一种复杂地层勘探平洞支护结构及掘进施工方法与流程

本发明涉及洞体支护，具体的说，是一种复杂地层勘探平洞支护结构及掘进施工方法。

背景技术：

1、平洞(平硐)是对矿山、矿井，水利水电勘察等进行采掘时，在山地开采矿床时所挖掘的有直通地面出口的水平通道。供运输矿石、材料、人员及通风、排水之用，也可掘小平洞进行探矿。

2、近年来，随着水电开发地域范围越来越广，地质情况更加复杂，勘探平洞施工受地质条件影响增大。在堆积体中施工时，为了在掘进的同时也要保证洞内施工时的安全性，防止平洞垮塌，一般会在洞内进行支护。但在很多情况下，若是需要支护稳定安全，则需要花费大量时间，因而会导致支护进度缓慢，最终使得整体施工进度延缓。

技术实现思路

1、本发明的目的在于设计出一种复杂地层勘探平洞支护结构及掘进施工方法，具有支护安全可靠的同时提升施工效率的优点。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种复杂地层勘探平洞支护结构，包括：

4、侧边支撑组件，在平洞的两侧壁处均支设有一组；

5、顶部支撑组件，设于平洞的顶壁上，且所述顶部支撑组件的两端分别与一组所述侧边支撑组件连接；

6、横向支撑组件，设于平洞的底壁上，且所述横向支撑组件的一端与其中一组所述侧边支撑组件连接、另一端与另外一组所述侧边支撑组件相连接；

7、超前支护组件，设于顶部支撑组件与平洞的顶壁内，用于在掘进过程中预先承受平洞的内顶壁上方所产生的下压力，并为支护结构的安装提供作业时间。

8、可选的，所述侧边支撑组件包括：

9、立柱，所述立柱下端抵接于平洞的内底壁、侧面贴合于平洞的内侧壁，所述立柱至下而上逐渐往平洞的平面中心倾斜；

10、第一连接部，安装于所述立柱的顶部，用于与所述顶部支撑组件相连接。

11、可选的，所述顶部支撑组件包括：

12、顶梁，所述顶梁横向设于两组所述顶部支撑组件的上方，且所述顶梁的两端均与平洞的内侧壁相抵接、上侧面与平洞的内顶壁相抵接；

13、第二连接部，安装于所述顶梁靠近端部的下侧面上，且所述第二连接部用于与所述第一连接部连接。

14、可选的，所述第二连接部与所述顶梁之间设有偏移部，在所述第二连接部与所述偏移部连接后，所述第二连接部的底面倾斜朝向平洞的内侧壁处，并且所述第二连接部的底面与所述第一连接部的顶面正对贴合。

15、可选的，所述横向支撑组件包括两端分别与一组所述侧边支撑组件相连接的锁脚地梁，所述锁脚地梁与所述顶部支撑组件平行设置，且所述锁脚地梁的长度大于所述顶部支撑组件的长度。

16、可选的，所述超前支护组件包括自进式锚杆，所述锚杆沿着所述顶梁的长度方向滑动穿设有多根，且多个所述锚杆在平洞的掘进方向上延伸至平洞的内顶壁内部。

17、可选的，所述锚杆从所述顶梁至平洞的内顶壁内倾斜向上钻进的过程中，所述锚杆的长度方向与平洞的内顶壁面形成的夹角为10°～15°。

18、可选的，所述顶梁上沿着顶梁的长度方向贯穿开设有多个钻进孔，所述钻进孔用于供锚杆穿过，所述钻进孔的长度方向为倾斜向上延伸；和/或，

19、所述钻进孔的内径大于所述锚杆的外径。

20、可选的，相邻所述侧边支撑组件之间连接有钢筋网；和/或，

21、相邻所述顶部支撑组件之间连接有钢筋网。

22、本申请还保护一种掘进施工方法，包括以下步骤：

23、s1，根据施工现场情况，修筑施工便道，平整施工场地；

24、s2，按照设计布置测量放线，洞口定位，安装施工临时用电、用水及用风；

25、s3，根据施工需要，提前计划购买施工支护材料，并根据施工平洞尺寸对基础材料进行切割加工，形成所述侧边支撑组件、顶部支撑组件以及横向支撑组件；

26、s4，开挖洞口，并对洞口进行支护；进洞后，随时观察平洞内岩层情况，岩体破碎不稳定时，及时采用侧边支撑组件以及顶部支撑组件进行支护和固定，然后在平洞的内侧壁和内顶壁依次安装侧边支撑组件以及顶部支撑组件，使得所述侧边支撑组件以及顶部支撑组件形成一个整体结构，并在平洞顶部覆设木板或钢板；平洞的两侧壁根据施工需要，也可选择安装木板或钢板；

27、s5，使用手持凿岩机连接超前支护组件，并将超前支护组件经顶部支撑组件倾斜向上打入平洞的内顶壁内；

28、s6，继续在平洞的掌子面进行掘进、控制爆破和废渣外运等施工作业；

29、s7，在完成废渣外运作业后，重复s1-s6，直至终孔。

30、本发明具有以下优点及有益效果：

31、通过某平洞勘探工程的实践证明，该支护结构以及掘进方法简单有效，成本较低的同时，具有极高的安全性和便捷性，并提高了施工进度，有效避免了在平洞开挖过程中，因塌方、落石等对洞内作业人员的意外伤害，整个平洞施工过程达到了“零伤亡”，为堆积体勘探平洞提供了安全、便捷的施工新思路。

技术特征：

1.一种复杂地层勘探平洞支护结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种复杂地层勘探平洞支护结构，其特征在于，所述侧边支撑组件(100)包括：

3.根据权利要求2所述的一种复杂地层勘探平洞支护结构，其特征在于，所述顶部支撑组件(200)包括：

4.根据权利要求3所述的一种复杂地层勘探平洞支护结构，其特征在于：所述第二连接部(220)与所述顶梁(210)之间设有偏移部(211)，在所述第二连接部(220)与所述偏移部(211)连接后，所述第二连接部(220)的底面倾斜朝向平洞的内侧壁处，并且所述第二连接部(220)的底面与所述第一连接部(120)的顶面正对贴合。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种复杂地层勘探平洞支护结构，其特征在于，所述横向支撑组件(300)包括两端分别与一组所述侧边支撑组件(100)相连接的锁脚地梁(310)，所述锁脚地梁(310)与所述顶部支撑组件(200)平行设置，且所述锁脚地梁(310)的长度大于所述顶部支撑组件(200)的长度。

6.根据权利要求3或4任一项所述的一种复杂地层勘探平洞支护结构，其特征在于，所述超前支护组件(400)包括锚杆(410)，所述锚杆(410)沿着所述顶梁(210)的长度方向滑动穿设有多根，且多个所述锚杆(410)在平洞的掘进方向上延伸至平洞的内顶壁内部。

7.根据权利要求6所述的一种复杂地层勘探平洞支护结构，其特征在于：所述锚杆(410)从所述顶梁(210)至平洞的内顶壁内倾斜向上钻进的过程中，所述锚杆(410)的长度方向与平洞的内顶壁面形成的夹角为10°～15°。

8.根据权利要求7所述的一种复杂地层勘探平洞支护结构，其特征在于：所述顶梁(210)上沿着顶梁(210)的长度方向贯穿开设有多个钻进孔(212)，所述钻进孔(212)用于供锚杆(410)穿过，所述钻进孔(212)的长度方向为倾斜向上延伸；和/或，

9.根据权利要求1至4任一项所述的一种复杂地层勘探平洞支护结构，其特征在于：

10.一种掘进施工方法，基于权利要求1-9任意一项所述的复杂地层勘探平洞支护结构实现，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明提供了一种复杂地层勘探平洞支护结构及掘进施工方法，涉及洞体支护技术领域，解决了现有技术中的问题，本发明包括侧边支撑组件，在平洞的两侧壁上均支设有一组；顶部支撑组件，设于平洞的顶壁上，且所述顶部支撑组件的两端分别与一组所述侧边支撑组件连接；横向支撑组件，设于平洞的底壁上，且所述横向支撑组件的一端与其中一组所述侧边支撑组件连接、另一端与另外一组所述侧边支撑组件相连接；超前支护组件，设于顶部支撑组件与平洞的顶壁内，用于在掘进过程中预先承受平洞的内顶壁上方所产生的下压力。本发明与现有技术相比，具有支护安全可靠的同时提升施工效率的优点。技术研发人员：张敏,侯志勇,袁伟,谭超,陈中伟,肖长波,周灵,任蕊,刘泊雷,张庆,李红明,王显伟受保护的技术使用者：四川省地质工程勘察院集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4