第8篇 斜井工程施工设计实用技术与图集.pdf

“ “ “ “ 第八篇 斜井工程施工设计 实用技术与图集 第一章斜井开拓与施工 第一节斜井开拓方式 井田开拓方式可分为 平硐开拓、 斜井开拓、 立井开拓和综合开拓四种。开拓方式选 择的正确与否将影响矿井的建设速度， 并与全矿的总投资、 劳动生产率及生产成本有着 极大的关系。在确定井田开拓方式时， 应按先平硐、 次斜井、 再次立井和综合开拓的顺序 选择之。 平硐开拓在技术上和经济上要比斜井、 立井等开拓方式有利得多， 具有投资少、 建设 速度快、 投产早、 成本低等优点。但真正适合平硐开拓方式的井田很少， 其应用范围有 限。 与此相比， 立井开拓方式的应用范围很广泛， 一般情况都可采用。但其施工复杂、 投 资大、 井筒内和井口设备多、 建设周期长， 故只有在地质、 地形等条件限定必须采用立井 开拓时方采用之。 斜井开拓介于上述两者之间， 具有投资省、 投产快、 效率高、 成本低等一系列优点。 国内外大、 中、 小型矿井都有采用。我国东北地区的鸡西、 鹤岗、 阜新等老矿区， 其小型煤 矿所采用的片盘斜井开拓方式占有较大比重， 且具有悠久的开采历史。我国西北地区现 有的生产矿井， 斜井开拓的比重约占一半以上， 而目前正在施工或近年来投产的矿井， 如 灵武矿务局的灵新一号井、 华亭矿区的陈家沟矿和砚北矿、 蒲白矿务局的朱家河矿等， 都 采用了斜井开拓方式。“ “ 年代， 我国为扭转北煤南运的局面， 在广东、 广西、 湖北、 江 铲斗左右回转角度各 ， 装岩能力高达 52 ; 二、 斜井掘进中使用的抓岩机 在倾角较大的斜井掘进中， 使用抓岩机是一种值得注意的趋向。从 2’ 年代起， 澳大 利亚、 加拿大， 南非 （阿扎尼亚） 、 美国、 前苏联等国都曾采用不同类型的抓岩机进行斜井 装岩工作。图 1 ; ; 5 是澳大利亚使用的一种能沿顶板轨道移动的瓣式抓岩机。*2 年以来， 已用这种设备开凿了倾角 597 5’9、 5’’’ 多米长的斜并。 图 1 ; ; 2 是目前北美使用的克赖德门抓岩机， 目前约有 2’ 台。美国曾用它掘进 倾角 529和 229的斜井， 获得比较好的效果。该机由一个用角钢制成的笼栅将机器后部围 第三章装岩 住。机器本身装有七个远距离控制的压风缸， 工作时用四个压风缸操纵能向四面摆动的 伸缩臂， 臂的伸长距离 “， 臂全长 “62“,“2 型 “前卸式箕斗， 三个月成井 5’“， 平均月成井 5-’5“， 最高月成井 -3’5“， 达到当今国内外斜井快速施工先进水平。这 些成功经验为今后搞大型机械化配套提供了宝贵的资料。 为对不同配套方案的综合排矸能力进行分析， 现用 （ 4 - 4 *） 式计算 6“ - 型 工作面排水射水泵、 电动潜水泵、 风动潜水泵 激光指向仪; “ , 型 通风方式压入式通风、 混合通风 注（） 绞车型号;/ “ / “ ， “ “ ， 3 1A . 台 隔膜泵04 104、 4 7 ’ （0） . 台 耙斗机“ ’ 台 喷浆机 7 ’ 台 压风机A’“B ’ 台 局扇864 7 0’ 7 ’， 864 7 ’ 7 ’ 水泵““9/ 5 0， 6CD 7 “B’ 点泵’， 台 激光指向仪 该斜井施工取得了平均月进尺 */、 最高月进尺 / 的好成绩， 安全无事故， 工 程质量全优。 观台箕斗斜井比金刚箕斗斜井的平均施工速度快了近一倍， 其技术关键在于实现了 装岩机械化。这为 “左右的大倾角斜井施工积累了宝贵的经验。 010 第八篇斜井工程施工设计实用技术与图集 第九章斜井延深 第一节施工方案 为了保证矿井正常的生产接续， 形成新的更深的生产水平， 井筒需要向下延长， 在矿 山建设中称为延深。斜井延深可分为两大类， 即在现斜井的底部下延的原位延深法和在 井下现生产水平另行开凿暗斜井的延深法。主、 副井多采用原位延深法， 以减少生产提 升环节。 有的矿井因地质条件或现有井筒本身所限等原因采用从地面开凿新的斜井以达到 延深目的， 这与一般斜井施工并无区别， 这里不再介绍。 斜井井筒延深施工按工作面推进方向分以下三种施工方案 （） 上山延深法； （“） 下山延深法； （） 上、 下山同时延深的混合法， 即上下贯通延深。 斜井延深施工按延深与生产的关系分以下三种施工方案 （） 不停止生产提升进行延深； （“） 利用其中一套生产提升进行延深； （） 全部停止生产提升进行延深。 各矿可根据实际情况， 在处理好基建与生产的关系且满足延深要求的情况下加以选 择。 第九章斜井延深 第二节保护设施 一、 固定式保护设施 （一） 保护岩柱 设置在生产水平以下， 延深车场的上方， 作用是阻止上部井筒生产提升容器及其它 物件滑落到延深工作面， 如图 “ “ 所示。 图 “ “ 保护岩柱结构示意图 全断面岩柱； 非全断面岩柱 保护岩柱长度不小于 ’。适用于中硬以上岩层及倾角 *以下的斜井。 （二） 木垛式 木垛高不小于 ’， 木垛下方打顶柱， 木垛用扒钉固定。所用圆木直径不小于 ,**， 如图 “ “ , 所示。 适用于倾角小于 *的斜井。 （三） 钢柱排木式 钢柱迎面从底板到顶板钉一排圆木， 钢柱下方打斜顶子加强支撑， 钢柱与圆木顶柱 之间用钢筋箍螺栓固结， 如图 “ “ 所示。适用于倾角小于 *的斜井。 （四） 吊桥 吊桥安装在斜井与上部甩车场的岔口处， 利用电动绞车牵引起落， 既能防止生产提 升容器滑落到延深工作面， 又能维持上部甩车场作业， 使延深掘进与生产同时进行， 干扰 - 第八篇斜井工程施工设计实用技术与图集 小， 如图 “ “ 所示。 图 “ “ 木垛式保护设施示意图 木垛； 顶柱， ’； 延深工作面； 甩车场； *矿车 图 “ “ 钢柱排木式结构示意图 生产提升矿车； 排木， ’； 钢柱， *,- ； 延深提升矿车 吊桥延深法适用于倾角小于 ’.的斜井， 广东省石鼓煤矿用过， 效果良好。 二、 移动式保护设施 移动式保护设施随延深工作面的推进向前移动， 与工作面保持 ’ / ’ 距离。作用 是阻止延深提升容器及其它物件滑落到工作面。 0 第九章斜井延深 图 “ “ 吊桥延深示意图 上段生产井筒； 吊桥提升装置； ’上部甩车场； 导向轨； 纵向方木； 承桥墙； *延深工作面； 起吊滑轮； 导向滑轮； 起吊横梁； 引桥枕木； 吊桥； ’吊环 第三节提升方式 一、 利用生产绞车直接提升下山工作面矸石 提升方式 利用生产绞车直接提升下山工作面矸石， 如图 “ “ 所示。 布置要求 利用生产绞车直接进行延深， 矸石提升到地面， 或由井下中间水平转载。 图 “ “ 利用生产绞车直接提升 地面卸载栈桥； 斜井井筒； ’生产水平甩车场； 延深工作面 优点 利用永久设施延深， 不用安新绞车， 节省工程量， 缩短准备时间。 * 第八篇斜井工程施工设计实用技术与图集 缺点 生产提升与延深提升相互干扰， 随着延深距离的加长， 提升时间增加， 对生产 影响更加突出。 适用条件 生产绞车有富裕的提升能力， 其钢丝绳长度能满足延深要求。 二、 利用延深绞车提升下山工作面矸石 按延深绞车布置方式又可分为三类。 （） 延深绞车布置在井筒内， 并在生产水平车场上方的对侧 布置要求 延深绞车提升延深工作面矸石甩到车场， 由生产绞车拉串车转排； 必须在延深绞车上方设保护设施， 如图 “ 所示。 图 “ 延深绞车在生产车场上方 保护设施； 延深绞车； ’矿车； 延深斜井； 生产绞车提升矿车； 车场 优缺点 不必开凿专用绞车硐室； 提升能力小。 适用条件 生产提升机提升能力有一定富裕但钢丝绳长度不能满足延深要求时适 用。 （） 延深绞车布置在生产车场上方一侧的专用硐室中布置要求 延深绞车的钢丝绳 经导向轮引向延深井筒； 导向乾与车场道尖的距离为提升矿车总长加上过卷距离 （一般 为 *） ； 专用绞房有两个出口， 如图 “ 所示。 优缺点 提升能力较大； 要开凿专用绞车硐室， 准备时间较长。 适用条件 生产提升机的提升能力有一定富裕但钢丝绳长度不能满足延深要求时适 用。 （’） 延深绞车布置在延深井筒底板岩石的专用硐室中 , 第九章斜井延深 布置要求 利用下段井筒的生产接力提升绞车作延深绞车， 作上山绳道与井简底板 贯通， 出绳口上方挖横截水沟， 截住井筒上方来水以免流入绞车房内， 出绳口安置导向 轮， 导向轮外缘不得超过延深井筒外轨面， 敞口部分用 “ 厚钢板封盖， 如图 所示。 图 ’延深绞车布置在车场上方专用硐石 生产提升矿车； 延深斜井； *延深工作面； 延深提升矿车； 甩车场； ,绳道； ’延深绞车房 图 延深绞车布置在底板专用硐石 延深绞车； 风道； *绳道； 横截水沟； 、 矿车； ,导向轮； ’延深斜井 优缺点 利用永久提升设备延深， 提升能力大， 有利于提高延深速度； 准备工程量大， 准备时间长。 适用条件 生产提升机的提升能力有一定富裕但钢丝绳长度不能满足延深要求。 “’ 第八篇斜井工程施工设计实用技术与图集 三、 利用延深绞车提升上山工作面矸石 按延深绞车提升方式不同可分两种情况。 （一） 上山掘进单段提升 布置要求 设在上山与平巷接口处一侧的专用绞车， 提升矿车， 运送材料和矸石， 钢 丝绳引至工作面越过一个回头轮用挂钩挂在矿车上； 矿车甩到下部车场后， 再经生产绞 车转排出井， 如图 “ “ 所示。 图 “ “ 上山掘进单段提升示意图 绞车； 立轮； 滑轮； ’上山掘进工作面 优缺点 设备型号小， 硐室工程量小， 准备工作快； 提升能力低， 回头轮安设不牢易出 事故。 适用条件 上山长度不大， 不超过绞车缠绳长度时适用。 （二） 上山掘进多段提升 布置要求 在上山中部增设临时绞车， 实行分段提升， 如图 “ “ 所示。 优缺点 用小型设备实现长距离上山掘进， 环节多， 提升能力低。 适用条件 上山长度超过一台绞车缠绳量时适用。 四、 混合法延深斜井的提升方式 提升方式 上、 下山提升同时进行， 如图 “ “ 所示。 布置要求 在延深斜井中安装两台绞车， 一台在生产水平以上的底板岩石中， 绳道透 过底板； 另一台在延深水平车场一侧。两个工作面相向掘进贯通。 第九章斜井延深 图 “ “ 上山掘进多段提升示意图 上山工作面； 绞车； ’挡车器； 下部车场 图 “ “ 上、 下山同时延深示意图 下山掘进绞车； 下山工作面； ’上山工作面； 上山掘进绞车； 生产提升井； *生产水平； 延深水平 施工时下山工作面矿车由生产水平甩车， 上山工作面则由延深水平甩车， 再由生产 提升转排出井。 优缺点 延深速度快， 可缩短施工工期。但辅助工程量大， 多一套提升设备和人员， 延深施工组织管理工作复杂。 适用条件 已形成延深水平； 延深斜长过大或需要将一个生产井筒一次延深几个阶 段。 第八篇斜井工程施工设计实用技术与图集 第四节延深实例 至目前， 我国斜井延深实例不多， 但延深的斜长和掘进断面都有较大的， 施工方案多 采用下山延深法， 贯通施工法也有采用， 可收集到的延深施工实例参见下表。 表 “ “ 斜井延深实例 矿井名称 岩石坚 固系数 （） 掘进 断面 （ ） 永久 支护 倾角 延深 斜长 （） 施工 方案 保护 设施 施工 天数 延深成 井速度 （’月） 铜川东坡矿二号风井 *料石,-./0*0贯通 ,.. 铜川鸭口矿风井 1料石,-,,,贯通 11 开滦林西 水平主下山 1锚喷-0*1下山 “ ,,,1, 开滦林西 水平副下山 1***锚喷-0*1下山 “ .10.. 双鸭山双阳二井主井 * 锚喷料石 ,-*1/下山 1.0 双鸭山双阳二井一副井 锚喷,-.下山 1*, 双鸭山七星四井主井 锚喷-*1/10下山 1* 双鸭山新安斜井主井 *锚喷-*1/,下山 01*01 龙凤矿北龙风三号井 .锚喷*1-*,1下山 .0* 老虎台矿人车斜井1 0喷砼*1-贯通 *1. 注保护设施为挡车器；“双绳保险，铁道门； “提升设备均为绞车、 矿车。 ,1. 第九章斜井延深 第十章斜井施工技术展望 第一节机械化作业线的几点改进和设想 （） 目前我国一些矿区的斜井施工机械化作业线装备程度较高， 施工生产能力比较 大， 施工速度较快， 质量效益都较好， 已达到了国内外先进水平。但从整体配套形式看， 还不能实现动力单一化， 有很多技术问题尚未解决。若井下施工完全用压风动力机械， 则井上下施工管理将简化， 可减少动力电缆下井， 减少大量电器设备， 也使井下空间加 宽， 作业方便。但是目前国内还没有研制斜井风动装岩机械。若全部改用电力机械， 采 用电动凿岩机， 这在技术上是可行的， 喷射砼无压风又成问题。因此很难实现这一设想。 但至少工作面可采用单一风动机械打眼、 安锚杆。风动锚杆机钻速和功率有些不足， 动 力应适当加强， 以便使用可靠， 达到预期效果。 （“） 斜井机械化作业线中的耙斗机装岩、 箕斗运输在一定程度上受到巷道断面和坡 度的限制。当斜井角度大于 “时， 耙斗装岩效率将大大降低， 装矸速度很慢， 应研制适 合不同斜井倾角的装岩和运输机械， 实现各种条件下的高效、 高速度机械化作业。 （） 气腿式凿岩机固然有搬运方便， 操作维修简单的优点， 但斜井操作工人进出工作 面搬运风钻的劳动强度仍然较大， 而且多台风钻作业人员多， 工作面噪音大、 雾气大， 虽 然有锚杆作临时支护， 终究不能全面支护， 对顶板的小块岩石在安全管理和防止冒落伤 人上没有根本的保证。 总之， 今后应立足对国内现有斜井施工机械化装备的全面比较分析， 从适应范围的 ’ 第八篇斜井工程施工设计实用技术与图集 广度和深度去研究和改进， 并结合我国的劳动组织方法， 使掘进作业与辅助作业各环节 协调一致， 进行全面配套完善， 创出高效、 安全的斜井机械化配套作业线。 第二节发展与展望 今后相当长一段时间内， 斜井施工仍将以钻爆法为主。为进一步完善、 提高机械化 配套作业线的技术水平， 应从以下几方面着手。 一、 机械化配套作业线应形成系列 为能在不同条件下选用相应的作业线施工， 应使作业线形成系列。目前各地发展很 不平衡， 有关部门应尽快把作业线定型， 以利全国推广。 例如， 箕斗容积可分为 “、 “和 “， 相应地轨距分为 ’’““、 ’’““ 和 *’’““ 等几个系列； 耙斗装岩机的耙斗容积可系列化， 分为 ’“、 ’“、 “、 *“等若干档次； 提升机可按滚筒直径来选择； 装配式矸石仓及栈桥可分为几种型号， 与相应设备配套。 二、 进一步完善中深孔光爆 经过近几年的努力， 斜井循环进尺已由过去的 , - “ 提高到 - ’“， 如何 把循环进尺提高到 * - “、 光爆成型符合使用要求， 这是我们面临的新课题。这里涉 及到钻具、 爆破器材、 布眼方式等一系列问题， 需要协作攻关。 三、 要抓紧研制斜井凿岩台车 为提高打眼的机械化水平， 一些单位在耙斗式装岩机的基础上， 研制改进形成钻装 机， 并组成以钻装机为主的机械化作业线。. 年我国还引进了一批 ’’’/0 液压钻装 机， 有的也组成了机械化作业线。但是， 国产钻装机打眼速度低于多台气腿式风动凿岩 机， 且设备的结构、 性能尚不完善， 未能推广使用； 进口的 ’’’/0 钻装机也存在钻臂少、 备件供应不足等问题， 目前也未能继续使用， 有待在实践中进一步完善。因此， 应研制适 合斜井耙斗机装岩条件下的小型凿岩钻车或使现有凿岩台车适应大倾角的要求， 来实现 快速、 安全的凿岩工作。 .’. 第十章斜井施工技术展望 四、 应研制适合倾角大于 “的装岩设备 我国目前普遍使用以耙斗机装岩为主形成的机械化配套作业线， 这使得凿岩台车无 法到工作面仍用气腿式凿岩不能实现全机械化。我国目前的侧卸装岩机只能适应倾角 左右的斜井， 英国、 日本、 德国等国家都有适合倾角 “ ’的斜井的装岩设备， 美国 使用铲运机， 也能适应大倾角的要求。澳大利亚、 加拿大、 南非 （阿扎尼亚） 、 美国、 前苏联 等国都曾采用一不同类型的抓岩机进行斜井装岩工作。我国应重视大倾角斜井装岩设 备的研制工作。 五、 完善潮喷或湿喷 我国目前潮喷技术尚不完善， 特别是在斜井施工中， 长距离输料和潮喷还不能适应 施工的需要。因此， 进一步研究并完善潮喷或湿喷技术， 减少喷射回弹量， 降低粉尘浓 度， 以搞好综合防尘。这在今后的斜井施工中尤为迫切。 六、 防治水技术亟待提高 斜井施工中的少量涌水 （ “*,-） ， 一般采用潜水泵排入箕斗， 随矸石一起升井。涌 水量在 “*. - 以上时， 可采取截、 堵水措施后， 开凿水仓泵房， 转排至地面。然而在遇到 较大涌水时， 治理则费工费时， 影响作业环境和安全， 影响机械化设备作用的全面发挥， 进而严重影响施工速度。近年来， 不少井筒应用工作面预注浆、 壁后注浆和井点降水位 等方法治理涌水， 取得了成功。但技术不完善， 可靠程度还不高。因此进一步研究斜井 施工中的防治水技术也是一个重要课题。 七、 施工队伍专业化 与立井施工一样， 斜井施工也有自身特点。每个矿区应保持一两支稳定的斜井施工 专业队伍， 该队伍有定型化设备， 待准备工作完成后， 专业队就能正常施工， 千米井筒 ’ “ 个月即可到底， 并可为矿区斜井井筒延深和上、 下山施工服务。 八、 管理手段进一步现代化 今后一方面要继续完善和提高斜井施工作业线， 同时也要使管理手段进一步现代 化， 广泛利用科技新成果。例如微机、 网络技术和工业电视的应用， 以及信号、 通讯、 瓦斯 监控等方面的智能化、 自动化， 使斜井施工的管理水平进一步提高。 / 第八篇斜井工程施工设计实用技术与图集