矿业工程中斜井施工新技术浅谈.doc

矿业工程中斜井施工新技术浅谈文章摘要：随着矿井集中化、人性化、机械化和自动化程度不断提高，要求发展连续运输工艺，增大提升能力，国内外许多新建和扩建矿井，包括开采深度较深的大型矿井，都趋向于采用斜井施工新技术。本文旨在简介斜井施工新技术的基本形式及其特点，为将来深入了解奠定基础。关键字：矿业工程 斜井施工 装岩提升 斜井开拓 爆破 锚喷支护斜井施工是掘进方向居于水平和垂直之间的一种施工方式，一般在长隧道施工中设置斜井以增加工作面，缩短工期，但会增加运输成本和修建井的投入。而在隧道贯通后，根据设计，或是作为通风管道，或是封死，或是堵住。斜井的井筒断面形状和支护形式的选择与平巷基本相同，但斜井服务年限长，且从受力性能、采用石材整体式支护及锚喷支护的方便性等因素考虑，斜井断面多采用半圆拱形、圆弧拱形或三心拱形断面。一、装岩提升施工技术矿井提升实际上就是井筒中的运输工作，是全矿运输系统中的重要环节。矿井提升方式有钢丝绳提升、带式运送机提升、水力提升及气力提升。其设备包括提升机、提升容器、提升钢丝绳、井架、天轮以及装卸装备等。由于矿井提升工作是使罐笼或箕斗在矿中以高速做往复运动，尤其是运送人员，要求提升机运行准确、安全可靠。在斜井系统中，应用最广泛的有箕斗提升系统、串车提升系统及人车提升系统。1、箕斗（罐笼）提升系统箕斗（罐笼）提升系统般采用箕斗（罐笼）作为提升容器，两条钢丝绳分别悬挂着两个箕斗（罐笼），他们的一端绕过井架的天轮，以相反的方向缠绕并固定在提升机的两个卷筒上。起动提升机后，位于井底且已经装载完毕的重载箕斗（罐笼），将经井筒被提升到地表；位于地面卸载水平的空载箕斗（罐笼），将同时被下放，如此往复，完成提升工作。提升机多用缠绕卷筒式或多绳摩擦轮式，后者发展很快，其布置方式有井塔式和落地式。这种提升系统主要用作大、中型矿井的主井提升。斜井倾角一般在3040。2、串车提升系统串车提升系统一般采用矿车作为提升容器，有单钩和双钩提升之分。但须有防跑车装置，防止跑车事故。采用串车（台车）提升时，矿山生产能力受到很大限制，这类提升系统多用于矿体埋藏深度不大的中小型矿山。在系统中设置溜井放矿系统，将有利于贮矿、均衡提升任务和增大提升能力。少数大型矿山用串车斜井作为副井。串车斜井的井筒倾角以25以下为宜，我国部分矿山串车斜井的最大倾角达30，如龙烟铁矿、湘潭锰矿和下垄钨矿等。斜井倾角偏大时，串车在提升中的纵向稳定性较差，矿车装满系数低，完成的提升量相应少。斜井倾角过小，不仅增加斜井长度，而且下放空车困难。3、人车提升系统根据安全规定，人员上下的主要倾斜井巷，垂深超过50m，应装设机械运送人员的设备。斜井人车，就是这种设备之一。这种系统须有可靠的断绳防坠器和安全信号。二、斜井开拓施工技术斜井开拓适用于缓倾斜和倾斜矿床，特别适用于倾角为2040的层状矿床的开拓。对于急倾斜侧翼倾覆的矿床可用侧翼斜井开拓，也有在急倾斜矿床采用伪倾斜斜井开拓的。斜井开拓较竖井开拓简单，建设速度快，投资小。但由于提升能力小，经营费用高，管理复杂，故多用于开拓埋藏不深的中、小型矿山，大型矿山使用较少。随着带式输送机的发展，为大型或特大型矿山采用斜井开拓提供了可能。在国外，不少矿山采用带式输送机斜井开拓，并向大型化发展。带宽达14002000mm，单机长度已突破1000m，斜井斜长达20004000m，带式输送机上坡可达1820，下坡1516，自动化程度越来越高，安全设施和保护装置日臻完善。在我国，斜井开拓在金属矿山和铀矿山使用较多。个别矿山采用带式输送机提升矿石，如玉石洼铁矿等。斜井除用作提升矿石外，还可作为辅助井，如通风井、措施井、充填井和排水井等。三、爆破施工技术爆破施工利用炸药在空气、水、土石介质或物体中爆炸所产生的压缩、松动、破坏、抛掷及杀伤作用，达到预期目的的一门技术。研究的范围包括：炸药、火具的性质和使用方法，装药（药包）在各种介质中的爆炸作用，装药对目标的接触爆破和非接触爆破，各类爆破作业的组织与实施。光面爆破是井巷掘进中的一种新爆破技术，它是控制爆破中的一种方法，目的是使爆破后留下的井巷围岩形状规则，符合设计要求，具有表面平整，损伤小，稳定性好。 光面爆破只限于断面周边一层岩石（主要是顶部和两帮），所以又称为轮廓爆破或周边爆破。它具有减少超挖（特别是在软岩中）、成形好、围岩稳定性好、提高井巷施工进度、降低巷道支护成本等优点。然而目前，由于对光爆的认识不足，在岩巷掘进爆破中普遍存在少打眼、乱打眼、多装药、乱放炮的现象，造成的后果是炮眼利用率低、岩石碎块抛掷远，爆堆不集中，周边超挖大，巷道成形差，围岩松动破坏严重，在松软岩层中，周边很难留下半边眼痕。大大影响了掘进速度，增加了支护成本。四、锚喷支护施工技术锚喷支护与传统的支撑式巷道支护相比，具有显着的技术经济优越性。目前，锚喷支护已成为井下巷道支护的重要形式，同时锚喷支护技术也是一项复杂的系统工程，锚喷支护的成败不仅与巷道支护设计、施工、支护材料质量有关，而且与巷道所处的围岩岩性有关。特别是对于由于软岩产生的破坏，锚喷支护技术卓有成效。从理论上讲，锚喷支护属于“主动”支护，锚杆安装后在围岩内部对围岩进行加固，迅速形成一个围岩支护的整体承载结构，能够充分地利用围岩自承能力，减小围岩变形，防止离层和片帮，改善巷道的稳定。巷道开挖后，破坏了原有岩体的力学平衡状态，引起巷道周围的岩石产生位移和应力的重新分布，出现了顶板下沉、底板鼓起、两帮移近及片帮冒顶等现象。这些现象出现的时间、形式、及程度，与围岩所处的地质条件和物理力学性质有关。假定巷断面为拱形，锚杆依次安装后，锚固端与垫板之间会形成压缩带。压缩带在巷道围岩内形成后，如同完整碹体，它与巷道帮顶的深部围岩紧密啮合。锚杆压缩带形成的碹体与巷道内衬混凝土碹、其它框形支架相比，有更好的抗压性能，不易产生应力集中现象。可见锚杆支护不仅成本，而且有很大的支撑力与发展潜力。实践证明，在支护安装前后，由于应力差的影响，都会产生巷道围岩变形，使喷体与外层围岩呈受压状态，即：巷道围岩会产生切向应力。当围岩切向的压应力超过围岩的单轴抗压强度时就会产生变形或断裂。锚喷支护巷道围岩受压所呈现的断裂破坏，通常首先是发生在拱顶部位。断裂裂口碎屑脱离喷体后，裂口两侧的切向压力立即缓解，促使围岩向巷内移近，锚杆拉力相应增大，杆体增长。围岩变形由于断裂裂口存在，随围岩切向应力会向深部转移，促使断裂现象向深部发展，新的断裂碎屑在挤压过程中使外部断口扩大变宽甚至造成岩块脱落，杆体外端裸露。由于围岩变形，压应力继续向外层围岩转移，断裂继续向深部发展，导致锚杆切向载荷增加，使杆体呈弯曲变形导锚杆失效。斜井施工新技术是重要的矿业工程施工技术，是项目工程的基础，关系着工程的整体质量，因此我们要科学、系统地了解的该项技术，积累专业知识以便为将来开展工程准备工作、支护安装工作、维持施工环境稳定及确保安全施工等一些列工作奠定基础，同时在施工作业中要积极引用科学技术，注重施工保障施工的安全系，更好的完成施工作业要求。参考文献：1、斜井井筒施工工艺简介，百度文库，2012年。2、矿业工程项目管理，张华 高富强，2010年。3、名词解释斜井，百度百科，2012年。4、名词解释矿井提升，百度百