按不同地质条件和开拓方案,斜井可沿岩层、矿层、煤层布置或穿层布置,倾角为15°~30°,特殊情况下可大于40°。斜井掘进按照斜井施工提升运输废石的方式不同,分为有轨机械施工和无轨机械施工作业方式。斜井掘进时一般先进行锁口施工,然后进行表土层和基岩段掘进。
斜井掘进
采用凿岩爆破或机械破岩的方法,进行倾斜巷道掘进的施工作业。
- 英文名称
- slope excavation
- 所属学科
- 矿业工程
施工方法根据表土性质、地下水情况、井筒倾角和断面大小等因素选择。表土稳定和井筒断面较小时,可全断面一次掘进;表土稳定性较差,且井筒断面较大时,采用导硐掘进法或板桩凿井法掘进。板桩凿井法是将板桩沿井筒顶板与两帮先后依次打入,形成超前于工作面的支护。板桩一般长2米左右。每掘进0.5~0.8米,架设临时支架;每掘进2~3米,进行永久支护。在不稳定、涌水量大的地层中,也可采用降低水位、帷幕(见特殊凿井法)和冻结凿井法等掘进施工。
当斜井井口附近地形平坦时,表土层较厚,顶板不易维护,井口段多采用明槽施工。明槽的几何尺寸确定因素包括:①明槽底板坡度应与斜井的倾角一致;②明槽槽底宽度比斜井掘进宽度大0.6~1.0米;③明槽的深度由表土的稳定程度决定,须使井筒掘进断面顶部至地表间的土层保持一定的安全厚度(即开挖后顶板短时间内不会冒落),一般不小于2米,当表土层不稳定时其厚度要相应加大;④明槽边坡倾角根据土层的内摩擦角、黏着力、湿度、容重等物理力学性质及水文条件确定。
明槽一般都采用挖掘机开挖,当遇到坚硬土层或风化岩时,可采用风镐或松动爆破方法。明槽应避免在雨季开工,施工前要在井口四周挖排水沟,将水引至场外,并布置排水设施。
一般采用凿岩爆破法进行施工,对于处在围岩硬度较小的软岩体(如钾盐矿)中的斜井,可采用部分断面掘进机或全断面掘进机施工。
主要包括:①受重力影响,施工器材、设备产生下滑力,作业时要采取防止下滑和跑车的安全措施;②工作面积水影响钻眼爆破作业质量,造成底板欠挖和降低爆破效率;③施工时需设排水设施;④穿越较厚大的表土层,尤其是淤泥或流砂层时,比竖井掘进时对表土层的治理更困难;⑤倾角大于25°时,用挖掘式扒渣机出渣的效率低。
随着施工机械的发展,中国斜井施工工艺技术在不断提高。20世纪60年代开始研制斜井装岩机,采用箕斗提升;70年代以后,逐步形成了以多台气腿式凿岩机—耙斗装岩机—箕斗为主体的斜井掘进机械化作业方法。在此基础上,进一步完善斜井施工技术,形成了以“两光(光面爆破、激光指向仪)、三斗(耙斗装岩机、箕斗、渣石仓漏斗)、一泵(潜水泵)”为主体的斜井机械化作业技术。为了适应大断面深斜井快速施工的需要,从80年代开始研制新型斜井施工设备,进一步改进、提高了施工工艺技术,形成了以“三大、一深”(大耙斗装岩机、大箕斗、大渣石仓和中深孔光面爆破)为核心的大断面斜井机械化配套及快速施工工艺。
进入21世纪,采用无轨化施工作业线,出渣设备采用铲运机或履带式挖掘耙渣机,运渣设备采用矿用卡车或带式输送机,提高了施工效率,加快了施工进度