地下洞室开挖主要采用的是爆破开挖方法进行,由多(单)臂钻或手风钻钻孔,爆破材料联网起爆。爆破材料的使用必然会存在着很大风险,所以要对爆破作业进行监控,并严格控制爆破器材的使用。
(1)爆破作业前必须要先进行爆破设计,对作业人员做好技术交底,并进行爆破试验,以对爆破设计进行修正,确定爆破参数,爆破参数要根据实际地质情况及时进行调整,以保证爆破效果、光爆率。
(2)钻孔完成后,进行装药及爆破网络的连接,炸药不能选用负氧炸药,要用木棍或竹棍装药,装药、连网由爆破技术人员进行,无关人员要撤离现场。由于洞室内存在着不稳定的杂散电流,所以雷管不能用普通电雷管,但可以使用抗静电电雷管。连网多采用非电雷管进行连接(周边孔采用导爆索),在连接时不能打结或弯折,防止拒爆,连网要由爆破工程师进行。
(3)国家已经淘汰了不安全的火雷管及导火索,所以洞室开挖起爆可以采用非电雷管起爆器,起爆器位置要远离工作面不少于200m的安全距离,并在周围设置警戒线,警戒线可在炮响后20min解除。
(4)爆破材料的运输要用火工品专用车辆进行,在雷雨天气严禁进行运输,用剩的火工品要及时退库。
(5)在起爆15min后爆破技术人员才可以进入工作面,先要检查是否有盲炮,如有按照规程要求进行处理,并要对周边的危石进行检查、清撬。对于洞挖爆破作业及火工材料发放、领取、运输、使用、保管等必须严格遵守GB 6722—2003《爆破安全规程》的有关规定。
现地下洞室开挖主要采用新奥法施工,其原理为开挖过程中尽量减小对岩体的扰动,对岩体产生扰动后,岩体的承载力会受到一定程度的破坏,就需要采用柔性支护结构来控制岩体的变形,并要尽快闭合,成为封闭的筒形结构。在洞室开挖后,岩体临空面失去约束,原始应力状态要进行调整,如不支护,岩体会出现收敛变形,甚至会产生失稳风险,所以在开挖后要进行柔性支护,以保证岩体的稳定。
柔性支护结构主要采用的是锚喷支护,对于不同的地质情况,可以采取不同的方式进行支护。
岩石较好的Ⅰ、Ⅱ类围岩,经过应力调整后,洞室能处于稳定状态,可不进行支护,但设计图有要求的,按设计图进行系统支护。
Ⅲ类围岩应力调整后,稳定性稍差,需要进行系统支护,根据实际地质情况或设计要求进行锚杆或锚喷支护,可滞后开挖掌子面30~50m。
对于Ⅳ、Ⅴ类围岩,应力调整后的稳定性很差,所以需要开挖后紧跟掌子面及时进行锚喷支护,一般还要采用超前锚杆、超前小导管或大管棚等超前支护形式,有些还需配合钢格栅、钢拱架等钢性支护形式。
因地下洞室围岩地质情况是由前期地质勘探取得的,但地质勘探资料不能完全反映出实际的地质情况,开挖过程中存在一定的不确定性,所以对地质条件差的地段还要进行超前勘探,以确定爆破参数及支护形式。(www.xing528.com)
开挖爆破提高光面孔率,也是提高岩体稳定性的一个重要因素。洞室开挖进洞前应对洞脸、洞口进行边坡支护和锁口支护,确保进洞安全,并应对洞口边坡定期监测。对于大跨径的洞室开挖,要采取分层、分块进行,顶拱位置每块开挖完成后,都要及时进行系统的支护,以保证大跨度顶拱的稳定。
洞室围岩稳定可以通过安全监测进行观测围岩变形和受力情况,主要采用多点位移计、锚杆应力计等仪器,主要观测围岩自身的应力变化及爆破震动对围岩的影响。依据GB 50086—2001《锚杆喷射混凝土支护技术规范》中的规定,隧洞稳定的判据是后期支护施作后位移变化速度趋于0,支护结构的外力和内力变化速率也趋于0。所以安全监测的目的为:
(1)通过密切监测围岩变形和应力,调整支护措施来控制变形,从而最大限度地发挥围岩本身的自承能力。
(2)掌握围岩力学形态的变化和规律,掌握支护结构的工作状态,评价围岩和支护系统的稳定性、安全性。
(3)为理论解析、数据分析提供计算数据与对比指标,用以验证、修改设计参数。
(4)为洞室工程设计与施工积累资料,为围岩稳定性理论研究提供基础数据。
(5)及时预报围岩险情,以便采取措施,防止事故发生。
(6)指导安全施工,修正施工参数或施工工序。
(7)依据各类观测曲线的形态特征,掌握其变化规律,进而对未来形态作出有效的预测。
洞室开挖避免不了会有地下水渗出,在地下水渗流作用的影响下,洞室围岩中的孔隙水压力接近临界值时,洞室围岩会处于非稳定平衡态,此时如受到轻微的扰动,洞室围岩将因失稳而坍塌,从而会发生突水事故风险。为防止地下水渗流对围岩稳定性造成破坏,需要对渗流位置进行处理,主要采用引排的方式,在渗水点打排水孔,以加大外渗流量,并用排水管引至排水沟,这样可减小孔隙水的阻力,释放对围岩的压力,以减小孔隙水对围岩的压力。
因地下洞室比较潮湿,所以用电安全也是非常重要的。使用前先要编制临时用电施工组织设计,并做好技术交底。施工现场临时用电必须采用三相五线制(TN-S)配电系统,实行三级配电、二级保护、“一机一箱一闸一漏”的配电原则,动力线与照明线分开,所有接地接零处必须保证可靠的电气连接,保护零线应单独敷设,不能挪作它用,重复接地线应与保护零线相连接。保护零线必须选择不小于10mm2的绝缘铜线或不小于16mm2的绝缘铝线,电气设备相连接的保护零线应为截面不小于2.5mm2的绝缘多股铜线。作业面要有足够的照明度,不能低于110lx,在比较潮湿的作业面,还要使用36V安全电压。
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