正导井开挖支护施工技术优化方案

7.1.1.1　施工布置

(1)供风。

利用1 台电动型13m3/h 空压机进行供风，供风管采用DN50 钢管，临近工作面5m～6m处接胶管至工作面，正导井井内一般为两台手风钻同时作业。

(2)供水。

供水管采用DN50 钢管，临近作业面处采用胶管接引至手风钻。

(3)供电。

正导井施工动力电与照明电分开布置，动力电根据施工排水水泵型号选用BLV-50mm2 橡皮铝线，考虑到节能和维修方便等因素，对动力电采取双回路控制，在导井井口安装1 只PZ-30 配电箱，箱内设2 只DZ47-16A/1 自动开关，沿线架设型号为BLV-50mm2 的电线。照明线路采用4mm2橡皮电缆为供电线路，照明线路电压为人体安全电压36V。

同时在正导井井口合适位置布置1 台30kW 的柴油发电机组作为临时照明、排水的应急备用电源。

(4)通风。

在正导井井口布置一台JK2-55-12 型号的小型风机，Ф500mm风筒接入导井内，风筒距离工作面不大于30m。

(5)排水。

采用高扬程潜水泵将导井内的积水排至相应施工支洞已形成的排水沟，积水经排水沟在相应施工支洞洞口污水处理池经处理合格后排放。排水管采用DN50 钢管。

(6)通讯。

在正导井井口设置对讲电话与洞外值班室联系，正导井内外配备一对对讲机进行通话联系，卷扬机升降采用信号灯、信号铃联合使用方式，其音响信号为:

“预备”、“停止”　　一长声——

“上升”　　二短声— —

“下降”　　三短声— — —

“紧急停止”　　急促长声——

(7)交通。

在正导井底板上设置爬梯及安全绳，采用Ф22 锚杆固定，施工人员利用爬梯及安全绳进行上下交通，施工支洞与洞外营区的交通利用交通车。

7.1.1.2　施工方法

(1)施工工序。

施工工序如图7-1所示，开挖施工循环时间表见表7-1。

图7-1　正导井施工流程图

表7-1　正导井开挖施工循环时间表

(2)测量控制。

在正导井井口，引水上(中)平洞顶拱布置一测量平台并架设激光定向仪，轨道安装时采用水准仪找平，测量控制网点和测量放样控制网点的建立采用全站仪进行，同时定期对测量导线进行复测，确保正导井开挖施工精度。开挖施工要求每循环进行测量放样控制，标出正导井轴线点和导井开挖边线，并现场做测量技术交底。

(3)开挖施工。

正导井开挖采用2 台YT-28 型气腿式手风钻，人工装药，起爆方式采用起爆器起爆。

爆破后正导井0m～6m出渣采用人工提渣至上(中)平洞后装自卸车运至渣场;当进尺达到6m时，安装提升系统及搭设卸渣平台，6m～75m(不限于)采用井内人工装渣，由提升系统提渣到上(中)平洞后装自卸车运至渣场，出渣小车装渣量限载为0.8m3。出渣小车轨道长度分为6m、2m、1.5m、1m、0.5m等多种轨道，在正导井开挖长度大于6m时轨道安装采用6m长轨道接引，临近工作面不足6m时采用其他短轨对接至工作面，满足工作面人工装渣高度。出渣前进行人工清撬，出渣完毕后，再进行清撬，然后进行测量放样工作。

(4)支护施工。(www.xing528.com)

在导井开口前完成斜井上弯段的部分系统支护工作，导井开口后在导井口砌筑浆砌石挡渣墙并做井口安全护栏，布置好正导井开挖前的所有安全准备工作，在所有工作完成后才能进行正导井开挖工作。同时，在正导井开挖过程中，因施工安全需要，及时进行必要支护。

(5)提升系统安装。

正导井开挖6m后需要安装正导井出渣提升系统。提升系统由一台JT8 型卷扬机、一个容积0.8m3自动翻渣小车、导向滑轮、运行轨道及其他辅助设施组成。卷扬机根据导井位置布置在上(中)平洞水流方向左侧(卷扬机采用12 根Ф25 锚杆与基岩固定，锚杆入岩2.5m)，利用钢丝绳通过顶拱导向滑轮将导井内出渣小车和卷扬机连接起来。同时在上(中)平洞洞内设置卸渣平台，卸渣区通过设置的浆砌石挡渣墙(高1.5m)和导井井口安全隔离。出渣小车运行轨道采用P15 轨道钢，下铺枕木(14.5cm×20cm×100cm)，并用Ф22 的锚杆(入岩50cm)固定在正导井底板。为了保证提渣时井下施工人员的安全，正导井每开挖10m左右在正导井岩壁上设置一安全避人洞。

在井口卸渣平台上设置上限位器，在小车运行至上限位器位置时，小车触动限位器撞针，从而使限位器发生作用，卷扬机自动停止，在正导井小车轨道下端安装下限位器，在小车下滑至井底时触动下限位器撞针，限位器发生作用，卷扬机自动停止。上下限位器均为遥控式限位器。同时提升系统安装过载自锁保护装置。

(6)出渣系统布置及安全性评价。

①钢丝绳校核计算。

卷扬机选用JT8 型，电动机型号Y280S-6，功率为45kW。

钢丝绳选用Φ26，6×37(b)+FC 纤维芯，公称抗拉强度1570MPa，最小破断拉力313kN，每百米重量234kg。

正导井出渣小车载荷以在150m运送石渣时为最大，一次运石渣0.5m3，重1.35t，小车自重为0.70t，钢丝绳150m，重量为G1=351kg，滚动摩擦系数为0.05。受力分析如图7-2所示。

图7-2　受力分析图

解:假设AB 段钢丝绳承受拉力为F1，BC 段钢丝绳承受拉力为F2，CD 段钢丝绳承受拉力为F3。石渣的密度为2.7×103kg/m3，一次运渣的质量为m1=2.7×103×0.5=1350kg，将AB 段钢丝绳自重计入小车自重，则小车自重为m2=0.7t+234×1.5kg=1051kg，渣和小车总自重:m=m1+m2=1350+1051=2401kg。

F1=mgsin50°+μmgcos50°

=2401×10×sin50°+0.05×2401×10×cos50°=19164N

F2=F1+μ(F1+F2)cos45°=19164+0.05×(19164+F2)×cos45°

解得:F2=20561N

F3=F2+μ(F2+F3)×cos70°=20110+0.05×(20110+F3)×cos70°

解得:F3=21274N

取最大值F3计算钢丝绳的安全系数，则安全系数S 为:

S=F破/F3=313×103/21274=14.7＞14

所选钢丝绳满足《水利水电工程施工通用安全技术规程》中钢丝绳安全系数大于14 倍的要求。

②卷扬机基础抗剪计算。

剪力计算公式:τ=Q/As≤［τ］=бs/2，其中Q 为受剪面上的剪力，As 为受剪面积。对于固定卷扬机的锚杆受剪面积即为钢筋的截面积。

Φ25 钢筋(螺纹)力学性能如下:

强度等级代号:HRB335，直径:25mm，屈服强度:(бs)335MPa，

抗拉强度:(бb)≥510MPa，最大抗剪强度:［τ］=бs/2=168MPa

卷扬机满负荷拉力为8t

τ=Q/As=8×9.8/(3.1415×0.01252)=159.68MPa(单根)≤168MPa

安全系数为:168/159.68≥1.1

实际锚杆数为12 根，两根受力安全系数≥2.2，同时受力安全系数≥13.2。

(7)其他。

在正、反导井作业面距离小于30m时，其中一个工作面爆破时另一个工作面的施工人员需要避炮;根据开挖深度和测量控制，通过计算在正、反导井作业面距离缩短到15m时，正导井停止施工;在反导井还剩3.5m时，先打排水孔将正导井内积水排出，再进行两次短进尺爆破，爆破参数严格遵循爆破设计的要求，贯通后对贯通位置修边。