【正文】 巖，但生產(chǎn)率不高 ，僅比人工裝巖提高一倍左右，且只能使用于傾角小于 15176。的情況。 1965 年峰峰礦務(wù)局開始推廣使用耙斗裝巖機(jī)，收到良好效果，掘進(jìn)坡度 25176?！?30176。， 9ｍ左右斷面的斜井，過去人工裝巖每循環(huán)需要 5～6小時，使用耙斗裝巖機(jī)只需 2小時， 大大提高了裝巖效率，減輕了繁重的體力勞動。由于耙斗巖機(jī)具有一系列優(yōu)點(diǎn)，在煤炭系統(tǒng)很快得到推廣。 1971年，湖南建井第五工程處在漣邵礦區(qū)花萼里副斜井掘進(jìn)中，將耙斗機(jī)用于斜井施工，并與箕斗提升配套使用，裝滿一個 2ｍ箕斗只需 2分多鐘時間，創(chuàng)出月成井 ｍ的全國最高紀(jì)錄。這使斜井施工技術(shù) 發(fā)展進(jìn)入一個新階段。 1971～ 1974 年， 月成井超過 300ｍ者有十余處，漣邵礦區(qū)石壩主斜井、利民 3號井，銅川礦區(qū)陳家山二采區(qū)主斜井、下石節(jié)斜井等工程，曾多次突破世界斜井最高月進(jìn)度。特別是銅川基建公司二處在下石節(jié)二采區(qū)風(fēng)井施工中， 1974 年 12月創(chuàng)出月成井。 至次，我國斜井施工逐步形成了具有自己特色的機(jī)械化作業(yè)線及設(shè)備配套。其中有激光指向、光面爆破、耙斗機(jī)裝巖、箕斗提升、斗形矸石倉排矸，即“兩光三斗”的成熟經(jīng)驗(yàn)。 隨著礦井開拓向深部發(fā)展和施工裝備、施工方法和工藝的 不斷改進(jìn)，進(jìn)入八十年代大斷面斜井快速施工得到發(fā)展，并取得了可喜的成績。陽泉礦務(wù)局于 1974年 11月在貴石溝主斜井施工中創(chuàng)出大斷面斜井快速施工月成井 ；大同礦務(wù)局燕子山工程處 1991 年 6 月在馬脊梁新高山主斜井施工中創(chuàng)出月成井，并且連續(xù)三個月平均月成井高達(dá) 。這為解決大斷面深斜井持續(xù)穩(wěn)定地快速施工開創(chuàng)了新的篇章。今后，普通法斜井施技術(shù)朝著技術(shù)上更先進(jìn)合理、配套設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的方向發(fā)展。 斜井表土層施工技術(shù)在我國尚未成熟。盡管立井特殊施工的各種方法均已開始在斜井施工中應(yīng) 用，但應(yīng)用面很小，技術(shù)上處于摸索階段。這限制了斜井開拓的應(yīng)用范圍，也是要著力研究的問題。 近年來，由于山區(qū)地形和煤層賦存條件等的限制，加之大傾角強(qiáng)力皮帶輸送機(jī)的推廣應(yīng)用，常出現(xiàn)斜井傾角 25176。以上，乃至 35176。的大傾角斜井，這給斜井施工帶來了許多新困難，提出了新的研究課題。 能否縮短建井周期，關(guān)鍵在于縮短井筒開鑿工期。據(jù)統(tǒng)計(jì)，斜井筒工程量在煤礦建設(shè)井巷總工程量中僅占 3～ 13％，而其施工期一般約占礦井建設(shè)總工期的 35～ 50％。 所以，總結(jié)并發(fā)展斜井施工技術(shù)，提高斜井施工速度，對加快礦井建設(shè)速度，縮短礦井建 設(shè)周期具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 第二章 斜井基巖施工 第一節(jié) 鑿巖爆破 一、多臺風(fēng)鉆打眼 斜井掘進(jìn)中的多臺風(fēng)鉆打眼，是目前國內(nèi)外斜井施工作業(yè)中較理想的機(jī)械化配套方式之一。它可靠實(shí)用、效益好。打眼的時間一般占循環(huán)時間的 40％左右 ,采用多臺風(fēng)鉆打眼，可縮短打眼時間，保證打眼規(guī)格，提高掘進(jìn)循環(huán)率 ,加快施工速度。但對風(fēng)鉆的合理布置，嚴(yán)密組織非常重要，否則會互相干擾，不能發(fā)揮其優(yōu)越性。 大斷面斜井快速施工中，采用多臺風(fēng)鉆打眼，也取得良好效果。 1989年陽泉貴石溝礦主斜井掘進(jìn)斷面，坡度 16176。，最高月進(jìn) ； 1991年大同馬脊梁礦新高山主斜井施工，掘進(jìn)斷面 2，坡度 16176。，最高月進(jìn) ；云崗主斜井 2，掘進(jìn)面坡度 16176。，最高月進(jìn) 310ｍ；忻州窯東三風(fēng)井，斷面 2，坡度 25176。，取了最高月進(jìn) 321ｍ的優(yōu)異成績。 １、風(fēng)鉆選型 使用導(dǎo)軌式鑿巖機(jī)有助于推廣深孔光爆，但在斜井施工中使用鑿巖臺車無法調(diào)車。若使用鉆裝機(jī)，又不能使鉆眼、裝巖平行作業(yè)。液壓支腿式鑿巖機(jī)鉆眼效率高，但其后部配備的工作車影響裝巖工作。故國斜井施工技術(shù) 6 內(nèi)外斜井快速施工中，均 使用風(fēng)動氣腿式鑿巖機(jī)。多臺鑿巖機(jī)同時作業(yè)，在工作面使用靈活，能與裝巖等工序平行作業(yè)。鑿巖機(jī)一般選用中頻，如 YT28型。在中硬以上的巖石中使用高頻鑿巖機(jī)能夠取得較高鉆眼生產(chǎn)率。 ２、風(fēng)鉆臺數(shù)的確定 掘進(jìn)工作面同時作業(yè)的風(fēng)鉆臺數(shù)，主要根據(jù)井筒的斷面大小、巖性、支護(hù)型式、光爆要求的炮眼數(shù)量、作業(yè)人員的技術(shù)素質(zhì)、施工管理水平來確定的。一般經(jīng)驗(yàn)是： f＜ 6，巷寬＜ ， 4～ 2／臺； f=6～10，巷寬 ～ 4ｍ， 3～ 4ｍ 2／臺； f＞ 10,巷寬＞ 4ｍ， ～ 3ｍ 2／臺。普通爆破法取下限臺數(shù)，光面 爆破取上限臺數(shù)。 大同馬脊梁礦新高山主斜井，進(jìn)行快速施工，光面爆破， 2斷面取 5～ 6臺，平均循環(huán)打眼總數(shù) 90個 (包括錨桿眼 )，鑿巖總時間 75min左右。 二、中深孔光面爆破 實(shí)踐證明，鉆眼爆破工序是加快掘進(jìn)速度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前井巷工程中的爆破主要指普通光面爆破，按照一次爆破的深度，分為淺孔 ，中深孔 ～ ，深孔 3ｍ以上。從打眼爆破方法又分為中空直眼掏槽與斜眼掏槽兩大類；爆破聯(lián)線方式可分為大串聯(lián)、全并聯(lián)、并串聯(lián)三種形式；起爆破方法為全斷面一次爆破和分次爆破法。 斜井 中深孔光面爆破技術(shù)應(yīng)合理選擇和確定的爆破參數(shù)，主要包括：掏槽方式、不偶合系數(shù)、密集系數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)、起爆技術(shù)等幾方面。斜井中深孔爆破炮眼深度，過去多為 ～ ，經(jīng)過“七五”中深孔爆破科技攻關(guān)，深孔一次爆破達(dá)到 3～ 4ｍ。炮眼深度可按巷道斷面的大小增減 ,掘進(jìn)斷面大于 15ｍ 2 取～ ，斷面 12～ 15ｍ 2取眼深 2ｍ左右較為理想。這樣，易操作，效果好。深孔爆破不宜在斜井使用，這是鉆眼機(jī)具所決定的，隨著鉆孔深度增加鉆進(jìn)效率降低，不能發(fā)揮多臺的優(yōu)越性。斜井中深孔爆破孔深不宜超過 3ｍ，最好在 右，各項(xiàng)指標(biāo)最優(yōu)。 １、掏槽方式的選擇 淺眼爆破時，多采用楔形掏槽和錐形掏槽。鉆鑿傾斜的掏槽眼常受巷道斷面的限制，難以加深炮眼，因而在深孔與中深孔爆破中都采用了直接眼掏槽法。 直眼掏槽法在金屬礦山使用得較為廣泛 ,大多應(yīng)用于硬巖掘進(jìn)。為了推廣中深孔爆破，近十多年來，總結(jié)了適用于煤礦斜井施工的菱形掏槽、螺旋掏槽、柱狀掏槽等掏槽方式。 直眼掏槽方式一般都留有不裝藥的空眼，作為裝藥槽眼的自由面?？昭垡话阋妊b藥槽眼加深 200ｍｍ左右。直眼掏槽的槽子是依次爆破逐步擴(kuò)大的，而其關(guān)鍵在于合理確定各槽眼 至空眼之間的距離。圖 31為螺旋掏槽， 1號中心眼為空眼， 2～ 5號眼為裝藥炮眼，各裝藥眼距中心空眼的距離，與巖性有關(guān)。在松軟的頁巖中，ａ＝ 100ｍｍ ,ｂ＝ 150ｍｍ，ｃ＝ 200ｍｍ，ｄ＝ 250ｍｍ；中硬巖層中，ａ＝ 80ｍｍ，ｂ＝120ｍｍ，ｃ＝ 160ｍｍ，ｄ＝ 200ｍｍ。用毫秒雷管，按 2 號、 3號、 4 號、 5 號眼順序起爆。這種掏槽方式在中硬以上巖石中采用大直徑 (70～ 100ｍｍ )中空眼效果更好。在較松軟的巖層中用小直徑 (42ｍｍ )中空眼時，槽內(nèi)巖石容易發(fā)生擠壓現(xiàn)象，現(xiàn)在供應(yīng)的毫秒雷管段數(shù)也較少，故這種掏槽方式尚未 廣泛采用。 圖 31 螺旋掏槽 圖 32 菱形掏槽 圖 32 為菱形掏槽示意圖，圖 (a)為 1 個中心空眼，圖 (b)為 2 個空眼。 有時為了拋碴，將中心眼加深 300～ 500ｍｍ，在眼底裝 2～ 3卷藥，并使它在各槽眼中最后起爆。其它槽眼裝藥量為眼長的 70～ 75％。各眼與中心距離，在ｆ＝ 4～ 6的頁巖中：ａ＝ 150ｍｍ， ｂ＝ 200ｍｍ；在ｆ＝ 6～ 8砂巖中，應(yīng)適當(dāng)縮小其間距，使ａ＝ 120ｍｍ，ｂ＝ 170ｍｍ。 使用毫砂雷管 3號眼為一段， 5號眼為二段。這種掏槽方式簡單，易于掌握，適應(yīng)性強(qiáng)。在松軟的頁巖互層內(nèi)巖石拋出率低 (有時低于 50％ )，但由于槽內(nèi)巖石已崩碎，輔助眼爆破后，炮眼利用率仍在 90％以上，菱形掏槽在眼深不大于 ，效果較好。 圖 33 為五星掏槽，中心眼周圍有 4 個空心眼，與裝藥眼對稱布置。 1～ 5 號裝藥眼裝藥量為眼長的70～ 80％。眼距在松軟的頁巖中，?。幔?200ｍｍ，ｂ＝ 250～ 300ｍｍ； 中硬的砂頁巖中取ａ＝ 160ｍｍ，ｂ＝ 200ｍｍ。起爆順序： 1 號眼為第一段， 2～ 5號眼為第二段；有條件時可將 5號眼改為第三段。這斜井施工技術(shù) 7 種掏 槽方式適用性較廣，可靠性較高。眼深在 ｍ以下時，使用 2 號硝銨巖石炸藥可以保證掏槽效果；眼深超過 ，使用 4號巖石炸藥或其他高威力炸藥，也能取得良好效果。當(dāng)槽眼深度超過 3ｍ時， 在無瓦斯礦井中可在每個裝藥眼內(nèi)用兩個同段雷管起爆，底部一個，眼中一個，用以縮短傳爆時間，還可采用散裝藥提高裝藥密度。由于加大裝藥量，槽眼眼距還可適當(dāng)加大。 圖 33 五星掏槽 圖 34 為等邊三角柱狀掏槽之三種形式。 這種掏槽方式是將垂直的掏槽眼布置成距離不大的等邊三角柱，并采取間隔眼裝藥。圖 (a)為在泥頁巖等軟巖中四眼 三角柱狀布置形式， 1號眼為中空眼， 2～ 4號眼裝藥量為眼深的 65％；圖 (b) 為在普通砂巖等中硬巖層中六眼三角柱狀布置形式， 1～ 3號眼裝藥， 4～6號眼為空眼；圖 (c) 為在堅(jiān)硬的砂巖等硬巖中九眼三角柱狀布置方式， 1～ 3號、 7～ 9號炮眼裝藥， 4～ 6號眼為空眼。起爆順序： 1～ 3 號眼為一段， 7～ 9 號眼為二段。等邊三角柱狀掏槽在銅川礦區(qū)斜井快速施工中普遍采用，爆破效果良好。這種掏槽方式，鉆眼操作簡單，比較可靠，不需要大直徑空心炮眼，可采用一般段發(fā)雷管。此種掏槽方式目前還只用于炮眼深度不大于 3ｍ的條件下。掏槽眼之間距 與所采用炸藥性質(zhì)及炮眼直徑有關(guān)。圖 34 所示的炮眼間距適用于 2 號巖石炸藥、 40～ 42ｍｍ小直徑炮眼， 故亦稱此掏槽方式為小直徑三角柱狀掏槽。當(dāng)采用黑索金高威力炸藥時，上述掏槽方式的槽眼間距應(yīng)加大 1/4。炮眼間距與炮眼直徑、炸藥、巖性的關(guān)系列于表 31中。 圖 34 等邊三角柱狀掏槽 圖 35 為柱狀和楔形混合掏槽，它是由三角柱狀掏槽發(fā)展而來， 是在前述四眼和六眼三角柱狀掏槽的兩側(cè)加 2～ 6 個楔形掏槽眼。所增加的槽眼與工作面成 70～ 80176。夾角，其爆破順序，是在三角柱狀槽眼之后起爆。這種掏槽方式有利于加深 炮眼深度，但由于兩側(cè)槽眼帶有傾斜角度，致使炮眼深度不能加深。圖 (a)適用于中硬以下巖層 (f=2～ 4)時， 兩側(cè)槽眼到三角柱狀眼中心距離ｓ為 900～ 1000ｍｍ；當(dāng)ｆ＝ 4～6時，ｓ＝ 800～ 900ｍｍ。圖 (b)為ｆ＝ 6～ 8中硬巖層中的布置形式，ｓ＝ 750～ 800ｍｍ。圖 (c)有 6個側(cè)槽眼，ｓ＝ 700～ 750ｍｍ，ｓ 1＝ 200ｍｍ，適用于ｆ＞ 8之堅(jiān)硬巖層。 圖 35 柱狀、楔形混合掏槽 表 31 巖性、炸藥、炮眼直徑與炮眼間距的關(guān)系 巖 石 名稱 巖石抗壓強(qiáng)度 (Mpa) 槽眼布置形式 炮眼直徑ｄ (mm) 炮 眼 間 距 黑索金 2 號巖石炸藥 砂巖 泥頁巖 60～ 80 10～ 30 六眼三角柱狀 四眼三角柱狀 40～ 42 40～ 42 上述中深孔爆破的幾種掏槽方式，在斜井快速施工的實(shí)踐中，使炮眼平均深度從 2ｍ、 3ｍ，從而使月平均循環(huán)進(jìn)尺達(dá)到了 ～ 。這是我國斜井施工中一項(xiàng)重大突破。 斜井中深孔光面爆破中的其它參數(shù)，如光爆密集系數(shù)，眼距與裝藥量，裝藥結(jié)構(gòu)和起爆 技術(shù)等與巷道施工相類似，這方面論著較多，這里不再贅述。但需要指出的是，在布置炮眼時，應(yīng)根據(jù)斷面大小、圍巖情況、炸藥威力、炮眼深度諸因素合理選擇炮眼排列。為防止底板欠挖，底眼的角度應(yīng)比井筒坡度大 3176?！?176。，且比其它眼深 100～ 200ｍｍ，底眼的間距不能大， 300～ 400ｍｍ為宜。 ２、中深孔光爆實(shí)例 斜井井筒掘進(jìn)中，隨著錨噴支護(hù)的推廣，要求爆破后的斷面嚴(yán)格地符合設(shè)計(jì)要求。為此 ,應(yīng)適當(dāng)增加周邊眼孔數(shù)，掌握好周邊眼的角度，間距并適當(dāng)減少每個周邊眼的裝藥量，使藥卷沿炮眼長度較均勻地分布，從而達(dá)到光面爆破 效果。 圖 3圖 3圖 38 為銅川基建公司在斜井創(chuàng)新施工中采用的爆破圖表。圖 36 為斜井井筒穿過泥巖的爆破圖表，采用了小直徑四眼三角柱狀掏槽，周邊眼布置在設(shè)計(jì)輪廓線以內(nèi) 100ｍｍ處，周邊眼密斜井施工技術(shù) 8 集系數(shù)為 ～ ，周邊眼使用了改制的小直徑藥卷。圖 37為在頁巖中使用的爆破圖表，選用了六眼三角柱狀掏槽，周邊眼布置在設(shè)計(jì)輪廓線以內(nèi) 50ｍｍ處，周邊眼密集系數(shù)為 ～ 。圖 38 為砂巖中的爆破圖表，掏槽眼布置為九個眼的復(fù)式三角柱狀掏槽，周邊眼布置在設(shè)計(jì)輪廓線上，周邊眼密集系數(shù)＞ 1，周邊眼間距為 400～ 500ｍｍ。爆破圖表中炮眼角度，系指與工作面夾角，工作面與井筒軸線相垂直。 圖 36 頁巖中爆破圖表實(shí)例 圖 37 泥巖中爆破圖表實(shí)例