孔(12)，每个探水孔沿延伸方向延伸且长度与当前巷道段的长度相等，多个探水孔沿当前巷道段的横向方向间隔布置；超前支护：在每个探水孔中插入直径小于探水孔直径的钢筋段(2)，之后向钢筋段与探水孔之间的间隙中泵入混凝土浆液；掘进：混凝土浆液凝固之后，在岩体上掘进当前巷道段；若当前巷道段为非最末位的巷道段，则返回打孔步骤以进行下一巷道段。该掘进方法能够有效提高巷道的预支护效果，提高巷道施工的安全性和施工效率。

Description

巷道的掘进方法

技术领域

本公开涉及矿石开采技术领域，具体地，涉及一种巷道的掘进方法。

背景技术

矿石的开采需要对岩体设计一系列的巷道，在巷道的掘进过程中，会遭遇或穿过各类的地质，例如，在巷道遇到或需要穿过断层破碎带时，其中的岩体由于较为松软，使得巷道容易发生顶板的垮冒风险，尤其当断层破碎带含水时，加剧了岩体的破碎程度，从而极大地影响了施工人员的安全以及巷道的施工效率。相关技术中，一般采用超前管棚或超前小导管的方式对巷道进行超前支护即预支护，然而这些方式在当巷道遇到或需要穿过极碎破碎带时，或破碎带含水时，利用管棚和超前小导管的方式的预支护效果有限，且在破碎带含水时还需要先进行超前探水工作，使得巷道的施工成本大大增加，且影响了巷道的施工效率。

发明内容

本公开的目的是提供一种巷道的掘进方法，该掘进方法能够有效提高巷道的预支护效果，提高巷道施工的安全性和施工效率。

为了实现上述目的，本公开提供一种巷道的掘进方法，所述掘进方法包括：规划：将巷道划分为依次连接的多个巷道段，预先设计每一巷道段在岩体上的空间位置和延伸方向；打孔：在当前巷道段所在的空间位置的上侧开设多个探水孔，每个所述探水孔沿所述延伸方向延伸且长度与当前巷道段的长度相等，多个所述探水孔沿当前巷道段的横向方向间隔布置；超前支护：在每个所述探水孔中插入直径小于所述探水孔直径的钢筋段，之后向所述钢筋段与所述探水孔之间的间隙中泵入混凝土浆液；掘进：所述混凝土浆液凝固之后，在所述岩体上掘进当前巷道段；若当前巷道段为非最末位的巷道段，则返回所述打孔步骤以进行下一巷道段。

可选地，所述掘进方法包括：

扩凿：在所述掘进步骤完成之后、返回所述打孔步骤之前，在当前巷道段的末端部或前侧开设用于所述打孔步骤的作业空间。

可选地，所述钢筋段由带肋钢筋制成。

可选地，所述混凝土浆液为水泥浆与水玻璃的混合物，所述水泥浆与所述水玻璃的体积比为7/10～2/1。

可选地，所述打孔步骤中，每一巷道段所对应的探水孔在当前巷道段的延伸方向上由后向前逐渐向上倾斜地延伸。

可选地，在所述超前支护步骤中：每个所述钢筋段上固定有支架，以使所述钢筋段的外表面与所述探水孔的孔壁之间保持预设距离；或者，在所述探水孔内放置支架，之后将钢筋段插入所述探水孔中并放置在其中的支架上，以使所述钢筋段的外表面与所述探水孔的孔壁之间保持预设距离。

可选地，所述探水孔的直径大于所述钢筋段的直径的至少一倍。

可选地，在所述掘进步骤中，从当前巷道段的中心向外分层爆破，所述掘进步骤包括：

在待掘进的当前巷道段所对应的岩体上沿所述延伸方向开设多个炮孔，所述多个炮孔包括位于中心部分的多个掏槽孔、环绕在全部掏槽孔外层的多个辅助孔、以及环绕在全部辅助孔外层的多个周边孔；在所述掏槽孔中填设炸药并爆破；在所述辅助孔中填设炸药并爆破；在所述周边孔中填设炸药并爆破。

可选地，多个所述掏槽孔在所述岩体的高度方向布置为至少两排掏槽孔，相邻两排掏槽孔从前向后逐渐靠近地延伸。

可选地，每排掏槽孔中，任意相邻的两个所述掏槽孔从前向后逐渐靠近地延伸。

通过上述技术方案，本公开提供的巷道的掘进方法中，首先进行规划步骤，规划预设的每一巷道段在岩体的空间位置和延伸方向，这里，最首位的巷道段的最前端暴露于外界，即为首个进行掘进的巷道段，规划步骤之后进行打孔步骤，在当前巷道段所在空间位置的上侧开设多个探水孔，以进行超前探水，探水孔沿该巷道段的延伸方向长度与该巷道段相等，使得探水孔的探水范围达到最大，同时与超前支护步骤中钢筋段以及混凝土浆液结合而支护整个当前巷道段，打孔步骤后进行超前支护步骤，将每个探水孔中插入直径小于探水孔的钢筋段，混凝土浆液能够充满钢筋段与探水孔的间隙，并且混凝土浆液凝固后能够将岩体和钢筋段稳固的连接在一起，从而提高对当前巷道段的超前支护效果，避免当前巷道段在掘进过程中岩体发生坍塌，混凝土浆液凝固之后，在岩体上掘进当前巷道段，由此，本公开的掘进方法中，一方面，探水孔起到探水作用，另一方面，探水孔与钢筋段和混凝土浆液共同为当前巷道段提供超前支护，从而能够同时实现巷道段掘进过程中的超前探水和超前支护，简化施工工序，挺高工作效率，进而本公开的掘进方法能够有效提高巷道的预支护效果，提高巷道施工的安全性和施工效率。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据本公开实施例提供的巷道的掘进方法的流程图；

图2是根据本公开实施例提供的巷道的掘进方法中岩体的主视示意图；其中示出了探水孔、预掘巷道及支柱；

图3是根据本公开实施例提供的巷道的掘进方法中岩体的侧视示意图；

图4是根据本公开实施例提供的巷道的掘进方法中岩体的另一侧视示意图；

图5是根据本公开实施例提供的巷道的掘进方法中巷道的示意图；其中示出了掏槽孔、辅助孔以及周边孔；

图6是图5是横向剖视示意图；

图7是图5的纵向剖视示意图。

附图标记说明

1-岩体，11-巷道，12-探水孔，131-掏槽孔，132-辅助孔，133-周边孔，2-钢筋段，100-作业空间。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”是基于图2定义的，具体可参考图2的图面方向，“内、外”是指基于巷道段定义的，具体地，以靠近巷道段的一侧为内，反之为外，“第一、第二”是为了区分一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。此外，下面的描述在涉及附图时，同一附图标记表示相同或相似的要素，本公开在此不作限制。

根据本公开的具体实施方式，提供一种巷道的掘进方法，参考图1至图4中所示，该掘进方法包括：规划：将巷道11划分为依次连接的多个巷道段，预先设计每一巷道段在岩体1上的空间位置和延伸方向；打孔：在当前巷道段所在的空间位置的上侧开设多个探水孔12，每个探水孔12沿延伸方向延伸且长度与当前巷道段的长度相等，多个探水孔12沿当前巷道段的横向方向(图2所示的左右方向)间隔布置；超前支护：在每个探水孔12中插入直径小于探水孔12直径的钢筋段2，之后向钢筋段2与探水孔12之间的间隙中泵入混凝土浆液；掘进：混凝土浆液凝固之后，在岩体1上掘进当前巷道段；若当前巷道段为非最末位的巷道段，则返回打孔步骤以进行下一巷道段。

通过上述技术方案，本公开提供的巷道的掘进方法中，首先进行规划步骤，规划预设的每一巷道段在岩体1的空间位置和延伸方向，这里，最首位的巷道段的最前端暴露于外界，即为首个进行掘进的巷道段，规划步骤之后进行打孔步骤，在当前巷道段所在空间位置的上侧开设多个探水孔12，以进行超前探水，探水孔12沿该巷道段的延伸方向长度与该巷道段相等，使得探水孔12的探水范围达到最大，同时与超前支护步骤中钢筋段2以及混凝土浆液结合而支护整个当前巷道段，打孔步骤后进行超前支护步骤，将每个探水孔12中插入直径小于探水孔12的钢筋段2，混凝土浆液能够充满钢筋段2与探水孔12的间隙，并且混凝土浆液凝固后能够将岩体1和钢筋段稳固的连接在一起，从而提高对当前巷道段的超前支护效果，避免当前巷道段在掘进过程中岩体1发生坍塌，混凝土浆液凝固之后，在岩体1上掘进当前巷道段，由此，本公开的掘进方法中，一方面，探水孔12起到探水作用，另一方面，探水孔12与钢筋段2和混凝土浆液共同为当前巷道段提供超前支护，从而能够同时实现巷道段掘进过程中的超前探水和超前支护，简化施工工序，挺高工作效率，进而本公开的掘进方法能够有效提高巷道11的预支护效果，提高巷道11施工的安全性和施工效率。

需要说明的是，若当前巷道段为非最末位的巷道段，则返回打孔步骤以进行下一巷道段，这里的进行下一巷道段指的是重复上述的打孔步骤、超前支护步骤以及掘进步骤，从而实现下一巷道段的形成，若当前巷道段为最末位的巷道段，则巷道掘进结束，整个巷道11形成。另外，上述的超前探水和超前支护指的是在未掘进当前巷道段之前的步骤，这里的超前支护可以理解为预支护，超前探水的作用还可以是在接触到含水层时将水通过探水孔12导出矿体，反之不需要进行导水。此外，本公开对混凝土浆液的具体组成不作限制，本公开将在下面的实施方式中详细介绍。

还需要说明的是，多个探水孔12可以布置为拱形，从而能够与混凝土浆液和钢筋段2形成拱形支撑，进一步提高支护效果。

根据一些实施方式，参考图3和图4中所示，打孔步骤中，每一巷道段所对应的探水孔12在当前巷道段的延伸方向上由后向前逐渐向上倾斜地延伸。这样，探水孔12在接触到含水层时，含水层内的水能够由前向后向下流，通过自身的重力作用，更快地导出矿体，从而加快排水速度，保证整个巷道的工期不会滞后。这里，探水孔的12倾角较小，例如可以为1°，避免倾角太大水流湍急。

根据本公开的具体实施方式，掘进方法包括：扩凿：在掘进步骤完成之后、返回打孔步骤之前，在当前巷道段的末端部或前侧开设用于打孔步骤的作业空间100，这样，作业空间100能够为当前巷道段的下一巷道段的打孔即打探水孔12提供空间以及为钢筋段插入探水孔12提供空间，以实现多个巷道段的连续贯通。这里，当前巷道段的末端部指的是临近下一巷道段的端部，当前巷道段的前侧是基于施工人员定义的，具体地，以施工人员面向的方向为前，反之为后。

根据一些实施例，参考图3中所示，当前巷道段的末端部可以开设有用于打孔步骤的作用空间100，这里，当前巷道段的末端部可以是向上凹陷以形成有第一避让槽，该第一避让槽的顶壁高于下一巷道段的探水孔的顶壁，上述作业空间100可以为该第一避让槽限定的空间，并且探水孔为由后向前逐渐向上倾斜地延伸，从而避免开设第一避让槽时将当前巷道段的上部的钢筋段打落一部分，从而能够在实现多个巷道段的连续掘进时还能够实现每个巷道段的探水孔12的开设以及钢筋段2插入到探水孔12的步骤。

需要说明的是，图3中箭头所示的方向为当前巷道段的掘进方向或延伸方向。根据一些实施例，图3对应于打孔步骤中，每一巷道段所对应的探水孔12在当前巷道段的延伸方向上均由后向前逐渐向上倾斜地延伸。

根据一些实施例，参考图4中所示，当前巷道段的前侧可以开设有用于打孔步骤的作用空间，这里，当前巷道段的前侧的岩体1可以向上凹陷以形成第二避让槽，该二避让槽自身的顶壁高于下一巷道段的探水孔12的顶壁，作业空间100包括第二避让槽限定的空间，从而能够在实现多个巷道段的连续掘进时还能够实现每个巷道段的探水孔的开设以及钢筋段2插入到探水孔12的步骤。需要说明的是，图3中箭头所示的方向为当前巷道段的掘进方向或向前的方向。

根据本公开的具体实施方式，钢筋段2可以由带肋钢筋制成。这里，带肋钢筋能够增大与混凝土浆液的接触面积，使得二者的连接更加牢靠，从而能够进一步提高对当前巷道段的超前支护效果。根据一些实施方式，钢筋段2可以为螺纹钢。

根据本公开的具体实施方式，上述的混凝土浆液可以为水泥浆与水玻璃(硅酸钠的水溶液)的混合物，水泥浆为水泥与水的混合物，其中，水泥浆与水玻璃的体积比为7/10～2/1。这样，水玻璃的存在能够加速混凝土浆液的凝固，上述的配比还能够保证混凝土浆液不会过稀或过稠，进而能够保证混凝土浆液的正常流动，防止过稀时凝固效果有限，过稠时流速缓慢。根据一下实施方式，上述水泥浆与水玻璃的体积比可以为1：0.7。在根据一些实施方式，上述的水泥浆中，水与水泥的重量比可以为1:1，本公开对不作限制。根据一些实施方式，在将混泥土浆液泵入钢筋段2与探水孔11的间隙内时，先制成水玻璃，之后再在制成水泥浆，然后将水泥浆与水玻璃按照体积比为7/10～2/1的比例混合，这则制成了混凝土浆液，之后再将混凝土浆液泵入钢筋段2与探水孔11的间隙内即可，也可以说是混凝土浆液制作完成后进行泵入，即是进入上述的间隙内之前。当然，水泥浆和水玻璃也可以进入间隙内在混合，本公开对此不作限制。

根据本公开的具体实施方式，在超前支护步骤中，每个钢筋段2上固定有支架，以使钢筋段2的外表面与探水孔12的孔壁之间保持预设距离，这样，可以使混凝土浆液环绕钢筋段2，避免钢筋段2与孔壁接触导致该处的支护效果不好，这里钢筋段2上固定有支架能够更好更稳定地实现钢筋段2的外表面与探水孔11的内壁保持预设距离；或者，在探水孔12内放置支架，之后将钢筋段2插入探水孔12中并放置在其中的支架上，以使钢筋段2的外表面与探水孔12的孔壁之间保持预设距离，这样，也可以实现混凝土浆液环绕钢筋段2，同时支架放置于探水孔内能够方便钢筋段2和支架的安装。

根据本公开的具体实施方式，探水孔12的直径大于钢筋段2的直径的至少一倍，这样，极大地提高了位于钢筋段2的外表面与探水孔12的孔壁之间的混凝土浆液的质量，极大地提高了对当前巷道段的支护效果。

根据本公开的具体实施方式，参考图5中所示，在掘进步骤中，从当前巷道段的中心向外分层爆破，掘进步骤包括：在待掘进的当前巷道段11所对应的岩体1上沿延伸方向开设多个炮孔，多个炮孔包括位于中心部分的多个掏槽孔131、环绕在全部掏槽孔131外层的多个辅助孔132、以及环绕在全部辅助孔132外层的多个周边孔133；在掏槽孔131中填设炸药并爆破；在辅助孔132中填设炸药并爆破；在周边孔133中填设炸药并爆破。这里，掏槽孔131、辅助孔132以及周边孔133依次爆破，从而由内到外的爆破实现当前巷道段的成形。这里，辅助孔132、掏槽孔131以及周边孔133的数量以及各自的填药量本公开对此不作限制。

需要说明的是，为了区分掏槽孔131、辅助孔132以及周边孔133，本公开在图3中对掏槽孔131、辅助孔132以及周边孔133进行了区别，但这并不代表这三者的尺寸关系如图3中所示。

根据一些实施方式，参考图5和图6中所示，多个掏槽孔131在岩体1的高度方向布置为至少两排掏槽孔131，相邻两排掏槽孔131从前向后逐渐靠近地延伸。这样，两排掏槽孔131能够在从前向后的方向上逐渐的聚集，从而在掏槽孔131爆破时，辅助孔132包围的岩体能够形成一个爆破形成一个稳定的自由面或者说是形成一个洞，进而为便于辅助孔132的爆破后的岩石提供活动空间。

根据一些实施方式，参考图5和图7中所示，每排掏槽孔131中，任意相邻的两个掏槽孔131从前向后逐渐靠近地延伸。这样，能够更加有效地使掏槽孔131爆破后，岩体形成空洞。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种巷道的掘进方法，其特征在于，所述掘进方法包括：

规划：将巷道(11)划分为依次连接的多个巷道段，预先设计每一巷道段在岩体(1)上的空间位置和延伸方向；

打孔：在当前巷道段所在的空间位置的上侧开设多个探水孔(12)，每个所述探水孔(12)沿所述延伸方向延伸且长度与当前巷道段的长度相等，多个所述探水孔(12)沿当前巷道段的横向方向间隔布置；

超前支护：在每个所述探水孔(12)中插入直径小于所述探水孔(12)直径的钢筋段(2)，之后向所述钢筋段(2)与所述探水孔(12)之间的间隙中泵入混凝土浆液；

掘进：所述混凝土浆液凝固之后，在所述岩体(1)上掘进当前巷道段；

若当前巷道段为非最末位的巷道段，则返回所述打孔步骤以进行下一巷道段。

2.根据权利要求1所述的巷道的掘进方法，其特征在于，所述掘进方法包括：

扩凿：在所述掘进步骤完成之后、返回所述打孔步骤之前，在当前巷道段的末端部或前侧开设用于所述打孔步骤的作业空间(100)。

3.根据权利要求1所述的巷道的掘进方法，其特征在于，所述钢筋段(2)由带肋钢筋制成。

4.根据权利要求1所述的巷道的掘进方法，其特征在于，所述混凝土浆液为水泥浆与水玻璃的混合物，所述水泥浆与所述水玻璃的体积比为7/10～2/1。

5.根据权利要求1所述的巷道的掘进方法，其特征在于，所述打孔步骤中，每一巷道段所对应的探水孔(12)在当前巷道段的延伸方向上由后向前逐渐向上倾斜地延伸。

6.根据权利要求1所述的巷道的掘进方法，其特征在于，在所述超前支护步骤中：

每个所述钢筋段(2)上固定有支架，以使所述钢筋段(2)的外表面与所述探水孔(12)的孔壁之间保持预设距离；或者，

在所述探水孔(12)内放置支架，之后将钢筋段(2)插入所述探水孔(12)中并放置在其中的支架上，以使所述钢筋段(2)的外表面与所述探水孔(12)的孔壁之间保持预设距离。

7.根据权利要求1所述的巷道的掘进方法，其特征在于，所述探水孔(12)的直径大于所述钢筋段(2)的直径的至少一倍。

8.根据权利要求1所述的巷道的掘进方法，其特征在于，在所述掘进步骤中，从当前巷道段的中心向外分层爆破，所述掘进步骤包括：

在待掘进的当前巷道段(11)所对应的岩体(1)上沿所述延伸方向开设多个炮孔，所述多个炮孔包括位于中心部分的多个掏槽孔(131)、环绕在全部掏槽孔(131)外层的多个辅助孔(132)、以及环绕在全部辅助孔(132)外层的多个周边孔(133)；

在所述掏槽孔(131)中填设炸药并爆破；

在所述辅助孔(132)中填设炸药并爆破；

在所述周边孔(133)中填设炸药并爆破。

9.根据权利要求8所述的巷道的掘进方法，其特征在于，多个所述掏槽孔(131)在所述岩体(1)的高度方向布置为至少两排掏槽孔(131)，相邻两排掏槽孔(131)从前向后逐渐靠近地延伸。

10.根据权利要求8所述的巷道的掘进方法，其特征在于，每排掏槽孔(131)中，任意相邻的两个所述掏槽孔(131)从前向后逐渐靠近地延伸。

Images