第十一章  斜   井

第一節(jié) 斜井的結(jié)構(gòu)

一、斜井開拓方式論述

斜井開拓在技術(shù)上和經(jīng)濟上要比立井有利的多，具有投資少，速度快、成本低的優(yōu)點。

近年來，隨著礦井集中化、大型化、機械化和自動化程度的不斷提高，要求發(fā)展連續(xù)運輸工藝，增大提升能力。國內(nèi)外許多新建和改擴建的礦井，包括開采深度較深的大型礦井，都趨向于采用斜井開拓方式或斜井—立井綜合開拓方式。例如：年產(chǎn)27.5Mt的南非博杰斯普魯特礦井；年產(chǎn)11Mt的前蘇聯(lián)薩拉姆斯卡亞礦井；年產(chǎn)10Mt的英國塞爾比礦井；年產(chǎn)9Mt山西陽泉三井；年產(chǎn)5Mt的大同四臺溝礦井；年產(chǎn)4Mt的大同燕子山礦井等，均為大型斜井或斜井－立井綜合開拓方式的礦井。

目前國內(nèi)外斜井施工仍較多采用鉆爆法。國外大斷面斜井施工最高月成井達(dá)397m（加拿大），國內(nèi)在小斷面掘進中也曾創(chuàng)下單孔月進705.3m的記錄。

斜井按用途分類有：提升礦石或煤炭的主斜井；提升矸石、下放材料、設(shè)備和行人通風(fēng)的副斜井；出風(fēng)和兼作安全出口的斜風(fēng)井；對特大涌水的礦井，還有專門敷設(shè)管路的排水斜井；采用水砂充填處理采空區(qū)的礦井還有專門的注砂斜井等。其中主斜井按其提升方式又有礦車單車或串車提升斜井；箕斗提升斜井；膠帶運輸提升斜井和無極繩提升的斜井；而副斜井作為輔助提升，多為串車提升斜井。

二、 斜井結(jié)構(gòu)特點

不同用途的斜井，它們的井口結(jié)構(gòu)、井身結(jié)構(gòu)及井底結(jié)構(gòu)都有所不同。

（一）斜井井口結(jié)構(gòu)

1.斜井井頸結(jié)構(gòu)

斜井井筒和立井井筒一樣，自上而下分為井頸、井身和井底三部分。斜井井頸是指接近地面出口，井壁需要加厚的一段井筒，由筒壁和壁座組成，井頸結(jié)構(gòu)形式如圖11-1所示。

在沖積層中的斜井，從井口至堅硬巖石間必須砌碹，并應(yīng)延深至堅硬巖石內(nèi)至少5m，同時應(yīng)有防滲水措施。井頸支護應(yīng)露出地表以上，并高出當(dāng)?shù)貧v史最高洪水位1m以上。處于地震高發(fā)區(qū)的斜井，還應(yīng)遵守國家頒布的有關(guān)抗震要求對井頸段加固。

為了防止來自井口的火災(zāi)蔓延，在主、副斜井的井頸段同樣應(yīng)設(shè)金屬防火門。對于副斜井，人員安全出口、通風(fēng)道、暖風(fēng)道（寒冷地區(qū)）以及敷設(shè)壓風(fēng)管、排水管和動力、照明電纜用的孔道，均需設(shè)于防火門以下的井頸段并與地面接通。

在斜井井頸周圍應(yīng)修筑排水溝，以防地表水流入井筒內(nèi)。為了使工作人員、機械設(shè)備免受風(fēng)、雨、雪和寒冷空氣的侵襲，在井口還應(yīng)建造與提升設(shè)備和提升方式相適應(yīng)的防護設(shè)施。當(dāng)為串車提升時，則建井口棚；當(dāng)為膠帶輸送機運輸時，則建膠帶走廊；當(dāng)為箕斗提升時，則建造井樓。

為了使井頸上面構(gòu)筑物與建筑物的靜荷載與動荷載不致直接作用于井頸的筒壁上并消除構(gòu)筑物和建筑物發(fā)生不均勻下沉的可能性，他們的基礎(chǔ)不要與井頸的筒壁相連接。

2.斜井井口布置

（1）膠帶輸送機斜井井口布置

用各種膠帶提升的主斜井井口布置均比較單一，往往通過一條膠帶機走廊將井口和選煤廠或裝車倉連接為一個整體。地面布置緊湊，銜接方便，不需鋪設(shè)地面井口軌道線路。所以建筑和經(jīng)營費用省、效率高、占地少、井口布置簡單，機械化和自動化程度高。由于使用膠帶機運輸，井筒傾角不能大于17°。

（2）箕斗斜井井口布置

采用箕斗提升的斜井，其提升容器為斜井箕斗，因而需在地面設(shè)置卸載架、井口受煤裝置及地面轉(zhuǎn)運設(shè)施或軌道線路等。圖11-2為箕斗提升主斜井井口布置示意圖。

箕斗斜井的井筒傾角一般在20°～35°之間，個別情況也可大于35°，井口建筑為井樓。

（3）串車斜井井口布置

采用串車提升的主、副斜井在井口必須設(shè)置一系列的調(diào)車設(shè)備和地面軌道線路，使礦車能夠從斜井井筒向井口地面或從井口地面向井筒的順利過渡，并能儲存一定數(shù)量的空、重車和材料車等。這部分連接線路是井口車場的附屬部分。井口車場常用的型式有井口平車場和井口甩車場。

（4）斜風(fēng)井井口布置

斜風(fēng)井井口部分由井筒、風(fēng)硐、人行道（兼安全出口）及防爆門組成。為減少通風(fēng)阻力，風(fēng)硐與井筒的夾角不宜過大，一般為30°～45°。為減少漏風(fēng)，人行道與井筒的夾角應(yīng)盡量大一些，人行道內(nèi)必須設(shè)置能正向和反向開啟的風(fēng)門各兩道。在裝有主要扇風(fēng)機的出風(fēng)井井口，正對井筒風(fēng)流方向應(yīng)安裝防爆門，其斷面不得小于出風(fēng)井井口斷面。圖11-3和圖11-4是兩種分別適用于軸流式扇風(fēng)機和離心式扇風(fēng)機通風(fēng)的斜井井口布置方式。

 

 

3.斜井井口線路設(shè)計

（1）斜井井口平車場

平車場的最大優(yōu)點是，在不增大提升設(shè)備能力的前提下，比甩車場具有較大的提升能力和通過能力。所以在設(shè)計斜井井口車場時，應(yīng)首先考慮平車場方案。

串車提升主斜井多為雙鉤提升，所以井筒內(nèi)部都鋪有雙軌線路。串車提升的副斜井一般采用單車提升，故副斜井井筒內(nèi)多為單車線路。我國礦山一般都采用順向平車場，并鋪設(shè)三股軌道與井內(nèi)線路相連接。車場的中間一股為重車道，設(shè)計成下坡，重車升井后借助重力和慣性自動滑行到儲車線；兩側(cè)為空車道，近井口段線路設(shè)計為平坡或下坡，要入井的空車或材料車需用推車機推動入井。也有的礦井平車場采用雙股軌道直接與井筒線路連接，地面采用十字渡線道岔或兩個對稱道岔分車。圖11-5為常用的三股道平車場示意圖。

1）車場線路布置

從井筒內(nèi)任何一股道上提出的重車，出井后繼續(xù)沿著傾斜面向上，使與地面形成一個高差，然后經(jīng)一豎曲線至車場水平。重車組在車場內(nèi)通過一組對稱道岔的連接系統(tǒng)，進入中間的重車線上，沿下坡自動滑行。空車由兩側(cè)的空車線借坡度自動滑行至井口，停于反坡前，掛鉤后利用推車機將空車組推入井口，由地面提升機送入井底車場內(nèi)。

空車線路也可不設(shè)反坡，但為防止跑車，必須設(shè)阻車器和安全閘。斜井井筒內(nèi)的兩股線路向平車場三股線過渡時，必須以一個道岔組作為連接系統(tǒng)。該連接系統(tǒng)可以鋪在平車場的平坡段上，也可以鋪在井筒坡度變?yōu)樾∮?°的斜面上，然后接豎曲線過渡到平坡段上。該連接系統(tǒng)可由兩個單開道岔和一個對稱道岔組成，單開道岔一個為左開，另一個為右開，其線路連接見圖11-6a。

 

另一種應(yīng)用較多的形式是由三個對稱道岔組成的組合道岔系統(tǒng)，其線路連接方式見圖11-6b。由于礦車在車場內(nèi)運行速度不是太快，為避免線路連接系統(tǒng)尺寸過大，造成車場長度增加，一般說來，選用的道岔型號不宜過大，現(xiàn)場多選用3號道岔。圖11-7為某礦斜井井口平剖面布置示意圖。

2）車場線路坡度

由于影響坡度確定的因素很多，因此設(shè)計時多根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)來確定，施工后再根據(jù)試驗進行調(diào)整。

重車線坡度通常設(shè)計為兩段。重車出井口經(jīng)豎曲線變平處開始設(shè)計一段上坡，以補償空重車線高差。此段坡度一般較大，可按車場空重車線閉合計算確定。過駝峰后一段重車線，改為下坡，坡度取8～12‰。當(dāng)自動摘鉤時，坡度大可使礦車自動滑行距離遠(yuǎn)些。若采用不停車人工摘鉤時，坡度不宜超過15～20‰。

空車線坡度，當(dāng)采用推車機或調(diào)度絞車時，坡度可取小于10‰的下坡或平坡，以保證空車組自動滑行到井口阻車器前。阻車器至井口一段空車線坡度要求不嚴(yán)，可采用下坡或平坡?？哲嚱M進入井內(nèi)主要利用推車機或調(diào)度絞車。為了安全，這一段可設(shè)2～3‰的反坡。

3）線路設(shè)計計算及各參數(shù)確定

線路各參數(shù)的確定，應(yīng)以車場線路布置、提升系統(tǒng)、操車設(shè)備、生產(chǎn)安全、操作方便等條件來確定。

a. 提升鋼絲繩前仰角的確定

串車提升時，鉤頭車位于一次變坡點或二次變坡點時，在提升鋼絲繩與水平面的夾角，即前仰角的作用下，可能使鉤頭車?yán)@其后軸向上抬起，使其失去平衡而脫軌。因此，在線路設(shè)計中應(yīng)確定合理的前仰角θ1、θ2，如圖11-8所示。

前仰角是根據(jù)鉤頭車豎向穩(wěn)定條件來確定的，可由力系平衡方程求得。在進行井口平車場線路設(shè)計時，前仰角θ1應(yīng)控制在10°以內(nèi)，相應(yīng)的二次坡道角γ取6°30′～8°30′。二次變坡點處前仰角θ2遠(yuǎn)大于θ1角，但由于即將摘鉤，使作用于鉤頭車的牽引力已很小，前仰角θ2的增大，不會使鉤頭車失穩(wěn)，設(shè)計中僅需驗算θ1即可，θ2和θ3均無需驗算。

b．一次變坡點處豎曲線半徑R₁的確定

由圖11-8可知，R1值過大則使L1值相應(yīng)加大，造成布置上的不合理；R1值過小又會使礦車在豎曲線上運行時變位太快造成不平穩(wěn)且受到礦車自身結(jié)構(gòu)的限制。根據(jù)經(jīng)驗，R1值一般取15～30m之間。

c. 天輪位置的確定

天輪中心至井口的水平距離A值，主要取決于停車線的長度、水平彎道長度及一、二次變坡點之間的距離。即：

A＝L₁＋L₂＋L₃＋L₄                     （11-1）

式中：L₁——鉤頭車中心位于一次變坡點豎曲線前的位置距井口的距離，m；

               （11-2）

 

L——礦車長度，m；

      ——斜井井筒傾角，度；

      ——二次坡道角，度；

      L₂——組合道岔尺寸的長度，m；

      L₃——二次變坡點處，鉤頭車位于豎曲線前平道位置距豎曲線另一端的距離，取2～2.5m；

L₄——平車場停車線及水平彎道所有的長度之和，一般水平彎道長度為10～15m左右，停車線長度應(yīng)能容納不少于兩倍的一次提升串車長度。此外從摘掛鉤位置到水平彎道還應(yīng)考慮8～10m摘鉤緩沖段。

兩個單開道岔與一個對稱道岔組成的連接系統(tǒng)可按圖11-6a計算。

L₂＝L_k＋C_O＋L_D                        （11-3）

式中：L_k——單開道岔長度，m；

      C_O——插入段長度，一般取C_O＝0～3.0m；

      L_D——對稱道岔線路連接長度，其值為

         （11-4）

          ——道岔轍岔角，度；

      S——雙軌軌中距，m；

三個對稱道岔組成的連接系統(tǒng)可按圖11-6b計算。

            (11-5）

 

這時，為便于道岔連接，軌中距S要適當(dāng)加大，可取1.9～2.0m。

d）絞車距天輪的水平距離E的確定

當(dāng)絞車滾筒作單層纏繞時，允許繩偏角≤1°30′；當(dāng)為二層或三層等多層纏繞時，允許繩偏角控制在1°10′左右。根據(jù)最大偏角，即可求出天輪至滾筒的鋼絲繩弦長。

               （11-6）

                   （11-7）

式中：B₁——單個滾筒的寬度，m

      ——兩個滾筒間的距離，m；

      S——兩個天輪中心的距離，m；

      ——天輪游動距離，若為固定天輪，=0;

      ——允許外偏角，度；

      ——允許內(nèi)偏角，度；

根據(jù)求得的鋼絲繩的最小弦長和天輪架設(shè)高度，即可求出天輪中心至絞車滾筒中心的水平距離E。

在設(shè)計中應(yīng)注意：摘掛鉤地點提升鋼絲繩的懸垂點距軌面的高度D值（見圖11-8）一般不小于2.8m，以利摘掛鉤人員往返通過時的安全；為了不使天輪至絞車間的鋼絲繩懸垂過大，天輪至摘掛鉤點鋼絲繩的長度應(yīng)大于天輪至絞車間的鋼絲繩長度，設(shè)計時可按1.5倍考慮。

（2）斜井井口甩車場

甩車場隨道岔布置方式、地面運輸方向、運輸類別及井口地形不同又分為兩種，一種是二號道岔向外（遠(yuǎn)離井筒方向）分岔的彎道式井口甩車場。此種車場因受地形及運輸方向的影響，儲車線必須布置在地面的彎道上，如圖11-9a所示。另一種是二號道岔向里（靠近井筒方向）分岔的直線式井口甩車場。此種車場因受地形及運輸方向的限制，甩車場的儲車線必須布置在與井筒軸線的投影相平行的方向上，如圖11-9b所示。

根據(jù)井口標(biāo)高與地面標(biāo)高的高差大小，甩車方式可分為兩種，即地面一次甩車和地面二次甩車。地面一次甩車，即提出井口的礦車由井口斜坡－橋臺一次甩入地面車場水平。二次甩車，即井口標(biāo)高與地面車場標(biāo)高高差太大時，為減少一次甩車的時間，采用兩套提升設(shè)備進行二次甩車。顯然兩次甩車方式復(fù)雜又不經(jīng)濟，因而絕大多數(shù)井口都采用一次外甩車方式。

1）車場線路布置

井口甩車場與井下甩車場不同，一般是空車線路布置在斜井筒的一側(cè)。從井下提上來的重車經(jīng)過橋臺上的一號道岔后停車，扳動一號道岔下放重車，并經(jīng)一號、二號道岔甩入外側(cè)的重車線。在高低道起坡點附近進行重車摘鉤和空車掛鉤；啟動絞車將空車提過二號道岔和一號道岔，再扳動一號道岔，下放空車進入井內(nèi)。整個線路由一號道岔和二號道岔、儲車線以及必要的連接線路組成。

為了減少牽引角對提空車的有害影響，一號道岔常用6號道岔，二號道岔可選用4～5號彈簧道岔。

2）線路坡度

如圖11-10所示，重車線的坡度應(yīng)保證重車組甩入平面后能自動滑行到儲車道岔正常軌距處。根據(jù)經(jīng)驗，在摘鉤處應(yīng)設(shè)一段5～6m的平坡，以利摘鉤；平坡之后加大坡度到15～20‰，以提高礦車滑行速度；此后再使坡度變緩到10‰以減輕對前方車輛的撞擊；在儲車線道岔前的一段距離——約為儲車線長度的三分之一，變?yōu)槠狡拢粸榉乐管囕v沖擊儲車道岔，可在此道岔前的一段距離內(nèi)，設(shè)一段20‰的上坡。

空車線調(diào)車一般靠電機車頂推，在豎曲線起坡點前的一段線路，其坡度設(shè)計成8～10‰的下坡。見圖中虛線部分，空、重車線的高差一般應(yīng)控制在1.0m以內(nèi)。

3）線路參數(shù)確定

井口甩車場的線路設(shè)計計算與井下甩車場完全相同，只是在空重車線、儲車線路以及橋臺等的布置上有所不同。井口甩車場的線路設(shè)計見井下甩車場設(shè)計部分。

a.橋臺

橋臺是井口以上的斜臺，是為井口甩車場甩車而專門設(shè)置的。橋臺傾角可以和斜井一致，也可以不一致。一般情況下可做成6°～12°的傾角，其中以7°～9°為宜。橋臺的長度，即從井口至天輪間的水平距離L，取決于井口甩車場一號道岔至井口間的水平距離L_5～8以及一號道岔至斜井天輪間的水平距離L_8～9，詳見圖11-11。

L＝L_5～8＋L_8～9                         （11-8）

為布置井口甩車線，L_5～8必須保持一定的水平距離，根據(jù)經(jīng)驗，一般為20～30m。一號道岔至天輪間的水平距離L_8～9一般為40～50m，并可由下式求得：

L_8～9＝L₁＋L_g＋L_r                        （11-9）

式中：L₁——串車提升或下放的一號道岔之上所必須占用的最小長度，其值為：L₁＝1.5L_c，或

L₁＝nL_k＋L_o                        （11-10）

         L_c——串車的長度，m；

         n——串車的礦車個數(shù)，輛；

         L_o——礦車長度的富裕值，考慮運送長材料和設(shè)備時，需要加大礦車間的連接長度，一般取L_o＝1.0m；

         L_g——提升過卷長度，一般取6～10m；

         L_r——天輪半徑，m；

L_k——每輛礦車的長度，m；

一般橋臺設(shè)計總長度在60～80m之間。

b.儲車線

對于井口甩車場，除設(shè)置空、重車線外，混合井需設(shè)置矸石專運線。矸石專運線可用單開道岔由車場的重車線上分岔，以便單獨儲存矸石車。作為輔助提升的副斜井井口甩車場還需設(shè)置材料車線。材料車線靠近空車線布置，但不宜合用一個道岔，以免空車有時會壓住道岔而影響材料車的下放。

儲車線的有效長度一般應(yīng)為1.5～2.0列車長度，有的甚至長達(dá)200m。

（二）斜井井身結(jié)構(gòu)

1.斜井井筒斷面形狀及其布置

斜井井筒的斷面形狀及支護方式、斷面設(shè)計方法與巷道相同。但斜井井筒是連接工業(yè)場地和井下各開采水平的主要進出口，服務(wù)年限長，因此斜井多用混凝土砌碹或料石砌碹支護。近年來大多數(shù)斜井開始采用錨噴支護并取得了相當(dāng)好的效果，井口明洞部分多為碹體支護結(jié)構(gòu)。

斜井井筒有直墻半圓拱形、切圓拱形、三心拱形及梯形。據(jù)統(tǒng)計斜井井筒斷面形狀95％以上為直墻半圓拱形。

斜井井筒斷面布置原則是：設(shè)備之間的安全間隙要符合《煤礦安全規(guī)程》的要求，保證提升安全可靠；便于設(shè)備的檢修和維護；滿足通風(fēng)要求和上下人員的安全。

（1）膠帶輸送機斜井井筒斷面布置

在膠帶輸送機斜井中，井筒內(nèi)除安設(shè)膠帶輸送機外，還應(yīng)鋪設(shè)檢修道，以便升降在安裝、檢修中所需要的設(shè)備。有的礦井檢修道還兼作提升人員的人車道。

根據(jù)膠帶輸送機、檢修道和人行道相對位置的不同，普通膠帶機斜井井筒斷面有三種布置形式，如圖11-12所示。比較三種布置形式可知，圖11-12a的布置形式有利于檢修輸送機和軌道，又便于設(shè)備的裝卸和撒煤的清理。因此大多數(shù)普通膠帶機斜井都采用這種布置方式。

普通膠帶輸送機的單機長度都不超過400m，不能適應(yīng)長距離大運量的要求。為增加運輸距離，可以把幾臺普通膠帶輸送機串連使用，但這種加長運距的方式給井筒開鑿（增加搭接硐室）、線路維修和操作帶來很大不便。目前大型膠帶斜井都采用鋼繩芯膠帶輸送機和鋼繩牽引膠帶輸送機，其斷面布置方式同圖11-12a，單機長度已達(dá)12km，最長的已達(dá)19.2km。

（2）箕斗斜井井筒斷面布置

箕斗斜井均采用雙鉤提升?；沸本惨话悴患孀骰仫L(fēng)井，除布置消防灑水管路和信號、通訊電纜外，一般不布置其它設(shè)備?；沸本矓嗝娌贾幂^為簡單，水溝和人行道布置于同一側(cè)，如圖11-13所示。

（3）串車斜井井筒斷面布置

串車提升既可作為礦井的輔助提升（副斜井），也可作為中、小型礦井的主提升。在串車提升的斜井井筒中除提絞設(shè)備外，一般還設(shè)有水溝、人行道、管路和各種電纜。根據(jù)軌道、人行道和水溝及管

路的相對位置的不同，其井筒斷面布置有四種方式，如圖11-14所示。

圖11-14a、b兩種布置方式，水溝同管路重迭布置，斷面能充分利用。但前者人行道側(cè)的躲避洞被管路擋住，出入時不夠安全和方便，而后者管路靠近軌道，發(fā)生脫軌或跑車事故時，管路易被撞壞。

圖11-14c、d兩種方式，是將水溝和管路分別布置在井筒兩側(cè)，為了布置水溝和管路，要加寬非人行道一側(cè)的寬度。在實際設(shè)計中，考慮到礦井的擴大生產(chǎn)，多將井筒斷面尺寸加大，設(shè)計中也常采用這兩種斷面布置方式。

2.斜井井筒裝備與設(shè)施

根據(jù)斜井井筒的用途和生產(chǎn)要求，井筒內(nèi)除設(shè)有提升設(shè)備和軌道外，還設(shè)有軌道、人行道臺階、扶手、躲避洞和各種管路電纜等。

（1）軌道和道床

斜井井筒軌道型號是根據(jù)提升容器的類型、提升速度和提升量確定的。一般串車提升采用15、18、24kg/m的輕軌；箕斗斜井鋼軌取33、38、43及50kg/m的重軌。

傾角小于20°的斜井井筒，其道床與一般的水平巷道的道床結(jié)構(gòu)相似，只是因提升容器的不同對道床有不同的要求而已。串車斜井一般采用石渣道床，如提升量大、服務(wù)年限長，用固定道床較好。對于提人的串車斜井，要結(jié)合人車斷繩保險裝置的要求確定道床結(jié)構(gòu)。國產(chǎn)CRX型斜井人車斷繩保險裝置適用于木軌枕、石渣道床，紅旗型人車則適用于整體道床。

箕斗斜井，因一次提升量大、提升速度快等原因，不宜采用石渣道床，近年來設(shè)計的箕斗斜井多為混凝土整體道床，且效果較好。

膠帶輸送機斜井均為大型礦井，服務(wù)年限較長。為減少生產(chǎn)期間的維修和清理撒煤的工作量，其檢修道一般都采用整體道床，并與膠帶輸送機底板澆筑成一整體。如檢修道兼作斜井人車軌道，則應(yīng)結(jié)合人車斷繩保險裝置的要求考慮道床結(jié)構(gòu)。

一般大、中型礦井的箕斗斜井、膠帶輸送機斜井以及坡度大于10°、提升速度大于3.5m/s的串車斜井均可采用整體道床結(jié)構(gòu)。

其結(jié)構(gòu)和扣件的連接形式見圖11-15。

與平巷軌道不同，斜井中的軌道由于鋼軌自重和提升容器運行時車輪和軌頭之間的摩擦和沖擊，使鋼軌沿井筒的傾斜方向產(chǎn)生很大的下滑力，從而造成線路的損壞或產(chǎn)生嚴(yán)重事故，因此，斜井井筒內(nèi)軌道防滑是設(shè)計中的一個突出問題。

軌道下滑力的大小與斜井筒的傾角、提升速度、提升量、線路鋪設(shè)質(zhì)量、操作技術(shù)水平及底板巖石的巖性、涌水量等情況密切相關(guān)。但井筒傾角大于15°時，鋪設(shè)軌道時應(yīng)考慮防滑措施。斜井軌道防滑裝置可分為固定鋼軌法和固定軌枕法兩類。固定鋼軌法就是在斜井井筒底板上每隔30～50m設(shè)一混凝土防滑底梁和其它固定裝置，將鋼軌固定在底梁上，達(dá)到防止鋼軌下滑的目的。固定軌枕法則是將軌枕固定在斜井底板上，鋼軌以螺栓或道釘緊固在軌枕上。由于軌道在提升中的震動，它與軌枕的連接固定常產(chǎn)生松動，不僅增加了維修量且不可靠，因此目前多采用固定鋼軌法。其固定方法見圖11-16。

（2）水溝

為了避免井筒內(nèi)流水沖刷道床，在斜井筒內(nèi)應(yīng)設(shè)置水溝。斜井井筒內(nèi)水溝服務(wù)年限長，水流速度快，水溝均以混凝土砌筑。只有當(dāng)?shù)装鍘r石堅硬、涌水量在5m³/h以下時，水溝可以不砌筑。

為了將井筒內(nèi)的水截至斜井一側(cè)的主排水溝內(nèi)，井筒內(nèi)每隔30～50m應(yīng)布置橫向斜水溝，其坡度不小于3‰。

在箕斗斜井和膠帶輸送機斜井中，為減少井底排水和清理工作，應(yīng)將斜井上部涌水利用水溝直接引至井底車場的主水倉，而不使井筒內(nèi)的水溝和井底車場內(nèi)的水溝相通。斜井井筒水溝斷面參數(shù)與平巷相同，水溝坡度與井筒傾角一致。

（3）人行道臺階與扶手

根據(jù)井筒內(nèi)實際需要和傾角的大小，斜井中應(yīng)設(shè)人行臺階和扶手。一般井筒傾角在7°～15°時僅設(shè)扶手，以利在人員行走時抓扶；井筒傾角在15°～30°時設(shè)臺階和扶手。臺階用料石或混凝土砌塊砌筑，也可以用混凝土澆筑而成。

人行臺階的寬度以不小于600mm為宜，臺階的踏步尺寸以行人方便舒適為準(zhǔn)。根據(jù)經(jīng)驗，當(dāng)臺階踏步高度R的兩倍加上臺階寬度T為650～700mm時較好。即

2R+T＝650～700mm                    （11-11）

踏步的高度則根據(jù)井筒傾角而定，即

                         （11-12）

扶手用木料、塑料管、鋼管制作均可。扶手安設(shè)的高度一般為800～900mm，扶手離井壁之間的距離為60～80mm。

當(dāng)井筒傾角為30°～45°時，除應(yīng)安設(shè)扶手外還需設(shè)置欄桿；當(dāng)井筒傾角大于45°時，則需設(shè)梯子間，以確保上下人員的安全。

（4）井內(nèi)躲避洞

在串車斜井和箕斗斜井中，《煤礦安全規(guī)程》中明確規(guī)定，提升時一律不得行人。但在生產(chǎn)實踐中，往往要利用提升間隙進行檢修。為不延誤生產(chǎn)，及時進行檢修，同時要確保檢修人員的安全，斜井井筒內(nèi)每隔30～50m必須設(shè)置躲避洞。躲避洞在井筒施工期間作為放炮員放炮時的躲避所及小型工具的存放點。躲避洞設(shè)在人行道一側(cè)，并盡量避開管路、電纜等，以利人員出入。躲避洞的尺寸不大，一般寬為1.5m，高1.8m，深為1.0～1.2m。

（5）管路和電纜敷設(shè)

管路和電纜通常設(shè)在副斜井井筒內(nèi)，以保證檢修時不影響主井提升，并且由副井下放材料設(shè)備也較主井方便。為了便于安裝、檢修，管路安設(shè)不宜過高。為防腐蝕，通常將排水管安設(shè)在專用的混凝土墩上，用扁鋼加以固定。壓風(fēng)管和灑水管安設(shè)在埋于墻內(nèi)的槽鋼或I字鋼懸臂梁上，管路架設(shè)要求與平巷相同。

電纜和管路宜分別設(shè)在斜井井筒的兩側(cè)，若必須設(shè)在同一側(cè)時，則電纜應(yīng)放在管路上方，間隔應(yīng)大于300mm，懸掛高度應(yīng)大于提升容器的高度，以減少電纜被撞壞的可能性。

（三）斜井井底結(jié)構(gòu)

對串車斜井而言，井底是指井筒與車場水平的連接部分，對箕斗斜井和膠帶輸送機斜井而言，井底則是指井底裝載水平及井底水窩部分。不同類型的斜井，其井底結(jié)構(gòu)也不一樣。

1.斜井井筒與井底車場的連接

（1）箕斗斜井、膠帶輸送機斜井和車場硐室的連接

箕斗斜井和膠帶輸送機斜井在車場水平上都沒有巷道和它們直接相通，必須通過一組硐室和人行道在車場水平以下和斜井井筒相連。這一組硐室包括翻車機硐室、煤倉、箕斗裝載硐室或膠帶機裝載硐室。這一組各自獨立而以煤倉為紐帶、相互關(guān)聯(lián)的硐室，在空間又有多種布置形式。圖11-17為目前我國常用的三種布置形式。一般可以根據(jù)井底車場主井重車線和斜井筒的相對位置來確定。

膠帶機斜井井底結(jié)構(gòu)與箕斗斜井不同的只是膠帶機斜井的煤倉下口設(shè)有給煤機可連續(xù)地向膠帶輸送機上裝煤。

若采用鋼繩芯膠帶機或鋼絲繩牽引式膠帶機運輸時，斜井中只要一條膠帶機即可。鋼絲繩牽引式膠帶機在井底要設(shè)鋼絲繩拉緊硐室。

（2）串車斜井井筒與井底車場的連接

串車提升斜井，為使礦車從斜井筒順利地過渡到井底車場水平上，需要在井筒與車場水平之間設(shè)置一組完整的軌道線路運輸系統(tǒng)，它和井底車場被統(tǒng)稱為串車提升車場。

2.斜井井底平車場

串車提升的斜井井筒與井底車場連接處的形式，可以分為三類，即平車場、甩車場和吊橋。當(dāng)斜井井筒不需要延深時，斜井井筒內(nèi)軌道線路可以直接經(jīng)豎曲線過渡到井底車場水平，與井底車場軌道線路相連接，形成平車場。

（1）斜井井底車場的結(jié)構(gòu)

斜井井底平車場的連接形式如圖11-18所示。

 

圖11-18a，表示井筒與運輸大巷均布置在煤層中，井筒中的軌道落平后進入煤層頂板中，經(jīng)繞道與煤層大巷中的軌道相連，當(dāng)煤層傾角較大時可采用此種連接方式。

圖11-18b，表示井筒沿煤層開鑿至接近井底車場水平時，將傾角變大（但不超過25°）轉(zhuǎn)向煤層底板開鑿，并與煤層大巷中的軌道連接。當(dāng)煤層傾角較小時采用這種連接方式。

圖11-18c，表示當(dāng)井筒沿煤層底板或穿巖開鑿至井底后，直接過渡到車場巷道。當(dāng)井筒距運輸大巷較遠(yuǎn)時采用這種連接方式。

圖11-18d，表示井筒開鑿到井底水平以后，分兩側(cè)與運輸大巷軌道相連接，一側(cè)為重車線，另一側(cè)為空車線。當(dāng)運量較大時采用這種連接方式。為了減少調(diào)車時間、增大提升能力，斜井平車場均采用雙道起坡，成高低道的形式。低道為提車線，高道為甩車線，以便使礦車自動滑行。井底平車場線路結(jié)構(gòu)基本形式如圖11-19所示。

斜井井筒線路落平后，車場線路（儲車線）布置形式視斜井井筒與運輸大巷或井底車場相對位置而定。如井筒距大巷較遠(yuǎn)，利用石門與大巷連接，即采用圖11-19a所示的直線式車場。如井筒距大巷較近，或兩者均布置在煤層中，則利用圖11-19b所示的彎道車場與大巷相連。

（2）斜井井底車場線路布置

斜井井底車場線路布置主要是高低道形式的選擇。為了保證礦車能自動滑行和摘掛鉤的方便，選擇高低道的形式時應(yīng)使高低道的高差適當(dāng)，一般不大于0.8m，高低道起坡點間距為1.0m左右。為了滿足以上要求，根據(jù)高低道變坡的形式和豎曲線半徑的變化，高低道的布置有以下幾種形式，如圖11-20所示。

圖11-20a所示為高低道均為一次變坡，兩豎曲線半徑相同的形式。這種高低道結(jié)構(gòu)形式適用于高低道高差不大而斜井傾角較大的情況。

圖11-20b所示為高低道均為一次變坡，而兩豎曲線半徑不同的形式。這是平車場中最常見的一種高低道形式。

圖11-20c所示為高道兩次變坡、低道一次變坡的形式。當(dāng)斜井井筒的傾角較小而需要高低道的高差較大時，宜采用這種結(jié)構(gòu)形式。

圖11-20d所示為高道一次變坡、低道兩次變坡的形式。這種形式亦適用于井筒傾角較小而高低道高差較大的情況。但是由于低道下扎加大了起坡角，對提升不利，實際中較少應(yīng)用。

圖11-20e所示為高低道均為兩次變坡的形式，這種形式的線路設(shè)計和施工均比較繁瑣，故僅在少數(shù)礦井中應(yīng)用過。

實際選用高低道形式時，可根據(jù)井筒傾角β和所要求的高差△H查表選取即可。

（3）井底平車場主要參數(shù)選擇

井底平車場主要參數(shù)包括道岔、豎曲線半徑、儲車線長度及高低道的坡度。

1）道岔的選擇

根據(jù)車場線路布置形式，雙鉤提升平車場選用兩個對稱道岔；上部為自動分車道岔，下部為彈簧對稱道岔，通常選用3號道岔。兩道岔間插入直線段的長度不小于一鉤串車長度的1.5倍。單鉤提升平車場下部選用一個3號對稱道岔或4號單開彈簧道岔即可。

2）豎曲線半徑的確定

豎曲線半徑的大小，要保證礦車通過豎曲線時兩相鄰車廂不致相碰，并有一定的間隙，便于伸手摘掛鉤。一般情況下，豎曲線半徑取12m或15m即可。

3）儲車線長度的確定

平車場的儲車線，可以直接作為斜井井底車場存車線。當(dāng)運輸大巷采用列車運輸時，串車斜井的井底平車場的儲車線長度應(yīng)能容納1.5～2.0列車；當(dāng)主副井均為串車提升時，且副井擔(dān)負(fù)提升部分煤炭任務(wù)時，則主副井平車場儲車線應(yīng)能容納1.0～1.5列車；對于大型礦井的串車副斜井，儲車線的長度應(yīng)能容納1.0列車。中、小型礦井的串車副斜井，儲車線長度可控制在0.5～1.0列車，但不應(yīng)小于2～3鉤的串車長度。

4）高低道坡度的確定

高低道的坡度，一方面能使空、重車輛沿坡道自動滑行，另一方面還要盡可能使高、低道的最大高差不超過1.0m，以利摘鉤操作。對于輔助提升，因儲車線較短，可按自動滑行設(shè)計，全長取平均坡度即可。

主提升平車場儲車線較長，高低道一般分為兩段坡度?？拷鹌曼c一段線路，長約半列車或兩鉤串車長度，取自動滑行坡度，坡度約為8～12‰，其余線路坡度適當(dāng)減少或設(shè)3‰左右的流水坡度。

（4）井底平車場的線路計算

井底平車場的線路計算主要是高低道的計算。包括：確定豎曲線的位置，計算高低道各線段長度和起坡點間距，高低道各點標(biāo)高和最大高差。

高低道形式不同，計算方法也各不相同。具體計算可參照《煤礦礦井采礦設(shè)計手冊》中的有關(guān)公式進行。

3.斜井井底甩車場

需要延深的斜井井筒或有中間提升水平的斜井井筒，井筒與井底車場的連接形式有甩車場和吊橋兩種。甩車場也常用在采區(qū)的上部、中部以及斜井井口車場中。

（1）甩車場的分類及線路布置形式

甩車場的形式按車場線路系統(tǒng)可分為單道起坡和雙道起坡兩大類。所謂單道起坡，就是在軌道斜面上只布置單軌線路，到平面后再根據(jù)需要布置平面線路。單道起坡的甩車場多用于采區(qū)車場中。斜井井筒提升量相應(yīng)較大，為減少摘掛鉤和調(diào)車時間，增大提升能力，斜井甩車場均采用雙道起坡。根據(jù)提升方式的不同，斜井甩車場可分為單鉤提升甩車場和雙鉤提升甩車場。

 1）單鉤提升甩車場

單鉤提升甩車場，視道岔與連接方式的不同又可分為“道岔－曲線－道岔”雙道起坡甩車場和“道岔－道岔”雙道起坡甩車場。圖11-21所示為“道岔－曲線－道岔”雙道起坡甩車場。

其特點是在甩車道岔末端設(shè)一段斜面曲線，然后在斜面上再接分車道岔使線路在斜面上變?yōu)閺?fù)線，再用兩豎曲線將線路落平到平面上。兩道岔間加入一段斜面曲線，使交岔點的跨度和長度減小，從而便于掘進和支護。但這樣提升牽引角加大，并且起坡點遠(yuǎn)離交岔點把鉤房，對提升和工人操作都不利。因此這種甩車場僅用于運輸量不大的輔助提升。

圖11-22為“道岔－道岔”式甩車場，其特點是甩車道岔和分車道岔直接相連，省去了道岔間插入的斜面曲線，從而減少線路平面回轉(zhuǎn)角，使提升、甩車通暢，同時起坡點離交岔點把鉤房較近，便于工人摘掛鉤操作。根據(jù)分車道岔布置及其連接方式不同又有如圖11-22中的幾種方式。

 

圖11-22a所示為分車道岔的主線連接直線，岔線接曲線，便于與石門儲車線相連。

圖11-22b所示為分車道岔的岔線接直線，主線接曲線，便于與主要運輸巷道的儲車線相連。

圖11-22c所示為在分車道岔后直接設(shè)曲線和儲車線相連。如斜井布置在煤層中，儲車線也布置在該煤層內(nèi)或在煤層底板一側(cè)，為使甩車場盡量少進入頂板巖石，可采用這種方式盡快與儲車線相連。

2）雙鉤提升甩車場

雙鉤提升時，井筒內(nèi)雙軌至甩車場上方一定距離內(nèi)必須先變?yōu)閱诬墸缓笤俳臃周嚨啦?，因此其甩車場形式與單鉤提升時基本相似。根據(jù)道岔和線路布置不同，常見的雙鉤甩車場如圖11-23所示。

（2）甩車場線路主要參數(shù)確定

甩車場的主要參數(shù)有提升牽引角和道岔、平曲線、豎曲線的半徑及其位置、甩車場的高低道形式和坡度等。

1）提升牽引角及道岔選擇

提升牽引角的大小主要根據(jù)礦車穩(wěn)定性和斜井傾角等提升條件來確定。若礦車軌距大、重心低、牽引高度低、礦車穩(wěn)定性好，則提升牽引角可大些；井筒傾角小，起鉤牽引力和加速度小，則提升牽引角也可大些。反之，提升牽引角應(yīng)小些。實踐證明牽引角控制在10°以內(nèi)比較理想，最大不宜超過20°。

提升牽引角的大小與甩車場線路布置形式和道岔型號有密切關(guān)系。為減小提升牽引角，甩車場與道岔應(yīng)盡量采用大型號道岔（轍岔角小的），但轍岔角小，交岔點長度增大，對掘進和支護不利。通?？筛鶕?jù)提升量的大小及圍巖穩(wěn)定性選用4～6號標(biāo)準(zhǔn)單開道岔。此外為保證行車可靠，還可采用抬高內(nèi)軌的方法（一般抬高30mm左右），在甩車場設(shè)護軌、復(fù)軌器、導(dǎo)軌等輔助裝置，以防止車輛外傾或脫軌。

2）豎曲線半徑及合理位置

豎曲線半徑的大小主要應(yīng)保證礦車過底彎時相鄰兩礦車上緣有一定間距，便于摘掛鉤。在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計中，通常1t礦車低道豎曲線半徑取9～12m，3t礦車低道豎曲線半徑取12～15m。甩車道（高道）豎曲線半徑則根據(jù)高低道起坡點高差和間距的要求來確定。

豎曲線位置是甩車場設(shè)計的關(guān)鍵問題之一。豎曲線的位置決定了摘掛鉤點的位置和提升牽引角的大小。一般豎曲線的位置應(yīng)盡量向分車道岔方向上提，盡可能使起鉤點位于牛鼻子交岔點柱墩面附近，但也不要上提過大，要保證起鉤點高低道處的礦車之間留有0.3m以上的間隙，以保證正常甩車和摘掛鉤的安全。設(shè)計中豎曲線的位置應(yīng)根據(jù)井筒傾角、提升牽引角的要求，可以使斜面曲線和豎曲線重合或不重合。若不重合時，可先布置斜面曲線后接豎曲線，也可先布置豎曲線后接斜面曲線。

3）甩車場高低道坡度和高低道形式選擇

甩車場的高低道與平車場的類似，其坡度一般按自動滑行進行設(shè)計，即高道儲車線多設(shè)計成8～12‰的坡度；低道儲車線設(shè)計成7～10‰的坡度。

甩車場儲車線的長度設(shè)計可參看平車場儲車線的確定方法。甩車場高低道形式與井底平車場類似，有以下五種類型，如圖11-24所示。

甩車場高低道的形式與井底平車場所不同的是提、甩車線在斜面上便出現(xiàn)了高差△h。其值由下式求得：

           （11-13）

式中：——提、甩車線的斜面軌中距，m；

      ——斜井井筒傾角，度；

      ——提、甩車線平行線路與井筒內(nèi)線路在斜面上的夾角。對一次回轉(zhuǎn)的甩車場，對二次回轉(zhuǎn)的甩車場，度；

      ——甩車道岔和分車道的轍岔角。

甩車場高低道的形式主要根據(jù)井筒的傾角及車場平面線路連接形式來選擇，以滿足起坡點間距和高差的要求。經(jīng)驗表明，甩車場高道起坡點超前低道起坡點距離0.8～1.2m為宜；高低道最大高差不宜超過1.0m。根據(jù)這些要求，一般憑經(jīng)驗選取高低道的結(jié)構(gòu)形式。

（3）甩車場線路計算

通常設(shè)計中，首先要確定車場平面線路形式并選擇甩車場的各主要參數(shù)，憑經(jīng)驗選取高低道形式，然后進行線路計算。線路計算首先要確定豎曲線的位置，然后根據(jù)線路連接和線路各段的偽傾角進行線路斜面、平面尺寸計算和標(biāo)高計算。

由于甩車場有關(guān)線路在斜面上就偏離了斜井的中心線而位于“偽傾斜方向”上，所以增加了設(shè)計計算的復(fù)雜性。在計算中經(jīng)常要進行傾角、偽傾角、水平投影角之間的角度換算，為簡化這種換算，已制成專門的表格供查取。另外，由于所選用的高低道形式和參數(shù)不同，確定豎曲線位置的方法不一樣，甩車線路計算方法也不同。在設(shè)計中可以參考《煤礦礦井采礦設(shè)計手冊》中的有關(guān)計算公式。

（4）甩車場交岔點設(shè)計

甩車場交岔點布置在與斜井同一傾角的斜面上，因此又稱為斜面交岔點。斜面交岔點的設(shè)計原則上與平面交岔點是相同的。根據(jù)已知的甩車場巷道和斜井井筒的斷面尺寸，以及線路計算數(shù)據(jù)，即可以進行交岔點設(shè)計。

斜面交岔點平面尺寸一般按斜面法進行計算，即按斜面尺寸計算；當(dāng)豎曲線位于牛鼻子面以上時，則交岔點尺寸按平面法（水平投影尺寸）計算為宜。各類斜面交岔點平面尺寸的計算可參考有關(guān)手冊中的公式。斜面交岔點斷面尺寸的確定方法與平面交岔點相同。斜面交岔點通常采用直墻半圓拱形或三心拱形。為了減少工程量，中間斷面隨寬度增加拱基線相應(yīng)降低。但當(dāng)豎曲線位于交岔點時，由于高低道的影響，中間斷面的墻高應(yīng)按甩車道的標(biāo)高決定。交岔點的設(shè)計亦可按作圖法求解。

三、斜井施工特點

由于斜井井筒的傾角從幾度到幾十度不等，所以其施工方法、施工工藝和施工設(shè)備介于立井和平巷之間。

（一）斜井井頸施工特點

斜井井頸的施工方法，應(yīng)根據(jù)地形、表土、巖石的水文地質(zhì)條件來確定。當(dāng)在山岳地帶開鑿斜井井口時，由于表土很薄或僅有巖石風(fēng)化帶，則井頸施工比較簡單。只需將井口位置的表土和風(fēng)化石清除干凈，而后按斜井方向、傾角用鉆爆法掘進，以臨時支護保護施工安全。待掘進到設(shè)計的井頸深度后再由下向上砌碹。斜井的門臉必須以混凝土或堅硬料石砌筑，并在門臉的頂部修筑橫向排水溝，以防汛期山洪涌入井內(nèi)，影響施工，危害安全。山岳地帶井頸段形式如圖11-25所示。

當(dāng)斜井口位于平原地區(qū)時，一般將井頸段一定深度內(nèi)的表土挖出，使井口呈坑狀，待明硐砌完后做好防水、回填土并夯實。人們把這種開挖的方法稱為明槽開挖。若表土中含有薄層流砂且距地表的深度小于10m時，為確保施工安全，需將井坑范圍擴大，人們把這種開挖的方法稱作大揭蓋開挖方式。

明槽挖掘和斜井井口臨時支護完成后，視表土穩(wěn)定情況，將井筒再向下掘進5～10m，并由下向上進行永久支護，一直砌到井口設(shè)計標(biāo)高。明槽回填后，再進行井頸暗挖段的施工。暗挖段的施工方法主要取決于井筒傾角和表土層的穩(wěn)定情況。其中穩(wěn)定表土是指主要由粘土或砂質(zhì)粘土組成的粘結(jié)表土及主要由黃土組成的多孔性表土。穩(wěn)定表土可采用普通法施工，即風(fēng)鎬挖掘或爆破掘進。

當(dāng)表土層土質(zhì)密實、堅固，涌水不大，井筒掘進寬度小于5m時，可采用全斷面一次掘進，金屬拱形支架作為臨時支護，段高取2～4m。當(dāng)井筒掘進跨度大于5m時，全斷面一次掘進有困難，可采用兩側(cè)導(dǎo)硐施工法。

當(dāng)斜井井筒進入風(fēng)化帶后，上部土層逐漸變薄而風(fēng)化巖層逐漸加厚，在該過渡區(qū)段內(nèi)，采用土、巖分別短段掘砌施工法。即先掘完斷面上部土層后，在風(fēng)化基巖上刷出臨時壁座，將部分側(cè)墻和拱頂砌好，然后再掘進斷面下部的風(fēng)化巖石，并補齊剩余的側(cè)墻，這種方法稱為先拱后墻短段掘砌施工法。采用該法施工時，段高不超過1m，可以不用臨時支護。若土質(zhì)較差，則仍需兩側(cè)導(dǎo)硐施工。當(dāng)工作面全部進入風(fēng)化帶以后，即可改為全斷面掘進，但要打淺眼、少裝藥、放小炮，嚴(yán)格支護管理，預(yù)防片幫、冒頂事故發(fā)生。當(dāng)井頸段表土穩(wěn)定且無水時，也可采用錨網(wǎng)噴作為永久支護或采用鋼纖維噴射混凝土作為永久支護。在這方面我國有成功的先例，如南京某人防工程；陜西陳家山水庫凈寬8.6m的半圓拱形大斷面溢洪洞。

對于不穩(wěn)定表土則可以根據(jù)不同的地質(zhì)條件和水文條件而分別選用板樁法、混凝土帷幕法、沉井法、注漿法、凍結(jié)法等特殊施工法。

（二）斜井基巖段施工的特點

以往斜井施工中，施工方法、施工工藝、施工設(shè)備，基本上沿用巖石平巷的。但由于斜井具有一定的傾角，因此，裝巖、提升、支護、排水和防跑車等各項工作都比巖石平巷施工困難，所以斜井施工的機械化水平、施工速度、工效等都不及巖石平巷。

隨著大型提升機的出現(xiàn)，斜井掘進提升開始使用斜井箕斗，工作面排水應(yīng)用噴射泵和潛水泵，耙斗裝巖機應(yīng)用于斜井施工并與箕斗提升配套使用，到70年代初已突破月成井300m。1974年三部會戰(zhàn)以后，又將激光定向、深孔光面爆破、微差爆破、錨噴支護、斗式矸石倉排矸等先進技術(shù)用于斜井施工中，到80年代初期，我國斜井施工已形成了具有中國特色的機械化作業(yè)線和設(shè)備配套模式。

近幾年來隨著礦井大型化、集中化，不僅礦井深度加深而且斜井?dāng)嗝嬉苍絹碓酱蟆Ｅc之相適應(yīng)的施工設(shè)備也得到進一步完善和發(fā)展，設(shè)備配套更加合理，管理水平不斷提高。我國的大斷面深斜井的成井速度穩(wěn)定在每月150m左右，15m²以下的中小斷面成井速度穩(wěn)定在300m左右，最高斜井月進度為705.3m。

斜井鑿巖機具仍多為氣腿式鑿巖機，盡管機械化程度不高，但小巧、靈活、方便等優(yōu)點，使其在斜井掘進中仍占有一定優(yōu)勢。

隨著打眼機具、錨桿錨索、噴射混凝土機具的改進，斜井基巖段支護簡單化，使掘進和支護平行交叉作業(yè)成為現(xiàn)實。

在管理上，很多建井處實行了定任務(wù)不定時間的“滾班制”和四八交叉作業(yè)，提高了工時的利用率。在施工組織上，堅持正規(guī)循環(huán)作業(yè)，便于各工序平行交叉進行。組織綜合工作隊，明確工種崗位責(zé)任制，使工種之間要密切協(xié)作，工作之間密切配合。以小班循環(huán)為基本形式，合理安排各項工作，使斜井的成井速度保持了較高的水平。

保持斜井快速施工的措施是：表土段施工應(yīng)采用短段掘砌；基巖段施工采用掘支平行作業(yè)；鉆爆作業(yè)采用激光定向、多臺風(fēng)鉆鑿巖、全斷面一次深孔光爆；排矸作業(yè)采用大容積耙斗裝巖機裝巖、大型斜井箕斗提升；工作面采用噴射泵或潛水泵排水；在支護作業(yè)中采用錨網(wǎng)噴支護；在安全上設(shè)安全擋，防止跑車；作業(yè)中采用綜合防塵和獨頭長距離通風(fēng)；管理上采用正規(guī)循環(huán)作業(yè)和多工序平行交叉作業(yè)，堅持工種崗位責(zé)任制和組織綜合工作隊等。目前我國的斜井施工技術(shù)水平，已進入世界先進行列。

第二節(jié)  斜井表土施工

由于表土層土質(zhì)松軟、穩(wěn)定性較差、一般有涌水，地質(zhì)條件變化較大，斜井過表土距離長，因此安全快速地通過表土層尤其重要。斜井表土施工，一般采用明槽開挖的方法，應(yīng)用該法時，最好要避開雨季，以免給施工帶來困難。

一、明槽挖掘

（一）明槽幾何尺寸的確定

在明槽施工之前，應(yīng)根據(jù)具體的地質(zhì)條件、土層狀況、斜井傾角、地下水位、施工設(shè)備等條件確定斜井井口明槽的有關(guān)尺寸。

1.明槽邊坡角

當(dāng)表土層薄或者表土層雖厚，但具有自立性時，明槽側(cè)壁可以是豎直的。但端壁和側(cè)壁的上部，為防止滑塌可做成仰坡，如圖11-26所示。

當(dāng)表土層厚且不穩(wěn)定時，明槽應(yīng)有一定的坡度，如圖11-27所示。

 

明槽的坡度值根據(jù)開挖方式和土壤的物理力學(xué)性質(zhì)，即土壤的內(nèi)摩擦角、粘著力、濕度、容重等參數(shù)來確定。當(dāng)土壤具有天然濕度、構(gòu)造均勻、水文地質(zhì)條件較好、無地下水時，不同表土的明槽邊坡允許最大坡度值見表11-1。

 

 

2.明槽斜深H₁

根據(jù)幾何關(guān)系可推算出如下公式：

，m；            （11-14）

式中：——頂板安全厚度，取2～4m；若不穩(wěn)定表土取6～8m，規(guī)定h₁ > 2m；

      H——斜井井筒掘進高度，m；

      ——明槽邊坡角，度，按表11-1選用；

      ——斜井井筒傾角，度；

      ——斜井井口的地面坡度，度；

      ——耕作層厚度，視角大小取0.15～0.5m。

3.明槽長度，

明槽底長度  ，m；              （11-15）

明槽上口長度  ，m；            （11-16）

4.明槽寬度B₁、B₂

由于明洞段井壁更厚一些，為便于永久支護的砌筑，明槽的槽底寬度B₁應(yīng)比斜井的掘進寬度B增加0.6～1.0m。

明槽上口寬度 ，m；           （11-17）

5.明槽底坡度

明槽底的坡度應(yīng)與斜井的傾角相同。

明槽的幾何尺寸還取決于水的影響和掘砌速度的影響。在水的影響下，明槽周圍土體的物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化，土體穩(wěn)定性顯著惡化，此時，應(yīng)將明槽的槽壁坡度變緩。

（二）明槽的防水和排水

為防止地面雨水流入明槽內(nèi)，應(yīng)在明槽四周挖掘環(huán)形排水溝。若在雨季開挖明槽，應(yīng)考慮在明槽上部搭設(shè)防雨棚，并做好汛期防洪工作。必要時在明槽四周修筑土堤擋水。主排水水溝一般設(shè)置在施工區(qū)邊緣或道路兩旁，施工過程中應(yīng)保持排水溝的暢通，必要時應(yīng)設(shè)置涵洞。

在明槽開挖過程中，槽底面低于地下水位時，地下水會不斷地滲入明槽內(nèi)，造成施工條件的惡化。為此在明槽開挖前應(yīng)根據(jù)水文狀況采用井點降水和槽內(nèi)排水。

明槽屬于臨時性挖方邊坡，其挖掘的速度應(yīng)盡量快，維護的時間應(yīng)盡量短，以保證明槽周圍土體的穩(wěn)定。明槽坡面上如有局部滲入地下水時，應(yīng)在滲水處設(shè)置過濾層，防止土粒流失。為排出明槽中的積水，在槽底兩側(cè)設(shè)排水溝，在明槽前端設(shè)集水坑，用水泵排出明槽進入主排水溝。

當(dāng)土體穩(wěn)定性較差，明槽開挖較深，地下水豐富，容易發(fā)生流砂時，可采用井點降水法，使地下水降至明槽槽底面以下，從而滲水不能流入明槽內(nèi)而保持土體穩(wěn)定。

（三）明槽的臨時支護方式

明槽挖掘好后，如土質(zhì)較為堅固穩(wěn)定，可用擋板、斜撐將斜井井口（明槽門臉）上部仰坡維護好，井口暗挖段部分架設(shè)密集棚子，如圖11-28所示。

如土質(zhì)松軟不穩(wěn)定時，可采用45°臺階式邊坡，用木樁插板加固。臺階尺寸0.55×0.55m，木樁長1.0m，如圖11-29b所示。

若進洞部分易產(chǎn)生局部坍塌，則需架設(shè)臺棚及密集棚子，并于其上冒空處架上木垛，木垛與頂板之間用草袋背嚴(yán)，如圖11-29a所示。

（四）明槽回填

明槽挖掘和斜井井口臨時支護完成后，視表土穩(wěn)定情況，將井筒向下掘進5～10m后，再由下向上砌筑斜井井壁，一直砌到設(shè)計井口標(biāo)高，將斜井井口門臉砌筑完畢。在明洞的碹體外抹50～60mm厚防水砂漿，并灌涂熔化的建筑瀝青，作好外部的防水層或夯實三合土，然后再進行明槽回填?；靥钔翍?yīng)分層夯實最后覆耕作土層，作好綠化工作。

（五）斜井暗挖段施工

斜井暗挖段，其施工方法主要取決于井筒傾角和表土層的穩(wěn)定情況等因素。當(dāng)表土層穩(wěn)定，可采用普通法施工?，F(xiàn)場有兩種施工法，一是當(dāng)土層為干的多孔性表土?xí)r，可以用風(fēng)鎬挖掘，一般工作面可布置4～6臺風(fēng)鎬同時作業(yè)。這種方法，施工時噪音大，工作人員應(yīng)做好防護。二是當(dāng)土層為粘土或砂質(zhì)粘土組成的粘結(jié)性土層時，由于它含有水分而狀如硬泥，其韌性極大，只能用爆破法施工。孔深可控制在2.0m以內(nèi)，砌碹時需人工修邊。穩(wěn)定性表土中無水時，也可采用錨網(wǎng)噴支護。不穩(wěn)定表土，應(yīng)采用特殊法施工。確定施工方案時，要牢固樹立“以人為本，安全第一”的思想，經(jīng)過論證，選擇最佳施工方案，以做到安全施工。

二、深表土掘砌方法

我國煤田的表土層多為第四紀(jì)沖積層，其穩(wěn)定性受分布地域的影響較大。即使同一地域的表土層，也因土質(zhì)結(jié)構(gòu)性質(zhì)、含水量、滲透性等不同而差異較大。其中，穩(wěn)定性表土層的斜井施工比較簡單，一般采用普通法施工。當(dāng)斜井掘進跨度小于5.0m時，可全斷面一次掘進短段掘砌施工；當(dāng)斜井掘進寬度大于5.0m時，可采用中央導(dǎo)硐或兩側(cè)導(dǎo)硐施工法。

不穩(wěn)定性表土，是指含水的礫石、砂、粉砂組成的松散性表土、流砂或淤泥層，對于這類地層一般必須采用特殊方法施工。

當(dāng)不穩(wěn)定表土層埋深不超過10m時，多采用板樁法。當(dāng)涌水量較大時需配合工作面超前小井降水和井點降水的綜合措施來施工。當(dāng)含水砂層埋深在20m以內(nèi)時，可采用沉井法施工，如山東井亭煤礦斜井；當(dāng)涌水量大，流砂層厚，地質(zhì)條件復(fù)雜，一般流砂層厚30-50m時，可采用混凝土帷幕法施工，如遼源梅河立井斜井；在深厚不穩(wěn)定表土層中也可以使用注漿法施工，如鎮(zhèn)城底煤礦副斜井，采用水泥、水玻璃（Na2·nSiO2）雙液注漿，順利通過涌水量大（156.64m3/h）的厚卵石層（12.9m）。

以往凍結(jié)法在斜井施工中應(yīng)用較少，其原因是斜井凍結(jié)技術(shù)較立井凍結(jié)技術(shù)復(fù)雜，經(jīng)濟效果也不如立井。但從斜井開拓和立井開拓的建井、生產(chǎn)總體效益相比，斜井優(yōu)于立井。隨著凍結(jié)技術(shù)的推廣應(yīng)用和斜井開拓及斜井-立井綜合開拓的日益增多，深厚表土中的斜井凍結(jié)法施工，將更為普遍。

在深厚表土斜井施工中，其永久支護的形式多為料石砌碹、混凝土砌碹、鋼拱架及錨網(wǎng)噴支護等。

第三節(jié)   斜井基巖施工

到上世紀(jì)八十年代我國的斜井快速施工已形成了具有中國特色的機械化作業(yè)線和設(shè)備配套方式。作業(yè)方式和勞動組織進一步優(yōu)化，工效進一步提高，施工技術(shù)取得較大發(fā)展。進入新世紀(jì)以后，伴隨國家體制的改革和承包制的推行，斜井施工技術(shù)已進入一個嶄新的階段。

一、鉆眼爆破

（一）鑿巖機具的選擇

現(xiàn)在斜井基巖掘進都采用中深孔全斷面一次光面爆破和拋渣爆破。斜井鉆眼采用導(dǎo)軌式鑿巖機，雖然有助于實現(xiàn)深孔光爆，但鑿巖臺車的調(diào)車讓位需要較長的時間；使用鉆裝機又不能使鉆眼與裝巖兩大主要工序平行作業(yè)；目前生產(chǎn)的液壓氣腿式鑿巖機，鉆眼速度比較快，但其后部配備的工作車又影響裝巖工作。因此，國內(nèi)外斜井快速施工中，多采用氣腿式風(fēng)動鑿巖機，多臺鑿巖機同時作業(yè)。施工中多選用YT-28型中頻鑿巖機。一般根據(jù)工作面的寬度計算，每0.75～1.0m左右一臺，全斷面布置4～7臺，鑿巖生產(chǎn)率約為100m/h。

根據(jù)巖石的硬度，釬頭、釬桿的選擇與巖石平巷一樣，一般選用“一”字形φ42合金鋼釬頭或四柱齒φ44合金鋼釬頭。

（二）爆破參數(shù)的確定

1.炮眼深度

為實現(xiàn)中深孔爆破，炮眼深度一般為2.0～3.5m之間。炮眼的平均深度應(yīng)經(jīng)試驗來確定，根據(jù)工作實踐來驗證，最后定出合理的炮眼深度。

2.炮眼數(shù)目

炮眼數(shù)量的多少，現(xiàn)場多根據(jù)斜井?dāng)嗝娲笮?、巖石性質(zhì)、炸藥性能等進行試驗或經(jīng)驗確定，在實踐中進行調(diào)整，取得合理的炮眼數(shù)目。也可按平巷炮眼數(shù)目確定方法進行估算。

（三）掏槽方式和炮眼布置

實現(xiàn)中深孔光面爆破，必須采用直眼掏槽或直眼與斜眼混合方式。直眼掏槽，過去在金屬礦山應(yīng)用較廣，主要用于堅硬巖石的掘進。上世紀(jì)七十年代后期，伴隨深孔光爆的推廣，直眼掏槽技術(shù)在煤礦被廣泛接受。直眼掏槽的特點是，在掏槽眼中必須留有不裝藥的空眼，并且要比裝藥的槽眼深?？昭凼茄b藥槽眼之間的一個附加自由面，為裝藥槽眼的起爆提供變形補償空間。

直眼掏槽的形式與巖石平巷一樣，裝藥槽眼距中心空眼的間距與巖性有關(guān)，可參照巖石平巷來確定。掏槽眼布置于斜井?dāng)嗝娴闹胁浚苓呇鄄贾糜谛本O(shè)計掘進斷面的輪廓線上，其中，底眼的傾角要大于斜井傾角5°～6°，以防底板上飄。

（四）裝藥結(jié)構(gòu)和爆破技術(shù)

斜井掘進工作面中的炮眼都帶有一定傾角，工作面一般都有積水。因此，必須使用抗水炸藥?，F(xiàn)場多采用水膠炸藥或2號抗水巖石硝銨炸藥。為取得好的爆破效果，掏槽眼應(yīng)采用高威力炸藥連續(xù)反向裝藥，而周邊眼應(yīng)采用低威力炸藥或小藥徑炸藥連續(xù)反向裝藥，與平巷裝藥基本相同，只是底眼應(yīng)加大裝藥量，最后起爆底眼，實現(xiàn)拋渣。

為實現(xiàn)光面爆破，打眼要做到準(zhǔn)、平、直、齊。即開眼位置要準(zhǔn)；所有炮眼要平行；鉆眼風(fēng)鉆少擺動，成孔要直；所有炮眼的眼底要落在同一平面上。爆破要做到眼痕清晰均勻、不超不欠、無炮震裂痕。即巖面上留有間距均勻、清晰可見的周邊眼痕；不超挖、不欠挖，個別點出現(xiàn)超、欠挖要符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；巖面上不應(yīng)有明顯的炮震裂痕。

具體光爆技術(shù)是在輔助眼布置時，周邊眼內(nèi)的第一圈輔助眼一定要按光爆要求布眼，輔助眼爆破后形成預(yù)留光面層，預(yù)留光面層的厚度要大于周邊眼的間距。斜井掘進工作面一般都采用毫秒延期電雷管全斷面一次爆破。當(dāng)斜井傾角小于15°時，采用拋渣爆破，渣堆的高峰距工作面4～5m，空頂高度約為1.7～1.8m，非常有利于裝巖和打眼工作，并提高裝巖效率，為主要工序的平行作業(yè)創(chuàng)造條件。

二、裝巖提升

裝巖與提升是斜井井筒掘進的主要環(huán)節(jié)，直接影響著掘進速度。二者占掘進循環(huán)的時間60％～70％，因此，國內(nèi)外的斜井施工都強調(diào)裝巖和提升的機械化程度及設(shè)備配套綜合能力的發(fā)揮。

（一）耙斗裝巖機裝巖

斜井裝巖設(shè)備國內(nèi)外基本上都采用平巷的裝巖設(shè)備。日本、英國和德國以側(cè)卸式裝巖機為主；原蘇聯(lián)、美國以蟹爪裝巖機為主；法國、波蘭、捷克以耙斗裝巖機為主，我國幾乎全都采用耙斗裝巖機。

耙斗裝巖機結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、造價低廉、維修費用低；工作適應(yīng)性強，能用于大角度斜井掘進中，生產(chǎn)率高。隨著大斷面斜井快速施工的要求，耙斗裝巖機斗容也相應(yīng)成為標(biāo)準(zhǔn)系列0.3、0.6、0.9和1.2m3，其中P120B型耙斗裝巖機的生產(chǎn)率高達(dá)120～180m3/h。在大斷面斜井施工中，根據(jù)提升容器情況，也可同時布置兩臺耙斗式裝巖機，以加快裝巖速度。

耙斗裝巖機在斜井中安設(shè)的位置、尾輪的吊掛位置和方法，均與平巷掘進相似。耙斗裝巖機距工作面的距離，一般控制在60m以內(nèi)。尾輪距工作面的距離，視斷面大小而異，一般為3～5m，高度高于巖堆0.8～1.0m。當(dāng)清理工作面矸石時，尾輪可根據(jù)巖石分布情況將其懸掛于任何地點，并輔以手工清底。耙斗裝巖機在斜井中的固定方法和耙斗的耙角大小與平巷耙斗裝巖機有所不同。當(dāng)斜井傾角α<25°時，除了用耙斗裝載機本身的卡軌器進行固定以外，還應(yīng)增設(shè)兩個大卡軌器，如圖11-30所示。

大卡軌器一端固定在裝巖機臺車后立柱上，另一端卡在鋼軌上。當(dāng)斜井傾角α>25°時，除增設(shè)上述的大卡軌器外，還應(yīng)另設(shè)一套防滑裝置。如用4副“U”型卡子把車輪和鋼軌一起卡?。换蛘咴谙锏赖装迳香@兩個深1m左右的孔，楔入兩根圓鋼或徑紅爐加工好的鐵道橛子。也可打底錨桿或膨脹螺栓，用鋼絲繩將耙斗裝巖機卡在地錨上?？傊?，防滑裝置應(yīng)安卸簡便，使用安全可靠。斜井施工用耙斗的耙角較平巷耙斗的耙角大，并隨著斜井井筒傾角增大而相應(yīng)增加。一般當(dāng)斜井井筒傾角α≤20°時，耙角可選60°～65°；當(dāng)斜井井筒傾角α≥25°時，耙角選65°～70°。

為加快斜井施工裝巖，應(yīng)選用與提升容器相匹配的大斗容耙斗裝巖機。如貴石溝主斜井采用0.9m3斗容的PY-90型耙斗裝巖機；新高山主斜井采用1.2m3斗容的P120B型耙斗裝巖機。

法國C2型耙斗機，可同時牽引三個耙斗工作。耙斗將工作面的矸石耙運到前端的受料槽上后返回，矸石由刮板輸送機送到機體后方，卸入箕斗或轉(zhuǎn)載機。原西德也有一種雙耙斗裝巖機。為了加快斜井裝巖速度，我國仍需研制斜井掘進專用的高效裝巖機。

（二）箕斗提升

斜井掘進采用箕斗提升，是快速掘進中設(shè)備配套的重要環(huán)節(jié)。我國以往采用的箕斗有后卸式、前卸式和無卸載輪前卸式三種型式，其中無卸載輪前卸式箕斗使用效果最好。它的特點是，將前卸式箕斗突出箕斗箱體兩側(cè)外300mm的卸載輪去掉，在卸載處配置了回轉(zhuǎn)式卸載裝置——箕斗翻轉(zhuǎn)架。卸載方式如圖11-31所示。

當(dāng)箕斗由提升機提至井口，進入翻轉(zhuǎn)架時，箕斗牽引框架上的導(dǎo)輪就沿導(dǎo)向架上的斜面上升，將斗門開啟，同時箕斗與翻轉(zhuǎn)架繞回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，向前傾斜約50°卸載?；沸遁d后，與翻轉(zhuǎn)架一同借助自重復(fù)位，然后箕斗離開翻轉(zhuǎn)架，退回正常軌道。

無卸載輪前卸式箕斗的優(yōu)點是：由于去掉了箕斗箱體兩側(cè)突出的卸載輪，可以避免箕斗運行中發(fā)生掛碰管纜、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；卸載快（7～11s），能提泥水；結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、便于檢修。

無卸載輪前卸式箕斗的缺點是：卸載裝置靠自重復(fù)位，因而卸載時過卷距離短，僅有0.5m左右，所以，除要求司機有熟練的技術(shù)外，提升機要有可靠的行程指示裝置，或在導(dǎo)向輪運行的導(dǎo)軌上設(shè)提升機自動停止開關(guān)。另一個缺點是卸載時牽引力為正常提升牽引力的1.5倍，易使提升機突然過負(fù)荷。過大的卸載沖擊力亦容易使卸載架變形。

為此，現(xiàn)場曾采用過不少措施；如增加工業(yè)電視裝置來監(jiān)視箕斗卸載；在提升機牽引力計算及電機容量計算上，盡量使箕斗卸載處于靜力翻轉(zhuǎn)。但是均沒有從根本上解決上述缺點。后來，西安礦業(yè)學(xué)院提出了改進卸載裝置的設(shè)計要求：①加大卸載翻轉(zhuǎn)角度（達(dá)315°），從而可增加過卷距離到3.5m；②設(shè)計可轉(zhuǎn)動120°的導(dǎo)向架，見圖11-32。該導(dǎo)向架使箕斗卸載時，箕斗牽引架上的導(dǎo)向輪7與導(dǎo)向架1相遇，兩者一起運行。由于導(dǎo)向架轉(zhuǎn)軸上裝有雙扭轉(zhuǎn)彈簧3，在彈簧力的作用下，使導(dǎo)向輪連同箕斗逐漸減速；③當(dāng)發(fā)生過卷時，導(dǎo)向架與壓縮彈簧8接觸，使導(dǎo)向架給予箕斗的阻力增至等于提升機最大靜張力，從而防止事故發(fā)生；④當(dāng)提升機停止提升開始松繩時，壓縮彈簧和扭轉(zhuǎn)彈簧返程，推動導(dǎo)向輪及牽引架后退，使空箕斗復(fù)位。此推動力開始較大，但因有提升繩和提升機卷筒靜止慣性的阻力，空箕斗復(fù)位速度不會過大。

在施工中，箕斗的實際提升能力與裝巖機的效率、提升速度等諸多因素有關(guān)。所以提升能力應(yīng)與裝巖能力相匹配。表11-2是按最大提升速度3m/s計算出的不同容積的箕斗、不同生產(chǎn)率的裝巖機、不同斜井長度條件下的綜合生產(chǎn)能力。從表中可以看出，當(dāng)斜井長度小于800m時，兩套單鉤提升比一套雙鉤提升增加20％～30％的生產(chǎn)能力。當(dāng)然，兩套單鉤比一套雙鉤增一臺提升機，增加電耗。但可以加快成井速度，提高單位工程的經(jīng)濟效益。如果將斜井提升速度由目前的3m/s提高到5m/s，則千米斜井的提升能力可增加40％～50％。

（三）矸石倉儲矸

為了提高地面運輸效率，協(xié)調(diào)箕斗提升和地面排矸的能力，在井口必須建造臨時矸石倉。矸石倉的容積至少能容一個循環(huán)排出的矸石量。陜西煤炭科學(xué)研究所與西安礦業(yè)學(xué)院共同研制出裝配式40m3矸石倉與棧橋。該矸石倉為斗狀鋼結(jié)構(gòu)，以螺栓連接裝配，結(jié)構(gòu)緊湊，拆、裝、搬運方便，可多次復(fù)用。矸石倉容量可調(diào)整為40m3、32m3、24m3和16m3，還適用于單面和雙面排矸。排矸口尺寸為1×1m，排矸口高度為1.5m和2.5m兩種規(guī)格，最大荷載900kN，自重10.3kN。棧橋由支架和托梁組成，橋面與斜井傾角一致，與矸石倉配套使用，裝、拆方便，復(fù)用性好。

三、支護技術(shù)

斜井永久支護，上世紀(jì)七十年代前多采用料石砌碹和混凝土支架支護，現(xiàn)在廣泛采用錨噴支護。采用錨噴支護時應(yīng)重點解決好以下幾個問題。

（一）建立井口混凝土攪拌站

選用HPC-Ⅶ型潮式混凝土噴射機及其配套的LPG-1600型供料裝置。兩者配合使用，使集配料、攪拌、速凝劑添加功能于一體。配比準(zhǔn)確，攪拌均勻，遠(yuǎn)距離輸送穩(wěn)定，減少粉塵，降低回彈，節(jié)約材料。能保證和提高噴射混凝土的質(zhì)量。為保證混凝土遠(yuǎn)距離輸料安全作業(yè)，地面噴射站與井底噴射面之間，必須建立可靠的信號和電話聯(lián)系。

（二）合理控制噴射工作風(fēng)壓

將混凝土攪拌機和噴射機布置在地面，利用斜井井口和工作面的高差，實行遠(yuǎn)距離管路輸料，在我國已超過1000m。它減少了支護作業(yè)占用斜井的空間，減少了井下粉塵，為實現(xiàn)掘進和支護平行作業(yè)創(chuàng)造了條件并節(jié)省工時30%～40％。

管路長距離輸料會有風(fēng)壓損失，其損失大小，主要與管徑、管壁光滑程度、斜井傾角、混凝土配合比、輸料距離以及管道連接方式等有關(guān)。但在管道已鋪設(shè)完畢，進行正常噴射支護時，風(fēng)壓損失僅與輸料距離、噴射機出口風(fēng)壓及噴嘴出口風(fēng)壓等因素有關(guān)。

通過現(xiàn)場實測發(fā)現(xiàn)：輸料管絕對風(fēng)壓損失隨輸料距離的增長而增加，而輸料管的平均百米風(fēng)壓損失，卻隨輸料距離的增長而減??；其變化關(guān)系見表11-3和圖11-33，圖11-34。

若斜井傾角增大，而垂高降低相同時，絕對風(fēng)壓損失均減小，其變化關(guān)系見表11-4和圖11-33、圖11-34。

施工中，混凝土噴射機常配備兩套，管路兩趟布置在斜井井筒的兩側(cè)，便于噴射工作。在大斷面斜井中，宜設(shè)置移動式工作臺。噴頭的工作風(fēng)壓應(yīng)控制在0.06～0.08MPa，噴頭距工作面0.8m左右，粉塵濃度及回彈率均較小，噴射質(zhì)量和效果也好。

（三）減少輸料管的磨損和防止管道擊穿

隨著輸料距離的加長和輸料量的增加、使用日久，使輸料管的磨損加大，并有可能發(fā)生管道擊穿現(xiàn)象。其中管道接頭、彎曲處，最容易受到損傷。因此，應(yīng)采取如下措施：①適當(dāng)將輸料管的鋼管直徑加大到Φ150mm，或選用耐壓1MPa以上的，耐磨損和不產(chǎn)生靜電的硬質(zhì)塑料管；②管路連接采用快速接頭，保證管路平、直并與斜井傾角一致；③為了減少輸料高壓膠管的磨損，現(xiàn)多用耐磨硬塑料管代替。

（四）預(yù)防和處理管路堵塞

噴射混凝土遠(yuǎn)距離輸料過程中，有可能發(fā)生管路堵塞現(xiàn)象。造成堵管的主要原因有：

1.篩選不嚴(yán)，偶爾有較大碎石或雜物、結(jié)塊水泥混入拌合料中；

2.潮噴時拌合料中含水率過大、壓風(fēng)中有一定水汽，引起管路內(nèi)壁粘結(jié)，形成瓶頸；

3.噴射作業(yè)結(jié)束后，清洗不徹底，管路內(nèi)壁或噴射機內(nèi)有粘結(jié)塊，在運轉(zhuǎn)中脫落；

4.噴射風(fēng)壓過低，噴射料在管內(nèi)或轉(zhuǎn)彎處沉積、粘結(jié)，造成管路不通。

堵管現(xiàn)象發(fā)生后，檢查和排除比較困難，為不影響施工，一般配套兩套噴射系統(tǒng)。做到一套使用、一套檢修。施工中，首先應(yīng)立足于預(yù)防堵管。根據(jù)現(xiàn)場施工經(jīng)驗，只要加強地面噴射機和井下工作面的信號聯(lián)系，提高管路敷設(shè)質(zhì)量，熟練操作技術(shù)，就可以避免和減少堵管事故。

正常施工中時，噴射機司機注意力必須集中，時刻注意壓力表的變化，當(dāng)壓力突然升高時立即關(guān)閉進風(fēng)閥門，停止供風(fēng)、供料，以防堵管事故的擴大和增加排除的困難。

遠(yuǎn)距離輸料時，應(yīng)在輸料管路上裝置監(jiān)測堵管設(shè)施，以便發(fā)生堵管事故時，能迅速判斷堵塞部位，及時排除?，F(xiàn)場常用的堵管顯示器由信號模擬盤和壓力繼電器兩部分組成。信號模擬盤安設(shè)在地面噴射機附近，模擬盤上有標(biāo)志各壓力繼電器相應(yīng)位置的信號燈，如圖11-35所示。

壓力繼電器借用三通環(huán)與輸料管相接，每隔100m左右安設(shè)一個。信號模擬盤上的信號燈與相應(yīng)的壓力繼電器之間用導(dǎo)線相連接。當(dāng)堵管發(fā)生時，雖停止了向噴射機供壓縮空氣，但輸料管中殘存的壓力可使壓力繼電器動作（設(shè)計在0.02～0.03MPa以上壓力時，壓力繼電器便可動作），并在信號模擬盤上顯示堵管部位（相應(yīng)的信號燈發(fā)亮）。在實際應(yīng)用中，需按以下步驟檢測堵塞部位。

1.噴射機正常工作時，壓力繼電器、信號模擬盤處于斷電狀態(tài)，不予工作。發(fā)生堵管事故后，合閘送電，每次不超過5～10s，不得連續(xù)送電，以防發(fā)生意外。掘進工作面裝藥連線時，絕對禁止送電檢查。檢修壓力繼電器時，也必須切斷電源，排除管道內(nèi)余風(fēng)。

2.發(fā)生堵管時，因為堵管處至噴射機的一段輸料管內(nèi)仍有壓氣壓力，因此這一段管的壓力繼電器全部動作，對應(yīng)的信號模擬盤上的指示燈全亮，而堵管處至噴頭段，因壓力為零或接近零，該段壓力繼電器不發(fā)生動作，對應(yīng)的該段模擬盤上的信號燈都不亮。可以判斷出，信號燈明暗交界處，即為堵管部位，如圖11-36a所示。

3.將噴射機內(nèi)壓氣排放盡，若原來已亮的指示燈全部熄滅（壓力繼電器復(fù)位，不發(fā)生動作），表示僅有一處堵管；若仍有幾處信號指示燈發(fā)亮，則說明多處發(fā)生堵塞，其堵塞部位就在亮燈的前面，如圖11-36b所示。

四．安全裝置

斜井和下山掘進中，礦車或箕斗的提升運行很頻繁，容易發(fā)生跑車事故。為保證安全生產(chǎn)，必須針對發(fā)生跑車事故的原因，采取相應(yīng)的安全裝置或措施。

（一）預(yù)防跑車事故發(fā)生的安全措施

1.斷繩跑車；由于提升鋼絲繩的磨損、銹蝕，使鋼絲繩斷面不斷縮?。辉陂L期變載作用下，鋼材發(fā)生疲勞；或超負(fù)荷提升等原因，使鋼絲繩斷裂，造成跑車。為此應(yīng)該合理地選用和使用提升鋼絲繩。如選用耐磨的6×7鋼絲繩，經(jīng)常涂油防銹，地滾輪安設(shè)齊全、轉(zhuǎn)動靈活，設(shè)專人檢查提升繩，定期更換鋼絲繩等。

2.脫鉤跑車；串車提升中由于鋼絲繩連接繩卡滑脫或鋼軌鋪設(shè)質(zhì)量差、串車間插銷不合規(guī)格，插入深度不夠、中途錯車礦車碰撞或運行中車輛跳動而中途脫鉤發(fā)生跑車事故。為此，應(yīng)當(dāng)使用強度高、不會自動脫出，摘掛方便的連接裝置。另外盡量鋪設(shè)重軌、提高軌道鋪設(shè)質(zhì)量、增加固定軌距拉桿等，使串車或箕斗運行平穩(wěn)，不掉道，不跑車。

3.擋車器失靈或誤操作而發(fā)生跑車；由于斜井井口的操車設(shè)備，如推車機、阻車器失靈，或者把鉤工忘記掛鉤而推車入井發(fā)生跑車事故。據(jù)統(tǒng)計，這類跑車事故約占全部跑車事故的70％左右。

在斜井井口平車場，為防止摘鉤時不慎而使礦車跑入井內(nèi)，可在井口裝設(shè)一個逆止阻車器，如圖11-37所示。

這種阻車器結(jié)構(gòu)簡單，先將兩根等長的15kg/m的彎成L形的鋼軌，平行地焊在同一根橫軸上，再用軸承將橫軸固定在軌道下部專設(shè)的道心槽內(nèi)，由于彎軌尾部帶有配重，平時保持水平，頭部則抬起高出軌面并能擋住礦車的輪軸，可以防止跑車。橫軸外端裝有聯(lián)動踏板，當(dāng)向井內(nèi)放車時，把鉤工踏下踏板，使彎軌頭部倒下，低于軌面水平，此時尾部雖上抬，但不超過軌面，礦車通過后，松開踏板，阻車器又恢復(fù)到阻車位置。從井下上提的礦車，通過此阻車器時，輪軸撞著彎軌頭部，使其倒下而順利通過。這種斜井井口平車場采用的阻車裝置，制作簡單，使用可靠，在峰峰、撫順、漣邵等礦區(qū)等被廣泛應(yīng)用。

斜井施工時，在井口安設(shè)的另一種阻車裝置為安全擋車板。其工作原理是，在礦車底盤下安裝一個活動閘。礦車掛鉤時，銷子插入孔內(nèi)，而把活動閘短端壓下，使長端翹起為水平狀。礦車摘鉤后，活動閘由于重心作用，其長端自垂直向下。在斜井井口平臺兩軌道中心的地下埋入鋼板，當(dāng)?shù)V車沒有掛鉤時，活動閘使礦車不能通過擋板。這種阻車裝置需設(shè)在每個礦車上，且需要活動閘靈活，擋車板周圍要保持清潔，否則阻車失效。這種安全擋車板使用時，注意礦車運行方向，不能倒行。安全擋車板結(jié)構(gòu)如圖11-38所示。

 

另一種設(shè)于斜井井口的防跑車裝置為繩壓式防跑車裝置，其結(jié)構(gòu)如圖11-39所示。

正常提升時，提升鋼絲繩拉緊，將可上下移動的繩輪壓下，使繩輪通過鋼絲繩將設(shè)在斜井口的擋車門抬起。若摘鉤不慎或斷繩發(fā)生跑車時，提升鋼絲繩松弛，擋車門由于本身自重落下，關(guān)閉井筒，制止跑車。

（二）跑車事故發(fā)生后，防止事故擴大化的安全設(shè)施

斜井井筒掘進時，井筒工作面的上方必須設(shè)置安全設(shè)施——防跑車裝置。一個理想的防跑車裝置，應(yīng)該具有監(jiān)測、捕捉、制動三項功能。用于生產(chǎn)礦井的斜井或下山中比較理想的防跑車裝置有：江蘇煤研所和鹽城煤機廠共同研制的PJZ-1型斜井跑車監(jiān)測制動系統(tǒng)、PJBK-1D（S）常開式單（雙）軌斜巷運輸安全輔助裝置和PZBB-1D（S）常閉式單（雙）軌斜巷運輸安全輔助裝置等系列斜井防跑車裝置。用于斜井或下山掘進中的防跑車裝置，仍以手動、自動的機械設(shè)施為主。常用有以下幾種：

1.井下可移式擋車器

這類擋車器布置在斜井或下山掘進工作面上方20～40m處，常用的有鋼絲繩擋車器、型鋼擋車器和鋼絲繩擋車簾三種。

鋼絲繩擋車器，用直徑25mm～32mm的廢鋼絲繩從斜井軌道下穿過，圍成2～3圈的環(huán)狀，繩的兩頭高出軌面600～800mm，以多副繩卡固定，三繩環(huán)之間以扁鋼、鉛絲綁扎定位，如圖11-40所示。繩環(huán)的直徑可以通過提升容器。

繩環(huán)以手動通過安設(shè)在斜井頂板上的定滑輪拉起，提升容器下放到工作面。提升容器提過繩環(huán)后，繩環(huán)放倒，但仍高出軌面700mm左右，一旦發(fā)生跑車事故，繩環(huán)即將提升容器擋住，小斜井或下山掘進中可用此擋車器。

而型鋼擋車器，則是一種剛性的擋車裝置，一般它是用型鋼或鋼軌做成門式的擋車框，安裝在垂直于斜井井筒底板的兩根鋼立柱上。擋車框平時借自重始終保持關(guān)閉狀態(tài)，礦車或箕斗通過前，信號工拉動牽引繩將其拉開，讓提升容器通過。其結(jié)構(gòu)如圖11-41所示。

 

再一種是鋼絲繩擋車簾，它是以兩根Φ150mm的鋼管為立柱，用鋼絲繩與Φ25mm的圓鋼編成簾子形狀，手拉懸吊鋼絲繩將簾子上提，可使提升容器通過，放松懸吊繩，簾子自動落下而起到擋車的作用，其結(jié)構(gòu)如圖11-42所示。

2.井筒內(nèi)固定式擋車器

當(dāng)斜井井筒長度較長時，在井筒中部安設(shè)懸吊式自動擋車器，其結(jié)構(gòu)如圖11-43所示。

它是在斜井井筒斷面頂部安裝橫梁7，其上固定一個小框架3，其上設(shè)有擺桿1，它平時下垂在軌道中心線位置，距軌面高約900mm。提升容器通過時能與擺桿相碰，碰撞長度約為100～200mm。當(dāng)提升容器以常速運行時，觸動不到框架上的橫桿2；一旦發(fā)生跑車事故時，高速運行的提升容器，猛撞擺桿1，將牽引繩與擋車鋼軌（型鋼）6相連的橫桿2打開，失去拉力的鋼軌（型鋼）牽引端在自重作用下迅速落下，形成阻擋提升設(shè)備繼續(xù)下跑的障礙，起到防止跑車的作用。安裝、使用這種防跑車裝置時，必須控制好擺桿到擋車軌的距離，以便確保提升容器到達(dá)阻車點前擋車軌落下。其可靠程度需經(jīng)過超速放車試驗確定。

五、治水技術(shù)

斜井掘進時，妥善處理涌水是加快掘進速度，保證工程質(zhì)量的重要措施，應(yīng)根據(jù)涌水的來源和大小，相應(yīng)地采取不同的排水與治水措施。主要有以下幾點：

（1）避水；選擇斜井井筒位置時，應(yīng)根據(jù)詳細(xì)的地質(zhì)及水文條件，盡可能地避開含水巖層。多數(shù)情況下，井筒要穿過含水巖層，此時應(yīng)先掘進其中的一條井筒，通過施工排水，降低水位，為另外井筒的施工創(chuàng)造好條件。

（2）防水；為了防止地表水流入或滲入井內(nèi)，必須使斜井井口標(biāo)高高于當(dāng)?shù)刈罡吆樗唬辉诰谥車蚱霏h(huán)形水溝；井口回填土必須嚴(yán)實；井頸段永久支護要求不漏水。

（3）截水；當(dāng)涌水是沿著頂板或兩幫流出時，應(yīng)在斜井底板每隔10m左右挖一道橫向水溝，將水引入縱向水溝中，再導(dǎo)至設(shè)在井筒涌水點以下的臨時水倉中，由臥泵排出斜井井筒，從而減少流入工作面的水量。

（4）排水；當(dāng)斜井掘進工作面的涌水量達(dá)到4～5m3/h時，可采用風(fēng)動或電動潛水泵將工作面積水排到箕斗或礦車中，隨同矸石一起排出。當(dāng)掘進工作面涌水量達(dá)15～30m3/h時，也可以利用臥泵直接排水或通過中間排水機具轉(zhuǎn)排。目前常用的有QOB-15N型氣動隔膜潛水泵，其吸水高度達(dá)7.0m，揚程達(dá)58m，噪音小于80db，使用壽命長，是較好的掘進工作面排水設(shè)備。但它只能吸清水，吸水頭應(yīng)加濾網(wǎng)防護。

另一種中間排水機具是噴射泵。其原理是由主排水臥泵供給的高壓水進入噴射泵的噴嘴中，以極高的速度射入混合室造成負(fù)壓，工作面的積水即可借助大氣壓力和混合室的壓力差沿吸水管路進入混合室，吸入的水與高速水流混合獲得較大動能，經(jīng)由擴大器使大部分動能變成位能，即可將水排到一定高度處的水倉中，再由主臥泵排走。噴射泵的結(jié)構(gòu)比潛水泵的結(jié)構(gòu)簡單，工作面可安排多臺同時使用，吸入空氣和泥沙可照常工作。由于要吸排一部分循環(huán)水，排水效率不高。噴射泵的結(jié)構(gòu)如圖11-44所示。

（5）注漿；當(dāng)斜井掘進工作面涌水量較大時，采用強排的方法不僅經(jīng)濟上不合理，同時占用工作面時間、施工條件惡化。為此可采用工作面預(yù)注漿的方法，封堵含水層，實現(xiàn)打干井，提高掘進速度。

六、斜井掘進機械化配套和先進技術(shù)的應(yīng)用

自上世紀(jì)七十年代初期，將平巷耙斗裝巖機應(yīng)用于斜井裝巖，并能與大容積箕斗、大功率提升機配套使用。尤其是支護技術(shù)的改革、激光指向和光面爆破技術(shù)的應(yīng)用，使我國的斜井施工技術(shù)有了很大的發(fā)展。

（1）激光指向儀定向

多年以來，斜井井筒的定向靠“三點一線”的延線法確定工作面的中線，用坡度規(guī)量測斜井井筒的坡度標(biāo)定腰線，每次爆破以后都要標(biāo)定一次。每掘進幾十米后，再用經(jīng)緯儀重新校核。該項工作相當(dāng)繁瑣，而要求相當(dāng)精細(xì)準(zhǔn)確。因此它有時占用工作面較長的時間，直接影響著掘進速度。采用激光指向儀定向，這些問題得到徹底解決。激光指向儀固定在掘進工作面后，距頂板約500～1000mm（視斷面大小而定）的高度上，一次固定，直到斜井施工完畢為止。激光束為一束平行的紅寶石光，直射到掘進工作面上，成為一個Φ10～15mm的高亮度紅斑。由于裝設(shè)激光儀是經(jīng)過經(jīng)緯儀標(biāo)定的，它指示的方位即斜井井筒的方位，它的傾角即斜井井筒的傾角，施工時，均以激光儀指示的紅斑為依據(jù)來確定斷面位置。激光取代了傳統(tǒng)的中、腰線標(biāo)定方法。激光儀在每個掘進循環(huán)中指向兩次，一次在鉆眼工序開始前，一次在鉆眼工序之間，不用時關(guān)閉。

（2）多臺風(fēng)鉆打眼

我國目前斜井施工中，鑿巖仍以風(fēng)動鑿巖機為主。采用多臺風(fēng)動鑿巖機同時作業(yè)，平均每1.15～2.15m2配備一臺。炮眼深度為2.0～2.8m。大斷面斜井中，一般配備8～10臺YT-28型中頻鑿巖機。當(dāng)井筒穿過軟巖時，采用MZ-1.2型手持式煤電鉆鉆眼，鉆速達(dá)1.5～1.7m/min，平均每孔（2.7m）不足2分鐘。周邊眼使用低威力炸藥或小藥徑藥卷進行光面爆破，取得了很好的效果。

（3）耙斗裝巖機裝巖

七十年代初期，應(yīng)用較好的為ZYP-17型，斗容有0.30m3，0.35m3和0.40m3三種，現(xiàn)在已發(fā)展為斗容1.2m3的大功率耙斗裝巖機。斗容的大小與斜井掘進斷面、提升容器要協(xié)調(diào)，現(xiàn)有耙斗容積分別為0.6、0.9和1.2m3，其型號分別為P60B、P90B、和P120B。

（4）大容積箕斗提升

斜井掘進的裝巖實現(xiàn)機械化以后，與之相對應(yīng)的提升容器采用箕斗提升。使用大容量箕斗，有效增大提升量。目前國內(nèi)最大的箕斗為XQJ-8型箕斗，容積8 m3。一般大斷面斜井掘進中，采用2套單鉤提升。箕斗軌距1500mm，設(shè)置24kg/m以上鋼軌，枕木間距700mm，每節(jié)道設(shè)兩個軌距固定拉桿，每15～20m設(shè)一地滾。大容積箕斗均采用了無卸載輪前卸式結(jié)構(gòu)，配合矸石倉排矸。

（5）矸石倉儲矸

無卸載輪前卸式大容積箕斗，要求有較大的矸石倉。過去的矸石倉與棧橋多為磚石結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)已發(fā)展為裝配式鋼結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)緊湊，組裝方便，能多次復(fù)用。為了適用于不同斜井施工條件及大、中、小型斜井機械化作業(yè)線設(shè)備配套，西安礦業(yè)學(xué)院設(shè)計的ZG型矸石倉及棧橋可組裝成四種型號，矸石倉容積分別為：30、40、50、60m3，適用于單面或雙面排矸。

（6）支護機械化施工

錨噴支護技術(shù)自50年代后期在我國巖巷中得到應(yīng)用，到70年代得到較大發(fā)展，并推廣到斜井施工中，支護機械化程度得到較大提高。斜井基巖段已全部實現(xiàn)了錨噴支護。對于個別巖石破碎段采取了錨網(wǎng)噴支護。為增加安全性，在斜井中增加了錨索，一般長7.0m，Φ15.24mm鋼絞線單束張拉錨固，有的為無粘預(yù)應(yīng)力錨索，也有的使用錨索注漿全長錨固。錨索打孔機，為液壓旋轉(zhuǎn)式鉆進，釬桿可快速接長，每節(jié)1.0m，單孔施工約5～10分鐘一孔。錨索采用錨固劑錨固，錨固長度60～100cm，亦可全長錨固。每條錨索及錨固劑成本約為150元，張拉后鎖定錨固力一般在8～10噸。錨索施工一般安排在支護班進行。個別地段，用錨索將打好孔的型鋼錨固在斷面頂部作為加強支護。現(xiàn)在斜井施工中，不論斷面大小，不論巖性，均可采用錨噴加錨索的支護。巖性好的，可以簡化支護，巖性差的則加強支護。

到目前為止，我國斜井井筒施工的機械化配套方案以輕型設(shè)備為主，即激光指向儀——多臺風(fēng)動鑿巖機——大耙斗——大箕斗——大提升機——斗式矸石倉——錨桿和錨索打眼機、混凝土噴射機。遠(yuǎn)距離管路輸料技術(shù)和光面爆破技術(shù)在斜井施工中應(yīng)用，使我國的斜井施工跨入世界先進行列。

第四節(jié)  上山快速施工技術(shù)

自運輸水平向上傾斜的巷道稱為上山，向下傾斜的巷道成為下山。上山和下山都是采區(qū)中的傾斜巷道。若從掘進方向而言，上、下山均可由下向上施工（常稱為上山掘進），也可以自上向下施工（常稱為下山掘進）。但在有瓦斯突出的煤層中施工上、下山，如無專門的安全措施，上山只能由上水平向下掘進，這時的掘進特點就和下山掘進相同了。下山掘進與斜井施工基本相同，所以，下面僅講述由下向上施工（即上山掘進）的特點。

一、鉆眼爆破

上山掘進的鉆眼爆破中，由于巷道具有向上傾斜的特點，因此要求爆出的巷道，符合上山傾角的要求，防止底板的“上飄”和“下沉”。上山掘進時，傾角較大的上山，其底板傾角容易“下沉”，使上山傾角變小；傾角較小的上山，施工中其底板容易“上飄”，超過上山的設(shè)計傾角。

上山掘進中，拋擲出來的矸石容易將臨時支架或后面的懸掛物崩倒或崩掉。因此爆破時除對這些設(shè)施加以保護和加固外，還應(yīng)改為底部掏槽。槽眼的角度均應(yīng)小于上山的傾角，槽眼的眼口距設(shè)計上山底板約為1.0m。槽眼的數(shù)目應(yīng)視巖性而定。若沿煤或軟巖層掘進，可采用三星掏槽，其中下面兩個炮眼的角度和深度要掌握好。當(dāng)巖石較硬時，底眼可插入底板200mm左右，適量裝藥，上方的一個槽眼應(yīng)沿上山方向稍向下傾斜，其布置如圖11-45所示。

在煤或軟巖中掘進，同樣要采用光面爆破，以利永久支護；周邊眼的位置應(yīng)略微離開設(shè)計掘進斷面輪廓線，以保證永久支護后的斷面尺寸。

二、裝巖與提升運輸

上山掘進時，由于爆破下來的煤或巖石能借助自重下滑，所以，裝巖和排矸比較容易，而向上供料比較困難。

上山掘進時，應(yīng)使用機械裝巖。當(dāng)上山傾角α＜10°時，可以使用ZMZ-3型裝煤機，配合刮板運輸機運輸；當(dāng)上山傾角α≤30°時，還可采用耙斗裝巖機。耙斗裝巖機在上山掘進中的下滑問題比斜井掘進時更為突出，不僅增加了爆破沖擊產(chǎn)生的下滑力，而且耙斗裝巖機后部是光滑的軌道，沒有堆積矸石的阻擋，比斜井掘進更容易下滑；由于耙斗裝巖機沿上山坡度安置，其重心后移，也增大了下滑力。因此，耙斗裝巖機在安設(shè)時，除自身的四個卡軌器以外，還需另添防滑加固裝置。如圖11-46所示，是廣泛應(yīng)用的一種簡單的防滑加固裝置。它是在耙斗裝巖機后立柱1上裝上兩個可以轉(zhuǎn)動的防滑斜撐2。斜撐用18kg/m鋼軌加工制作，長度為1.0m左右，下部做成銳角狀，上部在軌道腹板鉆孔，用銷軸與耙斗裝巖機后立柱連接。斜撐底腳插入上山底板或用卡軌器與軌道相連。

為了防止爆破巖石砸壞耙斗裝巖機和盡量減少爆破對其產(chǎn)生的沖擊力，耙斗裝巖機安設(shè)的位置，距上山掘進工作面的最近距離以不小于8m為宜。隨著掘進工作面向上推進，耙斗裝巖機每隔30～50m需向上移動一次。每移動一次約需8～16小時，其主要工作是清底、鋪軌、移機、固定、調(diào)試。移動時，可以利用提料小絞車向上牽引。若向上角度大，可用提升機和耙斗裝巖機自身絞車聯(lián)合牽引上移。移機時，工作面上的定滑輪必須固定牢固，機后嚴(yán)禁有人。

為提高裝巖生產(chǎn)率，耙斗裝巖機可以與刮板輸送機或溜槽配套使用，這時需在耙斗裝巖機的卸載口下接一節(jié)斜溜槽，使矸石進入溜矸道或刮板輸送機上。如圖11-47所示。

上山掘進時的排矸方式與上山傾角有關(guān)，當(dāng)上山傾角大于30°時，矸、煤可沿上山底板借自重下滑，只在上山下口裝運矸石即可；當(dāng)傾角為20°～30°時，可用鐵溜槽溜矸，在矸石倉下口裝運矸石；當(dāng)傾角為15°～20°時，可用刮板運輸機或搪瓷溜槽溜矸到矸石倉內(nèi)。為防止矸石下滑中飛起傷人，溜矸道一側(cè)要設(shè)擋板，上山下口的臨時矸石倉應(yīng)設(shè)專人管理，向礦車內(nèi)放矸時注意不要竄矸。

在上山掘進中，向工作面運送材料，如是單巷掘進，既要鋪設(shè)刮板運輸機又要鋪設(shè)軌道。若是雙巷同時掘進時，甲巷鋪設(shè)刮板輸送機，則乙巷可鋪設(shè)軌道，用礦車或?qū)Ｓ貌牧宪囅蚬ぷ髅孢\送材料。這時，甲巷所需的材料可通過聯(lián)絡(luò)巷搬運過去。乙巷的煤、矸石可直接裝礦車下運，亦可由鋪設(shè)在聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)的刮板輸送機轉(zhuǎn)運到甲巷的刮板輸送機上，集中下運。

凡是傾角小于30°的上山，均可用礦車提升材料和運出煤、矸。提升用的小絞車應(yīng)根據(jù)上山的長度、絞車滾筒的容繩量來確定。一般用JD11.4或JD25型。小絞車應(yīng)設(shè)在上山下口與平巷銜接處一側(cè)的巷道內(nèi)，并偏離上山軌道中心線的位置，以策安全。其布置方式如圖11-48所示。

如果上山斜長超過提升絞車的容繩量時，可在上山適當(dāng)位置增加一套提升設(shè)施，分段提升。

由于上山掘進中，用礦車提升運輸是依靠工作面附近安設(shè)的定滑輪反向牽引實現(xiàn)的，所以滑輪必須安設(shè)簡便而牢固。若上山傾角?。?0°以下），用1t礦車提升時，定滑輪通常固定在耙斗裝巖機機架尾部；當(dāng)上山傾角大（20°以上）或用3t礦車提升時，為減少耙斗裝巖機的下滑力和振動，常在耙斗裝巖機的簸箕口下安設(shè)一個定滑輪，同時在其后2～2.5m處的近絞車?yán)K一側(cè)打上錨桿安裝導(dǎo)向輪。若底板巖石穩(wěn)固，也可用錨桿直接將定滑輪固定在上山底板上。

三、支護工作

采區(qū)內(nèi)的小上山，由于服務(wù)年限短，常用礦用工字鋼加工成的梯形棚支護。采區(qū)結(jié)束時將金屬支架回收復(fù)用。上山掘進時，由于頂板巖石有沿傾斜向下滑落的趨勢，因此，在架設(shè)金屬支架時，棚腿要向傾斜上方前傾與頂?shù)装宕咕€呈一夾角，這個角稱為迎山角。迎山角的大小，取決于上山的傾角α及圍巖的性質(zhì)。當(dāng)上山傾角α＝30°～45°時，迎山角為3°～4°。若上山傾角α≥45°時，為了防止上山底板的下滑，尚需設(shè)底梁，形成封閉式支架結(jié)構(gòu)。

采區(qū)主要上山或其它的服務(wù)年限較長的上山掘進和支護工藝與斜井和平巷基本相同。若采用錨噴、錨索支護時，錨桿要垂直上山頂板和側(cè)幫布置，頂錨桿施工比平巷和斜井都容易，施工質(zhì)量會更好。噴射混凝土工序可滯后掘進工作面一段距離（約20m）與掘進平行作業(yè)。若采用掘支單行作業(yè)時，可視巖石性質(zhì)，供料情況和噴射機能力，確定合適的噴射段距?，F(xiàn)場多采用“兩掘一噴”，即兩班掘進，一班噴射混凝土。支護班的任務(wù)，不僅限于噴射混凝土，還要補打上山兩幫的錨桿，因為掘進班只打了頂部錨桿。此外，支護班還要對上次噴過的地段進行復(fù)噴?；炷羾娚錂C，可設(shè)在上山下口處的適當(dāng)位置，亦可設(shè)在躲避洞或聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)。

四、通風(fēng)工作

上山掘進時，由于瓦斯比空氣輕，容易積聚在工作面上方，通風(fēng)工作尤為重要。為保證上山掘進的安全，必須加強通風(fēng)和瓦斯檢查工作，嚴(yán)格遵照《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，通風(fēng)設(shè)施要齊全，運轉(zhuǎn)要正常。無論何時都不準(zhǔn)停風(fēng)。如因檢修停電等原因不得已停風(fēng)時，全體人員必須撤出，待恢復(fù)通風(fēng)及檢查瓦斯之后，才允許人員進入工作面。進入時瓦斯檢查人員在前，逐段檢查前進，直到工作面為止。在高沼氣礦井的上山掘進時，均要求壓入式通風(fēng)，風(fēng)筒接到工作面，風(fēng)筒口距工作面的距離必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其有效射程。若上山過長，遠(yuǎn)距離通風(fēng)有困難時，應(yīng)選用合理的局扇，減少風(fēng)筒漏風(fēng)和降低風(fēng)筒阻力。必要時采用兩臺局扇集中串聯(lián)通風(fēng)，以提高風(fēng)壓。若瓦斯量大，亦可采用雙通風(fēng)機、雙風(fēng)筒壓入式通風(fēng)，加大通風(fēng)能力，提高通風(fēng)效果。國外曾采用一種脈沖式通風(fēng)方式，以求達(dá)到有效排除瓦斯的目的。其實質(zhì)是，在靠近掘進工作面的風(fēng)筒上裝一個風(fēng)流斷續(xù)器，其內(nèi)的旋轉(zhuǎn)閘片在風(fēng)流的作用下轉(zhuǎn)動，定時遮斷風(fēng)筒的風(fēng)流，風(fēng)筒相應(yīng)鼓脹，當(dāng)閘片開啟后，風(fēng)流又射入工作面。因此，能保證上山內(nèi)一定長度上空氣流動的脈沖性，提高大瓦斯量的獨頭上山工作面風(fēng)流的紊流程度，有利于稀釋瓦斯?jié)舛?，所以通風(fēng)效果較好。

五、掘進機械化作業(yè)線配套

在大斷面上山掘進中，根據(jù)排矸方式的不同，有以下三種機械化作業(yè)線配套方案：

（1）風(fēng)動鑿巖機——耙斗裝巖機——礦車

在上山掘進中，多年來廣泛應(yīng)用氣腿式風(fēng)動鑿巖機，耙斗裝巖機裝巖，提升小絞車直接將礦車提至卸矸口下裝巖排矸。在上山不太長（300m以內(nèi)），傾角在15°～25°時，應(yīng)用該作業(yè)線施工，能取得較好的效果。

（2）風(fēng)動鑿巖機——蟹爪裝巖機——刮板輸送機——礦車

與上條作業(yè)線不同之處在于裝巖機械和轉(zhuǎn)載機械，蟹爪裝巖機可連續(xù)裝巖，生產(chǎn)能力較大，在上山較長（500m以上）時，上山傾角在15°以下時，可應(yīng)用該作業(yè)線。

（3）風(fēng)動鑿巖機——耙斗裝巖機——溜槽——矸石倉——礦車

這條作業(yè)線適用于大傾角（30°以上）上山的掘進。

 

復(fù)習(xí)思考題:

1.斜井井筒是如何分類的？

2.什么是斜井井頸？

3.主斜井有哪幾種提升方式？各適應(yīng)何種情況？

4.斜井井口車場有哪幾種形式？

5.斜井軌道防滑方法有哪兩種？

6.串車斜井井筒與井底車場連接形式有哪幾種？

7.斜井明槽開挖的臨時支護形式有哪些？

8.斜井施工機械化配套方案是什么？

9．斜井掘進排水與治水方案是什么？

10.斜井施工中最重要的安全問題是什么？

11.何謂上、下山？