第九章 斜井与上下山施工

第一节斜井及上下山施工

我国斜井施工，从1972年湖南建井三处创月成井364.5m以来，陕西煤炭基建公司二处、四处又分别创造了452，504，605，705.3m的月成井速度，使我国斜井施工速度在世界上保持领先地位；鸡西、开滦、阜新、涟邵等矿区，也都创造了斜井施工速度的较高水平，并总结出了具有我国特色的“两光三斗”（激光定向、光面爆破、耙斗装岩、箕斗提升、漏斗排矸）机械化配套作业线施工经验。近10多年来，阳泉、丰城、大同等矿区在大断面斜井施工中又有了突破性进展，取得了优异成绩。

但是，全国斜井年平均施工速度却较低：50年代平均为月进30～45m，60年代为30～55m，70年代为35～55m，80年代以来为50～60m。一.上山掘进上山——自运输水平向上倾斜的巷道。上山掘进——自下向上掘进（无瓦斯突出）。1.破岩与通风问题解决方法地板掘不够，巷道上漂岩石抛掷放炮躲避瓦斯轻，易积聚底部掏槽，底眼深入地板以下减少装药量（“三小”）联络巷或躲避洞加强通风和瓦斯检查2.装岩与运输——装岩与排矸容易

巷道坡度装岩运输＞30°人工溜槽或自溜＜10°ZMZ—17型装煤机链板机或矿车

10°～30°耙斗机——固定溜槽

第四十七条由下向上掘进25°以上的倾斜巷道时，必须将溜煤（矸）道与人行道分开，防止煤（矸）滑落伤人。人行道应设扶手、梯子和信号装置。斜巷与上部巷道贯通时，必须有安全措施。3.运料——供料比较困难双巷掘进:＜30°的上山均可采用矿车运料单巷掘进：回头轮固定

二.下山掘进（斜井掘进）

斜井开拓的优点：投资省、出煤快、效率高、成本低山西年产500万吨的大同四台沟矿、年产400万吨的燕子山矿和阳泉贵石沟矿，陕西年产300万吨的桑树坪矿。英国年产1000万吨的赛尔比矿，南非年产2750万吨博杰斯普鲁特矿，阳泉三矿900万吨及四台沟矿和贵石沟矿采用斜井—立井联合开拓。

1974年，陕西铜川基建公司二处，下石节矿二采区回风斜井，创造705m/月世界记录世界最高月进度：日本，352m/月；加拿大，397m/月。阳泉贵石沟矿斜井（S=19.03m2，倾角16°），1984.10~12，三月306.7m，平均102.23m/月大同燕子山工程处，马脊梁矿新高山主斜井（S=15.02m2，倾角160），1991.5~7，三月累计825.5m，平均275.2m/月

机械化作业线配套

YT-28风动凿岩机、中深孔全断面光面抛渣爆破；大耙斗（1.2m3）、大箕斗（8m3）、大提升机（2JK-3/30，4.5m/s）、大矸石仓（40m3）、8t自卸式汽车排矸；管道输料、锚喷支护；风动潜水泵排水；

28kW局部扇风机长距离独头通风该项目曾获1992年能源部科技进步一等奖，1993年国家科技进步二等奖。Ｐ120Ｂ型耙斗装岩机获1993年度煤炭部科技进步二等奖。Ｐ120Ｂ型耙斗装岩机25万元，８立方米前卸式箕斗20万元。1.破岩、装岩及运输

①破岩——中深孔光面爆破、抗水炸药、抛渣爆破、坡度经过“七五”中深孔爆破科技攻关，一次爆破深达2.5～3.0m。近年来我国斜井施工炮眼深度普遍采用1.8～2.5m。国内目前最常用的凿岩机是中频YT-28型。一般是按井筒断面配置风钻台数，可取4m2/台，3～5台同时作业，工作面钻眼平均生产率可达86.1~102.6m/h。

为了保证准确的井筒掘进方向，使掘进断面超挖量控制在3％以内和测量工作不影响掘进其他工序的进行，在斜井施工中采用激光指向仪进行测量，已得到推广。在铜川矿区下石节斜井施工中，采用的激光仪指向，以激光束为依据，曾用一根带有刻度的木尺，可以准确、迅速地为井筒掘进、支护、铺轨指示方向。②装岩——耙斗机，固定（增设2个大卡轨器）

目前，我国斜井施工基本上都使用耙斗装岩机。70年代，斜井施工设备配套能力小，耙斗容积为0.17～0.6m3；80年代至今，耙斗机整机系列化，斗容朝大型化方向发展，如P型系列斗容为：0.3、0.6、0.9、1.2m3，可满足快速施工要求。其中P120B型耙斗装岩机技术生产率高达120～180m3/h。在斜井施工中，为了配合箕斗提升，加长了耙斗装岩机的卸料槽；为防止机体下滑，在两侧增设了两根可调整高度的支撑，在后部增设了大型卡轨器。耙斗装岩机使用台数，可根据工作面掘进宽度选用。当大断面斜井施工时，如没有相应的大型耙斗装岩机，可使用两台较小的耙斗装岩机装岩

③提升运输：箕斗－－矸石仓——调节运输＜25°—链板机＜30

°—矿车或箕斗＞30

°—箕斗（无卸载轮前卸式箕斗，8m3，提升速度3m/s）

我国斜井施工提升设备由矿车串车提升逐渐发展到目前的箕斗提升。箕斗容积由60年代的2m3左右发展到当今的3，4，6，8m3，8m3以上的大型箕斗也已开始使用。地面矸石仓由过去的4～6m3的简易木结构发展到目前的金属装配式的16，24，32，40m3的大型储矸仓；辅以自卸卡车后，地面排矸能力大大加强。陕西煤科院与西安矿院联合研制装配式40m3矸石仓，拆、装、搬迁方便，卸载高度1.5m和2.5m。2.支护

70年代以前我国普遍采用料石砌碹，之后现浇混凝土支护和锚喷支护逐渐将其取代；现浇混凝土支护具有整体性强、防水性好等特点，实现机械化作业较料石砌碹具有较好条件。但至目前，锚喷支护在基岩段施工中已占较大优势。通化矿务局于1974年创干拌合料输送距离1013m纪录，华亭矿务局于1994年又取得了连续送料1110m的好成绩。锚喷支护机械化作业线主要由砂石筛洗机、输送机、储料罐（砂、石、水泥）、搅拌机和机械手等组成，筛洗机、输送机、储料罐和计量器设在地面，搅拌机设在井口附近或邻近硐室内，喷射机在井下随支护工作面移动。3.排水与治水①

避：位置②

防：井口标高③

截：上部含水层的水——横向水沟、截，导至临时水仓。④

堵：上部水沟漏水⑤

排：5～6m3/h（过去采用喷射泵进行工作面排水，目前广泛应用潜水泵。风动、电动潜水泵配合箕斗或转水仓各施工单位均在使用。近年研制的风动隔膜泵性能更为优越，如QOB-15N型，噪音小于80db，最大流量15m3/h，最大扬程58m。

6~30m3/h，临时水仓－卧泵排水⑥注：注浆封水4.安全工作

2003年6月14日晚上9时55分，广东省韶关市乐昌江胡煤矿一辆载有26人的斜井人车，因连接装置脱落发生跑车事故，造成14人死亡，12人受伤，其中3人重伤。从地下60米甩向地下300米。据介绍，该煤矿职工三班倒上班，14日晚上26名职工乘坐斜井人车，下井上晚班。斜井的坡度为25度，深度为180－300米。人车行进至距离地面60米处，突然绞车之间的连接装置脱落，人车惯性下滑，从而发生跑车事故。

2005年3月22日7时30分许，吉林白山市江源县胜利煤矿，11名工人乘坐矿车准备到井下进行维护，途中矿车连接处的插销突然脱落了，高速行驶的矿车将11人甩出车外，6人遇难（3人为女性），5人受重伤住院。造成该起事故的一个重要原因是人货混载。出事的井口是个斜井，距离井口约40米远的地方有个边坡，当时10名工人分乘两辆矿车，与一辆装满木料的矿车相连，另外1人则站在装木料矿车的钩头上，准备到井下进行维护。当3辆车驶到距进口40米的边坡时，因挂在最后一节装满木料的斗车过重，颠簸中连接处插销脱落，斗车在滑出100多米后，撞在巷道底部拐弯处，结果斗车内5人当场死亡，另外6名伤者在医院抢救时，一人因抢救无效死亡。

斜井施工安全挡车器的种类很多，各具特色，如兜车安全绳、钢丝绳挡车器、安全门挡车器、钢丝绳挡车帘、气动安全门、电动挡车器、手拉常闭式钢轨挡车器等，各施工单位多根据习惯选用。预防跑车事故①加强对提升钢丝绳及连接装置的检查；②操车设备（推车机、阻车器等，人员疏忽占70%）③上部设置挡车板；④下部设置阻车器——钢丝绳阻车器摆杆挡车器示意图1一限位架；2一摆动阻车杆；3一阻车活动插杆；4一支承转动架；5一滑轮固定立柱；6一配重块；7一手动拉勾；8一提升固定环5.辅助作业与设施电视监控。大同矿务局马脊梁新高山主斜井快速施工中，采用电视监控装置，井口调度室设一台电视，井下采用远红外射像探头，直接反应井下施工过程实况。绞车房设置一台电视，井口栈桥安置摄像机，将卸载全过程直接反应给绞车司机，平均每次提升节约卸载时间20～30s。目前我国斜井机械化作业线，机械掘进装备程度比较高，施工生产能力较大，施工速度较快，达到了国际先进水平；但工效较低，掘进工效为2～3m3/（工·日），全员工效1～1.2m3/（工·日）。而日本掘进工效达9.45m3/（工·日），全员工效5.85m3/（工·日）。我国工效仅为其1/6～1/4。从整体配套看，还不能实现动力单一化。斜井施工实例

大同矿务局马脊梁矿新高山主斜井快速施工，是我国大断面斜井机械化设备配套及施工技术工艺配套的典型实例。1993年曾获国家科技进步二等奖。一、工程概况该斜井为马脊梁矿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12.34m2，掘进断面15.02m2，坡度16

，斜长960m。围岩以粗砂岩、中细砂岩为主，f＝6～10，涌水量5～10m3/h，属低瓦斯矿井。

二、机械化作业线及配套设备采用多台气腿式凿岩机凿岩、3台激光仪指向、中深孔光面爆破。研制并应用了斗容1.2m3耙斗装岩机装岩、8m3箕斗提矸、40m3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3个月成井825.5m的记录。马脊梁矿新高山主斜井井筒施工机械化作业线布置图1－YT-28凿岩机；2－1.2m2大耙斗；3－P－120B耙斗机；4－XQJ-8复合后轮前卸式箕斗；5－大卡轨器；6－托梁支架；7－喷射混凝土工作台；8－JK-3激光指向仪；9－地面喷射混凝土搅拌站；10－卸载架；11－井架；12－2JKZ-3/20提升机；13－8吨自卸翻斗汽车；14－40m3大矸石仓

三、施工工艺

1.钻眼爆破钻眼采用YT－28型气腿式风动凿岩机，4～7台同时作业，每台约占工作面宽度700～800mm。操作人员执行五定（人、钻、位、眼、时）、两专（安眼、修钻）负责制，使用多炮棍导向，掌握炮眼角度。炮眼布置根据岩性变化及时调整数量、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型激光指向仪定向，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。每茬炮后先在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、边打边安装锚杆。而后在打掘进眼时，将拱部两侧锚杆补齐。

采取多组同时装药，约20～25min完成。放炮后通风约10min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1.2m2，技术生产率平巷为120～180m3/h，小于25

斜井为70～120m3/h。轨距1500mm，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97m3/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，楔孔深度不小与350mm。

提升采用XQJ－8型容积8m3箕斗，为国内目前最大的施工箕斗。轨距1500m，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44.5m3/h；900m时，装提综合能力39.3m3/h。排矸采用了ZG型矸石仓，其容积为40m3，与30m栈桥为同体结构。设计为钢结构装配式。矸石仓两侧有溜槽及气动闸门，备有2台8t自卸式汽车排运矸石。汽车排矸运距0.5～1km，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的要求，在矸石仓一侧距卸载平台30rn处，设有PIH－12008工业电视，以解决信号工打点失误，每次卸载仅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。间排距800mm×800mm，喷混凝土厚120mm，抗压强度14.7MPa。喷混凝土设计配合比，水泥：砂：石子＝1：2：2.5，水灰比0.38，速凝剂掺量3％～4％。采用PZ－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，潮喷平距200m左右，斜距300～400m，喷射机风压0.4MPa，当输料距离达到500～600m时，风压为0.5～0.6MPa。当输料距离增至700m以上时，采用了输料管路中途助吹措施，减少了堵管事故。喷射混凝土中另加早强减水剂2％～3％，减少回弹率6％～8％，粉尘降低10％左右。初喷厚50mm左右，先补不平处，然后分层喷射，间隔时间在3天以内。

四、施工辅助作业

为了在3h内完成循环进尺2m，采取辅助工序与主要工序平行作业，平行率高达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，800mm胶质风筒，作业中粉尘含量在30mg/m3左右。斜井工作面采用QOB-15N型隔膜泵排水，井筒内每200设一临时水仓。五、施工组织采用一专多能和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”，多工序阶段平行施工的劳动组织。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，一个班负责耙斗机前初喷，另一个班负责复喷成井。第二节煤仓的施工一.煤仓基本情况⑴煤仓的位置：主井井底、采区下部车场⑵煤仓的形式：垂直煤仓——圆形断面；兖州矿区的大型矿井多采用并列3个立式圆筒煤仓，净直径8~10m，垂深20m左右，储煤总量达到5300~7700t，约为日产量的50％。

倾斜煤仓——拱形断面，55°~70°⑶煤仓的支护：混凝土浇注，壁厚300～400mm；锚喷支护，150mm⑷施工方法和步骤：①开凿反井；②刷大断面；③自下向上进行支护。⑸反井施工方法①普通反井法；②吊罐反井法；垂直精度较高的先导钢丝绳③深孔爆破法；④反井钻机法。二.反井的施工方法

1.普通反井法

山东肥城大封煤矿9400采区煤仓垂高10.286m，净直径3.6m，掘进直径4.2m，岩层f＝5~7，倾角10

。

木盘（5~7m2）自下而上随掘架设。木盘间距视围岩松软程度而定。木盘通常分隔成矸石间，提升间和梯子间三个部分。矸石间净断面不小于2m3，提升间用以提升材料、工具等，梯子间内设梯子和风筒，并敷设管线及信号等

缺点是劳动强度大，通风、提升困难，作业条件恶劣，施工速度缓慢，易发生炮烟中毒及瓦斯集聚和坠井事故。2.吊罐反井法用吊罐施工反井，先在煤仓顶部平巷按煤仓中心线向下钻出一个直径大干130mm的绳孔。钢丝绳上端与绞车相接，通过绳孔下放到煤仓底部平巷，挂上吊罐。工人在保护伞下的吊罐工作台上进行作业。这种施工法比普通反井法有所改进，但仍然是自下而上打反井，普通施工法的弊端并未消除，而且各种杂物和石块易坠入绳孔，放炮也会挤压绳孔，钢丝绳损失不易发现，随时有断绳卡罐和过卷危险。3.深孔爆破法山东兖州矿务局北宿煤矿东西各有一个立式圆筒煤仓，高度分别为7米和8米，净直径为3.4米，喷射混凝土支护，厚度为150mm。煤仓上口与17层煤胶带输送机上山机头硐室相接，下口与运输大巷相通。⑴液压钻机直径89mm钻孔5个（其中φ1.0m的圆周上4个，1个中心孔）⑵装药爆破（二号岩石铵梯炸药φ35×180mm×150g，1~4段延期雷管）将7米深的炮眼二次装药分两段起爆。中心孔不装药，用铁丝悬吊两个钢弹，分别放在每分段的上部位置实现挤压抛渣。一次起爆总装药量为69.6kg。这种掘进方法，作业安全，施工速度快，掘进效率也高，如果将安装打眼时间作为准备时间，做完一个煤仓只需七天，充分显示出它的优越性。

水口山矿充填天井全高18m，断面为圆形，直径2m，采用一次钻孔、分段爆破的方法掘进。

在下部巷道中一次凿完整个天井高度的钻孔（直径为80mm），共计12个钻孔，贯通上下水平。其中6个掏槽眼（2个不装药），周边眼6个。采用直径65mm、长度为500mm的硝铵炸药，每次分五段起爆，每个眼中装有3～4个雷管。整个天井共分7次爆破，每次平均进尺2.75m。4．反井钻机法国外六十年代就开始生产使用反井钻机进行反井施工，反井钻机钻井工艺不断得到完善和发展，目前在工业发达的国家中使用反井钻机钻凿反井的比重已超过60%以上，有的达到90%。

反井钻机是一种机械化程度高、安全高效的反井施工设备。尤其是用它钻凿煤矿的反井、井下煤仓、溜煤眼、延伸井筒及各种暗立井时可大大提高建设速度。它还具有减轻工人劳动强度、作业安全、成井质量好等优点。⑴准备工作

①施工上下水平硐室（操作空间）②砌筑钻机基础（3×2×0.3m）③钻机安装（上顶下锚）与调试。

⑵开凿先导孔（216~311mm）

⑶反井施工，扩孔钻进，直径1.0~1.8m，下巷装运矸石。

⑷爆破拆除上硐室底板以下的2.0m岩柱

利用煤仓上部的卸载硐室作锁口，在其上面安装封口盘，盘面上设有提升、风筒、风管、水管、下料管、喷浆管及人行梯等孔口。在硐室顶部安装28号工字钢梁架设600mm的提升天轮，提升利用JD－25型绞车、1m3吊桶上下机具和下放材料。人员则沿钢丝绳软梯上下。采用压入式通风，用500mm胶质风筒经封口盘下到工作面上方。三、自上而下刷大断面

施工中，工作面配备YT－24凿岩机，选用直径35mm的1号煤矿安全炸药，周边眼装填直径35mm药卷，毫秒电雷管，MFB－150型电容式起爆器引爆。下部平巷设1台0.6m3的耙斗装岩机，将落入巷道的矸石装入1.5t矿车外运。煤仓反井刷大过程中，采用锚喷网联合临时支护。四、永久仓壁的砌筑煤仓下口为倒锥形的给煤漏斗，内表面铺砌厚100mm的钢屑