斜井施工技术的发展和应用.docx
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斜井施工技术的发展和应用
斜井施工技术的发展和应用
斜井开拓方式具有投资省、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。
随着矿井装备的不断改进和施工技术的不断提高，斜井开拓不仅在中小型矿井广为采用，在大型矿井的应用也日益增多。
而且随着矿井生产机械化的发展，强力皮带运输机和大倾角强力皮带运输机的广泛应用，加之，斜井提升能力大，可实现矿井运输机械化，还便于新水平的延伸，斜井和斜立井联合开拓方式引起国内外采矿工程界的兴趣和重视。
1.斜井施工工艺的发展
建国后的头二十年，斜井（巷）施工处于落后状态，月成井速度一直徘徊在35~40m的水平间。
七十年代初，湖南花萼里立斜井最早配套成功“三斗一喷”工艺以后，实现了月成井331.3m的全国纪录，这种施工速度的突破，标志着一种新工艺的诞生，它使斜井施工技术进入一个新阶段。
以后全国对这种新工艺推广应用、改进，多次突破世界斜井最高月进度，特别是铜川下节石二采区风井施工中，1974年12月创出月成井705.3m的世界最高斜井快速施工的纪录（见附表1）。
表1国内斜井快速施工实例
工程名称
施工年月
月成井m
倾角（o）
掘进断面
岩硬度
井筒漏水
支护形式
涟邵花萼里主斜井
71-05
331.3
25
8.1m
6~8
5
喷射砼
铜川陈家山二采主斜井
73-09
452.1
15
7.3m
3~6
<3
喷射砼
铜川下石节暗斜井
73-11
504.5
16.5
8.9m
4~6
<1
喷射砼
铜川陈家山三采行人井
74-03
605.2
12.5
7.5m
4~6
<2
喷射砼
铜川陈家山二采风井
74-12
705.3
16.5
9.23m
4~6
<2
喷射砼
大同云岗材料井
76-10
235.1
14.5
11.84m
锚喷
阳泉石沟主斜井
84-11
150.7
16
19.03m
料石
安家岭井工1#主斜井
2003年
140
12
19.7m
6~8
28
锚喷
以上斜井施工技术的发展归纳起来主要有以下几点：
（1）加大排矸设备配套能力，即把装岩机、提升绞车能力和箕斗、矸石斗的容积按比例加大，大大缩短装运工序时间。
（2）加深炮眼、改进爆破方式、提高爆破效率，即跑眼深2.4~3.0m，采用三角柱直眼掏槽，高威力炸药爆破，周边眼使用低威力炸药或小药卷进行光面爆破，取得快速、高效的效果。
（3）双套混凝土机远距离输料支护。
在输料管上，每隔百米安设一堵管显示器，显示堵管部位，缩短故障处理时间。
（4）辅助作业快速化，即快凝水泥粘结中腰线基桩改进为激光导向，风泵排水和快速接头延长管路。
至此，我国斜井施工由“三斗一喷”发展为“三斗二光”，即“耙斗机装岩、箕斗提升、斗形矸石仓排矸、激光导向、光面爆破”施工工艺，逐步形成了具有自己特色的斜井机械化作业及设备配套。
随着矿井开拓向深部发展和施工装备、施工方法和工艺的不断改进，大断面斜井快速施工也得到发展，阳泉局于1984年11月在贵石沟主斜井施工中创出大断面斜井快速施工月成井150.7m的新纪录；大同局于1991年6月在马脊梁新高山主斜井快速施工中创出月成井376.2m的新纪录，这为大断面深斜井持续快速施工开创了新篇章。
2.斜井施工技术的应用
2.1承担斜井设备配套情况
我国斜井快速施工已逐步形成具有自己特色的机械化作业线及配套设备，主要有激光指向、光面爆破、耙斗装岩机、箕斗提升、斗形矸石仓排矸，即，“两光”“三斗”的成熟经验。
经过多个斜井施工的经验积累，目前形成了包含“四大二光”施工工艺的斜井施工工法。
即，根据工程特点选用大提升机、大提升容器（箕斗）、大装岩机、大排矸车等装、提、运配套设备，采用激光指向、中深孔光面爆破、打眼和支护平行作业施工工艺，以实现快速施工。
施工工程设备配套表见表2。
表2施工工程设备配套表
工程名称
绞车
提升容器
装岩机
凿岩机
排矸设备
排水
测量
三交河主斜井
JK-2/20
0.75m3
自卸式
P-60B
YT-28
8T自卸车
D80-45x6卧泵
激光
韩庄主斜井
JK-2.5/11.5
6m3箕斗
PY-90
7655型
矿车
DM25-30
DM46-50
激光
安家岭主斜井
JK-2/20
JD-55
6m3
前卸式
P-120B
YT-28
17t自卸
2L50
排污
WQ70-40
WQ50-50
BJ2Y-1
观台箕斗斜井
XKT1x2x1.5B
JD40
3m3
前卸式
P-60
YT-23
1t矿车
卧泵加
电泵
激光
李家楼主斜井
JD-40型
1t
翻斗矿车
P-60B
7655风钻
矿车
IS8050
壁虎Ⅱ型
激光
2.2施工工艺原理
按照“四大二光”的施工工艺，较小断面井筒可用单钩提升，12m3以上断面可使用双钩提升，双钩提升时设备布置方式见斜井施工设备布置图。
地面排矸方式根据现场地理条件由采用大容积矸石仓改变为落地式矸石仓，配装载机装矸大型自卸汽车排矸，或选用大容量翻斗车直接排矸更具大的特点，且提升与地面排矸不相制约。
排矸方式布置见斜井施工地面排矸方式示意图。
1—6m3箕斗2—1m3矿车3—P-120B装岩机4—动力电缆
5—￠700风筒6—激光指向仪7—ф50供水管
8—ф100压风管9—排水管ф100、ф150各一趟
图1斜井施工设备布置图
1—栈桥2—6m3箕斗3—翻矸架4—天轮架
5—绞车JK-2/206—自卸车
图2斜井施工地面排矸方式示意图
2.3凿岩与爆破
采用多台YT-28型气腿式凿岩机打眼，为保证打眼效率，炮眼深度宜2.5m，采用复式混合掏槽方式，选用防水乳化炸药或水胶炸药，能有效地消除水和杂散电流影响，爆破效率一般可达90%以上。
2.4井筒水的治理
对于斜井漏水一般采用截排水方式，即在主要含水层的下部设临时水仓，将上部井筒漏水截住，利用卧泵排到地面，工作面漏水利用排污风泵或潜水泵排到上部临时水仓；矿用排水泵耐用、效率高，配合井筒中间截排水措施，为斜井快速施工奠定了基础。
2.5主要设备配套方案
经过多个斜井的施工实践，形成了如下较为成熟的斜井施工设备配套方案（见主要设备配套方案表）
表3主要设备配套方案表
设备用途
型号
适用断面（m2）
适用井深（m）
<10
<15
<18
>18
<600
<1000
<12000
提升绞车
TSJ-1600/1224
√
√
√
JK-2/20
√
√
√
JK-2.5/20
√
√
√
√
提升容器
0.75~1.5m3V型翻斗
√
√
√
4~6m3前卸箕斗
√
√
√
√
6~8m3前卸箕斗
√
√
√
√
装岩设备
P-30B
√
√
√
√
P-60B
√
√
√
√
P90B
√
√
√
√
P-120B
√
√
√
√
2.6部分工程施工实例和平均进度对比
部分斜井工程施工进度统计表
工程名称
倾角°
断面（m2）
长度m
最高月进尺m
平均月进尺m
北铭河主回风斜井
25.5
17.1
734
45
25
观台箕斗斜井
32
19
855.7
74
54.5
安家岭主斜井
12
19.7
906
140
李家楼主斜井
16
13.7
384.6
110.2
南关主斜井
25
8.6
724
120.5
小回沟主斜井
23
17.07
110
东庄主斜井
25
12.55
570
近年立、斜井筒年度平均对比表
进尺
年度
立井井筒
斜井井筒
2001年
81.25
72.04
2002年
75.64
75.99
2003年
80.11
80.03
2004年
84.37
81.39
3.当前斜井施工存在问题和体会
3.1设备配套问题
近年斜井施工配套设备实现了诸如自动卸矸箕斗、气腿式凿岩机、专用锚杆机等比较先进的机械化配套，但是，80~90年代曾经设想的在耙装机上配置两台快速钻进的液压钻，利用液压动力实现进出工作面的伸缩道床和后部调车机械化，使耙装机的功率变为钻、装、调机组，但到目前并未实现。
斜井施工用的较大能力的侧装岩机和国外已普遍使用的大倾角斜井抓岩机和斜井掘进产运机均未普遍使用，喷射混凝土支护还是人抱喷头和人工上料等，也就是说目前斜井施工设备配套并未完全机械化，还有待进一步改进；或者说，应尽快研制应用斜井施工钻车。
3.2效率
由于某些工序环节尚未完全实现机械化，同时未实现一工多能的综合工种，人员较多，掘进工序和全员效率偏低。
3.3进度
近年斜井施工速度并无大的突破，10m2以下断面斜井施工全国纪录还是70年代创造的，大于10m2断面斜井施工全国纪录是80年代创造的，平均进度由于还未完全解决暗斜井（包括下山工程）施工机械化配套，影响了斜井（巷）施工的平均速度。
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