斜井系统线路的掘进方法及结构

技术领域

本发明涉及一种斜井系统线路的掘进方法及结构。

背景技术

现有技术中，抽水蓄能电站、煤矿等领域斜井施工传统采用“反井钻机+钻爆法施工”。随着TBM(全断面硬岩隧道掘进机)技术的发展，有些斜井工程转向采用斜井TBM设备施工。比如斜井TBM开挖抽水蓄能电站引水斜井系统，需要洞内始发组装，需扩挖至少40×15×13米的始发、接收组装洞室，并设置类似于“跷跷板”的斜井始发、接收台架，增加了斜井TBM始发、接收的难度，同时后期始发、接收洞室还要进行大量回填工作，浪费了大量的人力、物力。

发明内容

本发明提供了一种斜井系统线路的掘进方法及结构，以解决现有技术中需开挖始发接收洞室的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种斜井系统线路的掘进方法，包括：步骤1、沿水平直线方向挖掘施工支洞段；步骤2、采用能够转弯的全断面硬岩隧道掘进机由施工支洞段的尾端向上挖掘呈圆弧状结构的转弯段；步骤3、由转弯段的尾端沿直线方向挖掘斜井段。

进一步地，在步骤2中使转弯段的半径范围在70m～150m之间。

进一步地，在步骤3中使斜井段的轴线与施工支洞段的轴线之间具有夹角，且使该夹角范围在0°-25°。

进一步地，在步骤1至步骤3中，施工支洞段、转弯段和斜井段均采用能够转弯的全断面硬岩隧道掘进机进行挖掘施工。

进一步地，在步骤1和步骤3中，使施工支洞段与斜井段的挖掘施工采用相同的出渣方式。

进一步地，在步骤1之前还包括以下步骤：挖掘水电站交通洞和/或通风洞。

进一步地，步骤1包括沿水平方向挖掘施工支洞段时，将施工支洞段与水电站交通洞和/或通风洞连通。

进一步地，在步骤1与步骤2之间还包括以下步骤：待施工支洞段挖掘完毕后，在施工支洞段内铺设预制路面仰拱块。

本发明还提供了一种斜井系统线路的结构，采用上述的斜井系统线路的掘进方法进行挖掘，斜井系统线路的结构包括依次连接的施工支洞段、转弯段和斜井段，施工支洞段沿水平方向设置，转弯段由施工支洞段的尾端向上倾斜，斜井段的轴线与施工支洞段的轴线之间具有夹角。

进一步地，施工支洞段的洞口高程小于转弯段的洞口高程，且转弯段的洞口高程小于斜井段的洞口高程。

本发明的有益效果是，采用能够转弯的全断面硬岩隧道掘进机向上挖掘呈圆弧状结构的挖掘转弯段，可以取消现有技术中的斜井组装洞室和始发台架，能够减少斜井组装洞室扩挖的工程量，解决现有技术中需开挖始发接收洞室和始发接收难的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例的结构示意图。

图中附图标记：11、斜井段；12、施工支洞段；13、转弯段；21、小半径转弯掘进机本体；22、安全装置；23、配套拖车；24、出渣皮带机。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明实施例提供了一种斜井系统线路的掘进方法，包括以下步骤：

步骤1、沿水平直线方向挖掘施工支洞段12；

步骤2、采用能够转弯的全断面硬岩隧道掘进机由施工支洞段12的尾端向上挖掘呈圆弧状结构的转弯段13；

步骤3、由转弯段13的尾端沿直线方向挖掘斜井段11。

采用能够转弯的全断面硬岩隧道掘进机(TBM)挖掘转弯段13，可以取消现有技术中的斜井组装洞室和始发台架，能够减少斜井组装洞室扩挖的工程量，解决现有技术中需开挖始发接收洞室和始发接收难的问题。

其中，在步骤2中使转弯段13的半径范围在70m～150m之间。现有技术中挖掘该半径范围的转弯段13常规办法为设置斜井组装洞室和始发台架，而本申请中采用能够转弯的全断面硬岩隧道掘进机即可实现转弯段13的挖掘操作，相比现有技术更加省时省力。

在步骤3中使斜井段11的轴线与施工支洞段12的轴线之间具有夹角，且使该夹角范围在0°-25°。该夹角范围在上述范围内时，施工支洞段12与斜井段11的挖掘施工可采用相同的出渣方式。同一出渣方式不需要对设备进行改造，而不同出渣方式需改造设备，但是由于施工空间较为狭小，不具备改造空间的条件。其中需要说明的是，施工支洞段12、转弯段13和斜井段11均采用皮带机出渣，在掘进不同阶段时不用更换出渣方式。

在步骤1至步骤3中，施工支洞段12、转弯段13和斜井段11均采用能够转弯的全断面硬岩隧道掘进机进行挖掘施工。本发明实施例中采用能够转弯的全断面硬岩隧道掘进机一次拆装完成连续施工，可以使施工支洞段12、转弯段13和斜井段11断面型式为圆形，确保不通过扩挖组装始发洞室的方式实现全断面硬岩隧道掘进机自由转向、进而实现向上掘进的目的。

在步骤1之前还包括以下步骤：挖掘水电站交通洞和/或通风洞。同时，本发明实施例中的

步骤1包括沿水平方向挖掘施工支洞段12时，将施工支洞段12与水电站交通洞和/或通风洞连通。将施工支洞段12与水电站交通洞和/或通风洞连通其目的是便于能够转弯的全断面硬岩隧道掘进机进行出渣，防止渣料堆积影响施工进度。

本发明实施例在步骤1与步骤2之间还包括以下步骤：待施工支洞段12挖掘完毕后，在施工支洞段12内铺设预制路面仰拱块。设置预制路面仰拱块，其目的是便于后期渣料运输车辆通行，为清理渣料提供有利条件。

需要说明的是，能够转弯的全断面硬岩隧道掘进机包括依次连接的小半径转弯掘进机本体21、出渣皮带机24、安全装置22和后配套拖车23。其具体结构和连接关系请参照公开号为CN111794760A的中国发明专利公开的一种煤矿TBM连续掘巷的施工方法及煤矿TBM中的煤矿TBM结构，此处不对其具体结构和连接关系进行赘述。

如图1所示，本发明实施例还提供了一种斜井系统线路的结构，采用上述的斜井系统线路的掘进方法进行挖掘，其中斜井系统线路的结构包括依次连接的施工支洞段12、转弯段13和斜井段11，施工支洞段12沿水平方向设置，转弯段13由施工支洞段12的尾端向上倾斜，斜井段11的轴线与施工支洞段12的轴线之间具有夹角。

本实施例相比现有技术取消了提前扩挖的组装洞室，能够实现减小组装洞室的挖掘和回填工作量，达到节约整体工程成本的目的。

具体地，施工支洞段12的洞口高程小于转弯段13的洞口高程，且转弯段13的洞口高程小于斜井段11的洞口高程。高程指的是某点沿铅垂线方向到绝对基面的距离，本实施例是从施工支洞段12始发，通过能够转弯的全断面硬岩隧道掘进机向上掘进，以使转弯段13和斜井段11依次向上延伸，且使施工支洞段12的洞口高程最低。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：本发明实施例中采用能够转弯的全断面硬岩隧道掘进机一次拆装完成连续施工，可以使施工支洞段12、转弯段13和斜井段11断面型式为圆形，确保不通过扩挖组装始发洞室的方式实现全断面硬岩隧道掘进机自由转向、进而实现向上掘进的目的。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。