4.3斜井掘砌

斜井井筒是傾斜巷道，其施工方法，當傾角較小時與平巷掘砌基本相同，傾角在45。以上時又與豎井掘砌相類似。本節重點僅敘述斜井井筒的施工特點。

斜井井頸是指地面出口處井壁需加厚的一段井筒，由加厚井壁與壁座組成，如

圖4-8所示。

圖4-8斜井井頸結構

1一人行間；2一安全通道；3防火門；4-排水溝；5-壁座；6-井壁

4.3.1斜井井頸施工

在表土（沖積層）中的斜井井頸，從井口至基巖層內3―5m應采用耐火材料支護并露出地面，井口標高應高出當地最高洪水位1. Om以上，井頸內應設堅固的金屬防火門或防爆門以及人員的安全出口通道。通常安全出口通道也兼作管路、電纜、通風道或暖風道。

在井口周圍應修筑排水溝，防止地面水流入井筒。為了使工作人員、機械設備不受氣候影響，在井頸上可建井棚、走廊和井樓。通常井口建筑物與構筑物的基礎不要與井頸相連。

井頸的施工方法根據斜井井筒的傾角、地形和巖層的賦存情況而定。

4.3.1.1在山岳地帶施工

當斜井井口位于山岳地帶的堅硬巖層中，有天然的山岡及崖頭可以利用時，此時只需進行一些簡單的場地整理后即可進行井頸的掘進。在這種情況下，井頸施工比較簡單，井口前的露天工程最小。

在山岳地芾開鑿斜井(圖4-9)，斜井的門臉必須用混凝土或堅硬石材砌筑，并需在門臉頂部修筑排水溝，以防雨季和汛期山洪水涌入井筒內，影響施工，危害安全。

4.3.1.2在平坦地帶施工

當斜井井口位于較平坦地帶時，此時表土層較厚，穩定性較差，頂板不易維護。為了安全施工和保證掘砌質量，井頸施工時需要挖井口坑，待永久支護砌筑完成后再將表土回填夯實。井口坑形狀和尺寸的選擇合理與否，對保證施工安全及減少土方工程量有著直接的影響。

圖4-9 山岳地帶斜井井頸

井口坑幾何形狀及尺寸主要取決于表土的穩定程度及斜井傾角。斜井傾角越小，井筒穿過表土段距離越大，則所需井口坑土方量越多；反之越小。同時還要根據表土層的涌水量和地下水位及施工速度等因素綜合確定。直壁井口坑（圖4-10），用于表土層薄或表土層雖厚但土層穩定的情況；斜壁井口坑（圖4-11）用于表土不穩定的情況。

圖4-10直壁井口坑開挖法示意圖

圖4-11斜壁井口坑開挖法示意圖

4.3.2斜井基巖掘砌

斜井基巖施工方式、方法及施工工藝流程基本與平巷相同，但由于斜井具有一定的傾角，因此就具有某些特點，如選擇裝巖機時，必須適應斜并的傾角；采用軌道運輸，必須設有提升設備，以及提升設備運行過程中的防止跑車安全設施；因向下掘進，工作面常常積水，必須設有排水設備等。此外，當斜井（或下山）的傾角大于45。時，其施工特點與豎井施工方法相近似。

4.3.2.1裝巖工作

斜井施工中裝巖工序約占掘進循環時間60%～70%。如要提高斜井掘進速度，裝載機械化勢在必行。推廣使用耙斗裝巖機，是迅速實現斜井施工機械化的有效途徑。耙斗裝巖機在工作面的布置如圖4-12所示。

圖4-12耙斗機在斜井工作面布置示意圖

1-絞車繩筒；2大軸軸承；3-操縱連桿；4-升降絲桿；5-進矸導向門；6-大卡道器；7-托梁支撐；8-后導繩輪；9-主繩（重載）；10-照明燈；II-副繩（輕載）；12一耙斗；13-導向輪；14-鐵楔；15-溜槽；16-箕斗

我國斜井施工，通常只布置一臺耙斗機。當并筒斷面很大，掘進寬度超過4m時．可采用兩臺耙斗機，其簸箕口應前后錯開布置。

耙斗裝巖機具有裝巖效率高，結構簡單，加工制造容易，便于維修等優點。但它仍有許多缺點，需進一步完善和提高。

正裝側卸式鏟斗裝巖機，與一般后卸式鏟斗裝巖機相比，其卸載高度適中，卸載距離短裝巖效率高，動力消耗少。

4.3.2.2提升工作

斜井掘進提升對斜井掘進速度有重要影響。根據井筒的斜長、斷面和傾角大小選擇提升容器。我國一般采用礦車或箕斗提升方式的較多。箕斗與礦車比較，前者具有裝載高度低，提升連接裝置安全可靠，卸載迅速方便等優點。尤其是使用大容量(如4t)箕斗，可有效地增加提升量，配合機械裝巖，更能提高出巖效率。

當井筒淡，提升距離在200m以內時，可采用礦車提升，以簡化井口的臨時設施。斜井掘進時的礦車提升，常為單車或雙車提升。

我國在斜井施工中常把耙斗機與箕斗提升配套使用。箕斗有三種類型：前卸式、無卸載輪前卸式、后卸式等。

圖4-13 2rr13前卸式箕斗構造圖

1-斗箱；2牽引框；3-卸載輪；4-行走輪；5-活動門；6轉軸；7-斗箱底盤；A―空箕斗重心；B-重箕斗重心

A前卸式箕斗及其卸載方式

前卸式箕斗的構造，如圖4-13所示，由無上蓋的斗箱1、位于斗箱兩側的長方形牽引框2、卸載輪3、行走輪4、活動門5和轉軸6組成。牽引框2通過轉軸與斗箱相連，活動門5與牽引框鉚接成一個整體。

卸載時，箕斗前輪沿軌道1行走，如圖4-14所示，而卸載輪進入向上翹起的寬軌2，箕斗后輪被抬起脫離原運行軌面，使箕斗箱前傾而卸載。

前卸式箕斗構造簡單，卸載距離短，箕斗容積大，并可提升泥水。但標準箕斗的牽引框較大，斗箱易變形，卸載時容易卡住和不穩定。

B無卸載輪前卸式箕斗及其卸載方式

無卸載輪前卸式箕斗是在前卸式箕斗的基礎上制成的新型箕斗，其特點是將前卸式箕斗兩側突出的卸載輪去掉，在卸載口處配置了箕斗翻轉架，其卸載方式如圖4-15所示。當箕斗提至翻轉架時，箕斗與翻轉架一起繞回轉軸旋轉，向前傾斜約51。卸載。箕斗卸載后，與翻轉架一起靠自重復位，然后箕斗離開翻轉架，退入正常運行軌道。兩者相比，由于去掉了卸載輪，可以避免運行中發生碰撞管線和設備與人員辜故，擴大了箕斗的有效裝載寬度，提高了斷面利用率，提高了卸載速度（每次僅7～lls）。缺點是，箕斗提升過卷距離較短，僅500mm左右，所以除要求司機有熟練的操作技術外，絞車要有可靠的行程指示裝置，或者在導軌上設置過卷開關。

圖4-14前卸式箕斗卸載示意圖

1標準軌；2一寬軌

斜井提升容器、鋼絲繩、絞車的選擇基本上與豎井相同，所區別的是多一個提升傾角，這里不再敘述。

4.3.2.3斜井中安全設施

圖4-15無卸載輪前卸式箕斗卸載示意圖

l-翻轉架；2箕斗；3-牽引框架；4-導向架

斜井施工時，提升容器上下頻繁運行，一旦發生跑車事故，不僅會損壞設備，影響正常施工，而且會造成人身安全事故。為此必須針對造成跑車的原因，采取行之有效的措施，以便確保安全施工。

A井口預防跑車安全措施

(1)由于提升鋼絲繩不斷磨損、銹蝕，使鋼絲繩斷面面積減少，在長期變荷載作用下，會產生疲勞破壞；由于操作或急剎車造成沖擊荷載，可能釀成斷繩跑車事故。為此要嚴格按規定使用鋼絲繩，經常上油防銹，地滾安設齊全，建立定期檢查制度。

(2)鋼絲繩連接卡滑脫或軌道鋪設質量差，串車之間插銷不合格，運行中因車輛顛簸等都可能造成脫鉤跑車事故。為此，應該使用符合要求的插銷，提高鋪軌質量，采用繩套連接。

圖4-16井口逆止阻車器

l-阻車位置；2-通車位置

(3)由于井口掛鉤工疏忽，忘記掛鉤或掛鉤不合格而發生跑車事故。為此．斜井井口應設逆止阻車器或安全擋車板等擋車裝置。逆止阻車器加工簡單，使用可靠，但需人工操作。逆止阻車器工作如圖4-16所示。這種阻車器設于井口，礦車只能單方向上提，只有用腳踩下踏板后才可向下行駛。

B并內阻擋已跑車的安全措施

(1)鋼絲繩擋車簾。在斜井工作面上方20～40m處設可移動式擋車器，它是以兩根150mm的鋼管為立柱，用鋼絲繩與直徑為25mm的圓鋼編成簾形，手拉懸吊鋼絲繩將簾上提，礦車可以通過；放松懸吊繩，簾子下落而起擋車作用，如圖4-17所示。

圖4-17鋼絲繩擋車簾

1-懸吊繩；2一立柱；3-錨桿式吊環；4-鋼絲繩編網；5-圓鋼

(2)常閉式型鋼阻車器。該阻車器是由重型鋼軌焊接而成，如圖4-18所示，它的一端有配重，另一端通過鋼繩經滑輪上提。當提升礦車需要通過此阻車器時，用人工拉起阻車器，讓礦車通過，之后借自重落下；當礦車發生跑車時，即可阻止礦車一直沖到工作面，防止撞傷工作人員。這種阻車器多安在距工作面5m處，當工作面推進10～15m時又移動一次。

(3)懸吊式自動擋車器。常設置在斜井井筒中部，如圖4-19所示。它是在斜井斷面上部安裝一根橫梁7，其上固定一個小框架3，框架上設有擺動桿1。擺動桿平時下垂到軌道中心位置上，距巷道底板約900mm，提升容器通過時能與擺動桿相碰，碰撞長度約100～200mm。當提升容器正常運行時，碰撞擺動桿1后，擺動幅度不大，觸不到框架上橫桿2；一旦發生跑車事故，脫鉤的提升容器碰撞擺動桿后，可將通過8號鐵絲4和擋車鋼軌6相連的橫桿2打開，8號鐵絲失去拉力，擋車鋼軌一端迅速落下，起到防止跑車的作用。

無論哪種安全擋車器，平時都要經常檢修、維護，定期試驗是否有效。只有這樣，～旦發生跑車才能確實發揮它們的保安作用。

圖4-18常閉式型鋼阻車器

1-滑輪；2一可伸縮橫梁；3-平衡錘；4-立柱；5-擋車器；6-配重

圖4-19懸吊式自動擋車器‘

1一擺動桿；2-橫桿；3-固定小框架；4-8號鐵絲；5-導向滑輪；6-擋車鋼軌；7-橫梁

上述幾靜安全擋車裝置，按其作用來說，或為預防提升容器跑入井內，或為阻擋已跑入井內的提升容器繼續闖入工作面，因此它們都是必需的，防患于未然的，但更主要的是應該千方百計不使礦車或箕斗發生跑車事故。所以在組織斜井施工時，首先要嚴格操作規程，嚴禁違章作業，提高安全責任感，加強對設備、鋼絲繩及掛鉤等連接裝置的維護檢修，避免跑車事故的發生，以確保斜井的安全施工。

4.3.2.4斜井排水

斜井掘進時，工作面在下方，當井筒中有涌水時，多集中到工作面。工作面有了水就會嚴重地影響鑿巖爆破和裝巖工作，使井筒的掘進速度顯著下降。因此，必須針對水的來源和大小，采取不同的治理措施：

(1)避。井筒位置的選擇要盡可能避開含水層。

(2)防。為了防止地表水流入或滲入井筒，設計時必須使井口標高高于最大洪水位，并在井口周圍挖掘環形排水溝，及時排水。

(3)堵。在過含水層時，可以采取工作面預注漿；如發現已砌壁滲水時，可以采用壁后注漿封堵涌水。

(4)截。當剩余水量沿頂板或兩幫流下時，應在底板每隔10～15m挖一道橫向水溝，將水截住，引入縱向水溝中，匯集井底排出。

(5)排。工作面的積水需要根據水量的大小采取不同的排水方式。

1)提升容囂配合潛水泵排水。當工作面水量小于5m3/h時，利用風動潛水泵將水排到提升容器內，隨巖石一起排出井外。

2)水力噴射泵排水。當工作面水量超過5TI13/h時，可以采用噴射泵做中間轉水工具，減少臥泵移動次數。圖4-20所示為噴射泵排水時的工作面布置圖。

圖4-20噴射泵排水工作面布置圖

1-原動泵兼水倉排水泵；2-主排水管；3-高壓排水管；4-噴射泵排水管；5-雙噴嘴噴射泵；6-伸縮管；7-伸縮管法蘭盤；8-吸水軟管；9-填料；IO-水倉

噴射泵由噴嘴、混合室、吸入室，擴散室、高壓供水管和排水管組成。

噴射泵的工作原理是：由原動泵供給的高壓水（噴射泵的能量來源）進入噴射泵的噴嘴，形成高速射流進入混合室，帶走空氣形成真空，工作面積水即可借助壓力差沿吸水管流入混合室中。于是吸入水和高壓水流充分混合進行能量交換，經擴散器使動能變為驅動力，混合水便可經排水管排到一定高度的水倉中，如圖4-21所示。

圖4-21 噴射泵構造圖

(a)單嘴噴射泵；(b)雙嘴噴射泵

噴射泵本身無運轉部件，工作可靠，構造簡單，體積小，制作安裝及更換方便，又可以排泥砂積水，所以現場采用較多。它的缺點是需要高揚程、大流量的原動泵，并且由于吸排一部分循環水，所以效率低，電耗大，一般一臺噴射泵的揚程僅有20～25m，兩臺聯用也只有50m左右，所以只能做中間排水之用。

3)臥泵排水。當工作面涌水量超過20～30rr13 /h時，則需在工作面直接設離心水泵排水。排水設備布置如圖4-22和圖4-23所示。

圖4-22水泵臺車工作情況示意圖

圖4-23某鐵礦排水示意圖

1-JBQ-2-10潛水泵；2一排水管；3-礦車代用水箱；4-80D12X9臥泵及臺車；5-浮放道岔；6-+165中段固寇泵站；7-排水管

4.3.2.5斜井支護

斜井支護施工在井筒傾角大于45。時，與豎井基本相同；當傾角小于45。時與平巷基本相同。但因斜井有一定的傾角，要注意支護結構的穩定性。常用斜井永久支護有現澆混凝土和噴射混凝土兩種，料石支護已不多見。

4.3.3斜井快速施工實例

某礦主斜井快速施工，是我國大斷面斜井機械化設備配套和施工技術工藝配套的典型實例。

(1)工程概況。該斜井為改擴建工程之膠帶輸送機斜井，設計斷面為半圓拱形，錨噴支護，凈斷面為12. 34m2，掘進斷面為15. 05rTi2，坡度16。，斜長960m。圍巖以粗砂巖、中細砂巖為主，f=6～10，涌水量為5～lOm3/h。

(2)機械化作業線及配套設備。采用多臺氣腿式鑿巖機鑿巖，8rr13箕斗提矸，40rr13裝配式斗形矸石倉排矸。實現了噴射混凝土遠距離管路輸料，1991年6月創月成井376. 2m、連續三個月成并825. 5m的紀錄。該礦主斜井施工機械化作業線和設備布置如圖4-24所示。

圖4-24某礦主斜井施工機械化作業線和設備布置示意圖

1-YT-28型鑿巖機；2-P120B型耙斗機；3-XQJ-8型箕斗；4-ZG-40型矸石倉；

5-KB212-8型自卸式汽車；6-ZJK-3/20到提升機

(3)施工工藝。施工工藝如下：

1)鉆眼爆破。鉆眼采用YT-28型氣腿式風動鑿巖機4～6臺同時作業，每臺約占工作寬度700～800mm。操作人員執行五定（人、鉆、位、眼、時）、兩專（安眼、修鉆）負責制。炮眼布置根據巖石性質變化及時調整數量、深度、角度等有關參數。一般炮眼深度取2m，掏槽方式為楔形另加中心眼。

采用3臺JK-3型激光指向，中、頂部兩臺交替前移，互相校正，用以劃定眼位；幫側部1臺控制腰線，便于水溝砌筑。

工作面鑿巖與6m以外耙斗機裝巖、接軌、移機同時進行。每茬炮后先頂板正中部分打錨桿眼20個左右，采用6臺鑿巖機，3臺用短釬、3臺用長釬相互交替套打錨桿眼、邊打安裝錨桿，而后在打炮眼時將拱部兩側錨桿補齊。

采用多組同時裝藥，約20～25min完成。放炮后通風約lOmin左右吹散炮煙。

2)裝巖、提升、排矸。裝巖采用P120B型耙斗裝巖機。該機斗容1.2rr13，其生產率平巷為120～180rr13／h，小于25。斜井為70～120rr13/h，軌距500mm，與箕斗軌距一致。工作時，將尾輪掛于距工作面6m以外，以便與鑿巖平行作業。耙巖最佳距離為25m以內，耙斗插入角

為70。。當箕斗運行時，利用間隙時間集中堆矸，工作面平均生產率可達97r'ri3/h。前移耙斗機時，采用滑輪組將兩邊死角矸石倒至中部，清底時間僅需20～30min。尾輪的固定楔距矸石面800mm左右，楔孔深度不小于350mm。

提升采用XQJ-8型容積為8rr13箕斗，軌距1500mm，使用24kg鋼軌，每15～20m設一地滾。箕斗體積、長度較大但裝滿率較低，因此要求裝巖司機、信號工、提升機司機緊密配合，4. 6min可裝1箕斗。井深500m時，裝提綜合能力為44. 5m3/h;井深900m時，裝提綜合能力可達39. 9m3/h。

排矸采用ZG-40型矸石倉，其容積為40rri3，與30m棧橋為整體結構，設計為鋼結構裝配式。矸石倉兩側有溜槽和氣動閘門，備有2臺8t自卸式汽車排矸石。汽車排矸運距0.5～lkm，能滿足箕斗卸載最高能力8次／h的排運要求。

為了滿足箕斗卸載快速安全要求，在矸石倉一側距卸載平臺30m處，設有PIH-1200工業電視，每次卸載僅需10～20s。

3)錨噴支護作業。永久支護設計為端錨式樹脂錨桿．直徑18mm，長1800mm，錨固力大于50kN。其間排距為800mm×800mm，噴射混凝土厚120mm。

噴射混凝土設計配合比為：水泥：砂：石子―1：2：2.5，水灰比0. 38，速凝劑摻量3%～4%。采用P2-5型噴射機與LJP-1型定量配料機，人工操作噴頭。井口設集中攪拌站，遠距離管路輸料。輸料距離增至700m以上時，采用輸料管路中途助吹措施，減少了堵管事故。

(4)施工輔助作業。為了在3h內完成循環進尺2m的作業目標，采取輔助工序與主要工序平行作業，平行作業率高達77%。

通風采用28kW局部通風機，布置在井口自然風流下方30m處，壓入式供風，采用+800mm膠質風筒。每隔lOOm設一道水幕，工作面設風水噴霧器，作業中粉塵含量控制在20mg/m3左右。

斜井工作面采用QOB-15N型隔膜泵排水，井筒內每200m設一臨時水倉。

新高山主斜井井內輔助裝備的布置如圖4-25所示。

圖4-25新高山主斜井掘井輔助裝備布置示意圖

1-中線激光儀；2-風筒；3-拱基線激光儀；4-壓風管；5靜壓打眼水管；6、7一噴射混凝土輸料管；8-排水管；9-灑水管；10-纜線吊鉤；11-信號、照明燈

(5)施工組織。采用一專多能技術層次高的人員機制，全井核定崗位定員139人。實行掘進“四六”制、噴混凝土“三八”制多工序平行交叉施工的勞動組織。每天完成掘錨7.5個循環，平均日進尺12. 8m噴混凝土兩班作業，一個班負貴耙斗機前初噴，另一個班負責復噴成井。其循環作業圖表如圖4-26所示。

(6)建立健全生產安全質量保證體系，實行跟班干部、技術人員、班長三結合，嚴格崗位責任制，加強設備維護管理，井口成立施工臨時指揮系統，全面協調和及時解決施工、安全、質量等全面問題。

在斜井施工中應用工業電視，棧橋卸載由提升機房監視，井下耙矸由調度室監視，保證施工作業情況及時反饋井口指揮組人員。

圖4-26某礦主斜井施工循環作業圖表