4.3斜井掘砌

斜井井筒是傾斜巷道，其施工方法，當(dāng)傾角較小時與平巷掘砌基本相同，傾角在45。以上時又與豎井掘砌相類似。本節(jié)重點僅敘述斜井井筒的施工特點。

斜井井頸是指地面出口處井壁需加厚的一段井筒，由加厚井壁與壁座組成，如

圖4-8所示。

圖4-8斜井井頸結(jié)構(gòu)

1一人行間；2一安全通道；3防火門；4-排水溝；5-壁座；6-井壁

4.3.1斜井井頸施工

在表土（沖積層）中的斜井井頸，從井口至基巖層內(nèi)3―5m應(yīng)采用耐火材料支護并露出地面，井口標(biāo)高應(yīng)高出當(dāng)?shù)刈罡吆樗?. Om以上，井頸內(nèi)應(yīng)設(shè)堅固的金屬防火門或防爆門以及人員的安全出口通道。通常安全出口通道也兼作管路、電纜、通風(fēng)道或暖風(fēng)道。

在井口周圍應(yīng)修筑排水溝，防止地面水流入井筒。為了使工作人員、機械設(shè)備不受氣候影響，在井頸上可建井棚、走廊和井樓。通常井口建筑物與構(gòu)筑物的基礎(chǔ)不要與井頸相連。

井頸的施工方法根據(jù)斜井井筒的傾角、地形和巖層的賦存情況而定。

4.3.1.1在山岳地帶施工

當(dāng)斜井井口位于山岳地帶的堅硬巖層中，有天然的山岡及崖頭可以利用時，此時只需進行一些簡單的場地整理后即可進行井頸的掘進。在這種情況下，井頸施工比較簡單，井口前的露天工程最小。

在山岳地芾開鑿斜井(圖4-9)，斜井的門臉必須用混凝土或堅硬石材砌筑，并需在門臉頂部修筑排水溝，以防雨季和汛期山洪水涌入井筒內(nèi)，影響施工，危害安全。

4.3.1.2在平坦地帶施工

當(dāng)斜井井口位于較平坦地帶時，此時表土層較厚，穩(wěn)定性較差，頂板不易維護。為了安全施工和保證掘砌質(zhì)量，井頸施工時需要挖井口坑，待永久支護砌筑完成后再將表土回填夯實。井口坑形狀和尺寸的選擇合理與否，對保證施工安全及減少土方工程量有著直接的影響。

圖4-9 山岳地帶斜井井頸

井口坑幾何形狀及尺寸主要取決于表土的穩(wěn)定程度及斜井傾角。斜井傾角越小，井筒穿過表土段距離越大，則所需井口坑土方量越多；反之越小。同時還要根據(jù)表土層的涌水量和地下水位及施工速度等因素綜合確定。直壁井口坑（圖4-10），用于表土層薄或表土層雖厚但土層穩(wěn)定的情況；斜壁井口坑（圖4-11）用于表土不穩(wěn)定的情況。

圖4-10直壁井口坑開挖法示意圖

圖4-11斜壁井口坑開挖法示意圖

4.3.2斜井基巖掘砌

斜井基巖施工方式、方法及施工工藝流程基本與平巷相同，但由于斜井具有一定的傾角，因此就具有某些特點，如選擇裝巖機時，必須適應(yīng)斜并的傾角；采用軌道運輸，必須設(shè)有提升設(shè)備，以及提升設(shè)備運行過程中的防止跑車安全設(shè)施；因向下掘進，工作面常常積水，必須設(shè)有排水設(shè)備等。此外，當(dāng)斜井（或下山）的傾角大于45。時，其施工特點與豎井施工方法相近似。

4.3.2.1裝巖工作

斜井施工中裝巖工序約占掘進循環(huán)時間60%～70%。如要提高斜井掘進速度，裝載機械化勢在必行。推廣使用耙斗裝巖機，是迅速實現(xiàn)斜井施工機械化的有效途徑。耙斗裝巖機在工作面的布置如圖4-12所示。

圖4-12耙斗機在斜井工作面布置示意圖

1-絞車?yán)K筒；2大軸軸承；3-操縱連桿；4-升降絲桿；5-進矸導(dǎo)向門；6-大卡道器；7-托梁支撐；8-后導(dǎo)繩輪；9-主繩（重載）；10-照明燈；II-副繩（輕載）；12一耙斗；13-導(dǎo)向輪；14-鐵楔；15-溜槽；16-箕斗

我國斜井施工，通常只布置一臺耙斗機。當(dāng)并筒斷面很大，掘進寬度超過4m時．可采用兩臺耙斗機，其簸箕口應(yīng)前后錯開布置。

耙斗裝巖機具有裝巖效率高，結(jié)構(gòu)簡單，加工制造容易，便于維修等優(yōu)點。但它仍有許多缺點，需進一步完善和提高。

正裝側(cè)卸式鏟斗裝巖機，與一般后卸式鏟斗裝巖機相比，其卸載高度適中，卸載距離短裝巖效率高，動力消耗少。

4.3.2.2提升工作

斜井掘進提升對斜井掘進速度有重要影響。根據(jù)井筒的斜長、斷面和傾角大小選擇提升容器。我國一般采用礦車或箕斗提升方式的較多?；放c礦車比較，前者具有裝載高度低，提升連接裝置安全可靠，卸載迅速方便等優(yōu)點。尤其是使用大容量(如4t)箕斗，可有效地增加提升量，配合機械裝巖，更能提高出巖效率。

當(dāng)井筒淡，提升距離在200m以內(nèi)時，可采用礦車提升，以簡化井口的臨時設(shè)施。斜井掘進時的礦車提升，常為單車或雙車提升。

我國在斜井施工中常把耙斗機與箕斗提升配套使用?；酚腥N類型：前卸式、無卸載輪前卸式、后卸式等。

圖4-13 2rr13前卸式箕斗構(gòu)造圖

1-斗箱；2牽引框；3-卸載輪；4-行走輪；5-活動門；6轉(zhuǎn)軸；7-斗箱底盤；A―空箕斗重心；B-重箕斗重心

A前卸式箕斗及其卸載方式

前卸式箕斗的構(gòu)造，如圖4-13所示，由無上蓋的斗箱1、位于斗箱兩側(cè)的長方形牽引框2、卸載輪3、行走輪4、活動門5和轉(zhuǎn)軸6組成。牽引框2通過轉(zhuǎn)軸與斗箱相連，活動門5與牽引框鉚接成一個整體。

卸載時，箕斗前輪沿軌道1行走，如圖4-14所示，而卸載輪進入向上翹起的寬軌2，箕斗后輪被抬起脫離原運行軌面，使箕斗箱前傾而卸載。

前卸式箕斗構(gòu)造簡單，卸載距離短，箕斗容積大，并可提升泥水。但標(biāo)準(zhǔn)箕斗的牽引框較大，斗箱易變形，卸載時容易卡住和不穩(wěn)定。

B無卸載輪前卸式箕斗及其卸載方式

無卸載輪前卸式箕斗是在前卸式箕斗的基礎(chǔ)上制成的新型箕斗，其特點是將前卸式箕斗兩側(cè)突出的卸載輪去掉，在卸載口處配置了箕斗翻轉(zhuǎn)架，其卸載方式如圖4-15所示。當(dāng)箕斗提至翻轉(zhuǎn)架時，箕斗與翻轉(zhuǎn)架一起繞回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，向前傾斜約51。卸載。箕斗卸載后，與翻轉(zhuǎn)架一起靠自重復(fù)位，然后箕斗離開翻轉(zhuǎn)架，退入正常運行軌道。兩者相比，由于去掉了卸載輪，可以避免運行中發(fā)生碰撞管線和設(shè)備與人員辜故，擴大了箕斗的有效裝載寬度，提高了斷面利用率，提高了卸載速度（每次僅7～lls）。缺點是，箕斗提升過卷距離較短，僅500mm左右，所以除要求司機有熟練的操作技術(shù)外，絞車要有可靠的行程指示裝置，或者在導(dǎo)軌上設(shè)置過卷開關(guān)。

圖4-14前卸式箕斗卸載示意圖

1標(biāo)準(zhǔn)軌；2一寬軌

斜井提升容器、鋼絲繩、絞車的選擇基本上與豎井相同，所區(qū)別的是多一個提升傾角，這里不再敘述。

4.3.2.3斜井中安全設(shè)施

圖4-15無卸載輪前卸式箕斗卸載示意圖

l-翻轉(zhuǎn)架；2箕斗；3-牽引框架；4-導(dǎo)向架

斜井施工時，提升容器上下頻繁運行，一旦發(fā)生跑車事故，不僅會損壞設(shè)備，影響正常施工，而且會造成人身安全事故。為此必須針對造成跑車的原因，采取行之有效的措施，以便確保安全施工。

A井口預(yù)防跑車安全措施

(1)由于提升鋼絲繩不斷磨損、銹蝕，使鋼絲繩斷面面積減少，在長期變荷載作用下，會產(chǎn)生疲勞破壞；由于操作或急剎車造成沖擊荷載，可能釀成斷繩跑車事故。為此要嚴(yán)格按規(guī)定使用鋼絲繩，經(jīng)常上油防銹，地滾安設(shè)齊全，建立定期檢查制度。

(2)鋼絲繩連接卡滑脫或軌道鋪設(shè)質(zhì)量差，串車之間插銷不合格，運行中因車輛顛簸等都可能造成脫鉤跑車事故。為此，應(yīng)該使用符合要求的插銷，提高鋪軌質(zhì)量，采用繩套連接。

圖4-16井口逆止阻車器

l-阻車位置；2-通車位置

(3)由于井口掛鉤工疏忽，忘記掛鉤或掛鉤不合格而發(fā)生跑車事故。為此．斜井井口應(yīng)設(shè)逆止阻車器或安全擋車板等擋車裝置。逆止阻車器加工簡單，使用可靠，但需人工操作。逆止阻車器工作如圖4-16所示。這種阻車器設(shè)于井口，礦車只能單方向上提，只有用腳踩下踏板后才可向下行駛。

B并內(nèi)阻擋已跑車的安全措施

(1)鋼絲繩擋車簾。在斜井工作面上方20～40m處設(shè)可移動式擋車器，它是以兩根150mm的鋼管為立柱，用鋼絲繩與直徑為25mm的圓鋼編成簾形，手拉懸吊鋼絲繩將簾上提，礦車可以通過；放松懸吊繩，簾子下落而起擋車作用，如圖4-17所示。

圖4-17鋼絲繩擋車簾

1-懸吊繩；2一立柱；3-錨桿式吊環(huán)；4-鋼絲繩編網(wǎng)；5-圓鋼

(2)常閉式型鋼阻車器。該阻車器是由重型鋼軌焊接而成，如圖4-18所示，它的一端有配重，另一端通過鋼繩經(jīng)滑輪上提。當(dāng)提升礦車需要通過此阻車器時，用人工拉起阻車器，讓礦車通過，之后借自重落下；當(dāng)?shù)V車發(fā)生跑車時，即可阻止礦車一直沖到工作面，防止撞傷工作人員。這種阻車器多安在距工作面5m處，當(dāng)工作面推進10～15m時又移動一次。

(3)懸吊式自動擋車器。常設(shè)置在斜井井筒中部，如圖4-19所示。它是在斜井?dāng)嗝嫔喜堪惭b一根橫梁7，其上固定一個小框架3，框架上設(shè)有擺動桿1。擺動桿平時下垂到軌道中心位置上，距巷道底板約900mm，提升容器通過時能與擺動桿相碰，碰撞長度約100～200mm。當(dāng)提升容器正常運行時，碰撞擺動桿1后，擺動幅度不大，觸不到框架上橫桿2；一旦發(fā)生跑車事故，脫鉤的提升容器碰撞擺動桿后，可將通過8號鐵絲4和擋車鋼軌6相連的橫桿2打開，8號鐵絲失去拉力，擋車鋼軌一端迅速落下，起到防止跑車的作用。

無論哪種安全擋車器，平時都要經(jīng)常檢修、維護，定期試驗是否有效。只有這樣，～旦發(fā)生跑車才能確實發(fā)揮它們的保安作用。

圖4-18常閉式型鋼阻車器

1-滑輪；2一可伸縮橫梁；3-平衡錘；4-立柱；5-擋車器；6-配重

圖4-19懸吊式自動擋車器‘

1一擺動桿；2-橫桿；3-固定小框架；4-8號鐵絲；5-導(dǎo)向滑輪；6-擋車鋼軌；7-橫梁

上述幾靜安全擋車裝置，按其作用來說，或為預(yù)防提升容器跑入井內(nèi)，或為阻擋已跑入井內(nèi)的提升容器繼續(xù)闖入工作面，因此它們都是必需的，防患于未然的，但更主要的是應(yīng)該千方百計不使礦車或箕斗發(fā)生跑車事故。所以在組織斜井施工時，首先要嚴(yán)格操作規(guī)程，嚴(yán)禁違章作業(yè)，提高安全責(zé)任感，加強對設(shè)備、鋼絲繩及掛鉤等連接裝置的維護檢修，避免跑車事故的發(fā)生，以確保斜井的安全施工。

4.3.2.4斜井排水

斜井掘進時，工作面在下方，當(dāng)井筒中有涌水時，多集中到工作面。工作面有了水就會嚴(yán)重地影響鑿巖爆破和裝巖工作，使井筒的掘進速度顯著下降。因此，必須針對水的來源和大小，采取不同的治理措施：

(1)避。井筒位置的選擇要盡可能避開含水層。

(2)防。為了防止地表水流入或滲入井筒，設(shè)計時必須使井口標(biāo)高高于最大洪水位，并在井口周圍挖掘環(huán)形排水溝，及時排水。

(3)堵。在過含水層時，可以采取工作面預(yù)注漿；如發(fā)現(xiàn)已砌壁滲水時，可以采用壁后注漿封堵涌水。

(4)截。當(dāng)剩余水量沿頂板或兩幫流下時，應(yīng)在底板每隔10～15m挖一道橫向水溝，將水截住，引入縱向水溝中，匯集井底排出。

(5)排。工作面的積水需要根據(jù)水量的大小采取不同的排水方式。

1)提升容囂配合潛水泵排水。當(dāng)工作面水量小于5m3/h時，利用風(fēng)動潛水泵將水排到提升容器內(nèi)，隨巖石一起排出井外。

2)水力噴射泵排水。當(dāng)工作面水量超過5TI13/h時，可以采用噴射泵做中間轉(zhuǎn)水工具，減少臥泵移動次數(shù)。圖4-20所示為噴射泵排水時的工作面布置圖。

圖4-20噴射泵排水工作面布置圖

1-原動泵兼水倉排水泵；2-主排水管；3-高壓排水管；4-噴射泵排水管；5-雙噴嘴噴射泵；6-伸縮管；7-伸縮管法蘭盤；8-吸水軟管；9-填料；IO-水倉

噴射泵由噴嘴、混合室、吸入室，擴散室、高壓供水管和排水管組成。

噴射泵的工作原理是：由原動泵供給的高壓水（噴射泵的能量來源）進入噴射泵的噴嘴，形成高速射流進入混合室，帶走空氣形成真空，工作面積水即可借助壓力差沿吸水管流入混合室中。于是吸入水和高壓水流充分混合進行能量交換，經(jīng)擴散器使動能變?yōu)轵?qū)動力，混合水便可經(jīng)排水管排到一定高度的水倉中，如圖4-21所示。

圖4-21 噴射泵構(gòu)造圖

(a)單嘴噴射泵；(b)雙嘴噴射泵

噴射泵本身無運轉(zhuǎn)部件，工作可靠，構(gòu)造簡單，體積小，制作安裝及更換方便，又可以排泥砂積水，所以現(xiàn)場采用較多。它的缺點是需要高揚程、大流量的原動泵，并且由于吸排一部分循環(huán)水，所以效率低，電耗大，一般一臺噴射泵的揚程僅有20～25m，兩臺聯(lián)用也只有50m左右，所以只能做中間排水之用。

3)臥泵排水。當(dāng)工作面涌水量超過20～30rr13 /h時，則需在工作面直接設(shè)離心水泵排水。排水設(shè)備布置如圖4-22和圖4-23所示。

圖4-22水泵臺車工作情況示意圖

圖4-23某鐵礦排水示意圖

1-JBQ-2-10潛水泵；2一排水管；3-礦車代用水箱；4-80D12X9臥泵及臺車；5-浮放道岔；6-+165中段固寇泵站；7-排水管

4.3.2.5斜井支護

斜井支護施工在井筒傾角大于45。時，與豎井基本相同；當(dāng)傾角小于45。時與平巷基本相同。但因斜井有一定的傾角，要注意支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。常用斜井永久支護有現(xiàn)澆混凝土和噴射混凝土兩種，料石支護已不多見。

4.3.3斜井快速施工實例

某礦主斜井快速施工，是我國大斷面斜井機械化設(shè)備配套和施工技術(shù)工藝配套的典型實例。

(1)工程概況。該斜井為改擴建工程之膠帶輸送機斜井，設(shè)計斷面為半圓拱形，錨噴支護，凈斷面為12. 34m2，掘進斷面為15. 05rTi2，坡度16。，斜長960m。圍巖以粗砂巖、中細(xì)砂巖為主，f=6～10，涌水量為5～lOm3/h。

(2)機械化作業(yè)線及配套設(shè)備。采用多臺氣腿式鑿巖機鑿巖，8rr13箕斗提矸，40rr13裝配式斗形矸石倉排矸。實現(xiàn)了噴射混凝土遠(yuǎn)距離管路輸料，1991年6月創(chuàng)月成井376. 2m、連續(xù)三個月成并825. 5m的紀(jì)錄。該礦主斜井施工機械化作業(yè)線和設(shè)備布置如圖4-24所示。

圖4-24某礦主斜井施工機械化作業(yè)線和設(shè)備布置示意圖

1-YT-28型鑿巖機；2-P120B型耙斗機；3-XQJ-8型箕斗；4-ZG-40型矸石倉；

5-KB212-8型自卸式汽車；6-ZJK-3/20到提升機

(3)施工工藝。施工工藝如下：

1)鉆眼爆破。鉆眼采用YT-28型氣腿式風(fēng)動鑿巖機4～6臺同時作業(yè)，每臺約占工作寬度700～800mm。操作人員執(zhí)行五定（人、鉆、位、眼、時）、兩專（安眼、修鉆）負(fù)責(zé)制。炮眼布置根據(jù)巖石性質(zhì)變化及時調(diào)整數(shù)量、深度、角度等有關(guān)參數(shù)。一般炮眼深度取2m，掏槽方式為楔形另加中心眼。

采用3臺JK-3型激光指向，中、頂部兩臺交替前移，互相校正，用以劃定眼位；幫側(cè)部1臺控制腰線，便于水溝砌筑。

工作面鑿巖與6m以外耙斗機裝巖、接軌、移機同時進行。每茬炮后先頂板正中部分打錨桿眼20個左右，采用6臺鑿巖機，3臺用短釬、3臺用長釬相互交替套打錨桿眼、邊打安裝錨桿，而后在打炮眼時將拱部兩側(cè)錨桿補齊。

采用多組同時裝藥，約20～25min完成。放炮后通風(fēng)約lOmin左右吹散炮煙。

2)裝巖、提升、排矸。裝巖采用P120B型耙斗裝巖機。該機斗容1.2rr13，其生產(chǎn)率平巷為120～180rr13／h，小于25。斜井為70～120rr13/h，軌距500mm，與箕斗軌距一致。工作時，將尾輪掛于距工作面6m以外，以便與鑿巖平行作業(yè)。耙?guī)r最佳距離為25m以內(nèi)，耙斗插入角

為70。。當(dāng)箕斗運行時，利用間隙時間集中堆矸，工作面平均生產(chǎn)率可達97r'ri3/h。前移耙斗機時，采用滑輪組將兩邊死角矸石倒至中部，清底時間僅需20～30min。尾輪的固定楔距矸石面800mm左右，楔孔深度不小于350mm。

提升采用XQJ-8型容積為8rr13箕斗，軌距1500mm，使用24kg鋼軌，每15～20m設(shè)一地滾?；敷w積、長度較大但裝滿率較低，因此要求裝巖司機、信號工、提升機司機緊密配合，4. 6min可裝1箕斗。井深500m時，裝提綜合能力為44. 5m3/h;井深900m時，裝提綜合能力可達39. 9m3/h。

排矸采用ZG-40型矸石倉，其容積為40rri3，與30m棧橋為整體結(jié)構(gòu)，設(shè)計為鋼結(jié)構(gòu)裝配式。矸石倉兩側(cè)有溜槽和氣動閘門，備有2臺8t自卸式汽車排矸石。汽車排矸運距0.5～lkm，能滿足箕斗卸載最高能力8次／h的排運要求。

為了滿足箕斗卸載快速安全要求，在矸石倉一側(cè)距卸載平臺30m處，設(shè)有PIH-1200工業(yè)電視，每次卸載僅需10～20s。

3)錨噴支護作業(yè)。永久支護設(shè)計為端錨式樹脂錨桿．直徑18mm，長1800mm，錨固力大于50kN。其間排距為800mm×800mm，噴射混凝土厚120mm。

噴射混凝土設(shè)計配合比為：水泥：砂：石子―1：2：2.5，水灰比0. 38，速凝劑摻量3%～4%。采用P2-5型噴射機與LJP-1型定量配料機，人工操作噴頭。井口設(shè)集中攪拌站，遠(yuǎn)距離管路輸料。輸料距離增至700m以上時，采用輸料管路中途助吹措施，減少了堵管事故。

(4)施工輔助作業(yè)。為了在3h內(nèi)完成循環(huán)進尺2m的作業(yè)目標(biāo)，采取輔助工序與主要工序平行作業(yè)，平行作業(yè)率高達77%。

通風(fēng)采用28kW局部通風(fēng)機，布置在井口自然風(fēng)流下方30m處，壓入式供風(fēng)，采用+800mm膠質(zhì)風(fēng)筒。每隔lOOm設(shè)一道水幕，工作面設(shè)風(fēng)水噴霧器，作業(yè)中粉塵含量控制在20mg/m3左右。

斜井工作面采用QOB-15N型隔膜泵排水，井筒內(nèi)每200m設(shè)一臨時水倉。

新高山主斜井井內(nèi)輔助裝備的布置如圖4-25所示。

圖4-25新高山主斜井掘井輔助裝備布置示意圖

1-中線激光儀；2-風(fēng)筒；3-拱基線激光儀；4-壓風(fēng)管；5靜壓打眼水管；6、7一噴射混凝土輸料管；8-排水管；9-灑水管；10-纜線吊鉤；11-信號、照明燈

(5)施工組織。采用一專多能技術(shù)層次高的人員機制，全井核定崗位定員139人。實行掘進“四六”制、噴混凝土“三八”制多工序平行交叉施工的勞動組織。每天完成掘錨7.5個循環(huán)，平均日進尺12. 8m噴混凝土兩班作業(yè)，一個班負(fù)貴耙斗機前初噴，另一個班負(fù)責(zé)復(fù)噴成井。其循環(huán)作業(yè)圖表如圖4-26所示。

(6)建立健全生產(chǎn)安全質(zhì)量保證體系，實行跟班干部、技術(shù)人員、班長三結(jié)合，嚴(yán)格崗位責(zé)任制，加強設(shè)備維護管理，井口成立施工臨時指揮系統(tǒng)，全面協(xié)調(diào)和及時解決施工、安全、質(zhì)量等全面問題。

在斜井施工中應(yīng)用工業(yè)電視，棧橋卸載由提升機房監(jiān)視，井下耙矸由調(diào)度室監(jiān)視，保證施工作業(yè)情況及時反饋井口指揮組人員。

圖4-26某礦主斜井施工循環(huán)作業(yè)圖表