目录
一概述 (1)
1.1 斜井施工技术的发展 (1)
1.2 斜井施工的特点 (1)
二斜井表土施工 (2)
2.1 斜井井口的施工方法 (2)
1)2.2 深表土掘砌方法 (4)
三斜井基岩施工 (5)
3.1 掘进作业 (6)
3.2 支护作业 (8)
一概述
1.1 斜井施工技术的发展
井用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。
斜井开拓具有投资省、投产快、效率高、成本低等一系列优点,因而国内外许多具备条件的大、中、小型矿井都有采用。
我国斜井施工技术及设备水平的发展,具体表现在:
(1)形成了激光指向、光面爆破、耙斗式装载机装岩、箕斗提升、大型矸石仓排矸、潜水泵排水、局部通风机通风,即“两光三斗”机械化作业线,施工设备配套以及管理水平不断提高。
(2)锚喷网支护技术在斜井施工中得到应用和推广,简化了支护工艺,提高了机械化程度,减少了工程量,实现了远距离管路输料,为掘进与支护平行作业创造了条件,有效地加快了成井速度。
(3)总结形成了“一坡三挡”的成功经验,为有效预防斜井跑车事故,保证斜井施工安全提供了有力的保障措施。
1.2 斜井施工的特点
1)斜井施工的困难多
斜井施工中的困难主要是由于坡度存在而产生的,其中以装岩、排矸和排水困难最为突出。
在10°-25°,甚至更大坡度的斜面上进行装岩、排矸和排水作业,显然比在平巷中要困难得多,因而生产效率不高。
2)容易发生跑车事故
与平巷相比,在斜井提升运输过程中,如果稍有不慎,提升容器就可能掉道、脱钩或提升钢丝绳断绳,提升容器就会失去控制,沿斜井坡道下滑,并不断加速,产生巨大的冲击力,从而造成破坏性极大的跑车事故。
3)混凝土管道输送
当永久支护采用锚喷支护时,要考虑采用管道长距离输送混凝土,以减小提升设备的负担,同时提高支护作业的速度。
二斜井表土施工
2.1 斜井井口的施工方法
当斜井井口位于山岳地带时,由于表土层很薄或只有风化岩层带,则井口施工比较简单,只需将斜井井口位置的浮土和风化碎石清除干净,而后按斜井设计的方向、倾角,用普通钻眼爆破法向下掘进。
当斜井井口位于平原地区时,由于表土层较厚、稳定性较差,顶板不易维护。
为了安全施工和保证掘、砌质量,井口施工时,一般将井口段一定深度(视表土赋存情况决定)的表土挖出,使井口呈坑状,待永久支护砌筑完成后,再将表上回填夯实,人们通常称这种方式为明槽开挖方式。
若表土中含有薄层流砂,且距地表深度小于l Om时,为了确保施工安全,需将井口坑范围扩大,通常称这种方式为大揭盖开挖方式。
1)明槽几何尺寸与边坡角的确定
明槽的几何尺寸一般需根据表土的稳定性、斜井的倾角、表土的涌水量、地下水位以及施工速度等因素确定。
应以使其既能保证安全施工,又力求土方挖掘量最小为原则来确定明槽的几何尺寸和边坡角。
当表土薄或者表土虽较厚,但直立性较好时(如黄土),明槽壁可做成垂直的。
但为防止表土塌陷,其侧壁上部以做成斜面为宜(图2)。
当表土厚而不稳定时,明槽壁应有一定坡度(图3 )。
2)明槽开挖方法
(1)天然冻结法
对于距地表4m以内的浅部明槽,如果表土是亚砂土和亚黏土地层,且稳定性比较差,含水率为9%-15%,此时可利用天然冻结法。
(2)直挖法
当表土稳定且无地下水时,可采用直接开挖明槽的做法。
(3)支撑加固法
当表土稳定时,若将明槽两侧做成直立槽壁,则可减少土方挖掘量50%。
但当直立墙壁由于施工活动原因,难以长时间维持稳定时,可采用横向支撑进行加固。
(4)台阶木桩法
当表土层不够稳定或夹有流砂层时,明槽开挖可采用45°的台阶放坡。
(5)降低水位法
当表土有含水层且涌水量较大时,可采用降低水位法开挖。
2.2 深表土掘砌方法
1)全断面一次掘进法
当土质致密坚硬、涌水量不大、且井筒掘进宽度小于5m时,可采用全断面一次掘进施工方法。
永久支护采用砌碹时,可使用金属拱形临时支架,掘砌交替进行,段距为2-4m。
2)中间导硐法
当表土较稳定,掘进宽度大于5m。
全断面掘进有困难时,可在井筒中间先掘深2m左右的导硐,然后向两侧逐步扩大,临时支架沿
井筒轴向架设。
刷大要两侧同时进行,每次刷大宽度0.6m左右。
待刷够掘进断面后,及时进行水久支护。
3)先拱后墙法
当井筒工作面进入岩石风化带之后或工作面上部土层松软、下部土层密实,则适于先掘砌上部,后掘砌下部的施工方法。
掘砌段距以3-5m为宜。
如图4所示。
2.3 不稳定表土的施工方法
不稳定表土,是指由含水的砾石、砂、粉砂组成的松散性表土和流砂或淤泥层。
当表土为不稳定土层时,必须采用特殊施工法。
不稳定表土中我国多采用板桩法。
当涌水量较大时,需配合工作面超前小井降低水位或井点降低水位的综合施工法;当流砂埋藏深度不大于20m时,可采用简易沉井法施工;当涌水量大,流砂层厚,地质条件复杂(有卵石、粉砂、淤泥),一般流砂埋深在30-50m时,可采用混凝土帷幕法。
也可以采用注浆法。
三斜井基岩施工
3.1 掘进作业
目前,我国斜井快速施工作业线的主要内容包括:配备风动凿岩机、岩石电钻等打眼工具,实现中深孔全断面光面抛碴爆破;大耙斗、大箕斗、大提升机、大矸石仓(简称“三大一仓”)配套,实现快速装岩、提升和自动卸矸;长距离管道输料,锚喷支护;风动潜水泵排除工作面积水;28Kw局部通风机长距离独头通风;激光指向仪控制掘进方向和坡度;采用工业电视监视和计算机管理等先进和现代化管理技术。
1)破岩工作
为提高破岩效率、便于钻眼与装岩平行作业,在凿岩机具的选择上,以使用多台风动气腿式凿岩机同时作业为主。
斜井掘进工作面往往会有积水,必须选用抗水炸药、毫秒延期雷管全断面一次爆破。
爆破方式多采用中深孔光面爆破,炮孔深度可根据断面大小进行调整。
2)装岩
(1)耙斗式装载机
为了配合箕斗提升,加长了耙斗式装载机的卸料槽;为防止机体下滑,在耙斗式装载机两侧增设了两根可调整高度的支撑,并在后部增设了大型卡轨器。
(2)侧卸式装载机
与耙斗式装载机相比,其装载比较灵活。
还可以实现铲掘动作,可以用来铲平底板,克服了耙斗式装载机清底速度慢的缺点;铲斗抬
高可停在某一高度,能兼作架设支架的脚手架。
3)提升
(1)矿车提升
井筒断面小于12m2,长度小于200m,倾角不大于15°时,可采用矿车提升。
矿车提升设备简单,井口临时设施少,但提升能力低。
(2)箕斗提升
当倾角大于15°时,采用箕斗提升,可以缩短摘挂钩、甩车等辅助时间。
后卸式箕斗
后卸式箕斗卸载方便,卸载架结构简单,箕斗容积小时,还可串车提升。
其主要缺点是不能兼作提升排水。
前卸式箕斗
前卸式箕斗结构简单,能兼提升排水。
其缺点箕斗卸载时需较大的翻转力矩,使卸载时牵引力为提升时的1.5倍以上。
4)矸石仓排秆
由于提升矸石的不均匀性和排矸运箱的不连续性,需要有一定容积的矸石仓,以缓解矸石的转运,确保井下掘进工作面不间断施工。
5)治水与排水
针对井筒涌水来源以及水量的大小,可采取不同措施:
(1)在选择确定斜井井筒位置时,要尽可能地避开含水地层。
(2)要防止地表水流人或渗人井筒内,为此,要在井口周围掘砌环形排水沟,并使井口标高高于当地最大洪水水位的标高。
3.2 支护作业
1)描喷支护
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。
因此只适用于双轨提升的斜井,并且它对掘进工作有一定干扰。
2)砌碹支护
采用料石砌碹或现浇混凝土支护。