4.3斜井掘砌

斜井井筒是倾斜巷道，其施工方法，当倾角较小时与平巷掘砌基本相同，倾角在45。以上时又与竖井掘砌相类似。本节重点仅叙述斜井井筒的施工特点。

斜井井颈是指地面出口处井壁需加厚的一段井筒，由加厚井壁与壁座组成，如

图4-8所示。

图4-8斜井井颈结构

1一人行间；2一安全通道；3防火门；4-排水沟；5-壁座；6-井壁

4.3.1斜井井颈施工

在表土（冲积层）中的斜井井颈，从井口至基岩层内3―5m应采用耐火材料支护并露出地面，井口标高应高出当地最高洪水位1. Om以上，井颈内应设坚固的金属防火门或防爆门以及人员的安全出口通道。通常安全出口通道也兼作管路、电缆、通风道或暖风道。

在井口周围应修筑排水沟，防止地面水流入井筒。为了使工作人员、机械设备不受气候影响，在井颈上可建井棚、走廊和井楼。通常井口建筑物与构筑物的基础不要与井颈相连。

井颈的施工方法根据斜井井筒的倾角、地形和岩层的赋存情况而定。

4.3.1.1在山岳地带施工

当斜井井口位于山岳地带的坚硬岩层中，有天然的山冈及崖头可以利用时，此时只需进行一些简单的场地整理后即可进行井颈的掘进。在这种情况下，井颈施工比较简单，井口前的露天工程最小。

在山岳地芾开凿斜井(图4-9)，斜井的门脸必须用混凝土或坚硬石材砌筑，并需在门脸顶部修筑排水沟，以防雨季和汛期山洪水涌入井筒内，影响施工，危害安全。

4.3.1.2在平坦地带施工

当斜井井口位于较平坦地带时，此时表土层较厚，稳定性较差，顶板不易维护。为了安全施工和保证掘砌质量，井颈施工时需要挖井口坑，待永久支护砌筑完成后再将表土回填夯实。井口坑形状和尺寸的选择合理与否，对保证施工安全及减少土方工程量有着直接的影响。

图4-9 山岳地带斜井井颈

井口坑几何形状及尺寸主要取决于表土的稳定程度及斜井倾角。斜井倾角越小，井筒穿过表土段距离越大，则所需井口坑土方量越多；反之越小。同时还要根据表土层的涌水量和地下水位及施工速度等因素综合确定。直壁井口坑（图4-10），用于表土层薄或表土层虽厚但土层稳定的情况；斜壁井口坑（图4-11）用于表土不稳定的情况。

图4-10直壁井口坑开挖法示意图

图4-11斜壁井口坑开挖法示意图

4.3.2斜井基岩掘砌

斜井基岩施工方式、方法及施工工艺流程基本与平巷相同，但由于斜井具有一定的倾角，因此就具有某些特点，如选择装岩机时，必须适应斜并的倾角；采用轨道运输，必须设有提升设备，以及提升设备运行过程中的防止跑车安全设施；因向下掘进，工作面常常积水，必须设有排水设备等。此外，当斜井（或下山）的倾角大于45。时，其施工特点与竖井施工方法相近似。

4.3.2.1装岩工作

斜井施工中装岩工序约占掘进循环时间60%～70%。如要提高斜井掘进速度，装载机械化势在必行。推广使用耙斗装岩机，是迅速实现斜井施工机械化的有效途径。耙斗装岩机在工作面的布置如图4-12所示。

图4-12耙斗机在斜井工作面布置示意图

1-绞车绳筒；2大轴轴承；3-操纵连杆；4-升降丝杆；5-进矸导向门；6-大卡道器；7-托梁支撑；8-后导绳轮；9-主绳（重载）；10-照明灯；II-副绳（轻载）；12一耙斗；13-导向轮；14-铁楔；15-溜槽；16-箕斗

我国斜井施工，通常只布置一台耙斗机。当并筒断面很大，掘进宽度超过4m时．可采用两台耙斗机，其簸箕口应前后错开布置。

耙斗装岩机具有装岩效率高，结构简单，加工制造容易，便于维修等优点。但它仍有许多缺点，需进一步完善和提高。

正装侧卸式铲斗装岩机，与一般后卸式铲斗装岩机相比，其卸载高度适中，卸载距离短装岩效率高，动力消耗少。

4.3.2.2提升工作

斜井掘进提升对斜井掘进速度有重要影响。根据井筒的斜长、断面和倾角大小选择提升容器。我国一般采用矿车或箕斗提升方式的较多。箕斗与矿车比较，前者具有装载高度低，提升连接装置安全可靠，卸载迅速方便等优点。尤其是使用大容量(如4t)箕斗，可有效地增加提升量，配合机械装岩，更能提高出岩效率。

当井筒淡，提升距离在200m以内时，可采用矿车提升，以简化井口的临时设施。斜井掘进时的矿车提升，常为单车或双车提升。

我国在斜井施工中常把耙斗机与箕斗提升配套使用。箕斗有三种类型：前卸式、无卸载轮前卸式、后卸式等。

图4-13 2rr13前卸式箕斗构造图

1-斗箱；2牵引框；3-卸载轮；4-行走轮；5-活动门；6转轴；7-斗箱底盘；A―空箕斗重心；B-重箕斗重心

A前卸式箕斗及其卸载方式

前卸式箕斗的构造，如图4-13所示，由无上盖的斗箱1、位于斗箱两侧的长方形牵引框2、卸载轮3、行走轮4、活动门5和转轴6组成。牵引框2通过转轴与斗箱相连，活动门5与牵引框铆接成一个整体。

卸载时，箕斗前轮沿轨道1行走，如图4-14所示，而卸载轮进入向上翘起的宽轨2，箕斗后轮被抬起脱离原运行轨面，使箕斗箱前倾而卸载。

前卸式箕斗构造简单，卸载距离短，箕斗容积大，并可提升泥水。但标准箕斗的牵引框较大，斗箱易变形，卸载时容易卡住和不稳定。

B无卸载轮前卸式箕斗及其卸载方式

无卸载轮前卸式箕斗是在前卸式箕斗的基础上制成的新型箕斗，其特点是将前卸式箕斗两侧突出的卸载轮去掉，在卸载口处配置了箕斗翻转架，其卸载方式如图4-15所示。当箕斗提至翻转架时，箕斗与翻转架一起绕回转轴旋转，向前倾斜约51。卸载。箕斗卸载后，与翻转架一起靠自重复位，然后箕斗离开翻转架，退入正常运行轨道。两者相比，由于去掉了卸载轮，可以避免运行中发生碰撞管线和设备与人员辜故，扩大了箕斗的有效装载宽度，提高了断面利用率，提高了卸载速度（每次仅7～lls）。缺点是，箕斗提升过卷距离较短，仅500mm左右，所以除要求司机有熟练的操作技术外，绞车要有可靠的行程指示装置，或者在导轨上设置过卷开关。

图4-14前卸式箕斗卸载示意图

1标准轨；2一宽轨

斜井提升容器、钢丝绳、绞车的选择基本上与竖井相同，所区别的是多一个提升倾角，这里不再叙述。

4.3.2.3斜井中安全设施

图4-15无卸载轮前卸式箕斗卸载示意图

l-翻转架；2箕斗；3-牵引框架；4-导向架

斜井施工时，提升容器上下频繁运行，一旦发生跑车事故，不仅会损坏设备，影响正常施工，而且会造成人身安全事故。为此必须针对造成跑车的原因，采取行之有效的措施，以便确保安全施工。

A井口预防跑车安全措施

(1)由于提升钢丝绳不断磨损、锈蚀，使钢丝绳断面面积减少，在长期变荷载作用下，会产生疲劳破坏；由于操作或急刹车造成冲击荷载，可能酿成断绳跑车事故。为此要严格按规定使用钢丝绳，经常上油防锈，地滚安设齐全，建立定期检查制度。

(2)钢丝绳连接卡滑脱或轨道铺设质量差，串车之间插销不合格，运行中因车辆颠簸等都可能造成脱钩跑车事故。为此，应该使用符合要求的插销，提高铺轨质量，采用绳套连接。

图4-16井口逆止阻车器

l-阻车位置；2-通车位置

(3)由于井口挂钩工疏忽，忘记挂钩或挂钩不合格而发生跑车事故。为此．斜井井口应设逆止阻车器或安全挡车板等挡车装置。逆止阻车器加工简单，使用可靠，但需人工操作。逆止阻车器工作如图4-16所示。这种阻车器设于井口，矿车只能单方向上提，只有用脚踩下踏板后才可向下行驶。

B并内阻挡已跑车的安全措施

(1)钢丝绳挡车帘。在斜井工作面上方20～40m处设可移动式挡车器，它是以两根150mm的钢管为立柱，用钢丝绳与直径为25mm的圆钢编成帘形，手拉悬吊钢丝绳将帘上提，矿车可以通过；放松悬吊绳，帘子下落而起挡车作用，如图4-17所示。

图4-17钢丝绳挡车帘

1-悬吊绳；2一立柱；3-锚杆式吊环；4-钢丝绳编网；5-圆钢

(2)常闭式型钢阻车器。该阻车器是由重型钢轨焊接而成，如图4-18所示，它的一端有配重，另一端通过钢绳经滑轮上提。当提升矿车需要通过此阻车器时，用人工拉起阻车器，让矿车通过，之后借自重落下；当矿车发生跑车时，即可阻止矿车一直冲到工作面，防止撞伤工作人员。这种阻车器多安在距工作面5m处，当工作面推进10～15m时又移动一次。

(3)悬吊式自动挡车器。常设置在斜井井筒中部，如图4-19所示。它是在斜井断面上部安装一根横梁7，其上固定一个小框架3，框架上设有摆动杆1。摆动杆平时下垂到轨道中心位置上，距巷道底板约900mm，提升容器通过时能与摆动杆相碰，碰撞长度约100～200mm。当提升容器正常运行时，碰撞摆动杆1后，摆动幅度不大，触不到框架上横杆2；一旦发生跑车事故，脱钩的提升容器碰撞摆动杆后，可将通过8号铁丝4和挡车钢轨6相连的横杆2打开，8号铁丝失去拉力，挡车钢轨一端迅速落下，起到防止跑车的作用。

无论哪种安全挡车器，平时都要经常检修、维护，定期试验是否有效。只有这样，～旦发生跑车才能确实发挥它们的保安作用。

图4-18常闭式型钢阻车器

1-滑轮；2一可伸缩横梁；3-平衡锤；4-立柱；5-挡车器；6-配重

图4-19悬吊式自动挡车器‘

1一摆动杆；2-横杆；3-固定小框架；4-8号铁丝；5-导向滑轮；6-挡车钢轨；7-横梁

上述几静安全挡车装置，按其作用来说，或为预防提升容器跑入井内，或为阻挡已跑入井内的提升容器继续闯入工作面，因此它们都是必需的，防患于未然的，但更主要的是应该千方百计不使矿车或箕斗发生跑车事故。所以在组织斜井施工时，首先要严格操作规程，严禁违章作业，提高安全责任感，加强对设备、钢丝绳及挂钩等连接装置的维护检修，避免跑车事故的发生，以确保斜井的安全施工。

4.3.2.4斜井排水

斜井掘进时，工作面在下方，当井筒中有涌水时，多集中到工作面。工作面有了水就会严重地影响凿岩爆破和装岩工作，使井筒的掘进速度显著下降。因此，必须针对水的来源和大小，采取不同的治理措施：

(1)避。井筒位置的选择要尽可能避开含水层。

(2)防。为了防止地表水流入或渗入井筒，设计时必须使井口标高高于最大洪水位，并在井口周围挖掘环形排水沟，及时排水。

(3)堵。在过含水层时，可以采取工作面预注浆；如发现已砌壁渗水时，可以采用壁后注浆封堵涌水。

(4)截。当剩余水量沿顶板或两帮流下时，应在底板每隔10～15m挖一道横向水沟，将水截住，引入纵向水沟中，汇集井底排出。

(5)排。工作面的积水需要根据水量的大小采取不同的排水方式。

1)提升容嚣配合潜水泵排水。当工作面水量小于5m3/h时，利用风动潜水泵将水排到提升容器内，随岩石一起排出井外。

2)水力喷射泵排水。当工作面水量超过5TI13/h时，可以采用喷射泵做中间转水工具，减少卧泵移动次数。图4-20所示为喷射泵排水时的工作面布置图。

图4-20喷射泵排水工作面布置图

1-原动泵兼水仓排水泵；2-主排水管；3-高压排水管；4-喷射泵排水管；5-双喷嘴喷射泵；6-伸缩管；7-伸缩管法兰盘；8-吸水软管；9-填料；IO-水仓

喷射泵由喷嘴、混合室、吸入室，扩散室、高压供水管和排水管组成。

喷射泵的工作原理是：由原动泵供给的高压水（喷射泵的能量来源）进入喷射泵的喷嘴，形成高速射流进入混合室，带走空气形成真空，工作面积水即可借助压力差沿吸水管流入混合室中。于是吸入水和高压水流充分混合进行能量交换，经扩散器使动能变为驱动力，混合水便可经排水管排到一定高度的水仓中，如图4-21所示。

图4-21 喷射泵构造图

(a)单嘴喷射泵；(b)双嘴喷射泵

喷射泵本身无运转部件，工作可靠，构造简单，体积小，制作安装及更换方便，又可以排泥砂积水，所以现场采用较多。它的缺点是需要高扬程、大流量的原动泵，并且由于吸排一部分循环水，所以效率低，电耗大，一般一台喷射泵的扬程仅有20～25m，两台联用也只有50m左右，所以只能做中间排水之用。

3)卧泵排水。当工作面涌水量超过20～30rr13 /h时，则需在工作面直接设离心水泵排水。排水设备布置如图4-22和图4-23所示。

图4-22水泵台车工作情况示意图

图4-23某铁矿排水示意图

1-JBQ-2-10潜水泵；2一排水管；3-矿车代用水箱；4-80D12X9卧泵及台车；5-浮放道岔；6-+165中段固寇泵站；7-排水管

4.3.2.5斜井支护

斜井支护施工在井筒倾角大于45。时，与竖井基本相同；当倾角小于45。时与平巷基本相同。但因斜井有一定的倾角，要注意支护结构的稳定性。常用斜井永久支护有现浇混凝土和喷射混凝土两种，料石支护已不多见。

4.3.3斜井快速施工实例

某矿主斜井快速施工，是我国大断面斜井机械化设备配套和施工技术工艺配套的典型实例。

(1)工程概况。该斜井为改扩建工程之胶带输送机斜井，设计断面为半圆拱形，锚喷支护，净断面为12. 34m2，掘进断面为15. 05rTi2，坡度16。，斜长960m。围岩以粗砂岩、中细砂岩为主，f=6～10，涌水量为5～lOm3/h。

(2)机械化作业线及配套设备。采用多台气腿式凿岩机凿岩，8rr13箕斗提矸，40rr13装配式斗形矸石仓排矸。实现了喷射混凝土远距离管路输料，1991年6月创月成井376. 2m、连续三个月成并825. 5m的纪录。该矿主斜井施工机械化作业线和设备布置如图4-24所示。

图4-24某矿主斜井施工机械化作业线和设备布置示意图

1-YT-28型凿岩机；2-P120B型耙斗机；3-XQJ-8型箕斗；4-ZG-40型矸石仓；

5-KB212-8型自卸式汽车；6-ZJK-3/20到提升机

(3)施工工艺。施工工艺如下：

1)钻眼爆破。钻眼采用YT-28型气腿式风动凿岩机4～6台同时作业，每台约占工作宽度700～800mm。操作人员执行五定（人、钻、位、眼、时）、两专（安眼、修钻）负责制。炮眼布置根据岩石性质变化及时调整数量、深度、角度等有关参数。一般炮眼深度取2m，掏槽方式为楔形另加中心眼。

采用3台JK-3型激光指向，中、顶部两台交替前移，互相校正，用以划定眼位；帮侧部1台控制腰线，便于水沟砌筑。

工作面凿岩与6m以外耙斗机装岩、接轨、移机同时进行。每茬炮后先顶板正中部分打锚杆眼20个左右，采用6台凿岩机，3台用短钎、3台用长钎相互交替套打锚杆眼、边打安装锚杆，而后在打炮眼时将拱部两侧锚杆补齐。

采用多组同时装药，约20～25min完成。放炮后通风约lOmin左右吹散炮烟。

2)装岩、提升、排矸。装岩采用P120B型耙斗装岩机。该机斗容1.2rr13，其生产率平巷为120～180rr13／h，小于25。斜井为70～120rr13/h，轨距500mm，与箕斗轨距一致。工作时，将尾轮挂于距工作面6m以外，以便与凿岩平行作业。耙岩最佳距离为25m以内，耙斗插入角

为70。。当箕斗运行时，利用间隙时间集中堆矸，工作面平均生产率可达97r'ri3/h。前移耙斗机时，采用滑轮组将两边死角矸石倒至中部，清底时间仅需20～30min。尾轮的固定楔距矸石面800mm左右，楔孔深度不小于350mm。

提升采用XQJ-8型容积为8rr13箕斗，轨距1500mm，使用24kg钢轨，每15～20m设一地滚。箕斗体积、长度较大但装满率较低，因此要求装岩司机、信号工、提升机司机紧密配合，4. 6min可装1箕斗。井深500m时，装提综合能力为44. 5m3/h;井深900m时，装提综合能力可达39. 9m3/h。

排矸采用ZG-40型矸石仓，其容积为40rri3，与30m栈桥为整体结构，设计为钢结构装配式。矸石仓两侧有溜槽和气动闸门，备有2台8t自卸式汽车排矸石。汽车排矸运距0.5～lkm，能满足箕斗卸载最高能力8次／h的排运要求。

为了满足箕斗卸载快速安全要求，在矸石仓一侧距卸载平台30m处，设有PIH-1200工业电视，每次卸载仅需10～20s。

3)锚喷支护作业。永久支护设计为端锚式树脂锚杆．直径18mm，长1800mm，锚固力大于50kN。其间排距为800mm×800mm，喷射混凝土厚120mm。

喷射混凝土设计配合比为：水泥：砂：石子―1：2：2.5，水灰比0. 38，速凝剂掺量3%～4%。采用P2-5型喷射机与LJP-1型定量配料机，人工操作喷头。井口设集中搅拌站，远距离管路输料。输料距离增至700m以上时，采用输料管路中途助吹措施，减少了堵管事故。

(4)施工辅助作业。为了在3h内完成循环进尺2m的作业目标，采取辅助工序与主要工序平行作业，平行作业率高达77%。

通风采用28kW局部通风机，布置在井口自然风流下方30m处，压入式供风，采用+800mm胶质风筒。每隔lOOm设一道水幕，工作面设风水喷雾器，作业中粉尘含量控制在20mg/m3左右。

斜井工作面采用QOB-15N型隔膜泵排水，井筒内每200m设一临时水仓。

新高山主斜井井内辅助装备的布置如图4-25所示。

图4-25新高山主斜井掘井辅助装备布置示意图

1-中线激光仪；2-风筒；3-拱基线激光仪；4-压风管；5静压打眼水管；6、7一喷射混凝土输料管；8-排水管；9-洒水管；10-缆线吊钩；11-信号、照明灯

(5)施工组织。采用一专多能技术层次高的人员机制，全井核定岗位定员139人。实行掘进“四六”制、喷混凝土“三八”制多工序平行交叉施工的劳动组织。每天完成掘锚7.5个循环，平均日进尺12. 8m喷混凝土两班作业，一个班负贵耙斗机前初喷，另一个班负责复喷成井。其循环作业图表如图4-26所示。

(6)建立健全生产安全质量保证体系，实行跟班干部、技术人员、班长三结合，严格岗位责任制，加强设备维护管理，井口成立施工临时指挥系统，全面协调和及时解决施工、安全、质量等全面问题。

在斜井施工中应用工业电视，栈桥卸载由提升机房监视，井下耙矸由调度室监视，保证施工作业情况及时反馈井口指挥组人员。

图4-26某矿主斜井施工循环作业图表