第十一章 斜 井

第一節 斜井的結構

一、斜井開拓方式論述

斜井開拓在技術上和經濟上要比立井有利的多，具有投資少，速度快、成本低的優點。

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，要求發展連續運輸工藝，增大提升能力。國內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，都趨向於采用斜井開拓方式或斜井—立井綜合開拓方式。例如：年產27.5Mt的南非博傑斯普魯特礦井；年產11Mt的前蘇聯薩拉姆斯卡亞礦井；年產10Mt的英國塞爾比礦井；年產9Mt山西陽泉三井；年產5Mt的大同四台溝礦井；年產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。

目前國內外斜井施工仍較多采用鑽爆法。國外大斷麵斜井施工最高月成井達397m（加拿大），國內在小斷麵掘進中也曾創下單孔月進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、設備和行人通風的副斜井；出風和兼作安全出口的斜風井；對特大湧水的礦井，還有專門敷設管路的排水斜井；采用水砂充填處理采空區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；箕鬥提升斜井；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、 斜井結構特點

不同用途的斜井，它們的井口結構、井身結構及井底結構都有所不同。

（一）斜井井口結構

1.斜井井頸結構

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麵出口，井壁需要加厚的一段井筒，由筒壁和壁座組成，井頸結構形式如圖11-1所示。

在衝積層中的斜井，從井口至堅硬岩石間必須砌镟，並應延深至堅硬岩石內至少5m，同時應有防滲水措施。井頸支護應露出地表以上，並高出當地曆史最高洪水位1m以上。處於地震高發區的斜井，還應遵守國家頒布的有關抗震要求對井頸段加固。

為了防止來自井口的火災蔓延，在主、副斜井的井頸段同樣應設金屬防火門。對於副斜井，人員安全出口、通風道、暖風道（寒冷地區）以及敷設壓風管、排水管和動力、照明電纜用的孔道，均需設於防火門以下的井頸段並與地麵接通。

在斜井井頸周圍應修築排水溝，以防地表水流入井筒內。為了使工作人員、機械設備免受風、雨、雪和寒冷空氣的侵襲，在井口還應建造與提升設備和提升方式相適應的防護設施。當為串車提升時，則建井口棚；當為膠帶輸送機運輸時，則建膠帶走廊；當為箕鬥提升時，則建造井樓。

為了使井頸上麵構築物與建築物的靜荷載與動荷載不致直接作用於井頸的筒壁上並消除構築物和建築物發生不均勻下沉的可能性，他們的基礎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。地麵布置緊湊，銜接方便，不需鋪設地麵井口軌道線路。所以建築和經營費用省、效率高、占地少、井口布置簡單，機械化和自動化程度高。由於使用膠帶機運輸，井筒傾角不能大於17°。

（2）箕鬥斜井井口布置

采用箕鬥提升的斜井，其提升容器為斜井箕鬥，因而需在地麵設置卸載架、井口受煤裝置及地麵轉運設施或軌道線路等。圖11-2為箕鬥提升主斜井井口布置示意圖。

箕鬥斜井的井筒傾角一般在20°～35°之間，個別情況也可大於35°，井口建築為井樓。

（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置一係列的調車設備和地麵軌道線路，使礦車能夠從斜井井筒向井口地麵或從井口地麵向井筒的順利過渡，並能儲存一定數量的空、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）斜風井井口布置

斜風井井口部分由井筒、風硐、人行道（兼安全出口）及防爆門組成。為減少通風阻力，風硐與井筒的夾角不宜過大，一般為30°～45°。為減少漏風，人行道與井筒的夾角應盡量大一些，人行道內必須設置能正向和反向開啟的風門各兩道。在裝有主要扇風機的出風井井口，正對井筒風流方向應安裝防爆門，其斷麵不得小於出風井井口斷麵。圖11-3和圖11-4是兩種分別適用於軸流式扇風機和離心式扇風機通風的斜井井口布置方式。

3.斜井井口線路設計

（1）斜井井口平車場

平車場的最大優點是，在不增大提升設備能力的前提下，比甩車場具有較大的提升能力和通過能力。所以在設計斜井井口車場時，應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，故副斜井井筒內多為單車線路。我國礦山一般都采用順向平車場，並鋪設三股軌道與井內線路相連接。車場的中間一股為重車道，設計成下坡，重車升井後借助重力和慣性自動滑行到儲車線；兩側為空車道，近井口段線路設計為平坡或下坡，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，地麵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

從井筒內任何一股道上提出的重車，出井後繼續沿著傾斜麵向上，使與地麵形成一個高差，然後經一豎曲線至車場水平。重車組在車場內通過一組對稱道岔的連接係統，進入中間的重車線上，沿下坡自動滑行。空車由兩側的空車線借坡度自動滑行至井口，停於反坡前，掛鉤後利用推車機將空車組推入井口，由地麵提升機送入井底車場內。

空車線路也可不設反坡，但為防止跑車，必須設阻車器和安全閘。斜井井筒內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係統。該連接係統可以鋪在平車場的平坡段上，也可以鋪在井筒坡度變為小於9°的斜麵上，然後接豎曲線過渡到平坡段上。該連接係統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。

另一種應用較多的形式是由三個對稱道岔組成的組合道岔係統，其線路連接方式見圖11-6b。由於礦車在車場內運行速度不是太快，為避免線路連接係統尺寸過大，造成車場長度增加，一般說來，選用的道岔型號不宜過大，現場多選用3號道岔。圖11-7為某礦斜井井口平剖麵布置示意圖。

2）車場線路坡度

由於影響坡度確定的因素很多，因此設計時多根據經驗數據來確定，施工後再根據試驗進行調整。

重車線坡度通常設計為兩段。重車出井口經豎曲線變平處開始設計一段上坡，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。過駝峰後一段重車線，改為下坡，坡度取8～12‰。當自動摘鉤時，坡度大可使礦車自動滑行距離遠些。若采用不停車人工摘鉤時，坡度不宜超過15～20‰。

空車線坡度，當采用推車機或調度絞車時，坡度可取小於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，可采用下坡或平坡。空車組進入井內主要利用推車機或調度絞車。為了安全，這一段可設2～3‰的反坡。

3）線路設計計算及各參數確定

線路各參數的確定，應以車場線路布置、提升係統、操車設備、生產安全、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，鉤頭車位於一次變坡點或二次變坡點時，在提升鋼絲繩與水平麵的夾角，即前仰角的作用下，可能使鉤頭車繞其後軸向上抬起，使其失去平衡而脫軌。因此，在線路設計中應確定合理的前仰角θ1、θ2，如圖11-8所示。

前仰角是根據鉤頭車豎向穩定條件來確定的，可由力係平衡方程求得。在進行井口平車場線路設計時，前仰角θ1應控製在10°以內，相應的二次坡道角γ取6°30′～8°30′。二次變坡點處前仰角θ2遠大於θ1角，但由於即將摘鉤，使作用於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，設計中僅需驗算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且受到礦車自身結構的限製。根據經驗，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，主要取決於停車線的長度、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——鉤頭車中心位於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，鉤頭車位於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，停車線長度應能容納不少於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考慮8～10m摘鉤緩衝段。

兩個單開道岔與一個對稱道岔組成的連接係統可按圖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係統可按圖11-6b計算。

(11-5）

這時，為便於道岔連接，軌中距S要適當加大，可取1.9～2.0m。

d）絞車距天輪的水平距離E的確定

當絞車滾筒作單層纏繞時，允許繩偏角≤1°30′；當為二層或三層等多層纏繞時，允許繩偏角控製在1°10′左右。根據最大偏角，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；

——天輪遊動距離，若為固定天輪，=0;

——允許外偏角，度；

——允許內偏角，度；

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

在設計中應注意：摘掛鉤地點提升鋼絲繩的懸垂點距軌麵的高度D值（見圖11-8）一般不小於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大於天輪至絞車間的鋼絲繩長度，設計時可按1.5倍考慮。

（2）斜井井口甩車場

甩車場隨道岔布置方式、地麵運輸方向、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麵的彎道上，如圖11-9a所示。另一種是二號道岔向裏（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製，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。

根據井口標高與地麵標高的高差大小，甩車方式可分為兩種，即地麵一次甩車和地麵二次甩車。地麵一次甩車，即提出井口的礦車由井口斜坡－橋台一次甩入地麵車場水平。二次甩車，即井口標高與地麵車場標高高差太大時，為減少一次甩車的時間，采用兩套提升設備進行二次甩車。顯然兩次甩車方式複雜又不經濟，因而絕大多數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。從井下提上來的重車經過橋台上的一號道岔後停車，扳動一號道岔下放重車，並經一號、二號道岔甩入外側的重車線。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。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，重車線的坡度應保證重車組甩入平麵後能自動滑行到儲車道岔正常軌距處。根據經驗，在摘鉤處應設一段5～6m的平坡，以利摘鉤；平坡之後加大坡度到15～20‰，以提高礦車滑行速度；此後再使坡度變緩到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，變為平坡；為防止車輛衝擊儲車道岔，可在此道岔前的一段距離內，設一段20‰的上坡。

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

3）線路參數確定

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

a.橋台

橋台是井口以上的斜台，是為井口甩車場甩車而專門設置的。橋台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。橋台的長度，即從井口至天輪間的水平距離L，取決於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，根據經驗，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，並可由下式求得：

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，輛；

L_o——礦車長度的富裕值，考慮運送長材料和設備時，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；

一般橋台設計總長度在60～80m之間。

b.儲車線

對於井口甩車場，除設置空、重車線外，混合井需設置矸石專運線。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為1.5～2.0列車長度，有的甚至長達200m。

（二）斜井井身結構

1.斜井井筒斷麵形狀及其布置

斜井井筒的斷麵形狀及支護方式、斷麵設計方法與巷道相同。但斜井井筒是連接工業場地和井下各開采水平的主要進出口，服務年限長，因此斜井多用混凝土砌镟或料石砌镟支護。近年來大多數斜井開始采用錨噴支護並取得了相當好的效果，井口明洞部分多為镟體支護結構。

斜井井筒有直牆半圓拱形、切圓拱形、三心拱形及梯形。據統計斜井井筒斷麵形狀95％以上為直牆半圓拱形。

斜井井筒斷麵布置原則是：設備之間的安全間隙要符合《煤礦安全01manbetx 》的要求，保證提升安全可靠；便於設備的檢修和維護；滿足通風要求和上下人員的安全。

（1）膠帶輸送機斜井井筒斷麵布置

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

根據膠帶輸送機、檢修道和人行道相對位置的不同，普通膠帶機斜井井筒斷麵有三種布置形式，如圖11-12所示。比較三種布置形式可知，圖11-12a的布置形式有利於檢修輸送機和軌道，又便於設備的裝卸和撒煤的清理。因此大多數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，不能適應長距離大運量的要求。為增加運輸距離，可以把幾台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，其斷麵布置方式同圖11-12a，單機長度已達12km，最長的已達19.2km。

（2）箕鬥斜井井筒斷麵布置

箕鬥斜井均采用雙鉤提升。箕鬥斜井井筒一般不兼作回風井，除布置消防灑水管路和信號、通訊電纜外，一般不布置其它設備。箕鬥斜井井筒斷麵布置較為簡單，水溝和人行道布置於同一側，如圖11-13所示。

（3）串車斜井井筒斷麵布置

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備外，一般還設有水溝、人行道、管路和各種電纜。根據軌道、人行道和水溝及管

路的相對位置的不同，其井筒斷麵布置有四種方式，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，斷麵能充分利用。但前者人行道側的躲避洞被管路擋住，出入時不夠安全和方便，而後者管路靠近軌道，發生脫軌或跑車02manbetx.com 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，為了布置水溝和管路，要加寬非人行道一側的寬度。在實際設計中，考慮到礦井的擴大生產，多將井筒斷麵尺寸加大，設計中也常采用這兩種斷麵布置方式。

2.斜井井筒裝備與設施

根據斜井井筒的用途和生產要求，井筒內除設有提升設備和軌道外，還設有軌道、人行道台階、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；箕鬥斜井鋼軌取33、38、43及50kg/m的重軌。

傾角小於20°的斜井井筒，其道床與一般的水平巷道的道床結構相似，隻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、服務年限長，用固定道床較好。對於提人的串車斜井，要結合人車斷繩保險裝置的要求確定道床結構。國產CRX型斜井人車斷繩保險裝置適用於木軌枕、石渣道床，紅旗型人車則適用於整體道床。

箕鬥斜井，因一次提升量大、提升速度快等原因，不宜采用石渣道床，近年來設計的箕鬥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，服務年限較長。為減少生產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，並與膠帶輸送機底板澆築成一整體。如檢修道兼作斜井人車軌道，則應結合人車斷繩保險裝置的要求考慮道床結構。

一般大、中型礦井的箕鬥斜井、膠帶輸送機斜井以及坡度大於10°、提升速度大於3.5m/s的串車斜井均可采用整體道床結構。

其結構和扣件的連接形式見圖11-15。

與平巷軌道不同，斜井中的軌道由於鋼軌自重和提升容器運行時車輪和軌頭之間的摩擦和衝擊，使鋼軌沿井筒的傾斜方向產生很大的下滑力，從而造成線路的損壞或產生嚴重02manbetx.com ，因此，斜井井筒內軌道防滑是設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、線路鋪設質量、操作技術水平及底板岩石的岩性、湧水量等情況密切相關。但井筒傾角大於15°時，鋪設軌道時應考慮防滑措施。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。由於軌道在提升中的震動，它與軌枕的連接固定常產生鬆動，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

為了避免井筒內流水衝刷道床，在斜井筒內應設置水溝。斜井井筒內水溝服務年限長，水流速度快，水溝均以混凝土砌築。隻有當底板岩石堅硬、湧水量在5m³/h以下時，水溝可以不砌築。

為了將井筒內的水截至斜井一側的主排水溝內，井筒內每隔30～50m應布置橫向斜水溝，其坡度不小於3‰。

在箕鬥斜井和膠帶輸送機斜井中，為減少井底排水和清理工作，應將斜井上部湧水利用水溝直接引至井底車場的主水倉，而不使井筒內的水溝和井底車場內的水溝相通。斜井井筒水溝斷麵參數與平巷相同，水溝坡度與井筒傾角一致。

（3）人行道台階與扶手

根據井筒內實際需要和傾角的大小，斜井中應設人行台階和扶手。一般井筒傾角在7°～15°時僅設扶手，以利在人員行走時抓扶；井筒傾角在15°～30°時設台階和扶手。台階用料石或混凝土砌塊砌築，也可以用混凝土澆築而成。

人行台階的寬度以不小於600mm為宜，台階的踏步尺寸以行人方便舒適為準。根據經驗，當台階踏步高度R的兩倍加上台階寬度T為650～700mm時較好。即

2R+T＝650～700mm （11-11）

踏步的高度則根據井筒傾角而定，即

（11-12）

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

當井筒傾角為30°～45°時，除應安設扶手外還需設置欄杆；當井筒傾角大於45°時，則需設梯子間，以確保上下人員的安全。

（4）井內躲避洞

在串車斜井和箕鬥斜井中，《煤礦安全01manbetx 》中明確規定，提升時一律不得行人。但在生產實踐中，往往要利用提升間隙進行檢修。為不延誤生產，及時進行檢修，同時要確保檢修人員的安全，斜井井筒內每隔30～50m必須設置躲避洞。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。躲避洞設在人行道一側，並盡量避開管路、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

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

電纜和管路宜分別設在斜井井筒的兩側，若必須設在同一側時，則電纜應放在管路上方，間隔應大於300mm，懸掛高度應大於提升容器的高度，以減少電纜被撞壞的可能性。

（三）斜井井底結構

對串車斜井而言，井底是指井筒與車場水平的連接部分，對箕鬥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，其井底結構也不一樣。

1.斜井井筒與井底車場的連接

（1）箕鬥斜井、膠帶輸送機斜井和車場硐室的連接

箕鬥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、箕鬥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、相互關聯的硐室，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。

膠帶機斜井井底結構與箕鬥斜井不同的隻是膠帶機斜井的煤倉下口設有給煤機可連續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，斜井中隻要一條膠帶機即可。鋼絲繩牽引式膠帶機在井底要設鋼絲繩拉緊硐室。

（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置一組完整的軌道線路運輸係統，它和井底車場被統稱為串車提升車場。

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。當斜井井筒不需要延深時，斜井井筒內軌道線路可以直接經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）斜井井底車場的結構

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，井筒中的軌道落平後進入煤層頂板中，經繞道與煤層大巷中的軌道相連，當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°）轉向煤層底板開鑿，並與煤層大巷中的軌道連接。當煤層傾角較小時采用這種連接方式。

圖11-18c，表示當井筒沿煤層底板或穿岩開鑿至井底後，直接過渡到車場巷道。當井筒距運輸大巷較遠時采用這種連接方式。

圖11-18d，表示井筒開鑿到井底水平以後，分兩側與運輸大巷軌道相連接，一側為重車線，另一側為空車線。當運量較大時采用這種連接方式。為了減少調車時間、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。井底平車場線路結構基本形式如圖11-19所示。

斜井井筒線路落平後，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，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使高低道的高差適當，一般不大於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。這種高低道結構形式適用於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，宜采用這種結構形式。

圖11-20d所示為高道一次變坡、低道兩次變坡的形式。這種形式亦適用於井筒傾角較小而高低道高差較大的情況。但是由於低道下紮加大了起坡角，對提升不利，實際中較少應用。

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

實際選用高低道形式時，可根據井筒傾角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選擇

井底平車場主要參數包括道岔、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於一鉤串車長度的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，並有一定的間隙，便於伸手摘掛鉤。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能容納1.5～2.0列車；當主副井均為串車提升時，且副井擔負提升部分煤炭任務時，則主副井平車場儲車線應能容納1.0～1.5列車；對於大型礦井的串車副斜井，儲車線的長度應能容納1.0列車。中、小型礦井的串車副斜井，儲車線長度可控製在0.5～1.0列車，但不應小於2～3鉤的串車長度。

4）高低道坡度的確定

高低道的坡度，一方麵能使空、重車輛沿坡道自動滑行，另一方麵還要盡可能使高、低道的最大高差不超過1.0m，以利摘鉤操作。對於輔助提升，因儲車線較短，可按自動滑行設計，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。靠近起坡點一段線路，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‰，其餘線路坡度適當減少或設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《煤礦礦井采礦設計手冊》中的有關公式進行。

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係統可分為單道起坡和雙道起坡兩大類。所謂單道起坡，就是在軌道斜麵上隻布置單軌線路，到平麵後再根據需要布置平麵線路。單道起坡的甩車場多用於采區車場中。斜井井筒提升量相應較大，為減少摘掛鉤和調車時間，增大提升能力，斜井甩車場均采用雙道起坡。根據提升方式的不同，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一段斜麵曲線，然後在斜麵上再接分車道岔使線路在斜麵上變為複線，再用兩豎曲線將線路落平到平麵上。兩道岔間加入一段斜麵曲線，使交岔點的跨度和長度減小，從而便於掘進和支護。但這樣提升牽引角加大，並且起坡點遠離交岔點把鉤房，對提升和工人操作都不利。因此這種甩車場僅用於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麵曲線，從而減少線路平麵回轉角，使提升、甩車通暢，同時起坡點離交岔點把鉤房較近，便於工人摘掛鉤操作。根據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，便於與石門儲車線相連。

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

圖11-22c所示為在分車道岔後直接設曲線和儲車線相連。如斜井布置在煤層中，儲車線也布置在該煤層內或在煤層底板一側，為使甩車場盡量少進入頂板岩石，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，井筒內雙軌至甩車場上方一定距離內必須先變為單軌，然後再接分車道岔，因此其甩車場形式與單鉤提升時基本相似。根據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確定

甩車場的主要參數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礦車穩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，提升牽引角應小些。實踐證明牽引角控製在10°以內比較理想，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係。為減小提升牽引角，甩車場與道岔應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。通常可根據提升量的大小及圍岩穩定性選用4～6號標準單開道岔。此外為保證行車可靠，還可采用抬高內軌的方法（一般抬高30mm左右），在甩車場設護軌、複軌器、導軌等輔助裝置，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保證礦車過底彎時相鄰兩礦車上緣有一定間距，便於摘掛鉤。在標準設計中，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計的關鍵問題之一。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盡量向分車道岔方向上提，盡可能使起鉤點位於牛鼻子交岔點柱墩麵附近，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。設計中豎曲線的位置應根據井筒傾角、提升牽引角的要求，可以使斜麵曲線和豎曲線重合或不重合。若不重合時，可先布置斜麵曲線後接豎曲線，也可先布置豎曲線後接斜麵曲線。

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計，即高道儲車線多設計成8～12‰的坡度；低道儲車線設計成7～10‰的坡度。

甩車場儲車線的長度設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、甩車線在斜麵上便出現了高差△h。其值由下式求得：

（11-13）

式中：——提、甩車線的斜麵軌中距，m；

——斜井井筒傾角，度；

——提、甩車線平行線路與井筒內線路在斜麵上的夾角。對一次回轉的甩車場，對二次回轉的甩車場，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井筒的傾角及車場平麵線路連接形式來選擇，以滿足起坡點間距和高差的要求。經驗表明，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。根據這些要求，一般憑經驗選取高低道的結構形式。

（3）甩車場線路計算

通常設計中，首先要確定車場平麵線路形式並選擇甩車場的各主要參數，憑經驗選取高低道形式，然後進行線路計算。線路計算首先要確定豎曲線的位置，然後根據線路連接和線路各段的偽傾角進行線路斜麵、平麵尺寸計算和標高計算。

由於甩車場有關線路在斜麵上就偏離了斜井的中心線而位於“偽傾斜方向”上，所以增加了設計計算的複雜性。在計算中經常要進行傾角、偽傾角、水平投影角之間的角度換算，為簡化這種換算，已製成專門的表格供查取。另外，由於所選用的高低道形式和參數不同，確定豎曲線位置的方法不一樣，甩車線路計算方法也不同。在設計中可以參考《煤礦礦井采礦設計手冊》中的有關計算公式。

（4）甩車場交岔點設計

甩車場交岔點布置在與斜井同一傾角的斜麵上，因此又稱為斜麵交岔點。斜麵交岔點的設計原則上與平麵交岔點是相同的。根據已知的甩車場巷道和斜井井筒的斷麵尺寸，以及線路計算數據，即可以進行交岔點設計。

斜麵交岔點平麵尺寸一般按斜麵法進行計算，即按斜麵尺寸計算；當豎曲線位於牛鼻子麵以上時，則交岔點尺寸按平麵法（水平投影尺寸）計算為宜。各類斜麵交岔點平麵尺寸的計算可參考有關手冊中的公式。斜麵交岔點斷麵尺寸的確定方法與平麵交岔點相同。斜麵交岔點通常采用直牆半圓拱形或三心拱形。為了減少工程量，中間斷麵隨寬度增加拱基線相應降低。但當豎曲線位於交岔點時，由於高低道的影響，中間斷麵的牆高應按甩車道的標高決定。交岔點的設計亦可按作圖法求解。

三、斜井施工特點

由於斜井井筒的傾角從幾度到幾十度不等，所以其施工方法、施工工藝和施工設備介於立井和平巷之間。

（一）斜井井頸施工特點

斜井井頸的施工方法，應根據地形、表土、岩石的水文地質條件來確定。當在山嶽地帶開鑿斜井井口時，由於表土很薄或僅有岩石風化帶，則井頸施工比較簡單。隻需將井口位置的表土和風化石清除幹淨，而後按斜井方向、傾角用鑽爆法掘進，以臨時支護保護施工安全。待掘進到設計的井頸深度後再由下向上砌镟。斜井的門臉必須以混凝土或堅硬料石砌築，並在門臉的頂部修築橫向排水溝，以防汛期山洪湧入井內，影響施工，危害安全。山嶽地帶井頸段形式如圖11-25所示。

當斜井口位於平原地區時，一般將井頸段一定深度內的表土挖出，使井口呈坑狀，待明硐砌完後做好防水、回填土並夯實。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於10m時，為確保施工安全，需將井坑範圍擴大，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後，視表土穩定情況，將井筒再向下掘進5～10m，並由下向上進行永久支護，一直砌到井口設計標高。明槽回填後，再進行井頸暗挖段的施工。暗挖段的施工方法主要取決於井筒傾角和表土層的穩定情況。其中穩定表土是指主要由粘土或砂質粘土組成的粘結表土及主要由黃土組成的多孔性表土。穩定表土可采用普通法施工，即風鎬挖掘或爆破掘進。

當表土層土質密實、堅固，湧水不大，井筒掘進寬度小於5m時，可采用全斷麵一次掘進，金屬拱形支架作為臨時支護，段高取2～4m。當井筒掘進跨度大於5m時，全斷麵一次掘進有困難，可采用兩側導硐施工法。

當斜井井筒進入風化帶後，上部土層逐漸變薄而風化岩層逐漸加厚，在該過渡區段內，采用土、岩分別短段掘砌施工法。即先掘完斷麵上部土層後，在風化基岩上刷出臨時壁座，將部分側牆和拱頂砌好，然後再掘進斷麵下部的風化岩石，並補齊剩餘的側牆，這種方法稱為先拱後牆短段掘砌施工法。采用該法施工時，段高不超過1m，可以不用臨時支護。若土質較差，則仍需兩側導硐施工。當工作麵全部進入風化帶以後，即可改為全斷麵掘進，但要打淺眼、少裝藥、放小炮，嚴格支護管理，預防片幫、冒頂02manbetx.com 發生。當井頸段表土穩定且無水時，也可采用錨網噴作為永久支護或采用鋼纖維噴射混凝土作為永久支護。在這方麵我國有成功的先例，如南京某人防工程；陝西陳家山水庫淨寬8.6m的半圓拱形大斷麵溢洪洞。

對於不穩定表土則可以根據不同的地質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、凍結法等特殊施工法。

（二）斜井基岩段施工的特點

以往斜井施工中，施工方法、施工工藝、施工設備，基本上沿用岩石平巷的。但由於斜井具有一定的傾角，因此，裝岩、提升、支護、排水和防跑車等各項工作都比岩石平巷施工困難，所以斜井施工的機械化水平、施工速度、工效等都不及岩石平巷。

隨著大型提升機的出現，斜井掘進提升開始使用斜井箕鬥，工作麵排水應用噴射泵和潛水泵，耙鬥裝岩機應用於斜井施工並與箕鬥提升配套使用，到70年代初已突破月成井300m。1974年三部會戰以後，又將激光定向、深孔光麵爆破、微差爆破、錨噴支護、鬥式矸石倉排矸等先進技術用於斜井施工中，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線和設備配套模式。

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斷麵也越來越大。與之相適應的施工設備也得到進一步完善和發展，設備配套更加合理，管理水平不斷提高。我國的大斷麵深斜井的成井速度穩定在每月150m左右，15m²以下的中小斷麵成井速度穩定在300m左右，最高斜井月進度為705.3m。

斜井鑿岩機具仍多為氣腿式鑿岩機，盡管機械化程度不高，但小巧、靈活、方便等優點，使其在斜井掘進中仍占有一定優勢。

隨著打眼機具、錨杆錨索、噴射混凝土機具的改進，斜井基岩段支護簡單化，使掘進和支護平行交叉作業成為現實。

在管理上，很多建井處實行了定任務不定時間的“滾班製”和四八交叉作業，提高了工時的利用率。在施工組織上，堅持正規循環作業，便於各工序平行交叉進行。組織綜合工作隊，明確工種崗位責任製，使工種之間要密切協作，工作之間密切配合。以小班循環為基本形式，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：表土段施工應采用短段掘砌；基岩段施工采用掘支平行作業；鑽爆作業采用激光定向、多台風鑽鑿岩、全斷麵一次深孔光爆；排矸作業采用大容積耙鬥裝岩機裝岩、大型斜井箕鬥提升；工作麵采用噴射泵或潛水泵排水；在支護作業中采用錨網噴支護；在安全上設安全擋，防止跑車；作業中采用綜合防塵和獨頭長距離通風；管理上采用正規循環作業和多工序平行交叉作業，堅持工種崗位責任製和組織綜合工作隊等。目前我國的斜井施工技術水平，已進入世界先進行列。

第二節 斜井表土施工

由於表土層土質鬆軟、穩定性較差、一般有湧水，地質條件變化較大，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，應根據具體的地質條件、土層狀況、斜井傾角、地下水位、施工設備等條件確定斜井井口明槽的有關尺寸。

1.明槽邊坡角

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

當表土層厚且不穩定時，明槽應有一定的坡度，如圖11-27所示。

明槽的坡度值根據開挖方式和土壤的物理力學性質，即土壤的內摩擦角、粘著力、濕度、容重等參數來確定。當土壤具有天然濕度、構造均勻、水文地質條件較好、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

根據幾何關係可推算出如下公式：

，m； （11-14）

式中：——頂板安全厚度，取2～4m；若不穩定表土取6～8m，規定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；

——斜井井口的地麵坡度，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

由於明洞段井壁更厚一些，為便於永久支護的砌築，明槽的槽底寬度B₁應比斜井的掘進寬度B增加0.6～1.0m。

明槽上口寬度，m； （11-17）

5.明槽底坡度

明槽底的坡度應與斜井的傾角相同。

明槽的幾何尺寸還取決於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性質發生了變化，土體穩定性顯著惡化，此時，應將明槽的槽壁坡度變緩。

（二）明槽的防水和排水

為防止地麵雨水流入明槽內，應在明槽四周挖掘環形排水溝。若在雨季開挖明槽，應考慮在明槽上部搭設防雨棚，並做好汛期防洪工作。必要時在明槽四周修築土堤擋水。主排水水溝一般設置在施工區邊緣或道路兩旁，施工過程中應保持排水溝的暢通，必要時應設置涵洞。

在明槽開挖過程中，槽底麵低於地下水位時，地下水會不斷地滲入明槽內，造成施工條件的惡化。為此在明槽開挖前應根據水文狀況采用井點降水和槽內排水。

明槽屬於臨時性挖方邊坡，其挖掘的速度應盡量快，維護的時間應盡量短，以保證明槽周圍土體的穩定。明槽坡麵上如有局部滲入地下水時，應在滲水處設置過濾層，防止土粒流失。為排出明槽中的積水，在槽底兩側設排水溝，在明槽前端設集水坑，用水泵排出明槽進入主排水溝。

當土體穩定性較差，明槽開挖較深，地下水豐富，容易發生流砂時，可采用井點降水法，使地下水降至明槽槽底麵以下，從而滲水不能流入明槽內而保持土體穩定。

（三）明槽的臨時支護方式

明槽挖掘好後，如土質較為堅固穩定，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密集棚子，如圖11-28所示。

如土質鬆軟不穩定時，可采用45°台階式邊坡，用木樁插板加固。台階尺寸0.55×0.55m，木樁長1.0m，如圖11-29b所示。

若進洞部分易產生局部坍塌，則需架設台棚及密集棚子，並於其上冒空處架上木垛，木垛與頂板之間用草袋背嚴，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後，視表土穩定情況，將井筒向下掘進5～10m後，再由下向上砌築斜井井壁，一直砌到設計井口標高，將斜井井口門臉砌築完畢。在明洞的镟體外抹50～60mm厚防水砂漿，並灌塗熔化的建築瀝青，作好外部的防水層或夯實三合土，然後再進行明槽回填。回填土應分層夯實最後覆耕作土層，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於井筒傾角和表土層的穩定情況等因素。當表土層穩定，可采用普通法施工。現場有兩種施工法，一是當土層為幹的多孔性表土時，可以用風鎬挖掘，一般工作麵可布置4～6台風鎬同時作業。這種方法，施工時噪音大，工作人員應做好防護。二是當土層為粘土或砂質粘土組成的粘結性土層時，由於它含有水分而狀如硬泥，其韌性極大，隻能用爆破法施工。孔深可控製在2.0m以內，砌镟時需人工修邊。穩定性表土中無水時，也可采用錨網噴支護。不穩定表土，應采用特殊法施工。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衝積層，其穩定性受分布地域的影響較大。即使同一地域的表土層，也因土質結構性質、含水量、滲透性等不同而差異較大。其中，穩定性表土層的斜井施工比較簡單，一般采用普通法施工。當斜井掘進跨度小於5.0m時，可全斷麵一次掘進短段掘砌施工；當斜井掘進寬度大於5.0m時，可采用中央導硐或兩側導硐施工法。

不穩定性表土，是指含水的礫石、砂、粉砂組成的鬆散性表土、流砂或淤泥層，對於這類地層一般必須采用特殊方法施工。

當不穩定表土層埋深不超過10m時，多采用板樁法。當湧水量較大時需配合工作麵超前小井降水和井點降水的綜合措施來施工。當含水砂層埋深在20m以內時，可采用沉井法施工，如山東井亭煤礦斜井；當湧水量大，流砂層厚，地質條件複雜，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；在深厚不穩定表土層中也可以使用注漿法施工，如鎮城底煤礦副斜井，采用水泥、水玻璃（Na2·nSiO2）雙液注漿，順利通過湧水量大（156.64m3/h）的厚卵石層（12.9m）。

以往凍結法在斜井施工中應用較少，其原因是斜井凍結技術較立井凍結技術複雜，經濟效果也不如立井。但從斜井開拓和立井開拓的建井、生產總體效益相比，斜井優於立井。隨著凍結技術的推廣應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镟、混凝土砌镟、鋼拱架及錨網噴支護等。

第三節 斜井基岩施工

到上世紀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線和設備配套方式。作業方式和勞動組織進一步優化，工效進一步提高，施工技術取得較大發展。進入新世紀以後，伴隨國家體製的改革和承包製的推行，斜井施工技術已進入一個嶄新的階段。

一、鑽眼爆破

（一）鑿岩機具的選擇

現在斜井基岩掘進都采用中深孔全斷麵一次光麵爆破和拋渣爆破。斜井鑽眼采用導軌式鑿岩機，雖然有助於實現深孔光爆，但鑿岩台車的調車讓位需要較長的時間；使用鑽裝機又不能使鑽眼與裝岩兩大主要工序平行作業；目前生產的液壓氣腿式鑿岩機，鑽眼速度比較快，但其後部配備的工作車又影響裝岩工作。因此，國內外斜井快速施工中，多采用氣腿式風動鑿岩機，多台鑿岩機同時作業。施工中多選用YT-28型中頻鑿岩機。一般根據工作麵的寬度計算，每0.75～1.0m左右一台，全斷麵布置4～7台，鑿岩生產率約為100m/h。

根據岩石的硬度，釺頭、釺杆的選擇與岩石平巷一樣，一般選用“一”字形φ42合金鋼釺頭或四柱齒φ44合金鋼釺頭。

（二）爆破參數的確定

1.炮眼深度

為實現中深孔爆破，炮眼深度一般為2.0～3.5m之間。炮眼的平均深度應經試驗來確定，根據工作實踐來驗證，最後定出合理的炮眼深度。

2.炮眼數目

炮眼數量的多少，現場多根據斜井斷麵大小、岩石性質、炸藥性能等進行試驗或經驗確定，在實踐中進行調整，取得合理的炮眼數目。也可按平巷炮眼數目確定方法進行估算。

（三）掏槽方式和炮眼布置

實現中深孔光麵爆破，必須采用直眼掏槽或直眼與斜眼混合方式。直眼掏槽，過去在金屬礦山應用較廣，主要用於堅硬岩石的掘進。上世紀七十年代後期，伴隨深孔光爆的推廣，直眼掏槽技術在煤礦被廣泛接受。直眼掏槽的特點是，在掏槽眼中必須留有不裝藥的空眼，並且要比裝藥的槽眼深。空眼是裝藥槽眼之間的一個附加自由麵，為裝藥槽眼的起爆提供變形補償空間。

直眼掏槽的形式與岩石平巷一樣，裝藥槽眼距中心空眼的間距與岩性有關，可參照岩石平巷來確定。掏槽眼布置於斜井斷麵的中部，周邊眼布置於斜井設計掘進斷麵的輪廓線上，其中，底眼的傾角要大於斜井傾角5°～6°，以防底板上飄。

（四）裝藥結構和爆破技術

斜井掘進工作麵中的炮眼都帶有一定傾角，工作麵一般都有積水。因此，必須使用抗水炸藥。現場多采用水膠炸藥或2號抗水岩石硝銨炸藥。為取得好的爆破效果，掏槽眼應采用高威力炸藥連續反向裝藥，而周邊眼應采用低威力炸藥或小藥徑炸藥連續反向裝藥，與平巷裝藥基本相同，隻是底眼應加大裝藥量，最後起爆底眼，實現拋渣。

為實現光麵爆破，打眼要做到準、平、直、齊。即開眼位置要準；所有炮眼要平行；鑽眼風鑽少擺動，成孔要直；所有炮眼的眼底要落在同一平麵上。爆破要做到眼痕清晰均勻、不超不欠、無炮震裂痕。即岩麵上留有間距均勻、清晰可見的周邊眼痕；不超挖、不欠挖，個別點出現超、欠挖要符合質量標準；岩麵上不應有明顯的炮震裂痕。

具體光爆技術是在輔助眼布置時，周邊眼內的第一圈輔助眼一定要按光爆要求布眼，輔助眼爆破後形成預留光麵層，預留光麵層的厚度要大於周邊眼的間距。斜井掘進工作麵一般都采用毫秒延期電雷管全斷麵一次爆破。當斜井傾角小於15°時，采用拋渣爆破，渣堆的高峰距工作麵4～5m，空頂高度約為1.7～1.8m，非常有利於裝岩和打眼工作，並提高裝岩效率，為主要工序的平行作業創造條件。

二、裝岩提升

裝岩與提升是斜井井筒掘進的主要環節，直接影響著掘進速度。二者占掘進循環的時間60％～70％，因此，國內外的斜井施工都強調裝岩和提升的機械化程度及設備配套綜合能力的發揮。

（一）耙鬥裝岩機裝岩

斜井裝岩設備國內外基本上都采用平巷的裝岩設備。日本、英國和德國以側卸式裝岩機為主；原蘇聯、美國以蟹爪裝岩機為主；法國、波蘭、捷克以耙鬥裝岩機為主，我國幾乎全都采用耙鬥裝岩機。

耙鬥裝岩機結構簡單、製造容易、造價低廉、維修費用低；工作適應性強，能用於大角度斜井掘進中，生產率高。隨著大斷麵斜井快速施工的要求，耙鬥裝岩機鬥容也相應成為標準係列0.3、0.6、0.9和1.2m3，其中P120B型耙鬥裝岩機的生產率高達120～180m3/h。在大斷麵斜井施工中，根據提升容器情況，也可同時布置兩台耙鬥式裝岩機，以加快裝岩速度。

耙鬥裝岩機在斜井中安設的位置、尾輪的吊掛位置和方法，均與平巷掘進相似。耙鬥裝岩機距工作麵的距離，一般控製在60m以內。尾輪距工作麵的距離，視斷麵大小而異，一般為3～5m，高度高於岩堆0.8～1.0m。當清理工作麵矸石時，尾輪可根據岩石分布情況將其懸掛於任何地點，並輔以手工清底。耙鬥裝岩機在斜井中的固定方法和耙鬥的耙角大小與平巷耙鬥裝岩機有所不同。當斜井傾角α<25°時，除了用耙鬥裝載機本身的卡軌器進行固定以外，還應增設兩個大卡軌器，如圖11-30所示。

大卡軌器一端固定在裝岩機台車後立柱上，另一端卡在鋼軌上。當斜井傾角α>25°時，除增設上述的大卡軌器外，還應另設一套防滑裝置。如用4副“U”型卡子把車輪和鋼軌一起卡住；或者在巷道底板上鑽兩個深1m左右的孔，楔入兩根圓鋼或徑紅爐加工好的鐵道橛子。也可打底錨杆或膨脹螺栓，用鋼絲繩將耙鬥裝岩機卡在地錨上。總之，防滑裝置應安卸簡便，使用安全可靠。斜井施工用耙鬥的耙角較平巷耙鬥的耙角大，並隨著斜井井筒傾角增大而相應增加。一般當斜井井筒傾角α≤20°時，耙角可選60°～65°；當斜井井筒傾角α≥25°時，耙角選65°～70°。

為加快斜井施工裝岩，應選用與提升容器相匹配的大鬥容耙鬥裝岩機。如貴石溝主斜井采用0.9m3鬥容的PY-90型耙鬥裝岩機；新高山主斜井采用1.2m3鬥容的P120B型耙鬥裝岩機。

法國C2型耙鬥機，可同時牽引三個耙鬥工作。耙鬥將工作麵的矸石耙運到前端的受料槽上後返回，矸石由刮板輸送機送到機體後方，卸入箕鬥或轉載機。原西德也有一種雙耙鬥裝岩機。為了加快斜井裝岩速度，我國仍需研製斜井掘進專用的高效裝岩機。

（二）箕鬥提升

斜井掘進采用箕鬥提升，是快速掘進中設備配套的重要環節。我國以往采用的箕鬥有後卸式、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鬥使用效果最好。它的特點是，將前卸式箕鬥突出箕鬥箱體兩側外300mm的卸載輪去掉，在卸載處配置了回轉式卸載裝置——箕鬥翻轉架。卸載方式如圖11-31所示。

當箕鬥由提升機提至井口，進入翻轉架時，箕鬥牽引框架上的導輪就沿導向架上的斜麵上升，將鬥門開啟，同時箕鬥與翻轉架繞回轉軸旋轉，向前傾斜約50°卸載。箕鬥卸載後，與翻轉架一同借助自重複位，然後箕鬥離開翻轉架，退回正常軌道。

無卸載輪前卸式箕鬥的優點是：由於去掉了箕鬥箱體兩側突出的卸載輪，可以避免箕鬥運行中發生掛碰管纜、設備與人員等02manbetx.com ；加大了箕鬥有效裝載寬度，提高了井筒斷麵利用率；卸載快（7～11s），能提泥水；結構簡單、易於製造、便於檢修。

無卸載輪前卸式箕鬥的缺點是：卸載裝置靠自重複位，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外，提升機要有可靠的行程指示裝置，或在導向輪運行的導軌上設提升機自動停止開關。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荷。過大的卸載衝擊力亦容易使卸載架變形。

為此，現場曾采用過不少措施；如增加工業電視裝置來監視箕鬥卸載；在提升機牽引力計算及電機容量計算上，盡量使箕鬥卸載處於靜力翻轉。但是均沒有從根本上解決上述缺點。後來，西安礦業學院提出了改進卸載裝置的設計要求：①加大卸載翻轉角度（達315°），從而可增加過卷距離到3.5m；②設計可轉動120°的導向架，見圖11-32。該導向架使箕鬥卸載時，箕鬥牽引架上的導向輪7與導向架1相遇，兩者一起運行。由於導向架轉軸上裝有雙扭轉彈簧3，在彈簧力的作用下，使導向輪連同箕鬥逐漸減速；③當發生過卷時，導向架與壓縮彈簧8接觸，使導向架給予箕鬥的阻力增至等於提升機最大靜張力，從而防止事故發生；④當提升機停止提升開始鬆繩時，壓縮彈簧和扭轉彈簧返程，推動導向輪及牽引架後退，使空箕鬥複位。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，空箕鬥複位速度不會過大。

在施工中，箕鬥的實際提升能力與裝岩機的效率、提升速度等諸多因素有關。所以提升能力應與裝岩能力相匹配。表11-2是按最大提升速度3m/s計算出的不同容積的箕鬥、不同生產率的裝岩機、不同斜井長度條件下的綜合生產能力。從表中可以看出，當斜井長度小於800m時，兩套單鉤提升比一套雙鉤提升增加20％～30％的生產能力。當然，兩套單鉤比一套雙鉤增一台提升機，增加電耗。但可以加快成井速度，提高單位工程的經濟效益。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

為了提高地麵運輸效率，協調箕鬥提升和地麵排矸的能力，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排出的矸石量。陝西煤炭科學研究所與西安礦業學院共同研製出裝配式40m3矸石倉與棧橋。該矸石倉為鬥狀鋼結構，以螺栓連接裝配，結構緊湊，拆、裝、搬運方便，可多次複用。矸石倉容量可調整為40m3、32m3、24m3和16m3，還適用於單麵和雙麵排矸。排矸口尺寸為1×1m，排矸口高度為1.5m和2.5m兩種規格，最大荷載900kN，自重10.3kN。棧橋由支架和托梁組成，橋麵與斜井傾角一致，與矸石倉配套使用，裝、拆方便，複用性好。

三、支護技術

斜井永久支護，上世紀七十年代前多采用料石砌镟和混凝土支架支護，現在廣泛采用錨噴支護。采用錨噴支護時應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、速凝劑添加功能於一體。配比準確，攪拌均勻，遠距離輸送穩定，減少粉塵，降低回彈，節約材料。能保證和提高噴射混凝土的質量。為保證混凝土遠距離輸料安全作業，地麵噴射站與井底噴射麵之間，必須建立可靠的信號和電話聯係。

（二）合理控製噴射工作風壓

將混凝土攪拌機和噴射機布置在地麵，利用斜井井口和工作麵的高差，實行遠距離管路輸料，在我國已超過1000m。它減少了支護作業占用斜井的空間，減少了井下粉塵，為實現掘進和支護平行作業創造了條件並節省工時30%～40％。

管路長距離輸料會有風壓損失，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。但在管道已鋪設完畢，進行正常噴射支護時，風壓損失僅與輸料距離、噴射機出口風壓及噴嘴出口風壓等因素有關。

通過現場實測發現：輸料管絕對風壓損失隨輸料距離的增長而增加，而輸料管的平均百米風壓損失，卻隨輸料距離的增長而減小；其變化關係見表11-3和圖11-33，圖11-34。

若斜井傾角增大，而垂高降低相同時，絕對風壓損失均減小，其變化關係見表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，便於噴射工作。在大斷麵斜井中，宜設置移動式工作台。噴頭的工作風壓應控製在0.06～0.08MPa，噴頭距工作麵0.8m左右，粉塵濃度及回彈率均較小，噴射質量和效果也好。

（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，並有可能發生管道擊穿現象。其中管道接頭、彎曲處，最容易受到損傷。因此，應采取如下措施：①適當將輸料管的鋼管直徑加大到Φ150mm，或選用耐壓1MPa以上的，耐磨損和不產生靜電的硬質塑料管；②管路連接采用快速接頭，保證管路平、直並與斜井傾角一致；③為了減少輸料高壓膠管的磨損，現多用耐磨硬塑料管代替。

（四）預防和處理管路堵塞

噴射混凝土遠距離輸料過程中，有可能發生管路堵塞現象。造成堵管的主要原因有：

1.篩選不嚴，偶爾有較大碎石或雜物、結塊水泥混入拌合料中；

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

3.噴射作業結束後，清洗不徹底，管路內壁或噴射機內有粘結塊，在運轉中脫落；

4.噴射風壓過低，噴射料在管內或轉彎處沉積、粘結，造成管路不通。

堵管現象發生後，檢查和排除比較困難，為不影響施工，一般配套兩套噴射係統。做到一套使用、一套檢修。施工中，首先應立足於預防堵管。根據現場施工經驗，隻要加強地麵噴射機和井下工作麵的信號聯係，提高管路敷設質量，熟練操作技術，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，當壓力突然升高時立即關閉進風閥門，停止供風、供料，以防堵管事故的擴大和增加排除的困難。

遠距離輸料時，應在輸料管路上裝置監測堵管設施，以便發生堵管事故時，能迅速判斷堵塞部位，及時排除。現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。信號模擬盤安設在地麵噴射機附近，模擬盤上有標誌各壓力繼電器相應位置的信號燈，如圖11-35所示。

壓力繼電器借用三通環與輸料管相接，每隔100m左右安設一個。信號模擬盤上的信號燈與相應的壓力繼電器之間用導線相連接。當堵管發生時，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（設計在0.02～0.03MPa以上壓力時，壓力繼電器便可動作），並在信號模擬盤上顯示堵管部位（相應的信號燈發亮）。在實際應用中，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、信號模擬盤處於斷電狀態，不予工作。發生堵管事故後，合閘送電，每次不超過5～10s，不得連續送電，以防發生意外。掘進工作麵裝藥連線時，絕對禁止送電檢查。檢修壓力繼電器時，也必須切斷電源，排除管道內餘風。

2.發生堵管時，因為堵管處至噴射機的一段輸料管內仍有壓氣壓力，因此這一段管的壓力繼電器全部動作，對應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生動作，對應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.將噴射機內壓氣排放盡，若原來已亮的指示燈全部熄滅（壓力繼電器複位，不發生動作），表示僅有一處堵管；若仍有幾處信號指示燈發亮，則說明多處發生堵塞，其堵塞部位就在亮燈的前麵，如圖11-36b所示。

四．安全裝置

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

（一）預防跑車事故發生的安全措施

1.斷繩跑車；由於提升鋼絲繩的磨損、鏽蝕，使鋼絲繩斷麵不斷縮小；在長期變載作用下，鋼材發生疲勞；或超負荷提升等原因，使鋼絲繩斷裂，造成跑車。為此應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，經常塗油防鏽，地滾輪安設齊全、轉動靈活，設專人檢查提升繩，定期更換鋼絲繩等。

2.脫鉤跑車；串車提升中由於鋼絲繩連接繩卡滑脫或鋼軌鋪設質量差、串車間插銷不合規格，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生跑車事故。為此，應當使用強度高、不會自動脫出，摘掛方便的連接裝置。另外盡量鋪設重軌、提高軌道鋪設質量、增加固定軌距拉杆等，使串車或箕鬥運行平穩，不掉道，不跑車。

3.擋車器失靈或誤操作而發生跑車；由於斜井井口的操車設備，如推車機、阻車器失靈，或者把鉤工忘記掛鉤而推車入井發生跑車事故。據統計，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，可在井口裝設一個逆止阻車器，如圖11-37所示。

這種阻車器結構簡單，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的道心槽內，由於彎軌尾部帶有配重，平時保持水平，頭部則抬起高出軌麵並能擋住礦車的輪軸，可以防止跑車。橫軸外端裝有聯動踏板，當向井內放車時，把鉤工踏下踏板，使彎軌頭部倒下，低於軌麵水平，此時尾部雖上抬，但不超過軌麵，礦車通過後，鬆開踏板，阻車器又恢複到阻車位置。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，製作簡單，使用可靠，在峰峰、撫順、漣邵等礦區等被廣泛應用。

斜井施工時，在井口安設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，而把活動閘短端壓下，使長端翹起為水平狀。礦車摘鉤後，活動閘由於重心作用，其長端自垂直向下。在斜井井口平台兩軌道中心的地下埋入鋼板，當礦車沒有掛鉤時，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。安全擋車板結構如圖11-38所示。

另一種設於斜井井口的防跑車裝置為繩壓式防跑車裝置，其結構如圖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在斜井口的擋車門抬起。若摘鉤不慎或斷繩發生跑車時，提升鋼絲繩鬆弛，擋車門由於本身自重落下，關閉井筒，製止跑車。

（二）跑車事故發生後，防止事故擴大化的安全設施

斜井井筒掘進時，井筒工作麵的上方必須設置安全設施——防跑車裝置。一個理想的防跑車裝置，應該具有監測、捕捉、製動三項功能。用於生產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製的PJZ-1型斜井跑車監測製動係統、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係列斜井防跑車裝置。用於斜井或下山掘進中的防跑車裝置，仍以手動、自動的機械設施為主。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麵上方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圈的環狀，繩的兩頭高出軌麵600～800mm，以多副繩卡固定，三繩環之間以扁鋼、鉛絲綁紮定位，如圖11-40所示。繩環的直徑可以通過提升容器。

繩環以手動通過安設在斜井頂板上的定滑輪拉起，提升容器下放到工作麵。提升容器提過繩環後，繩環放倒，但仍高出軌麵700mm左右，一旦發生跑車事故，繩環即將提升容器擋住，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，安裝在垂直於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閉狀態，礦車或箕鬥通過前，信號工拉動牽引繩將其拉開，讓提升容器通過。其結構如圖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，放鬆懸吊繩，簾子自動落下而起到擋車的作用，其結構如圖11-42所示。

2.井筒內固定式擋車器

當斜井井筒長度較長時，在井筒中部安設懸吊式自動擋車器，其結構如圖11-43所示。

它是在斜井井筒斷麵頂部安裝橫梁7，其上固定一個小框架3，其上設有擺杆1，它平時下垂在軌道中心線位置，距軌麵高約900mm。提升容器通過時能與擺杆相碰，碰撞長度約為100～200mm。當提升容器以常速運行時，觸動不到框架上的橫杆2；一旦發生跑車事故時，高速運行的提升容器，猛撞擺杆1，將牽引繩與擋車鋼軌（型鋼）6相連的橫杆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，形成阻擋提升設備繼續下跑的障礙，起到防止跑車的作用。安裝、使用這種防跑車裝置時，必須控製好擺杆到擋車軌的距離，以便確保提升容器到達阻車點前擋車軌落下。其可靠程度需經過超速放車試驗確定。

五、治水技術

斜井掘進時，妥善處理湧水是加快掘進速度，保證工程質量的重要措施，應根據湧水的來源和大小，相應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，應根據詳細的地質及水文條件，盡可能地避開含水岩層。多數情況下，井筒要穿過含水岩層，此時應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造好條件。

（2）防水；為了防止地表水流入或滲入井內，必須使斜井井口標高高於當地最高洪水位；在井口周圍掘砌環形水溝；井口回填土必須嚴實；井頸段永久支護要求不漏水。

（3）截水；當湧水是沿著頂板或兩幫流出時，應在斜井底板每隔10m左右挖一道橫向水溝，將水引入縱向水溝中，再導至設在井筒湧水點以下的臨時水倉中，由臥泵排出斜井井筒，從而減少流入工作麵的水量。

（4）排水；當斜井掘進工作麵的湧水量達到4～5m3/h時，可采用風動或電動潛水泵將工作麵積水排到箕鬥或礦車中，隨同矸石一起排出。當掘進工作麵湧水量達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排。目前常用的有QOB-15N型氣動隔膜潛水泵，其吸水高度達7.0m，揚程達58m，噪音小於80db，使用壽命長，是較好的掘進工作麵排水設備。但它隻能吸清水，吸水頭應加濾網防護。

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壓，工作麵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。噴射泵的結構比潛水泵的結構簡單，工作麵可安排多台同時使用，吸入空氣和泥沙可照常工作。由於要吸排一部分循環水，排水效率不高。噴射泵的結構如圖11-44所示。

（5）注漿；當斜井掘進工作麵湧水量較大時，采用強排的方法不僅經濟上不合理，同時占用工作麵時間、施工條件惡化。為此可采用工作麵預注漿的方法，封堵含水層，實現打幹井，提高掘進速度。

六、斜井掘進機械化配套和先進技術的應用

自上世紀七十年代初期，將平巷耙鬥裝岩機應用於斜井裝岩，並能與大容積箕鬥、大功率提升機配套使用。尤其是支護技術的改革、激光指向和光麵爆破技術的應用，使我國的斜井施工技術有了很大的發展。

（1）激光指向儀定向

多年以來，斜井井筒的定向靠“三點一線”的延線法確定工作麵的中線，用坡度規量測斜井井筒的坡度標定腰線，每次爆破以後都要標定一次。每掘進幾十米後，再用經緯儀重新校核。該項工作相當繁瑣，而要求相當精細準確。因此它有時占用工作麵較長的時間，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麵後，距頂板約500～1000mm（視斷麵大小而定）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，直射到掘進工作麵上，成為一個Φ10～15mm的高亮度紅斑。由於裝設激光儀是經過經緯儀標定的，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來確定斷麵位置。激光取代了傳統的中、腰線標定方法。激光儀在每個掘進循環中指向兩次，一次在鑽眼工序開始前，一次在鑽眼工序之間，不用時關閉。

（2）多台風鑽打眼

我國目前斜井施工中，鑿岩仍以風動鑿岩機為主。采用多台風動鑿岩機同時作業，平均每1.15～2.15m2配備一台。炮眼深度為2.0～2.8m。大斷麵斜井中，一般配備8～10台YT-28型中頻鑿岩機。當井筒穿過軟岩時，采用MZ-1.2型手持式煤電鑽鑽眼，鑽速達1.5～1.7m/min，平均每孔（2.7m）不足2分鍾。周邊眼使用低威力炸藥或小藥徑藥卷進行光麵爆破，取得了很好的效果。

（3）耙鬥裝岩機裝岩

七十年代初期，應用較好的為ZYP-17型，鬥容有0.30m3，0.35m3和0.40m3三種，現在已發展為鬥容1.2m3的大功率耙鬥裝岩機。鬥容的大小與斜井掘進斷麵、提升容器要協調，現有耙鬥容積分別為0.6、0.9和1.2m3，其型號分別為P60B、P90B、和P120B。

（4）大容積箕鬥提升

斜井掘進的裝岩實現機械化以後，與之相對應的提升容器采用箕鬥提升。使用大容量箕鬥，有效增大提升量。目前國內最大的箕鬥為XQJ-8型箕鬥，容積8 m3。一般大斷麵斜井掘進中，采用2套單鉤提升。箕鬥軌距1500mm，設置24kg/m以上鋼軌，枕木間距700mm，每節道設兩個軌距固定拉杆，每15～20m設一地滾。大容積箕鬥均采用了無卸載輪前卸式結構，配合矸石倉排矸。

（5）矸石倉儲矸

無卸載輪前卸式大容積箕鬥，要求有較大的矸石倉。過去的矸石倉與棧橋多為磚石結構。現已發展為裝配式鋼結構，其結構緊湊，組裝方便，能多次複用。為了適用於不同斜井施工條件及大、中、小型斜井機械化作業線設備配套，西安礦業學院設計的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，適用於單麵或雙麵排矸。

（6）支護機械化施工

錨噴支護技術自50年代後期在我國岩巷中得到應用，到70年代得到較大發展，並推廣到斜井施工中，支護機械化程度得到較大提高。斜井基岩段已全部實現了錨噴支護。對於個別岩石破碎段采取了錨網噴支護。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，有的為無粘預應力錨索，也有的使用錨索注漿全長錨固。錨索打孔機，為液壓旋轉式鑽進，釺杆可快速接長，每節1.0m，單孔施工約5～10分鍾一孔。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，張拉後鎖定錨固力一般在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麵頂部作為加強支護。現在斜井施工中，不論斷麵大小，不論岩性，均可采用錨噴加錨索的支護。岩性好的，可以簡化支護，岩性差的則加強支護。

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備為主，即激光指向儀——多台風動鑿岩機——大耙鬥——大箕鬥——大提升機——鬥式矸石倉——錨杆和錨索打眼機、混凝土噴射機。遠距離管路輸料技術和光麵爆破技術在斜井施工中應用，使我國的斜井施工跨入世界先進行列。

第四節 上山快速施工技術

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，上山隻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，下麵僅講述由下向上施工（即上山掘進）的特點。

一、鑽眼爆破

上山掘進的鑽眼爆破中，由於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”，超過上山的設計傾角。

上山掘進中，拋擲出來的矸石容易將臨時支架或後麵的懸掛物崩倒或崩掉。因此爆破時除對這些設施加以保護和加固外，還應改為底部掏槽。槽眼的角度均應小於上山的傾角，槽眼的眼口距設計上山底板約為1.0m。槽眼的數目應視岩性而定。若沿煤或軟岩層掘進，可采用三星掏槽，其中下麵兩個炮眼的角度和深度要掌握好。當岩石較硬時，底眼可插入底板200mm左右，適量裝藥，上方的一個槽眼應沿上山方向稍向下傾斜，其布置如圖11-45所示。

在煤或軟岩中掘進，同樣要采用光麵爆破，以利永久支護；周邊眼的位置應略微離開設計掘進斷麵輪廓線，以保證永久支護後的斷麵尺寸。

二、裝岩與提升運輸

上山掘進時，由於爆破下來的煤或岩石能借助自重下滑，所以，裝岩和排矸比較容易，而向上供料比較困難。

上山掘進時，應使用機械裝岩。當上山傾角α＜10°時，可以使用ZMZ-3型裝煤機，配合刮板運輸機運輸；當上山傾角α≤30°時，還可采用耙鬥裝岩機。耙鬥裝岩機在上山掘進中的下滑問題比斜井掘進時更為突出，不僅增加了爆破衝擊產生的下滑力，而且耙鬥裝岩機後部是光滑的軌道，沒有堆積矸石的阻擋，比斜井掘進更容易下滑；由於耙鬥裝岩機沿上山坡度安置，其重心後移，也增大了下滑力。因此，耙鬥裝岩機在安設時，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，是廣泛應用的一種簡單的防滑加固裝置。它是在耙鬥裝岩機後立柱1上裝上兩個可以轉動的防滑斜撐2。斜撐用18kg/m鋼軌加工製作，長度為1.0m左右，下部做成銳角狀，上部在軌道腹板鑽孔，用銷軸與耙鬥裝岩機後立柱連接。斜撐底腳插入上山底板或用卡軌器與軌道相連。

為了防止爆破岩石砸壞耙鬥裝岩機和盡量減少爆破對其產生的衝擊力，耙鬥裝岩機安設的位置，距上山掘進工作麵的最近距離以不小於8m為宜。隨著掘進工作麵向上推進，耙鬥裝岩機每隔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，可用提升機和耙鬥裝岩機自身絞車聯合牽引上移。移機時，工作麵上的定滑輪必須固定牢固，機後嚴禁有人。

為提高裝岩生產率，耙鬥裝岩機可以與刮板輸送機或溜槽配套使用，這時需在耙鬥裝岩機的卸載口下接一節斜溜槽，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，當上山傾角大於30°時，矸、煤可沿上山底板借自重下滑，隻在上山下口裝運矸石即可；當傾角為20°～30°時，可用鐵溜槽溜矸，在矸石倉下口裝運矸石；當傾角為15°～20°時，可用刮板運輸機或搪瓷溜槽溜矸到矸石倉內。為防止矸石下滑中飛起傷人，溜矸道一側要設擋板，上山下口的臨時矸石倉應設專人管理，向礦車內放矸時注意不要竄矸。

在上山掘進中，向工作麵運送材料，如是單巷掘進，既要鋪設刮板運輸機又要鋪設軌道。若是雙巷同時掘進時，甲巷鋪設刮板輸送機，則乙巷可鋪設軌道，用礦車或專用材料車向工作麵運送材料。這時，甲巷所需的材料可通過聯絡巷搬運過去。乙巷的煤、矸石可直接裝礦車下運，亦可由鋪設在聯絡巷內的刮板輸送機轉運到甲巷的刮板輸送機上，集中下運。

凡是傾角小於30°的上山，均可用礦車提升材料和運出煤、矸。提升用的小絞車應根據上山的長度、絞車滾筒的容繩量來確定。一般用JD11.4或JD25型。小絞車應設在上山下口與平巷銜接處一側的巷道內，並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，可在上山適當位置增加一套提升設施，分段提升。

由於上山掘進中，用礦車提升運輸是依靠工作麵附近安設的定滑輪反向牽引實現的，所以滑輪必須安設簡便而牢固。若上山傾角小（20°以下），用1t礦車提升時，定滑輪通常固定在耙鬥裝岩機機架尾部；當上山傾角大（20°以上）或用3t礦車提升時，為減少耙鬥裝岩機的下滑力和振動，常在耙鬥裝岩機的簸箕口下安設一個定滑輪，同時在其後2～2.5m處的近絞車繩一側打上錨杆安裝導向輪。若底板岩石穩固，也可用錨杆直接將定滑輪固定在上山底板上。

三、支護工作

采區內的小上山，由於服務年限短，常用礦用工字鋼加工成的梯形棚支護。采區結束時將金屬支架回收複用。上山掘進時，由於頂板岩石有沿傾斜向下滑落的趨勢，因此，在架設金屬支架時，棚腿要向傾斜上方前傾與頂底板垂線呈一夾角，這個角稱為迎山角。迎山角的大小，取決於上山的傾角α及圍岩的性質。當上山傾角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，尚需設底梁，形成封閉式支架結構。

采區主要上山或其它的服務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，錨杆要垂直上山頂板和側幫布置，頂錨杆施工比平巷和斜井都容易，施工質量會更好。噴射混凝土工序可滯後掘進工作麵一段距離（約20m）與掘進平行作業。若采用掘支單行作業時，可視岩石性質，供料情況和噴射機能力，確定合適的噴射段距。現場多采用“兩掘一噴”，即兩班掘進，一班噴射混凝土。支護班的任務，不僅限於噴射混凝土，還要補打上山兩幫的錨杆，因為掘進班隻打了頂部錨杆。此外，支護班還要對上次噴過的地段進行複噴。混凝土噴射機，可設在上山下口處的適當位置，亦可設在躲避洞或聯絡巷內。

四、通風工作

上山掘進時，由於瓦斯比空氣輕，容易積聚在工作麵上方，通風工作尤為重要。為保證上山掘進的安全，必須加強通風和瓦斯檢查工作，嚴格遵照《煤礦安全01manbetx 》的規定，通風設施要齊全，運轉要正常。無論何時都不準停風。如因檢修停電等原因不得已停風時，全體人員必須撤出，待恢複通風及檢查瓦斯之後，才允許人員進入工作麵。進入時瓦斯檢查人員在前，逐段檢查前進，直到工作麵為止。在高沼氣礦井的上山掘進時，均要求壓入式通風，風筒接到工作麵，風筒口距工作麵的距離必須遠遠小於其有效射程。若上山過長，遠距離通風有困難時，應選用合理的局扇，減少風筒漏風和降低風筒阻力。必要時采用兩台局扇集中串聯通風，以提高風壓。若瓦斯量大，亦可采用雙通風機、雙風筒壓入式通風，加大通風能力，提高通風效果。國外曾采用一種脈衝式通風方式，以求達到有效排除瓦斯的目的。其實質是，在靠近掘進工作麵的風筒上裝一個風流斷續器，其內的旋轉閘片在風流的作用下轉動，定時遮斷風筒的風流，風筒相應鼓脹，當閘片開啟後，風流又射入工作麵。因此，能保證上山內一定長度上空氣流動的脈衝性，提高大瓦斯量的獨頭上山工作麵風流的紊流程度，有利於稀釋瓦斯濃度，所以通風效果較好。

五、掘進機械化作業線配套

在大斷麵上山掘進中，根據排矸方式的不同，有以下三種機械化作業線配套方案：

（1）風動鑿岩機——耙鬥裝岩機——礦車

在上山掘進中，多年來廣泛應用氣腿式風動鑿岩機，耙鬥裝岩機裝岩，提升小絞車直接將礦車提至卸矸口下裝岩排矸。在上山不太長（300m以內），傾角在15°～25°時，應用該作業線施工，能取得較好的效果。

（2）風動鑿岩機——蟹爪裝岩機——刮板輸送機——礦車

與上條作業線不同之處在於裝岩機械和轉載機械，蟹爪裝岩機可連續裝岩，生產能力較大，在上山較長（500m以上）時，上山傾角在15°以下時，可應用該作業線。

（3）風動鑿岩機——耙鬥裝岩機——溜槽——矸石倉——礦車

這條作業線適用於大傾角（30°以上）上山的掘進。

複習思考題:

1.斜井井筒是如何分類的？

2.什麼是斜井井頸？

3.主斜井有哪幾種提升方式？各適應何種情況？

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麼？

9．斜井掘進排水與治水方案是什麼？

10.斜井施工中最重要的安全問題是什麼？

11.何謂上、下山？