浅谈煤矿斜井施工技术

陈明松（重庆川九建设有限责任公司，重庆 渝北 401120）



浅谈煤矿斜井施工技术

陈明松（重庆川九建设有限责任公司，重庆 渝北 401120）

我国的煤矿事业快速发展，原有矿井施工技术逐渐难以适应现代煤矿的开采要求，其中对于斜井的施工，由于斜井是与地面直接相通的重要倾斜巷道，对于其施工质量要求较高。本文即探讨了煤矿开采过程中，斜井的施工技术，以供参考。

煤矿；斜井；施工技术

1　引言

在煤矿的生产中，往往有诸多因素制约，而斜井的施工质量占据重要地位。斜井的建设一般需要穿过煤层进行掘进，我国当前许多矿井是通过使用掘进机，对煤巷进行掘进施工，进行斜井掘进的器械较为落后，因而影响了施工的速度，延长了基建的周期，最终影响整体采矿工程的施工进度，增加了施工成本。

2　煤矿斜井概述

2.1斜井的特点

斜井施工既不同于立井也不同于平巷，它是指掘进方向在垂直方向和水平方向之间的一种施工方式，其斜度一般在10～25°之间，但由于地形及煤层条件的限制，也有大于25～35°的大倾角斜井。通常，在长隧道施工中设置斜井，用来增加工作面、缩短工期，但同时也会增加修建矿井的投入和使用过程中的运输成本。当隧道贯通后，根据设计，斜井通常作为运输通道，或是通风管道，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一致，但斜井服务年限长，并且从受力性能、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。

2.2斜井的分类

斜井按用途一般可分为以下几种：提升煤炭或矿石的主斜井；提升矸石、下放材料、设备和行人通风的副斜井；出风和兼作安全出口的斜风井；对特大涌水的矿井，还有专门敷设管路的排水斜井；采用水砂充填处理采空区的矿井，以及专门注砂斜井等。其中，主斜井按照其提升的方式，还包括矿车单车、串车提升斜井，箕斗提升斜井，胶带运输提升斜井以及无极绳提升斜井；而副斜井作为辅助提升，多为串车提升斜井。

3　煤矿斜井施工方案与施工系统优化的路径

3.1煤矿斜井施工方案

3.1.1合理设计施工劳动组织

在实际进行煤矿斜井施工之前，需要进行相应的组织设计、人员分工，并调配具备优秀素质的施工队伍，保证施工的文明、安全、高质量。依据工程任务分工设计劳动组织，并制定劳动分配表，同时明确各个岗位的名称、工种、单班人数（在册人数）、循环人数（在册人数）。

3.1.2确定作业方法与工序

确定工序流程，例如斜井井筒的掘进机支护流程、爆破循环以及效果的预估。掘进施工作业的工序如下：掘进、测量与准备、凿眼、装药爆破、通风、安全处理、出渣等；硂支护作业的施工工序如下：测量准备、钢筋绑扎、立模、浇灌等。

3.2斜井施工技术

3.2.1斜井的开拓施工

该技术适用于缓倾斜、倾斜矿床，斜井的开拓尤其适用于倾角为20～40°的层状矿床。而如果是急倾斜侧翼的倾覆矿床，可采用侧翼斜井开拓法进行施工。

斜井开拓速度和投资，均拥有较大优势。由于早期斜井的提升能力较小，经营费用较高，且管理工作复杂，因而多用于矿层浅埋的中、小型矿山开采。可使用带式输送机，为在大型、特大型的矿山开采施工中采用斜井开拓，提供了非常广泛的发展空间。

国外的煤矿通常采用的是带式输送机斜井开拓，并逐步向大型化的方向发展，其带宽可以达到1400～2000mm，单机长度突破了1000m，斜井的斜长则达到2000～4000m，带式输送机的上坡则达到18～20°，下坡15～16°，同时自动化的程度也日益提高，保护装置、安全设施方面也日益完善。

3.2.2爆破施工技术

在进行斜井掘进施工中，通常采用的是爆破方法，以开拓设计所需要的轮廓。爆破施工主要是利用炸药在空气、水、土石介质或物体中的爆炸，所产生的巨大能量，“破坏”周边物体的原始结构。

光面爆破法，也被称为轮廓爆破、周边爆破，属于井巷掘进施工中的一项新爆破技术，运用该方法实施爆破，所获得的新壁面能够保持平整，且不会受到明显的破坏。因此，光面爆破是一种能够进行有效控制的爆破方法，爆破后所留下的井巷围岩形状规则，符合设计要求，同时表面平整、损伤小、稳定性好，因而对于提高井巷的施工进度、减少巷道支护成本方面具有重要作用。

在当前的实际施工中，有些施工人员关于光爆的认识不够，可能会在岩巷的掘进爆破中，出现打眼数目不够、打眼不规则、装药过多或者乱放炮等问题，影响了炮眼的利用率，导致岩石的碎块抛掷较远、爆堆不集中、周边超挖过大、巷道成形较差，甚至围岩松动破坏等不良后果，严重影响了掘进施工的速度，同时还增加了不必要的支护成本。

4　煤矿斜井施工的实例分析

4.1工程概况

某煤矿的主、副井，回风井等，都采用斜井开拓法，主、副斜井的倾角都是20°，回风斜井的倾角则是24°。3个井的开拓过程，都需要穿越第四系表土层、古近系地层等，这些地层都存在3个主要含水层组，如果砂层含水，将非常容易形成流砂层。如果在井筒掘进的过程中，遭遇了较厚的流砂层，则会因为流砂层厚度大、施工难、风险高等因素，影响施工进度，因此需要采用地面局部冻结技术，冻结加固斜井井筒，形成全封闭冻结帷幕。该工程中主要采用的巷道掘进方法可归纳为三种：钻爆法、综掘法及人工风镐掘进法。

4.2综掘法

图1　掘进机切割轨迹

综掘法是近二三十年发展起来的一种先进掘进技术，其主要设备是掘进机，属于一种集切割、装载及转运岩渣、降尘等功能为一体的大型联合作业设备。

该煤矿的副斜井在冻结段的施工过程中，运用的是综掘法施工。由于在副斜井井筒的内部，砂层会全部冻实，因而人工掘进速度缓慢，为确保工程进度，保证施工效率，采用了EBZ160悬臂式掘进机进行施工，后部则采用KX135-3SZ型挖掘机，配合6m3的箕斗机械进行出矸。具体流程如下：

（1）落岩，根据激光指向仪的指示，可以明确掘进机的施工方位，施工顺序应当是自下而上、先切槽后进行采垛。

（2）装载运输，顺序是：截割头落岩→装入运输机→挖掘机装载→6m3箕斗→地面卸矸台→8t自卸汽车→矸石堆场。

（3）清理矸石，使用综掘机铲板与人工，进行矸石清理，确保巷道干净、畅通（见图1）。

4.3钻爆法

我国当前的岩巷掘进技术中，通常采用的是钻爆法，其主要的优势在于作业准备较快，对于周边岩石的适应程度也相对较好，且具体施工较为灵活，成本较低而功效高。该煤矿井筒的冻结段工作面掘进过程中，同样采用钻爆法掘进，以主斜井钻爆法施工为例，施工流程如下：

（1）布置炮眼，采用的是楔形掏槽，掏槽眼的眼口距为1600mm，眼深为1500mm，一圈、二圈、三圈的辅助眼间距则为700mm，四圈的辅助眼间距为600mm，周边眼间距为350mm，眼底间距为500mm，辅助眼与周边眼眼深均为1300mm，辅助眼与掏槽眼排距为400mm，巷道围岩的岩性是砂层、砂以及粘土互层，周边眼的眼口布置于巷道轮廓线以内100mm范围内，将底眼布置在巷道的轮廓线上。

（2）钻岩机具选择，工作面上通常采用的是YT-28型风动凿岩机进行打眼，配合B22mm中空六角钢杆，直径为42mm的“十”字型合金钢钻头进行钻眼。

（3）爆破采用的是二级煤矿安全乳化炸药，其药卷直径是32mm，长度是175mm，每节药卷有0.15kg；雷管采用的是导爆雷管，使用煤矿许用的8#毫秒延期电雷管进行引爆，FD150-200T放炮器进行起爆。炮眼则采用黄泥封闭，控制周边眼封泥长度在500mm以上，其它炮眼则均要求在600mm以上。

（4）打眼，按照图2所示的布置图打眼施工，要求其周边眼、冻的结管之间最小距离设置为1.2m。

（5）装药起爆，装药采用的是正向装药，串联联线，装药前需要将钻眼中的岩粉清理干净。

图2　井筒掘进炮眼布置

4.4人工风镐掘进

人工风镐的优势在于灵活、方便，且成本较为低廉，具有较强的适用性，适用于任何断面的掘进。在该煤矿的井筒掘进施工中，部分区段需依据井筒所处地层的状况，分为上下两个工作面，使用正台阶法进行人工风镐开挖，开挖的顺序为自上而下，台阶式挖掘，留取核心土以防井帮塌落。掘进过程中，工作面需配备PZ-5型喷浆机，喷浆厚度控制在150mm；工作面选用的是矿用履带式挖掘机，进行装入箕斗出矸施工，组织充足的人力、机械设备加快挖掘。巷道内则铺设30kg/m轨道，JK-2.5/20提升绞车配合6m3箕斗，以加强机械化作业效果。

5　结语

煤矿建设体系不断优化，传统的矿井施工技术难以实现煤矿开发与建设的现代化发展要求，未来的矿井技术应该将更加强调设备大型化、机械化、自动化发展，从而保证煤矿斜井的施工质量，保证整体工程的开采顺利，提高安全系数。

［1］李红辉，刘锦山.带式输送机在斜井施工中的应用［J］.建井技术，2014（4）：44～47.

［2］易香保，徐思凌.斜井施工长距离接力通风技术的应用［J］.江西煤炭科技，2014（1）：9～11.

［3］杨瑞典，胡晓兵，严晨枫.斜井施工中针梁模板台车针梁的有限元分析［J］.机械，2014，41（3）：45～46.

陈明松（1986-），男，助理工程师，本科，主要从事矿建项目施工与管理工作。

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2095-2066（2016）16-0080-02

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