1、第十二章 斜井施工,12.1 概述 12.2 斜井表土施工 12.3 斜井基巖施工,12.1 概述 12.1.1 斜井施工技術(shù)的發(fā)展 井用開(kāi)拓方式可分為平硐開(kāi)拓、斜井開(kāi)拓、立井開(kāi)拓和綜合開(kāi)拓四種。斜井開(kāi)拓具有投資省、投產(chǎn)快、效率高、成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)，因而國(guó)內(nèi)外許多具備條件的大、中、小型礦井都有采用。 我國(guó)斜井施工技術(shù)及設(shè)備水平的發(fā)展，具體表現(xiàn)在： (1)形成了激光指向、光面爆破、耙斗式裝載機(jī)裝巖、箕斗提升、大型矸石倉(cāng)排矸、潛水泵排水、局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，即“兩光三斗”機(jī)械化作業(yè)線，施工設(shè)備配套以及管理水平不斷提高。 (2)錨噴網(wǎng)支護(hù)技術(shù)在斜井施工中得到應(yīng)用和推廣，簡(jiǎn)化了支護(hù)工藝，提高了機(jī)械化程度

2、，減少了工程量，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離管路輸料，為掘進(jìn)與支護(hù)平行作業(yè)創(chuàng)造了條件，有效地加快了成井速度。 (3)總結(jié)形成了“一坡三擋”的成功經(jīng)驗(yàn)，為有效預(yù)防斜井跑車(chē)事故，保證斜井施工安全提供了有力的保障措施。,12.1.2 斜井施工的特點(diǎn) 1)斜井施工的困難多 斜井施工中的困難主要是由于坡度存在而產(chǎn)生的，其中以裝巖、排矸和排水困難最為突出。在10-25，甚至更大坡度的斜面上進(jìn)行裝巖、排矸和排水作業(yè)，顯然比在平巷中要困難得多，因而生產(chǎn)效率不高。 2)容易發(fā)生跑車(chē)事故 與平巷相比，在斜井提升運(yùn)輸過(guò)程中，如果稍有不慎，提升容器就可能掉道、脫鉤或提升鋼絲繩斷繩，提升容器就會(huì)失去控制，沿斜井坡道下滑，并不斷加速，產(chǎn)

3、生巨大的沖擊力，從而造成破壞性極大的跑車(chē)事故。 3)混凝土管道輸送 當(dāng)永久支護(hù)采用錨噴支護(hù)時(shí)，要考慮采用管道長(zhǎng)距離輸送混凝土，以減小提升設(shè)備的負(fù)擔(dān)，同時(shí)提高支護(hù)作業(yè)的速度。,12.2 斜井表土施工 12.2.1 斜井井口的施工方法 當(dāng)斜井井口位于山岳地帶 時(shí)（如右圖），由于表土層很 薄或只有風(fēng)化巖層帶，則井口 施工比較簡(jiǎn)單，只需將斜井井 口位置的浮土和風(fēng)化碎石清除 干凈，而后按斜井設(shè)計(jì)的方向、傾角， 用普通鉆眼爆破法向下掘進(jìn)。,當(dāng)斜井井口位于平原地區(qū)時(shí)，由于表土層較厚、穩(wěn)定性較差，頂板不易維護(hù)。為了安全施工和保證掘、砌質(zhì)量，井口施工時(shí)，一般將井口段一定深度(視表土賦存情況決定)的表土挖出，使井

4、口呈坑狀，待永久支護(hù)砌筑完成后，再將表上回填夯實(shí)，人們通常稱(chēng)這種方式為明槽開(kāi)挖方式。若表土中含有薄層流砂，且距地表深度小于l Om時(shí)，為了確保施工安全，需將井口坑范圍擴(kuò)大，通常稱(chēng)這種方式為大揭蓋開(kāi)挖方式。,1）明槽幾何尺寸與邊坡角的確定 明槽的幾何尺寸一般需根據(jù)表土的穩(wěn)定性、斜井的傾角、表土的涌水量、地下水位以及施工速度等因素確定。應(yīng)以使其既能保證安全施工，又力求土方挖掘量最小為原則來(lái)確定明槽的幾何尺寸和邊坡角。當(dāng)表土薄或者表土雖較厚，但直立性較好時(shí)(如黃土)，明槽壁可做成垂直的。但為防止表土塌陷，其側(cè)壁上部以做成斜面為宜(圖12.2)。當(dāng)表土厚而不穩(wěn)定時(shí)，明槽壁應(yīng)有一定坡度(圖12.3 )。

5、,2）明槽開(kāi)挖方法 （1）天然凍結(jié)法 對(duì)于距地表4m以?xún)?nèi)的淺部明槽，如果表土是 亞砂土和亞黏土地層，且穩(wěn)定性比較差，含水率為 9%-15%，此時(shí)可利用天然凍結(jié)法。 （2）直挖法 當(dāng)表土穩(wěn)定且無(wú)地下水時(shí)，可采用直接開(kāi)挖 明槽的做法。 （3）支撐加固法 當(dāng)表土穩(wěn)定時(shí)，若將明槽兩側(cè)做成直立槽壁， 則可減少土方挖掘量50%。但當(dāng)直立墻壁由于施工活 動(dòng)原因，難以長(zhǎng)時(shí)間維持穩(wěn)定時(shí)，可采用橫向支撐 進(jìn)行加固。,12.2.2 深表土掘砌方法 1）全斷面一次掘進(jìn)法 當(dāng)土質(zhì)致密堅(jiān)硬、涌水量不大、且井筒掘進(jìn)寬度小于 5m時(shí)，可采用全斷面一次掘進(jìn)施工方法。永久支護(hù)采用砌碹 時(shí)，可使用金屬拱形臨時(shí)支架，掘砌交替進(jìn)行，段

6、距為2-4m。,（4）臺(tái)階木樁法 當(dāng)表土層不夠穩(wěn)定或夾有流砂層時(shí)，明槽開(kāi) 挖可采用45的臺(tái)階放坡。 （5）降低水位法 當(dāng)表土有含水層且涌水量較大時(shí)，可采用降低水位法開(kāi)挖。,2）中間導(dǎo)硐法 當(dāng)表土較穩(wěn)定，掘進(jìn)寬度大于5m。全斷面掘進(jìn)有困難時(shí)， 可在井筒中間先掘深2m左右的導(dǎo)硐，然后向兩側(cè)逐步擴(kuò)大， 臨時(shí)支架沿井筒軸向架設(shè)。刷大要兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行，每次刷大 寬度0.6m左右。待刷夠掘進(jìn)斷面后，及時(shí)進(jìn)行水久支護(hù)。 3）先拱后墻法 當(dāng)井筒工作面進(jìn)入巖石風(fēng)化帶之后或工作面上部土層 松軟、下部土層密實(shí)，則適于先掘砌上部，后掘砌下部的施 工方法。掘砌段距以3-5m為宜。如圖12.7所示。,4）兩側(cè)導(dǎo)硐先墻后拱法

7、 當(dāng)表土不太穩(wěn)定，且斷面較大時(shí)，先在斷面兩側(cè)分 別掘進(jìn)小斷面導(dǎo)硐，先墻后拱短段掘砌。掘?qū)ы蠒r(shí)，先 架設(shè)木支架，掘出2-4m后，在導(dǎo)硐內(nèi)砌墻，然后掘砌拱 頂部分，最后掘出下部中間土柱。其施工步驟如圖12.8 所示。,12.2.3 不穩(wěn)定表土的施工方法 不穩(wěn)定表土，是指由含水的礫石、砂、粉砂組成的松散性表土和流砂或淤泥層。當(dāng)表土為不穩(wěn)定土層時(shí)，必須采用特殊施工法。 不穩(wěn)定表土中我國(guó)多采用板樁法。當(dāng)涌水量較大時(shí)，需配合工作面超前小井降低水位或井點(diǎn)降低水位的綜合施工法；當(dāng)流砂埋藏深度不大于20m時(shí)，可采用簡(jiǎn)易沉井法施工；當(dāng)涌水量大，流砂層厚，地質(zhì)條件復(fù)雜(有卵石、粉砂、淤泥)，一般流砂埋深在30-50

8、m時(shí)，可采用混凝土帷幕法。 也可以采用注漿法。,12.3 斜井基巖施工 12.3.1 掘進(jìn)作業(yè) 目前，我國(guó)斜井快速施工作業(yè)線的主要內(nèi)容 包括：配備風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)、巖石電鉆等打眼工具，實(shí) 現(xiàn)中深孔全斷面光面拋碴爆破；大耙斗、大箕斗、 大提升機(jī)、大矸石倉(cāng)(簡(jiǎn)稱(chēng)“三大一倉(cāng)”)配套，實(shí) 現(xiàn)快速裝巖、提升和自動(dòng)卸矸；長(zhǎng)距離管道輸料， 錨噴支護(hù)；風(fēng)動(dòng)潛水泵排除工作面積水；28Kw局部 通風(fēng)機(jī)長(zhǎng)距離獨(dú)頭通風(fēng)；激光指向儀控制掘進(jìn)方向 和坡度；采用工業(yè)電視監(jiān)視和計(jì)算機(jī)管理等先進(jìn)和 現(xiàn)代化管理技術(shù)。,1）破巖工作 為提高破巖效率、便于鉆眼與裝巖平行作業(yè)，在鑿巖機(jī)具 的選擇上，以使用多臺(tái)風(fēng)動(dòng)氣腿式鑿巖機(jī)(如YT-28型

9、)同時(shí)作業(yè) 為主。 斜井掘進(jìn)工作面往往會(huì)有積水，必須選用抗水炸藥、毫秒 延期雷管全斷面一次爆破。爆破方式多采用中深孔光面爆破， 炮孔深度可根據(jù)斷面大小進(jìn)行調(diào)整。 馬脊梁礦新高山主斜井為了在硬巖(f=10)中實(shí)現(xiàn)中深孔爆 破，采用了直眼微傾角與楔形加中輔助眼的掏槽方法，并通過(guò) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，根據(jù)工作面巖性變化，及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)， 比常規(guī)爆破方法的循環(huán)進(jìn)度提高了20.6%。其炮眼布置如圖 12.11所示。,2）裝巖 （1)耙斗式裝載機(jī) 為了配合箕斗提升，加長(zhǎng)了耙斗式裝載機(jī)的卸料槽；為防止機(jī)體下滑，在耙斗式裝載機(jī)兩側(cè)增設(shè)了兩根可調(diào)整高度的支撐，并在后部增設(shè)了大型卡軌器。 （2)側(cè)卸式裝載機(jī) 與耙斗

10、式裝載機(jī)相比，其裝載比較靈活。還可以實(shí)現(xiàn)鏟掘動(dòng)作，可以用來(lái)鏟平底板，克服了耙斗式裝載機(jī)清底速度慢的缺點(diǎn)；鏟斗抬高可停在某一高度，能兼作架設(shè)支架的腳手架。,3）提升 （1)礦車(chē)提升 井筒斷面小于12m2，長(zhǎng)度小于200m，傾角不大于15時(shí)，可采用 礦車(chē)提升。礦車(chē)提升設(shè)備簡(jiǎn)單，井口臨時(shí)設(shè)施少，但提升能力低。 （2)箕斗提升 當(dāng)傾角大于15時(shí)，采用箕斗提升，可以縮短摘掛鉤、甩車(chē)等輔 助時(shí)間。 后卸式箕斗 后卸式箕斗卸載方便，卸載架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，箕斗容積小時(shí)，還可串車(chē) 提升。其主要缺點(diǎn)是不能兼作提升排水。,前卸式箕斗 前卸式箕斗結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能兼提升排水。其缺點(diǎn)箕斗卸載 時(shí)需較大的翻轉(zhuǎn)力矩，使卸載時(shí)牽引力為提

11、升時(shí)的1.5倍以 上。,無(wú)卸載輪前卸式箕斗 無(wú)卸載輪前卸式箕斗由于去掉了箕斗箱體兩側(cè)突出的卸 載輪，可以避免箕斗運(yùn)行中發(fā)生刮碰管纜、設(shè)備與人員等事 故，加大了箕斗有效裝載寬度，提高了井筒斷面利用率。,箕斗選型 前卸式及無(wú)卸載輪前卸式箕斗，均能利用箕斗排水，適用于井筒 傾角較小的情況。后者過(guò)卷距離短不宜增大容積，一般為2.5m，在使用 中需加設(shè)過(guò)卷信號(hào)裝置，導(dǎo)向架軌面應(yīng)改為曲線以適應(yīng)導(dǎo)向輪運(yùn)行軌跡。 后卸式箕斗用于大傾角(井筒提升，更能顯示其卸載方便、卸載牽引 力小的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)需要提升排水時(shí)，應(yīng)選用有密閉閘門(mén)的后卸式箕斗。,5）治水與排水 針對(duì)井筒涌水來(lái)源以及水量的大小，可采取不同 措施： （1)

12、在選擇確定斜井井筒位置時(shí),要盡可能地避開(kāi)含 水地層。 （2)要防止地表水流人或滲人井筒內(nèi)，為此，要在 井口周?chē)蚱霏h(huán)形排水溝，并使井口標(biāo)高高于當(dāng)?shù)刈畲?洪水水位的標(biāo)高。,4） 矸石倉(cāng)排稈 由于提升矸石的不均勻性和排矸運(yùn)箱的不連續(xù)性，需要有一定容積的矸石倉(cāng)，以緩解矸石的轉(zhuǎn)運(yùn)，確保井下掘進(jìn)工作面不間斷施工。,12.3.2 支護(hù)作業(yè) 1）描噴支護(hù) 錨噴支護(hù)機(jī)械化作業(yè)線主要由砂石篩洗機(jī)、輸送機(jī)、儲(chǔ) 料罐(砂、石、水泥)、攪拌機(jī)和機(jī)械手等組成，篩洗機(jī)、輸 送機(jī)、儲(chǔ)料罐和計(jì)量器設(shè)在地面，攪拌機(jī)設(shè)在井口附近或鄰 近硐室內(nèi)，噴射機(jī)在井下隨支護(hù)工作面移動(dòng)。因此只適用于 雙軌提升的斜井，并且它對(duì)掘進(jìn)工作有一定干擾

13、。 2）砌碹支護(hù) 采用料石砌碹或現(xiàn)澆混凝土支護(hù)。,（3)當(dāng)涌水沿斜井頂板、兩幫流下來(lái)時(shí)，為了盡可能減 少流人工作面的水量，要在斜井底板上每隔10-15m設(shè)一 道橫向水溝，將水引人縱向水溝中，然后匯流到設(shè)在井 筒涌水點(diǎn)以下的臨時(shí)水倉(cāng)內(nèi)，最后由臥泵排出井內(nèi)。 （4)如果工作面有涌水、積水時(shí)，則需要根據(jù)涌水量大 小以及積水情況，采取不同方式向地面疏排水。,12.3.3 掘進(jìn)安全 我國(guó)在斜井施工中總結(jié)出“一坡三擋”的經(jīng)驗(yàn)。即在井 口地面平車(chē)場(chǎng)人井處、井口以下20m處和井下掘進(jìn)工作面上 方20m處，均設(shè)置安全擋車(chē)器。 1）井口擋車(chē)器 當(dāng)斜井井口為平車(chē)場(chǎng)時(shí)，在斜井井口設(shè)置井日擋車(chē)器，礦 車(chē)出井后能順利通過(guò);當(dāng)?shù)V車(chē)返回下井時(shí)，則需人工操作擋車(chē) 器操作把方能通過(guò)，以防止礦車(chē)沒(méi)有掛鉤而誤推或滑行入井。,2）擺桿檔車(chē)器 擺桿擋車(chē)器主要構(gòu)造如圖12.18所示。當(dāng)斜井施工采用 箕斗提升時(shí)，箕斗出井前打開(kāi)擺桿擋車(chē)器，箕斗通過(guò)后落下， 箕斗繼續(xù)沿斜坡上提至棧橋卸載?；啡刖僮髋c此相反。 這種擋車(chē)器的開(kāi)、閉狀態(tài)明顯，