【導(dǎo)讀】斜井開拓是礦井開拓常用的方式之一。自古以來，我國民間開采均以斜井、平峒為多，建國以來建設(shè)。的礦井，采用斜井開拓的也占礦井建設(shè)總數(shù)的四分之一左右。斜井開拓以其投資省、工期短、出煤快、施。工設(shè)備簡單而易于使人們接受。近年來，由于膠帶運輸機技術(shù)的發(fā)展，特別是大傾角、大運量膠帶運輸機。方案，以實現(xiàn)連續(xù)提升，建設(shè)更加大型的礦井。隨著我國東部煤炭資源明顯下降的狀況，煤炭工業(yè)部在“八。五”規(guī)劃中明確提出了建設(shè)重點戰(zhàn)略西移的方針。我國中西部地區(qū)煤炭資源極為豐富，且賦存淺，更適宜?？梢灶A(yù)料，今后幾十年中，斜井施工是建井界的一個熱門話題。我國斜井施工在60年代以前，大多采用人力裝巖、砌碹或木(砼)支架，施工速度一直較慢。斗提升、矸石倉排矸的“兩光三斗”機械化作業(yè)線。八十年代后期，山西陽泉和大同在改進裝備的基礎(chǔ)上，又先后創(chuàng)造了大斷面月進和。十多年來,陽泉、豐城、大同等礦區(qū)在大斷面斜井施工中又有突破性進展，取得了優(yōu)異成績。

　　

【正文】 圖 316 (2ｍ 3)前卸式箕斗構(gòu)造圖 1斗箱 ,2牽引斗 ,3卸載輪 ,4行走輪 ,5活動門 , 6轉(zhuǎn)動軸框 ,7斗箱底盤 ,A空箕斗重心 ,B重箕斗重心 圖 317 前卸式箕斗卸載示意圖 1軌道； 2寬曲軌 ３、無卸載輪前卸 式箕斗 無卸載輪前卸式箕斗卸載時，斗身前傾是利用翻轉(zhuǎn)架，將其設(shè)在運行軌道盡端，斗身翻轉(zhuǎn)力矩仍來自牽引框的牽引力。在牽引框前端左右設(shè)有一對小導(dǎo)向輪，箕斗卸載時，導(dǎo)向輪進入導(dǎo)向架，使牽引框具有較大力臂。 其優(yōu)點是卸載快，沒有崐凸出斗身兩側(cè)的卸載輪，運行安全性好。其缺點：由于卸載時，箕斗卡在翻轉(zhuǎn)架上崐不能前移 ,又需靠自重復(fù)位，卸載翻轉(zhuǎn)角受到限制，使其距離很小。而卸載前牽引力猛增 ,卸載后又突然降為零，使提升機操作難以準確控制不過卷 ,故其卸載安全性差。箕斗容積越大， 其缺點越突出，故原前卸式箕斗再度被重視。 ４、密封閘門型后卸式箕斗 新研制的 MF 型后卸式箕斗，保留了后卸式箕斗卸載裝置簡單、卸載安全等優(yōu)點，對閘門結(jié)構(gòu)革新設(shè)計。卸載閘門具有開啟省力，關(guān)閉密封性好之特點，能兼做提升排水。與前卸式箕斗比較，由于卸載時提升機牽引力不需增加，可選用較小型號提升機。例如原選用 ／ 4型，則可改為 ／ 20型，電機功率從 394KW降為 256KW，耗電量節(jié)省 35％。 ５、箕斗類型選擇 前卸式及無卸載輪前卸式箕斗，均能利用箕斗排水，適用于井筒傾角較小 (＜ 25176。 )時施工用。后者過卷距離短， 不宜增大容積，一般為 3，使用中需加設(shè)過卷信號裝置和改導(dǎo)向架軌面為曲線以適應(yīng)導(dǎo)向輪運行軌道。 后卸式及密封閘門后卸式箕斗，用于大傾角 (＞ 25176。 )井筒提升更能顯示其卸載 方便，卸載牽引力小的優(yōu)點。當需要提升排水時，需選用后者。 為保證箕斗提升運行安全和快速卸載，應(yīng)注意軌道鋪敷質(zhì)量，大容積箕斗選用重型軌道，使用工業(yè)電視監(jiān)視箕斗卸載。 提升方式可以分為單鉤、二套單鉤，并與斜井掘進寬度及耙斗機同時工作臺數(shù)相配合，一般采用一臺耙斗機適應(yīng)性強，能夠充分發(fā)揮其生產(chǎn)率，管理簡單、施工安全性好。 隨著耙斗機生產(chǎn)率的提高和井筒深度的加大 ,箕斗容積從 ～ 3增加為 8ｍ 3。大容積箕斗適應(yīng)了大深度、大斷面斜井快速度施工，但應(yīng)與耙斗機生產(chǎn)率相配套，才能充分發(fā)揮裝巖、提升綜合能力?；放c耙斗機配套裝提綜合能力可參見表 47。 斜井施工技術(shù) 16 二、矸石倉 由于提升矸石的不均勻性和排矸運輸?shù)牟贿B續(xù)性，需要有一定容積的矸石倉，以緩解矸石的轉(zhuǎn)運，確保井下掘進工作面不間斷施工。儲矸倉型式很多，除如前所述有地面與井下之分以外，容積分大、中、小型，結(jié)構(gòu)上分木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、磚石及混凝土結(jié)構(gòu)等。實踐證明，采用 普通礦車排矸時，設(shè)置容積 4～ 6ｍ 3的簡易木結(jié)構(gòu)儲矸倉， 即能滿足施工要求；當采用大型底卸式礦車排矸時，可采用料石砌筑的雙卸載口矸石倉，其容量可為 6 ～ 10ｍ 3；當采用自翻汽車遠距離排矸并考慮兩班排矸作業(yè)時，儲矸倉可用圓筒狀，容積可取 20～ 40ｍ 3，主要用料石砌筑并用鋼筋混凝土圈梁加固。上述各種儲矸倉， 底部均為鋼板鋪底滑坡形式。據(jù)統(tǒng)計在一般排矸運輸能力條件下，裝提綜合能力 (ｍ 3／ h)與矸石倉容積 (ｍ 3)比例關(guān)系，一般為 1:～ 。 矸石倉連同棧橋，過去多為磚石結(jié)構(gòu)，現(xiàn)發(fā)展為裝配式鋼結(jié)構(gòu)。這樣， 結(jié)構(gòu)緊揍，組裝方便，能多次復(fù)用。裝配式矸石倉如圖 318 所示。為適用于各種不同斜井施工條件，此種矸石倉高度可以調(diào)整，高度即卸載平臺高度為 、 、 。 矸石倉容積則為 3 2 16ｍ 3。還適用于單面或雙面排矸，用自卸汽車或礦車運輸均可。 根據(jù)地形條件，矸石倉與礦車環(huán)形軌道運輸或與自卸式卡車運輸相配合使用，都能滿足快速施工要求。 三、地面排矸系統(tǒng) 提升機、提升天輪、儲矸倉與排矸道等構(gòu)成箕斗提升及排矸系統(tǒng)。該系統(tǒng)一般設(shè)在斜井井口地面上。當施工暗斜井時，提升及排矸系統(tǒng)都 設(shè)在井下，此時，為了減少臨時工程 圖 318 40ｍ 3裝配式矸石倉總圖 1卸載平臺邊梁， 2倉壁圍板， 3立柱， 4倉壁橫粱 5啟閉門， 6溜槽閘門， 7梁式基礎(chǔ) 量，應(yīng)盡量利用生產(chǎn)硐室及巷道。如果已有永久提升機硐室，則只需要再開鑿儲矸倉，在其下口掘一段排矸巷道與井下運輸巷相接。 斜井提升常采用直徑 600～ 800ｍｍ的天輪。天輪直徑大 ,運轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)，但自重較大、外形尺寸大 ，所需天輪架須有較大的天輪平臺。當井口地形低，天輪架則高，會使天輪架尺寸過大。斜井提升天輪的鋼絲繩圍包角較小，天輪直徑與提升鋼絲繩直徑之比值可以適當縮小。尤其是提升機位置較高時，天輪的作用類似于托繩輪，可采用較小直徑的天輪。 斜井提升天輪架設(shè)的高度，理論上應(yīng)使鋼絲繩對于提升容器的牽引力與軌道平行，但考慮到提升鋼絲繩的撓度，天輪處鋼絲繩距軌面的高度應(yīng)大于箕斗與鋼絲繩聯(lián)接處距鋼軌的高度。對于前卸式箕斗，提升天輪應(yīng)略高一些，以便于卸載，但過高會使箕斗閘門關(guān)閉不嚴，一般使天輪處鋼絲繩距正常軌道的高度較聯(lián)接處高出 100～ 200ｍｍ即可。天輪距箕斗卸載處即矸石倉中心線之距離，以近些為宜，常取 6～ 7ｍ。 提升機與天輪的距離，應(yīng)符合有關(guān)出繩仰角及水平繩偏角的規(guī)定。當施工非提升井，井口位置又利用山溝地形時，井口可能沒有足夠的施工場地。為了滿足出繩角要求，提升機可設(shè)置在位置較高的山坡上，若水平距離不足時，可將天輪改為游輪方式，即天輪能左右滑動。當箕斗提升至卸載位置時，天輪、提升鋼絲繩應(yīng)與軌道中線重合，這樣既能避免較大的水平繩偏角，同時還能滿足提升、卸載要求。天輪采取游輪方式可以縮小提升機與天輪之間的距離，一般有 10～ 15ｍ就能滿足施工要求。 儲矸倉與井口之間距，與井口軌道坡度、儲矸倉容量及高度、排矸方式以及井口地形有關(guān)。當井筒傾角在 15176。左右時 ,井口軌道坡度常與井筒傾角一致；當井筒筒傾角大于 20176?；蛐∮?10176。時，為了便于卸載，井口軌道仍采用 15176。左右。若地形條件許可，應(yīng)盡量將排矸線路與井口運輸軌道設(shè)計在同一標高上。此時，儲矸倉與井口之間距常為 20～ 30ｍ。 天輪架 (或稱斜井井架 )常采用木結(jié)構(gòu)，其受力大小，除與箕斗容量有關(guān)外，主要取決于提升機出繩仰斜井施工技術(shù) 17 角。當仰角小于 15176。時，天輪架受力較小，所用木料尺寸，主要根據(jù)結(jié)構(gòu)要求 來決定。其高度通常小于15ｍ，四根立柱采用直徑 150～ 200 圓木即可。若出繩仰角較大，天輪架受力較大時，其結(jié)構(gòu)應(yīng)仿效立井掘進小井架進行設(shè)計。有時因地形低，天輪架高于 15ｍ，且受力大時，可用型鋼做成金屬天輪架。 斜井掘進排矸，常采用環(huán)形車場以利于調(diào)車。若場地有限采用盡頭式車場時，要有足夠的空車線。排矸線可根據(jù)井口地形，如沿溝鋪設(shè)等，用Ｖ型礦車排矸。若礦井附近地形平坦，采用矸石山排矸時，亦可采Ｕ型礦車排矸，此時采用矸石山排矸時，亦可采用串車提升，多車同時排矸，以滿足快速施工要求。圖319為銅川下石節(jié)平硐二 采區(qū)斜井創(chuàng)新時的提升及排矸系統(tǒng)布置圖，其提升、排矸能力達到每小時 28ｍ 3,滿足了快速施工的要求。第四節(jié) 斜井支護 斜井傾角大于 45176。時，支護作業(yè)與立井基本相似，小于 25176。時，則支護施工基本與平巷相同。斜井支護正因其具有一定傾角，便有自身的特點。目前，斜井支護的主要方式為錨噴支護，其次為現(xiàn)澆砼和料石砌碹。料石砌碹有被淘汰的趨勢。 一、料石砌碹 此種支護方式 70年代以前曾普遍使用。 70年代錨噴支護和現(xiàn)澆混凝土支護逐漸取而代之。但它在表土段施工中常用，西南、西北的一些礦區(qū)仍在使用 ，如于 80 年代末初具規(guī)模的達竹礦務(wù)局對礦井基本上都采用了料石砌碹的支護方式。川煤六處在施工料石砌碹斜井過程中積累了豐富的經(jīng)驗，斷面 18ｍ 2的井筒曾取得連續(xù)月進 80ｍ的較好成績。 該種支護形式的缺點是掘支平行作業(yè)難度大，支護體封閉性差 ,支護作業(yè)勞動強度大。 圖 319 斜井掘進提升及排矸系統(tǒng)布置實例之一 14ｍ 3箕斗； 210ｍ 3雙卸載口儲矸倉； 3簡易木 結(jié)構(gòu)天輪架； 4直徑 ； 5環(huán)形 排矸道 二、現(xiàn)澆混凝土支護 該種支護方式目前占有一定比例。井筒圍巖軟弱、穩(wěn)定性很差或涌水大等情況下多用線澆混凝土支護。 現(xiàn)澆砼支護也難于實現(xiàn)掘支平行作業(yè)。同時，下料、模板結(jié)構(gòu)及工作面混凝土入模等問題至目前仍未解決，支護成本也較高。 三、錨噴支護 近幾年來 ,錨噴支護已成為斜井筒支護的基本形式。它不僅能用于較為破碎的硬巖，還能使斜井順利通過松軟的泥巖地層。 掘進較穩(wěn)定的巖層時，常采用噴射砼作為永久支護，并先薄噴一層砼作臨時支護；掘進穩(wěn)定性較差的巖層時，則多以錨桿與噴射砼聯(lián)合支護作 為永久支護，并先薄噴一層砼和錨桿作臨時支護。錨噴支護可使永久支護和臨時支護統(tǒng)一起來，縮短了圍巖暴露時間，簡化了施工工序，為快速施工創(chuàng)造了條件。 斜井錨噴支護已普遍推廣應(yīng)用，多年來使用情況良好，表 32 為斜井工程中使用錨噴支護的部分實例。 四、噴射混凝土施工設(shè)備布置 斜井井筒中噴射砼施工，與一般巷道中施工不同。斜井噴射砼施工設(shè)備常采取集中與固定式布置，從而形成遠距離管路輸料的系統(tǒng)。 斜井采用噴射混凝土施工早期，也曾采用類似平巷施工的設(shè)備布置方式。干拌合料在井口經(jīng)篩選攪拌后 ,用礦車送到井下 噴射機處，噴射機隨著噴射工作面的推進而向前移動。這種設(shè)備布置方式的優(yōu)點是噴射機司機和噴射手之間聯(lián)系方便，能及時發(fā)現(xiàn)堵管事故，事故處理也較簡單。但也存在許多不利因素，如噴射機設(shè)在井筒里，占用井筒斷面及空間很大，影響了井筒其它設(shè)備的布置，不利于掘進與噴射混凝土支護平行作業(yè)；目前使用的噴射機體積和重量均較笨重，移動不便，上料空間也受到限制，不利于機械上料；斜井施工技術(shù) 18 另外，井筒內(nèi)上料時，產(chǎn)生粉塵較大；干拌合料向井下運送占用提升容器，費時，不能滿足斜井快速施工要求。所以，目前斜井施工一般已不采用上述方式。 斜井的混凝土噴射 站常布置在斜井井口附近。布置時，應(yīng)盡量利用地形，使堆放大宗砂、石、水泥的地點應(yīng)便于其存放和進料，也便于往攪拌機送料，拌合料又能及時送入噴射機。 噴射混凝土支護的水泥常采用硅酸鹽水泥，砂、石篩選后粒度不得大于 20ｍｍ，含泥量要求不大于 3～5％ ,含水率約為 5％。水泥、砂、石子體積比常采用 1:～ 2:2～ 。速凝劑常以紅星一型為標準，其用量不大于水泥重量的 3～ 4％。攪拌機常用移動式強制型混凝土攪拌機，其自身帶有上料斗。噴射機過去常選用 WG型，目前一般選用轉(zhuǎn)子型。斜井創(chuàng)新中常采取雙機雙噴方式 ,即在井筒 兩側(cè)各鋪設(shè)一趟輸料管路，交替使用，以便檢修，并可分別噴射兩幫。井口設(shè)置的兩臺噴射機，最好分設(shè)在井口兩側(cè)。 噴射機安置在井口，簡化了井下工作面布置，減少了提升運輸供料的環(huán)節(jié)，在斷面較小的井筒內(nèi) ,為實行掘進與噴射混凝土平行作業(yè)創(chuàng)造了良好條件，有利于一次成井。另外，攪拌機、噴射機都布置在井口，能采用大型機械設(shè)備，操作方便，有利于快速施工。 暗斜井或上、下山施工時，亦可將攪拌機與噴射機設(shè)在井下硐室內(nèi)。利民礦三號斜風井為暗斜井，在其上部車場開鑿攪拌機和噴射機硐室。砂、石、水泥用Ｖ型料車自地面運至設(shè)備硐室上方， 攪拌機拌合后，利用高差由溜槽進入噴射機。 五、斜井管道輸料噴射砼施工技術(shù)分析 斜井井筒噴射砼施工，由于設(shè)備集中布置，所以必須采用遠距離管路輸料。 多年實踐證明，斜井施工遠距離管路運輸噴混凝土支護施工，是一項行之有效的先進技術(shù) ,對加快斜井施工速度非常有利。它具有施工速度快、工效高、經(jīng)濟合理、安全可靠、機械化程度高、能減輕工人勞動強度等一系列優(yōu)點。陜西銅川基建公司二處、四處，在斜井坡度為 176?！?19176。的砂巖、頁巖和泥巖中，湖南基建公司三處在斜井坡度 21176。左右的石灰?guī)r中，斜井支護采用遠距離管路 輸料噴射混凝土施工，都收到了良好的效果。 (一 )遠距離管路輸送混凝土 斜井遠距離管路輸送混凝土施工，輸料長短，主要與噴射機的形式、輸料管徑、管路鋪設(shè)質(zhì)量及聯(lián)接方式、噴射機及管路維修養(yǎng)護的好壞程度、噴射工人的操作技術(shù)水平和噴射機風壓大小等因素有關(guān)。銅川基建公司二處在斜井施工中對管路輸料工藝、輸料距離、風壓、管路摩損與緩沖等問題作了研究和測試，斜井輸料距離達到 800ｍ。 通化礦務(wù)局在學(xué)習銅川二處經(jīng)驗在基礎(chǔ)上，斜井輸料距離