134

采矿方法（三）房柱法

房柱法是一种常见的开采方法，用于倾角不超过50°的矿体，根据不同的矿岩条件以及矿体的倾角和厚度情况，采

矿的方法会有所变化。

采矿时，会形成网格状分布的开挖矿房，以及用于支撑上方岩体的矿柱，根据矿岩情况，可对采矿顺序进行优化，

适应不同的矿岩条件和通风需要。通常，开采矿石时，采用余传统巷道掘进一样的钻爆技术。爆破出的巷道成为矿柱之

间的矿房，该过程可以同时多项并行作业（并行作业的数量取决于地层条件和设计标准）,

房柱采矿法成功的关键在于确定矿房和矿柱的最佳尺寸，这样可以在不降低安全水平的前提下，最大程度地回收矿

石并减少矿柱数量，矿房大小和矿柱尺寸是根据矿岩条件和采矿时预测可能出现的岩石应力变化来确定的。

为了确保顶板跨度大的区域安全，除使用岩石锚杆外，有时还需要使用锚索等岩层加固措施，同时，准确的钻孔和

良好爆破可以最大程度地减少超挖于矿柱爆破损伤，这对于保持矿柱强度，进而避免破坏矿柱起到重要作用。

随着矿石被采出，在生产区域内会形成矿石运输巷道和基础结构，在多个生产点作业，有利于高效利用设备，可使

用多种不同的运输方法把矿石运输到地面上，良好规划的房柱法矿山不仅可以灵活应对市场上不断变化的商品价格，还

可以快速应对不断变化的市场行情。

不论矿山规模大小，都会有一定程度的矿石损失，把损失降到最低，这一直是我们钻神人为之奋斗的目标！

目前运用在此类工法上的设备，以我司DW311（CYTJ45）和DWS31为主，两款设备具备非常灵活的转场能力，

在掘进爆破孔的布置上，也非常精准，DW311和DWS31均采用国际上知名品牌的矿用凿岩机头，拥有丰富的矿产作业

经验，能够很好的配合，在采矿作业中表现也深受合作伙伴的信赖与肯定。

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135 分段空场采矿法是大规模采矿常用的一种方法，它是一种通用高效的采矿方法，主要用于倾角较陡，形状规则，边

界明显的大型矿体，根据矿体形状的不同，采矿方法也会有所变化，不过，该方法依据的原理都是大采场爆破，通常会

回填，以提高矿石回收率。

在矿体中掘进凿岩巷道，以便开采分段之间的采场，首先开采一步采场，二步采场被留作矿柱，直至毗邻的一步采

场已经采完和充填，一步采场中稳定的充填物，可避免边墙向采矿时的二步采场坍塌。

分段空场采矿法需要设置切割天井来进行最初的爆破和开始回采工艺，如果岩石条件允许，常见做法是在装药爆破

之前完成整个采场的凿岩，一旦第一部分的矿石被爆破和铲出，就会形成足够的空间来爆破采场中更大的矿体。

采用充填的优点之一就是可以使用废料作为充填物，采矿顺序按照方案继续进行，在开采二步采矿之前，通常会在

采矿上方安装锚索，这可以为岩体提供额外支撑，防止大型岩块落到采空的采矿场内，由于可以实现在不同中段和采场

同时开采，因此可以保持高生产力。

分段空场法是一种高效的大规模采矿法，所以需要的设备主要分为三类：中深孔采矿台车（CYTC76）、CYTJ45掘

进凿岩台车以及DWS31矿用液压锚杆台车，CYTJ45主要负责矿体中掘进巷道，动力强，钻进速度快，钻场灵巧，效率

高，而中深孔台车主要负责采矿爆破，根据岩体情况，通过钻臂，可快速定位孔洞，利用强劲钻杆，控制钻进深度，减

少超挖和欠挖现象，使得爆破效果好，矿石度高，最后在使用DWS31安装锚索，速度高效，减少人工安装时间。

采矿方法（四）分段空场法

136

采矿方法（五）自然崩落法

自然崩落采矿法是大规模采矿方法，它是一种可进行高效大规模的采矿方法，然而，相对于其他采矿方法而言，该

方法生产前的开拓时间很长。

为了从矿山下部的出矿水平出矿，要先从矿山的下部开挖空间，使上覆矿体失去支撑，并在岩石应力和重力的共同

作用下，致使矿体崩落，这会大大减少矿石凿岩和爆破作业，但是要求矿体足够大，并且易于自然破碎。

为采出第一批矿石，需要开挖一个较大的空间，同时，矿体下部的矿石需要被破碎成小块，为了实现这个目的，需

要凿岩爆破形成拉底水平，然后在拉底水平下方，需要掘进出矿水平，该采区矿石将全部从出矿水平采出，在拉底巷道

和出矿水平之间，还需开挖放矿漏斗，为崩落的矿石提供进入出矿水平的通道，为避免放矿漏斗开挖失败，精确凿岩至

关重要，通常需要进行大量的岩石加固，包括钢拱架支护、喷浆、锚索、锚杆支护、挂网和金属条带支护等，这是由于

受自然崩落引起的极端岩石应力变化以及较长的服务年限等许多因数影响。

矿石从出矿点装载，卸入溜井进入运输水平带或者直接进入破碎站，考虑到到矿石的块度和破碎要求，会根据实际

情况采用不同方式将矿石运输至地表。

自然崩落法是一种低运行成本，高产能的采矿方法，且易于实现高度机械化和自动化，中深孔采矿台车以及

DWS31矿用锚杆台车在自然崩落法中被人们广泛运用，出色的钻孔能力，精准的凿岩效率以及自主挂网技术，都能让

施工者效率翻倍，产能翻倍。

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137 超前地质预报方法 铁路建设进入了新的发展阶段，但是铁路建设施工安全的形势依然不容乐观，安全基础工作薄弱的局面没有根本改变，

特别是隧道施工安全问题更为突出。

目前，这些隧道遍布全国各地，地质情况复杂多样，施工水平参差不齐，施工安全风险极大，稍有疏忽就可能酿成严重

事故。如果能在开挖前期采取充分的地质预报、排水、注浆、支护等预防措施，就可能避免这一事故的发生。

我司自主研发多功能快速钻机具有长距离快速超前地质预报、防突、注浆和管棚、锚索、锚杆等施工功能，配备有独特

的高效能旋转冲击式动力头、电动机和全液压化的驱动，钻机在狭窄空间内也可以高效率完成多种工况作业；且不污染环

境，为隧道等工程的安全、环保和高效施工提供了坚实的保障。

最具有代表性的设备就是DH180B多功能履带钻机，它实现在一种设备上具备丰富的施工工艺，它所配备的动力头在以

往旋转、推进钻孔方向上增加了液压后顶锤式冲击功能，并且实现了冲击和旋转结构一体化。这样在保证配件数量大幅减

少、质量可靠、易保养的同时，不仅能使钻机快速钻进一般岩层，而且也实现了沙砾层以及鹅卵石层的快速钻进。与传统旋

转钻机相比，效率提高了5~10倍。在100MPa硬岩的地质条件下，采用65mm刀头平均最大每小时可钻进10米以上。

138

钢丝绳套管取芯工法

取芯器置于套管之中，钻至预定位置，不退套管，用钢丝绳打捞器将取芯器收回，循环往复取芯。

取芯刀头内部有八片切削刀片。在钻进过程中由这些切削刀片将岩心切削剥离，从而快速取得岩芯。

防突和注浆施工工法

钻头后部配有单向阀，防止高压水或浆液从钻杆内部返回，孔口止水装置封闭后防止高压水或浆液从孔

壁返回掌子面。

根据不同围岩情况，采用的施工手法也有差别，例如：在成孔或塌孔不太严重的地质情况，注浆孔不宜

过深，可利用钻杆钻到预定位置之后，撤出钻杆，在空口将浆液注入，也称为孔口注浆法，如图一；在能够

成孔的地质情况下，利用钻杆钻到预定位置之后，撤出钻杆，插入适合当口径的袖管，密封后开始注浆，称

为袖口注浆工法，如图二；在难于成孔的破碎带或者软弱地层，以及高压涌水丰富的地带，利用钻杆钻到需

要改良的位置之后，直接通过钻杆把浆液注入孔底，实现边钻边注的钻注一体化注浆工法，如图三；

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139 图一

图二

图三

140

DH180多功能钻机

注浆施工工法注释图

DH180多功能钻机

钻杆注浆施工示意图

后退式分段注浆使用双浆或单浆液，钻至预定深度后不退钻杆，直接通过钻杆注入孔底，边注边退，避

免孔口注浆浆液难以到达孔底的弊端。

前进式分段注浆钻进后不退钻杆，直接利用钻杆注浆。注浆后立即钻进，直至预定位置，避免前进式孔

口注浆扫孔的弊端。

单杆双层管注浆需要使用瞬间凝结的浆液时，可使用双层杆钻进，不同的浆液走不同的通道，在钻头后

部混合后喷出，完成瞬凝注浆作业，尤其适合出水量和压力很大的地质情况。

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141 多种管棚方法

DH180B多功能履带钻机在管棚施工中可采用多种作业模式，如单杆成孔式（钻孔后撤出钻杆钻头再插入管棚管的模

式）、跟管式（使用偏心或者同心钻头由跟管器带动外杆或管棚管进入孔内的模式）、套管式（首先使用套管内外双钻头钻

进到预定位置后，撤出内杆和内钻头，外杆留在孔内防止孔壁坍塌，然后插入管棚管，最后再撤出外杆和外钻头的模式）

等。

DH180B多功能履带钻机是目前我司现有的履带钻机中，最为代表的一款。其他的多工功能履带钻机同样也具备多种施

工的能力，相比之下，唯一不同，就是数据采集以及施工断面大小的区别。（不过可根据施工需求，调整设备，达到合作伙

伴的施工需求）

目前我司履带钻机广泛运用于隧道、基坑、边坡、救援，桥梁筑基以及露天矿石开采和矿巷开挖等领域，受到合作伙伴

一致好评，同样，能够与合作伙伴一起，讨论工艺，改进设备，达到更好的施工效果，是我们一直奋斗的目标。

142

隧道施工六大方法

1.全断面开挖法；

2.台阶施工法；

3.环形开挖留核心土法；

4.中隔壁法；

5.交叉中隔壁法；

6.双侧壁导坑法；

全断面开挖法施工操作比较简单，主要工序：使用移动式钻孔台车，首先全断面一次钻孔，并进行装药连线，然

后将钻孔台车后退到50m以外的安全地点，再起爆，一次爆破成型，出渣后钻孔台车再推移至开挖面就位，开始下一

个钻爆作业循环。同时，施作初期支护，铺设防水隔离层（或不铺设），进行二次筑模衬砌。该流程突出两点：增加

机械手进行复喷作业，先初喷后复喷，以利于稳定地层和加快施工进度；铺底混凝土必须提前施作，且不滞后

200m。当地层较差时铺底应紧跟，这是确保施工安全和质量的重要做法。

全断面法主要适用于Ⅰ~Ⅲ级围岩．当断面在50m²以下，隧道又处于Ⅲ类围岩地层时，为了减少对地层的扰动次

数，在采取局部注浆等辅助施工措施加固地层后，也可采用全断面法施工。但在第四纪地层中采用此施工方法时，断

面一般均在20m²以下，且施工中仍须特别注意，山岭隧道及小断面城市地下电力﹑热力﹑电信等管道工程施工多用

此法。

优点:

（1）工序少，相互干扰相对减少，便于施工组织的管理。

（2）全断面开挖有较大的作业空间，有利于采用大型配套机械化作业，提高施工速度。

（3）全断面一次成型，对围岩的扰动次数减少，对隧道的围岩稳定有利。

缺点:

由于开挖面较大，围岩稳定性降低，且每个循环工作量较大 。

全断面开挖法

台阶法是两车道隧道Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级和部分V级围岩深埋段常用的施工方法，一般划分为上、下两个台阶。该

方法将设计断面分成上半部断面和下半部断面，错开一定距离L（台阶长度）先开挖上半断面，待开挖至一定长度后

再开挖下半断面，上、下半断面在不同的工作面同时掘进施工。三车道隧道一般采用三台阶。

台阶法的优缺点：

(1)增加了工作面，前后干扰较小，有利于机械化作业，进度较快。

(2)一次开挖面积较小，有利于掌子面稳定，特别是下台阶开挖时较为安全。

(3)短台阶法相互干扰，增加对围岩的扰动次数。

台阶法一般适用于Ⅲ、Ⅳ级围岩，Ⅴ级围岩应在必要的超前支护措施稳定开挖面后采用台阶法开挖，单线隧道及

围岩地质条件较好的双线隧道可采用二台阶法；隧道断面较高、单层台阶断面尺寸较大时可采用三台阶法；当地质条

件较差时，为增加掌子面自稳能力，可采用三台阶预留核心土法开挖。

台阶长度必须根据隧道断面跨度、围岩地质条件、初期支护形成闭合断面的时间要求、上台阶施工所需空间大小

等因素来确定。地质条件较好时往往采用长台阶法开挖，通过普通凿岩机上下台阶同时钻孔和起爆，达到隧道同时开

挖掘进的目的，效率比全断面开挖略低，但设备投入相对较低。地质条件较差时，为利于支护及时封闭成环，台阶长

度应缩短，宜为5 m左右，如采用三级台阶法，第一个台阶高度宜控制在2.5 m以下。三级台阶法所采取的辅助施工措

施使得上下台阶相互干扰较大，施工效率降低，需要解决好上下台阶施工干扰问题

台阶施工法

弧形导洞法又称环形开挖留核心土法，开挖面预留核心土，对于黄土隧道掌子面的稳定具有重要意义，对于核心

土的设置建议如下：从试验情况看，上台阶核心土长度及顶面宽度d 可取3～5 m，其中浅埋及新黄土取大值；距拱顶

高度h 可取1.4～1.7 m，浅埋及新黄土取小值。从开挖效率上看，直接落底能提供较大的开挖空间，开挖效率更高；

从掌子面稳定性上看，高桥隧道浅埋砂质新黄土的成功经验表明，上台阶预留3～5 m 长核心土能满足掌子面稳定性的

控制要求。因此，推荐中台阶不留核心土直接落底。下台阶留核心土主要用于搭接仰拱栈桥，其顶面距拱顶的净空高

度宜控制在10 m 以内。

环形开挖留核心土法

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143 中隔壁法也称CD工法（Center Diaphragm），它是在软弱围岩大跨度隧道中，先开挖隧道的一侧，并在设计

中间部位作中隔壁，然后再开挖另一侧的施工方提高施工方法，主要适用于地层较差和不稳定岩体，且地面沉降要求

严格的地下工程施工。当CD工法不能满足要求时，可在CD工法基础上加设临时仰拱，即所谓的交叉中隔壁法

（CRD工法，Cross Diaphragm）。CD工法和CRD工法在大跨度隧道中应用普遍，在施工中应严格遵守正台阶法的

施工要点，尤其要考虑时空效应，每一步开挖必须快速，必须及时步步成环，工作面留核心土或用喷混凝土封闭，消

除由于工作面应力松弛而增大沉降值的现象。

施工要点：

（1）各部开挖时，周边轮廓应尽量圆顺，减小应力集中；

（2）各部的底部高程应与钢架接头处一致；

（3）每一部的开挖高度应根据地质情况及隧道断面大小而定；

（4）后一侧开挖形成全断面时，应及时完成全断面初期支护闭合；

（5）左、右两侧洞体施工时，纵向间距应拉开不大于15m的距离；

（6）中隔壁宜设置为弧形，并应向左侧偏斜1/2个刚拱架宽度；

（7）在灌注二次衬砌前，应逐段拆除中隔壁临时支护，拆除时应加强量测，一次拆除长度一般不宜超过15m，拆

除后及时施工仰拱。

中隔壁法

交叉中隔壁法（CRD法）：是一种在中隔壁法的基础上增加临时仰拱，更快地封闭初支的施工方法。将大断面隧

道分成分成4个或者6个相对独立的小洞室分部施工。施工遵循“小分块、短台阶、短循环、快封闭、勤量测、强支

付”的施工原则，自上而下，分块成环，随挖随撑，及时做好初期支护。交叉中隔壁法施工有利于围岩稳定，保证施

工安全，目前主要运用IV级围岩浅埋、偏压地段以及V级围岩段的隧道施工。

工艺工法特点：

（1）各部开挖及支护启上而下，步步成环，及时封闭，各分部封闭成环时间短，中隔壁能有效的阻止支护结构和

收敛变形和下沉，在控制地面沉降和土体水平位移等方面优于其他工法；

（2）充分利用了中隔壁和临时仰拱的支撑作用，并辅以超前注浆小导管超前支护、挂网和格栅喷砼等支护手段，

加之开挖对围岩扰动小，故大大的提高了施工的安全度；

（3）其支护系统能很好的适应围岩变化，与围岩形成一个整体，能充分发挥围岩的自承能力；

（4）能有效应用监控量测等信息化管理方法指导施工，使整个施工过程处于受控状态；

（5）交叉中隔壁施工作业空间狭小，工序繁多，各种各道工序相互干扰比较大，无法利用大型施工机械，施工速

度较慢；

适用范围：

交叉中隔壁法主要适用IV~VI级大断面软弱围岩铁路、公路隧道

交叉中隔壁法

144

双侧壁导坑工法是一项边开挖边支护的施工技术。其原理是：就是利用两个中隔壁把整个隧道大断面分成左中右

3个小断面施工，左、右导洞先行，中间断面紧跟其后；初期支护仰拱成环后，拆除两侧导洞临时支撑，形成全断面。

两侧导洞皆为倒鹅蛋形，有利于控制拱顶下沉。

双侧壁导坑法开挖适用于围岩较差的Ⅴ级围岩条件下的行车隧道开挖，在浅埋大跨度隧道施工时，采用双侧壁导

坑法能够控制地表下沉，保持掌子面的稳定，安全可靠。

在开挖导坑时，尽量减少对围岩的扰动，导坑断面近似椭圆，周边轮廓圆顺，避免应力集中。初期支护采用格栅

钢架或型钢钢架、挂钢筋网片、喷混凝土柔性支护体系，及时施作，使断面及早闭合，以充分利用围岩的自承能力，

控制围岩变形。建立一整套围岩支护结构监控量测系统，进行信息化施工管理，随时掌握施工过程中的动态变化，合

理安排，调整施工工艺和设计参数，确保施工安全。

(1) 开挖面分部形式：

一般将断面分成四块：左、右侧壁导坑1、上部核心土2、下台阶(3) 。导坑尺寸侧壁导坑尺寸应本着充分利用台阶的支撑作

用，并考虑机械设备和施工条件而定。但宽度不宜超过断面最大跨度的1/3。⾼度以到起拱线为宜，这样，导坑可分二次

开挖和支护，不需要架设工作平台，人工架立钢支撑也较方便。导坑与台阶的距离没有硬性规定，但一般应以导坑施

工和台阶施工不发生干扰为原则，所以在短隧道中可先挖通导坑，而后再开挖台阶。上、下台阶的距离则视围岩情况

参照短台阶法或超短台阶法拟定。左、右侧导坑错开的距离，应根据开挖一侧导坑所引起的围岩应力重分布的影响不

致波及另一侧已成导坑的原则确定。

(2) 施工作业顺序为；

①开挖一侧导坑，并及时地将其初次支护闭合。

②相隔适当距离后开挖另一侧导坑，并建造初次支护。

③开挖上部核心土，建造拱部初次支护，拱脚支承在两侧壁导坑的初次支护上。

④开挖下台阶，建造底部的初次支护，使初次支护全断面闭合。

⑤拆除导坑临空部分的初次支护。

⑥建造二次衬砌。

优缺点：

双侧壁导坑法所引起的地表沉陷仅为短台阶法的1/2。双侧壁导坑法虽然开挖断面分块多，扰动大，初次支护全断面闭合

的时间长，但每个分块都是在开挖后立即各自闭合的，所以在施工中间变形几乎不发展。双侧壁导坑法施工安全，但

速度较慢，成本较高。

双侧壁导坑法

成功案例

成兰线中铁五局观摩会 郑万铁路重庆段观摩会

丽⾹铁路中铁隧道施⼯现场 成兰线中铁⼗⼆局施⼯现场

⽯碧⼭隧道施⼯现场（中铁四局） 崇礼线中铁隧道五局施⼯现场

中铁⼗⼀局厦⻔隧道施⼯现场 重庆锁脚锚杆施⼯现场

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成兰基坑加固施⼯现场 滇中引⽔施⼯现场

成都地铁七号线地基加固施⼯现场 尼泊尔系统锚杆施⼯现场

中交⼆航局梅州管棚施⼯现场 峨汉⾼速豹狸岗隧道施⼯现场

西藏当堆电站施⼯现场 雅万⾼铁施⼯现场

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200公里内5小时内到达，300公里外12小时内到达。 除特殊说明外，全系产品提供“全年

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