[发明专利]一种基于露天矿坑的大跨度地下空间构筑方法

说明书

本发明公开了一种基于露天矿坑的大跨度地下空间构筑方法，矿坑内由下至上依次修筑基础层、底层人工隔水层、底层导水层、矩形支撑坝、加强顶、上层人工隔水层、上层疏水层、正常排土层、顶层人工隔水层和顶层疏水层；本发明充分利用露天矿矿坑进行构建，提高空间利用率，空间构筑施工与露天矿排土同步进行，对矿山生产影响小；大量采用露天矿剥离物料，减少材料成本，同时不影响排土场排土容量。采用露天矿端帮进行锚点加固，提高锚点抗拉强度，减少施工成本。排土场排土后，排弃物对锚点进一步施加压力，提高锚点抗拉强度。矩形支撑坝逐段强化钢索在垂直方向上的抗拉抗剪，提高加强顶的稳定性。

技术领域

本发明涉及一种地下空间构筑方法，具体涉及一种基于露天矿坑的大跨度地下空间构筑方法。

背景技术

‌露天矿开采会形成巨大深坑，对开采区域生态环境及地质稳定产生极大影响。目前，国内对废弃矿坑的处理进行了一些探索，已经公开的方案中包括将矿坑修筑为地质公园，或是在矿坑内建设建筑物，而对水平或近水平露天矿一般则采用内排回填的方式填埋矿坑。事实上，矿坑回填对于地区生态环境来说是最好的一种方式，能够同时实现环境保护与区域地质安全。一方面，矿坑回填成本巨大，且对已经开挖的巨大空间进行直接回填，是对空间资源的极大浪费。另一方面，基于安全考虑，现在越来越多的重要设施被放置于地下空间，地下空间开挖成本高，工艺复杂。如果能够将露天矿坑充分利用，使其形成稳定、可靠、可用的地下可用空间，则其经济效益将不可估量。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于露天矿坑的大跨度地下空间构筑方法，直接回填矿坑，回填成本低，充分利用地下可用空间，回填后地下可用空间稳定、可靠。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于露天矿坑的大跨度地下空间构筑方法，包括以下步骤：

S1：在露天矿坑底铺设基础层，在基础层上铺设底层人工隔水层，在底层人工隔水层上铺设底层导水层，底层导水层分片布置覆盖整个基础层，底层导水层以九宫格结构为一组，每一组底层导水层的中间一片中心位置最低，从中心向外设置1%-3%的坡度，每一组底层导水层中间位置设有排水井，与排水井间隔5-10m的位置设置垂直升降井；

S2：在每一片底层导水层四周边缘位置，修筑梯台状挡墙作为矩形支撑坝，矩形支撑坝单条长度与所在底层导水层尺寸相同，底边厚度7-10m，顶部厚度3-5m，高度10-15m；

S3：除设有排水井的位置以外，在其余每一个矩形支撑坝围成的空间内放置一个橡胶支撑体，橡胶支撑体内部充满水且其上部和下部分别开设有注水口和排水口；橡胶支撑体高度与矩形支撑坝高度相同，橡胶支撑体的长宽均小于矩形支撑坝；在橡胶支撑体与矩形支撑坝之间的空间内填充修筑中部导水槽，中部导水槽与底层导水层联通；

S4：在露天矿端帮两侧设置锚索，每五根锚索连接形成一个锚点，露天矿端帮两侧对称位置锚点之间连接一根钢索，钢索高度与矩形支撑坝顶持平；钢索与接触的每一个矩形支撑坝的顶部相连，通过连接点为钢索增加预紧力；水平方向上，每隔3m布置一根钢索，垂直方向上，每隔3m布置一层钢索，一共布置三层；从最下一层钢索开始，依次放置钢筋网，浇筑混凝土形成加强顶，封闭每个矩形支撑坝，混凝土浇筑高度10m；

S5：在加强顶上铺设上层人工隔水层，在上层人工隔水层上铺设上层疏水层，上层疏水层设置1-3%的坡度，靠近排水井位置最低；

S6：在上层疏水层上部正常进行露天矿排土，在距离地表15-20m位置，铺设顶层人工隔水层，在顶层人工隔水层上部铺设顶层疏水层，顶层疏水层设置1-3%的坡度，靠近排水井位置最低；

S7：在顶层疏水层上继续排弃剥离物直至地表，填满露天矿坑；

S8：打开橡胶支撑体排水口，将水通过底层导水层至排水井然后抽出，通过垂直升降井将橡胶支撑体运出，完成大跨度地下空间构建。