第十二章 斜井施工山科

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十二章,斜井施工,12.1,概述,12.2,斜井表土施工,12.3,斜井基岩施工,12.1,概述,12.1.1,斜井施工技术的发展,井用开拓方式可分为平硐开拓、斜井开拓、立井开拓和综合开拓四种。,斜井开拓具有投资省、投产快、效率高、成本低等一系列优点，因而国内外许多具备条件的大、中、小型矿井都有采用。,我国斜井施工技术及设备水平,的,发展，具体表现在,：,(1),形成了激光指向、光面爆破、耙斗式装载机装岩、箕斗提升、大型矸石仓排矸、潜水泵排水、局部通风机通风，即,“,两光三斗,”,机械化作业线，施工设备配套以及管理水平不断提高。,(2),锚喷网支护技术在斜井施工中得到应用和推广，简化了支护工艺，提高了机械化程度，减少了工程量，实现了远距离管路输料，为掘进与支护平行作业创造了条件，有效地加快了成井速度。,(3),总结形成了,“,一坡三挡,”,的成功经验，为有效预防斜井跑车事故，保证斜井施工安全提供了有力的保障措施。,12.1.2,斜井施工的特点,1),斜井施工的困难多,斜井施工中的困难主要是由于坡度存在而产生的，其中以装岩、排矸和排水困难最为突出。在,10,-25,，甚至更大坡度的斜面上进行装岩、排矸和排水作业，显然比在平巷中要困难得多，因而生产效率不高。,2),容易发生跑车事故,与平巷相比，在斜井提升运输过程中，如果稍有不慎，提升容器就可能掉道、脱钩或提升钢丝绳断绳，提升容器就会失去控制，沿斜井坡道下滑，并不断加速，产生巨大的冲击力，从而造成破坏性极大的跑车事故。,3),混凝土管道输送,当永久支护采用锚喷支护时，要考虑采用管道长距离输送混凝土，以减小提升设备的负担，同时提高支护作业的速度。,12.2,斜井表土施工,12.2.1,斜井井口的施工方法,当斜井井口位于山岳地带,时（如右图），由于表土层很,薄或只有风化岩层带，则井口,施工比较简单，只需将斜井井,口位置的浮土和风化碎石清除,干净，而后按斜井设计的方向、倾角，,用普通钻眼爆破法向下掘进。,当斜井井口位于平原地区时，由于表土层较厚、稳定性较差，顶板不易维护。为了安全施工和保证掘、砌质量，井口施工时，一般将井口段一定深度,(,视表土赋存情况决定,),的表土挖出，使井口呈坑状，待永久支护砌筑完成后，再将表上回填夯实，人们通常称这种方式为,明槽开挖方式,。若表土中含有薄层流砂，且距地表深度小于,l Om,时，为了确保施工安全，需将井口坑范围扩大，通常称这种方式为,大揭盖开挖方式,。,1,）明槽几何尺寸与边坡角的确定,明槽的几何尺寸一般需根据表土的稳定性、斜井的倾角、表土的涌水量、地下水位以及施工速度等因素确定。应以使其既能保证安全施工，又力求土方挖掘量最小为原则来确定明槽的几何尺寸和边坡角。,当表土薄或者表土虽较厚，但直立性较好时,(,如黄土,),，明槽壁可做成垂直的。但为防止表土塌陷，其侧壁上部以做成斜面为宜,(,图,12.2),。当表土厚而不稳定时，明槽壁应有一定坡度,(,图,12.3 ),。,2,）明槽开挖方法,（,1,）天然冻结法,对于距地表,4m,以内的浅部明槽，如果表土是,亚砂土和亚黏土地层，且稳定性比较差，含水率为,9%-15%,，此时可利用天然冻结法。,（,2,）直挖法,当表土稳定且无地下水时，可采用直接开挖,明槽的做法。,（,3,）支撑加固法,当表土稳定时，若将明槽两侧做成直立槽壁，,则可减少土方挖掘量,50%,。但当直立墙壁由于施工活,动原因，难以长时间维持稳定时，可采用横向支撑,进行加固。,12.2.2,深表土掘砌方法,1,）全断面一次掘进法,当土质致密坚硬、涌水量不大、且井筒掘进宽度小于,5m,时，可采用全断面一次掘进施工方法。永久支护采用砌碹,时，可使用金属拱形临时支架，掘砌交替进行，段距为,2-4m,。,（,4,）台阶木桩法,当表土层不够稳定或夹有流砂层时，明槽开,挖可采用,45,的台阶放坡。,（,5,）降低水位法,当表土有含水层且涌水量较大时，可采用降低水位法开挖。,2,）中间导硐法,当表土较稳定，掘进宽度大于,5m,。全断面掘进有困难时，,可在井筒中间先掘深,2m,左右的导硐，然后向两侧逐步扩大，,临时支架沿井筒轴向架设。刷大要两侧同时进行，每次刷大,宽度,0.6m,左右。待刷够掘进断面后，及时进行水久支护。,3,）先拱后墙法,当井筒工作面进入岩石风化带之后或工作面上部土层,松软、下部土层密实，则适于先掘砌上部，后掘砌下部的施,工方法。掘砌段距以,3-5m,为宜。如图,12.7,所示。,4,）两侧导硐先墙后拱法,当表土不太稳定，且断面较大时，先在断面两侧分,别掘进小断面导硐，先墙后拱短段掘砌。掘导硐时，先,架设木支架，掘出,2-4m,后，在导硐内砌墙，然后掘砌拱,顶部分，最后掘出下部中间土柱。其施工步骤如图,12.8,所示。,12.2.3,不稳定表土的施工方法,不稳定表土,，是指由含水的砾石、砂、粉砂组成的松散性表土和流砂或淤泥层。当表土为不稳定土层时，必须采用特殊施工法。,不稳定表土中我国多采用板桩法。当涌水量较大时，需配合工作面超前小井降低水位或井点降低水位的综合施工法；当流砂埋藏深度不大于,20m,时，可采用简易沉井法施工；当涌水量大，流砂层厚，地质条件复杂,(,有卵石、粉砂、淤泥,),，一般流砂埋深在,30-50m,时，可采用混凝土帷幕法。,也可以采用注浆法。,12.3,斜井基岩施工,12.3.1,掘进作业,目前，我国斜井快速施工作业线的主要内容,包括：配备风动凿岩机、岩石电钻等打眼工具，实,现中深孔全断面光面抛碴爆破；大耙斗、大箕斗、,大提升机、大矸石仓,(,简称,“,三大一仓,”,),配套，实,现快速装岩、提升和自动卸矸；长距离管道输料，,锚喷支护；风动潜水泵排除工作面积水；,28Kw,局部,通风机长距离独头通风；激光指向仪控制掘进方向,和坡度；采用工业电视监视和计算机管理等先进和,现代化管理技术。,1,）破岩工作,为提高破岩效率、便于钻眼与装岩平行作业，在凿岩机具,的选择上，以使用多台风动气腿式凿岩机,(,如,YT-28,型,),同时作业,为主。,斜井掘进工作面往往会有积水，必须选用抗水炸药、毫秒,延期雷管全断面一次爆破。爆破方式多采用中深孔光面爆破，,炮孔深度可根据断面大小进行调整。,马脊梁矿新高山主斜井为了在硬岩,(f=10),中实现中深孔爆,破，采用了直眼微倾角与楔形加中辅助眼的掏槽方法，并通过,计算机辅助设计，根据工作面岩性变化，及时调整爆破参数，,比常规爆破方法的循环进度提高了,20.6%,。其炮眼布置如图,12.11,所示。,2,）装岩,（,1),耙斗式装载机,为了配合箕斗提升，加长了耙斗式装载机的卸料槽；为防止机体下滑，在耙斗式装载机两侧增设了两根可调整高度的支撑，并在后部增设了大型卡轨器。,（,2),侧卸式装载机,与耙斗式装载机相比，其装载比较灵活。还可以实现铲掘动作，可以用来铲平底板，克服了耙斗式装载机清底速度慢的缺点；铲斗抬高可停在某一高度，能兼作架设支架的脚手架。,3,）提升,（,1),矿车提升,井筒断面小于,12m,2,，长度小于,200m,，倾角不大于,15,时，可采用,矿车提升。矿车提升设备简单，井口临时设施少，但提升能力低。,（,2),箕斗提升,当倾角大于,15,时，采用箕斗提升，可以缩短摘挂钩、甩车等辅,助时间。,后卸式箕斗,后卸式箕斗卸载方便，卸载架结构简单，箕斗容积小时，还可串车,提升。其主要缺点是不能兼作提升排水。,前卸式箕斗,前卸式箕斗结构简单，能兼提升排水。其缺点箕斗卸载,时需较大的翻转力矩，使卸载时牵引力为提升时的,1.5,倍以,上。,无卸载轮前卸式箕斗,无卸载轮前卸式箕斗由于去掉了箕斗箱体两侧突出的卸,载轮，可以避免箕斗运行中发生刮碰管缆、设备与人员等事,故，加大了箕斗有效装载宽度，提高了井筒断面利用率。,箕斗选型,前卸式及无卸载轮前卸式箕斗，均能利用箕斗排水，适用于井筒,倾角较小的情况。后者过卷距离短不宜增大容积，一般为,2.5m,，在使用,中需加设过卷信号装置，导向架轨面应改为曲线以适应导向轮运行轨迹。,后卸式箕斗用于大倾角,(,井筒提升，更能显示其卸载方便、卸载牵引,力小的优点。当需要提升排水时，应选用有密闭闸门的后卸式箕斗。,5,）治水与排水,针对井筒涌水来源以及水量的大小，可采取不同,措施：,（,1),在选择确定斜井井筒位置时,要尽可能地避开含,水地层。,（,2),要防止地表水流人或渗人井筒内，为此，要在,井口周围掘砌环形排水沟，并使井口标高高于当地最大,洪水水位的标高。,4,）,矸石仓排秆,由于提升矸石的不均匀性和排矸运箱的不连续性，需要有一定容积的矸石仓，以缓解矸石的转运，确保井下掘进工作面不间断施工。,12.3.2,支护作业,1,）描喷支护,锚喷支护机械化作业线主要由砂石筛洗机、输送机、储,料罐,(,砂、石、水泥,),、搅拌机和机械手等组成，筛洗机、输,送机、储料罐和计量器设在地面，搅拌机设在井口附近或邻,近硐室内，喷射机在井下随支护工作面移动。因此只适用于,双轨提升的斜井，并且它对掘进工作有一定干扰。,2,）砌碹支护,采用料石砌碹或现浇混凝土支护。,（,3),当涌水沿斜井顶板、两帮流下来时，为了尽可能减,少流人工作面的水量，要在斜井底板上每隔,10-15m,设一,道横向水沟，将水引人纵向水沟中，然后汇流到设在井,筒涌水点以下的临时水仓内，最后由卧泵排出井内。,（,4),如果工作面有涌水、积水时，则需要根据涌水量大,小以及积水情况，采取不同方式向地面疏排水。,12.3.3,掘进安全,我国在斜井施工中总结出,“,一坡三挡,”,的经验。即在井,口地面平车场人井处、井口以下,20m,处和井下掘进工作面上,方,20m,处，均设置安全挡车器。,1,）井口挡车器,当斜井井口为平车场时，在斜井井口设置井日挡车器，矿,车出井后能顺利通过,;,当矿车返回下井时，则需人工操作挡车,器操作把方能通过，以防止矿车没有挂钩而误推或滑行入井。,2,）摆杆档车器,摆杆挡车器主要构造如图,12.18,所示。当斜井施工采用,箕斗提升时，箕斗出井前打开摆杆挡车器，箕斗通过后落下，,箕斗继续沿斜坡上提至栈桥卸载。箕斗入井操作与此相反。,这种挡车器的开、闭状态明显，操作灵活，阻车可靠，只需,在井口设置即可。,3,）钢丝绳挡车器,常用的是钢丝绳挡车帘，以两根直径,150mm,钢管作立柱，用钢丝绳和,直径,25mm,的圆钢编成帘形。手拉悬吊绳将帘提起，可让矿车通过,;,放松悬,吊绳，帘子下落就可起到挡车作用。挡车帘可分别设置在井口以下,20m,处,和距掘进工作面上方,20m,处，由信号工操作。,4,）固定式井内挡车器,在斜井井筒中部设置固定式井内挡车器。当斜井井筒长度较大时，在,井筒中部安设悬吊式自动挡车器。,