施工斜井

施工斜井（精选12篇）

施工斜井 篇1

1 斜井

1.1 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°乃至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。

1.2 斜井的分类

斜井按用途一般可分为: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还有专门的注砂斜井等。其中主斜井按其提升方式又有矿车单车或串车提升斜井;箕斗提升斜井;胶带运输提升斜井和无极绳提升的斜井;而副斜井作为辅助提升, 多为串车提升斜井。

2 斜井施工

2.1 斜井开拓施工技术

适对于缓倾斜和倾斜矿床, 斜井开拓无疑使最适合的施工方式, 特别是在倾角为20°—40°之间的层状矿床的开拓。而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。

斜井开拓比竖井开拓要简单的多, 其建设速度与投资相对竖井而言拥有较大的优势。早期, 由于斜井提升能力小, 经营费用高, 管理复杂, 故多用于开拓矿层埋藏较浅的中、小型矿山, 大型矿山使用较少。但是, 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广泛的发展空间。

在国外, 煤矿采用带式输送机斜井开拓已得到广泛运用, 并逐步朝向大型化发展。带宽达1400—2000mm, 单机长度已突破1000m, 斜井斜长达2000—4000m, 带式输送机上坡可达18°—20°, 下坡15°—16°, 自动化程度也越来越高, 保护装置和安全设施也日益完善。。

2.2 爆破施工技术

斜井掘进施工中通常采用爆破的方法形成所设计需要的轮廓。所谓爆破施工就是利用炸药在空气、水、土石介质或物体中爆炸所产生的巨大能量“破坏”某些物体的原始结构, 从而达到预期目的的一门技术。这种“破坏”效果不是其他方法能代替的, 它虽然不是独立完成一个工程, 但却是一个重要的工序, 在煤矿建设中发挥着重要作用。

光面爆破也叫轮廓爆破、周边爆破, 是井巷掘进中的一种新爆破技术, 使用这种方法爆破出的新壁面保持平整而不受明显破坏。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、稳定性好的特点。对于提高井巷施工进度、降低巷道支护成本起着重大作用。

但是在目前实际应用中, 由于部分施工人员对光爆的认识不足, 在岩巷掘进爆破实施过程中, 大多存在着打眼数量不足、打眼无规则、装药过多、乱放炮的现象, 造成了炮眼利用率低、岩石碎块抛掷远、爆堆不集中、周边超挖大、巷道成形差、围岩松动破坏严重等后果, 特别在松软岩层中, 周边很难留下半边眼痕。严重影响掘进速度, 同时也增加了不必要的支护成本。

2.3 锚喷支护施工技术

与传统的支撑式巷道支护相比, 锚喷支护的技术性和经济性更为优越。当前, 锚喷支护已经成为井下巷道支护的重要形式, 但同时锚喷支护技术也是一项较为复杂的系统工程, 它的成功与否不仅与巷道支护设计、现场施工、材料质量有关, 还与巷道所处的围岩岩性密切相关。尤其是对于由于软岩产生的破坏, 锚喷支护技术效果显著。

锚喷支护在原理上属于“主动”支护, 其通过锚杆的安装, 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, 充分地将围岩的自身承载能力加以利用, 同时, 减小围岩变形, 防止离层和片帮, 改善巷道的稳定。

在巷道开挖后, 岩体的原有力学平衡状态遭到破坏, 使巷道周围的岩石发生位移, 造成应力的重新分布, 导致顶板下沉、底板鼓起、两帮移近及片帮冒顶等后果。围岩所处的地质条件和物理力学性质, 也使这些现象出现的时间、形式、及程度等有多不同。以断面为拱形巷道为例, 依次安装锚杆后, 锚固端与垫板之间会形成压缩带。这种压缩带在巷道围岩内形成后, 它与巷道帮顶的深部围岩紧密啮合, 行程类似于完整碹体。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, 拥有的抗压性能更好, 这种结构也不易产生应力集中现象。由此可见锚杆支护不仅成本上优势明显, 而且有很大的支撑力与发展潜力。

在支护安装前后, 由于应力条件差, 会在巷道围岩处产生变形, 使喷体与外层围岩处于受压状态, 即巷道围岩会产生切向应力。如果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, 严重的会发生断裂。锚喷支护巷道围岩受压所产生的断裂破坏, 一般情况下首先是发生在拱顶部位。当断裂裂口碎屑脱离喷体后, 裂口两侧的切向压力立即缓解, 导致围岩向巷内移动, 锚杆拉力同时增大, 锚杆拉长。因为有围岩变形处断裂裂口存在, 在切向应力作用围岩会向深部转移, 导致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。

3 结语

随着我国东部煤炭资源明显下降的状况, 煤炭工业建设重点逐步西移。我国中西部地区煤炭资源极为丰富, 且赋存较浅, 适合斜井开拓。这对斜井施工技术的发展带来了前所未有的际遇, 提出了更高的挑战, 因此, 煤矿斜井施工技术也越来越受到各方的重视。

参考文献

[1]西安矿业学院编.《井巷工程》第五分册, 北京.煤炭工业出版社, 1978.

[2]沈季良等编.《建井工程手册》, 北京.煤炭工业出版社, 1985.

[3]赵全福编.《煤矿安全手册、第八册、凿井安全》, 北京.煤炭工业出版社, 1988.

施工斜井 篇2

1)方法一:大包法。即斜井距正洞适当距离后，以斜井断面为导坑断面垂直正洞中线向上爬坡挑顶，斜井开挖支护外轮廓超出正洞约1m，导坑开挖支护完成后，在导坑内进行正洞上台阶超前支护及开挖施工，完成斜井转正洞工序转换。2)方法二:弧形导坑垂直挑顶进正洞。即当斜井施工到正洞侧边时，从斜井上台阶沿正洞上台阶外轮廓线开挖一个垂直于线路方向的弧形导坑，在导坑初支的`保护下施作导坑内正洞初期支护，然后向正洞大小里程交替开挖支护各台阶，逐步过渡到正洞正常施工方案。过渡导坑挑顶采用棚架支护，人工搭设简易钻爆作业平台钻爆，斜井与正洞交界面采用门型拱架加强，正洞设直拱架与斜井拱架进行搭接，正洞直拱架与门架托梁连接;过渡导坑采用Ⅰ18型钢矩形门架进行支护，门架腿依据现场导坑高度截取，导坑拱顶净空按正洞初期支护外轮廓准确控制。

1．2斜向挑顶

斜井施工至与正洞交界后，先进行洞口加固，然后采用爬坡小导坑逐步开挖至正洞拱顶高程，继续以小导坑断面向前施工至预定位置后，先反向扩挖导坑形成正洞上台阶断面，再从斜井口开挖正洞下台阶，交叉口段正洞全断面或上下台阶形成后，组装正洞开挖台架，完成斜井进正洞施工转换。施工示意图详见图5。方案综合评价:优缺点分析:爬坡导坑距离长，致使正洞初支和二衬不能及时成环、安全隐患大;导坑需要多次扩挖才能形成正洞断面，开挖过程需要根据围岩情况进行临时支护，拆除工作量大、成本浪费大;爬坡导坑空间狭小、线路长、坡度大、机械设备利用效率低，特别是开挖作业台架需要经常维修改造，工效差;施工灵活性差，由于围岩地质条件具有不可预见性，分部开挖时因局部围岩差需加强支护或改变施工工艺时，需对已支护段进行返工，重新开挖支护。综合评价:该方案需要多次开挖和支护，拆除工作量大，工序复杂、安全隐患大、工效低、施工成本高、工期长，此方案效能差，主要适用于围岩特别好的Ⅱ，Ⅲ级围岩且无水的地质条件。

2建议方案及改进措施

通过上述对目前斜井进正洞施工方案分析，建议采用垂直挑顶的第二种施工方法，但该方法采用门架作为正洞拱架落脚平台，门架开挖存在安全、受力、外观等缺点和隐患，需对其进行优化和改进，经过认真分析和研究，门架优化和改进措施如下。

2．1正洞拱架落脚平台改进

取消门架，利用斜井拱架提供正洞拱架落脚平台，施工方法如下:加强斜井与正洞连接处斜井拱架，一般采用2榀～3榀Ⅰ20b以上工钢焊接成整体进行加强，并在靠近正洞一侧钢架拱部侧面焊接连接钢板，钢板中心间距为正洞拱架间距。正洞上台阶安装拱架前，先在钢板上焊接悬挑工钢，悬挑工钢型号同斜井加强拱架，施工注意事项:连接钢板采用厚14mm钢板加工，钢板与拱架之间空隙用钢板或角钢焊接固定，拱架与连接钢板在洞外加工厂加工，由测量人员放线，确保拱架平整度及各连接接头位置准确、焊接质量合格。

2．2挑顶过渡导坑施工

挑顶过渡导坑建议采用高4m×宽4m的矩形断面结构，如图8所示，图中阴影部分即为过渡导坑;过渡导坑采用Ⅰ18工字钢门形钢架，支护参数可根据实际围岩情况进行调整。

2．3挑顶段正洞上台阶施工及正洞施工工序转换

在过渡导坑内进行正洞上台阶开挖修整，形成正洞上台阶标准开挖断面，并施工上台阶初期支护;然后根据正洞设计开挖支护方案，逐步转为正洞正常施工工序。施工内容及注意事项如下:1)导坑内正洞上台阶拱架安装:安装正洞拱架前先安装正洞拱架落脚悬挑工钢平台，工钢长度通过计算在现场截取，并与斜井拱架预留的连接钢板焊接固定;斜井口一侧拱架固定在悬挑工钢顶面，另一端固定于上台阶开挖岩面，拱架安装后拱脚采用50锁脚锚管，L=4．5m进行固定，每个拱脚左右各一根，初支喷混凝土封闭后对锁脚锚管进行注浆施工。2)按照设计施工正洞系统锚杆，锁脚及锚杆数量可根据现场实际情况进行调整并加强。3)导坑内正洞上台阶初期支护施工完毕，拆除导坑两侧临时支护后向大小里程交替进行正洞上台阶施工，并逐步由挑顶施工转换为正洞正常断面开挖施工。

3工程实践

富宁隧道为新建铁路云桂线(云南段)站前Ⅰ标工程，隧道位于云南省文山州富宁县境内，进口里程D4K339+026，出口里程D4K352+651，隧道中心里程D4K345+838．5，隧道全长13625m。富宁隧道斜井位于线路左侧，与线路平面交角为90°，交点里程D4K346+721．678。斜井采用无轨运输双车道断面，综合坡度9．4%，斜井平长645m。斜井进入正洞后为Ⅴ级围岩，处于可溶岩与非可溶岩接触带(D4K346+670～D4K346+800)，围岩破碎、富水，围岩地质条件较差。

4结语

施工斜井 篇3

关键词：矿山井巷工程；工作面預注浆；裂隙

中图分类号：TD265 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）18-0097-02

巷道稳定依赖于岩体稳定，在巷道开挖之前，应该让围岩中一部分岩体的本身自行承担，但当围岩破碎、松软时，原岩体一旦被更为坚硬的物体破坏，就会丧失自身的强度，因此，被破坏的岩原体，不仅自身不能成为稳定的因素，反而会成为巷道的负担与荷载。

高压注浆工艺原理是对破碎松软的围岩注浆进行加固，最终将专用的水泥浆液利用注浆机械设备强制性压入岩体裂隙或孔隙内，水泥能够把围岩的各个弱面进行充实，最终让其重新凝结起来，从而提高岩体的稳定性和力学性能，以此增强岩体自身的承载能力与支撑能力，在参与巷道围岩内应力保持平衡的过程中，通过注浆可以达到了稳固围岩并且防水和堵水的目的和作用。

1 施工工艺流程

工作面预注浆一般采用水泥单液浆和水泥浆加水玻璃双液混合浆施工。水泥一般宜采用普硅P425水泥，水玻璃宜采用浓度42波美度，水玻璃的模数不小于3.0。

2 注浆技术参数确定

2.1 预注浆技术参数选取

（1）浆液扩散半径R（一般2～3m）；（2）注浆终压控制压力（比静水压力大0.5MPa）；（3）注浆浆液材料（双液注浆用普硅425水泥、水玻璃，单液注浆用普硅425水泥） ；（4）巷道顶板临时支护形式（根据巷道断面大小和地质情况，一般采用Φ50mm～Φ108mm直径钢管棚进行注浆和超前支护，巷道两帮和底板采用Φ20mm小直径钢管进行注浆）。

2.2 注浆方式及注浆孔布置

注浆方式按表1要求进行。

2.3 注浆过程中对孔数的确定

注浆孔数的确定是与巷道工作面的大小、浆液的有效扩散半径以及岩层裂隙的发育程度之间具有相互关联的关系。在进行注浆时，注浆孔的终孔之间的距离应该需要满足浆液的有效扩散半径，从而保证能够形成足够的注浆壁。

2.4 注浆前的压水试验

注浆前应该进行必要的压水试验，其目的是对受注岩层的可注性和吸水率进行必要的了解，在进行对浆液的类型以及浆液初始浓度的确认过程中，应该对岩层裂隙面中的泥浆和充填物进行冲洗，从而使岩层裂隙与浆液之间的粘结强度以及在注浆后的抗渗性能得到有效的提高。

在进行压水试验时，应该将压力在大于注浆终压0.5 MPa的程度；进行压水试验的时间应该为30～45 min。

2.5 对浆液的初始浓度进行确定以及浆液的变换

在施工的过程中应该以钻孔的吸水量作为依据对浆液的起始浓度进行确定，在注浆的过程中应该按照先稀后浓的次序逐级调节，见表2。

（1）使用双液注浆时：水泥浆的浓度V（ 水泥）∶V（ 水玻璃）=1.25∶1～0.8∶1。（2）水泥浆浓度先稀释后浓缩。（3）在注浆的过程中，假如没有出现压力抬升、进浆量减弱的情况，就应该继续逐级地对浆液的浓度进行加大；假如出现了上述情况，就应该逐渐对浆液的浓度进行降低。（4）在每次对浆液的浓度进行更换时，应该保持注浆时间为大约20 min。（5）在钻孔的吸水量低于7L /（ min·m2 ）的情况下，采用单液浆； 而大于7L /（ min·m2 ） 时，则采用双液浆。（6）在单液浆的注入量在15m3以上的程度时，则应该采用双液浆。

2.6 对注浆量的计算情况

对浆液的注入量，可以按照一定的公式进行计算，即Q =λR2H1ηβ/mQ0= NQ，在该公式中，λ表示浆液的消耗系数，通常取值为1.5；R表示在以巷道中心作为基点的浆液的有效扩散半径，通常为6～8m；H1表示注浆的段高；η表示岩层的裂隙率，通常取值0.05；β表示浆液的充填系数，通常取值0.95；m表示浆液的结石率，通常取值0.85；N表示注浆的孔数。水玻璃和水泥在注浆的过程中，经常出现理论的计算量与实际的使用量误差相对较大的情况，这与岩体裂隙的实际发育程度有十分密切的关系，因此水玻璃和水泥的注入量应该以实耗为准。

2.7 注浆结束标准

注浆依据以下两点结束注浆：（1）在注浆的压力保持均匀地持续上升，并最终达到设计的终压时，应该注意使钻孔的吸浆量得到满足；（2）在对大裂隙岩层进行注浆的情况下，在对浆液的浓度进行变换后，应该使注浆量达到预先设计的要求，但是如果注浆量仍然无法达到终压，则应该暂时停止注浆，在经过24小时的养护之后进行复注，直到能够符合上述的标准为止。

3 结语

根据一般的预注浆的施工方法以及施工顺序对工程施工进行跟踪，严格依照分期、分批的施工原则进行施工和跟踪，并报告给施工的现场监理工程师，经过批准之后进行工程的注浆施工。在进行记录的内容中，应该包括注浆的数量、施工的时间、在施工过程中出现的异常状况以及对此进行处理的措施等。

参考文献

[1] 中国煤炭建设协会.矿业工程[M].北京：中国建筑工业出版社，2013：132-139.

浅谈煤矿斜井施工技术 篇4

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

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E-BZ160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。

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。

摘要：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。

关键词：煤矿,斜井,施工技术

参考文献

[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.

施工斜井 篇5

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浅谈唐公塔煤矿主斜井扩断面维修工程设计施工 浅谈唐公塔煤矿主斜井扩断面维修工程设计施工 唐公塔煤矿主 设计

作者：韩晓明

蔡永安

李晶岩

概要介绍了唐公塔煤矿及其主斜井的功能结构，并重点分析说明主斜井 扩大断面工程的设计参数选择，工程支护形式，施工方法，以及相关的人、车、物等的施工组织设计，就这些较其它建筑特殊的问题，阐述了在设计施 工中采取相应的对策。关键词：主斜井 明槽开挖 HSCA-Ⅱ破碎剂 皮带保护架 碹胎 砌碹

唐公塔煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗薛家湾镇东南 6km 处，具体位置在唐公塔勘探区东部，矿区位于鄂尔多斯黄土高原，呈典型的 黄土高原地貌，地表被广厚的黄土和风沙大面积覆盖。其主斜井为矿井的主 要皮带运输的出井通道，兼作矿井的进风井，同时兼作矿井的安全出口，为 满足矿井改扩建的需要对其进行扩巷维修施工，主斜井上穿过一条公路，公 路海平面标高 1109.9 m，公路平距 34.66 m，与公路垂距 23m，今主斜井井 筒净宽 3.0m 净高 2.7m 不具备千万吨皮带设备安装和正常运行的条件，必须 对主斜井井筒进行扩断面维修。该单位工程为唐公塔煤矿二期技改工程的主要组成部分，是国有重点投 资项目，根据招投标法该项目必须通过招 投标来选择施工单位，项目建设方（甲方）为东辰公司唐公塔煤矿，项目施工方（乙 方）为具有一级矿建工程施工资质的铁煤 集团建设公司矿建分公司来承建。1 由于该巷道是矿井主要皮带运输通道，在施工的同时为不影响矿井正常 生产主井皮带必须运转，故对施工带来 很大难度，为做好对皮带的正常安全防 护，采用如安设皮带保护架、架设临时 钢梁等临时防护设施进行维护以确保安 全施工。该巷道全长 500.213m，巷道坡 度为 160，支护方式井口段 0-34m 为钢筋混凝土砌碹支护，其余巷道为锚喷支 护（维修前后设计尺寸详见附图）。施工方案选择确定：主斜井扩大断面工程井口表土过公路段 0-34m 选用 明槽开挖施工钢筋混凝土砌碹支护，其余巷道为锚喷支护。该工程的施工难 点为对主斜井进行扩大维修时不能影响主井皮带正常运转，故在巷道明槽开 挖和主井扩碹前事先搭设好皮带保护架用以保护皮带，锚喷支护段巷道为减 少使用炸药爆破对皮带造成的冲击破坏作用，特选用 HSCA-Ⅱ破碎剂对围岩 进行静态破碎施工，具体施工步骤如下：

一、表土明槽段施工：开挖前先对井下皮带用金属棚圆木皮带保护架对皮带 机进行临时保护，然后表土段采用挖掘机开挖并一次挖掘到位，待该段土方 挖掘到位后，清理浮货挖基础、立钢筋网片、浇注混凝土墙体、再立模整体 浇筑混凝土砌碹，最后在混凝土达到设计强度后进行表土夯填。

二、锚喷支护段施工：

1、破碹施工： 破碹维修施工该段巷道，为减少使用火药对皮带造成的冲击破坏作用，特 选用对围岩进行静态破碎施工。2 1）使用 HSCA-Ⅱ破碎剂施工工具： ①采用 7655 凿岩机钻眼，钎杆长 2.2m，一字型∮42mm 合金钻头； ②塑料桶或拌料池 2 个（拌料、盛水）； ③漏斗、水勺、护目镜、电动搅拌器，风动注浆器等。2）、使用方法及一般破碎设计参数： 需根据被破碎物的材质、结构、形状和破碎要求等因素设计孔径、孔距、孔 深等。下面是一般破碎设计参数表： 钻孔参数(H-物体的破碎高度)被破碎物体 孔径（mm）孔距（mm）轻质岩破碎 中硬质岩破碎 岩石切割 无筋砼破碎 钢筋砼破碎 30-50 30-50 30-40 30-50 300-500 300-500 200-500 300-500 150-300 孔深 H 105%H 90%H 二面切割 15～16 HSCA 使用量（kg/m3）8～10 10～15 一面切割 5～8 80%H H 3～10 15～25 根据现场实际施工环境温度主井为 23°，可选 HSCA-Ⅱ型破碎剂。3）、主井扩断面掘进破碎剂用量与钻孔布置： ①根据破碎参数表，每立方岩石需要 8～10kg 破碎剂破碎效果最佳，目前施 工的主井扩断面面积为 6.84m2，每延米破碎剂用量为 54.72～68.4kg/m。钻 孔∮42mm，钻孔设计深度 2.0m，装入破碎剂量为钻孔的 2/3m 多，计算得每 孔装入混合量为 0.002m3（按 1.5m 计算）。施工过程中可根据实际效果对参 数进行调整。3 ②破碎剂眼位布置，主井巷道下行方向左侧开帮宽度为 0.475m，纵向布置 1 排眼，眼位布置在料石墙体内效果最佳，眼距 0.4m；主井下行右侧开帮宽度 为 1.225m，纵向布置 2 排眼，第一圈眼排距 0.5m，第二圈眼距第一圈眼距 离 0.6m，眼距 0.4m，眼深均为 2.0m。4)、搅拌操作： ①少量人工搅拌时，3 袋无声破碎剂 取（5kg/袋）撕开塑料袋将其倒入桶内，取 1 塑料袋水倒入桶内（水：破碎剂＝1：2.5～3.0）搅拌。②大量机械搅拌时，根据施工需要量，按破碎剂重量比为 25～30%，即配合 比为水：破碎剂＝1：2.5～3.0，加入 HSCA 和水，用机械或戴橡胶手套的手 搅拌成具有流动性的均匀浆体。在环境气温 5°C 以下施工时可用 30°C 左 右的温水拌和。5）、注浆充填操作： 填孔之前必须将孔清理干净，不得有水和杂物。充填作业可以采用人工 直接灌入或用压风注浆器将浆液压入孔内。灌浆必须密实，注浆后不必堵塞 孔口。水平或倾斜要用干稠的胶泥状破碎剂搓成条状塞入孔中并捣实。搅拌 后的破碎剂浆液体必须在 10 分钟内充填在孔内，否则流动性及破碎效果降 低。注浆后待 8～10 小时需破碎围岩开始胀裂。

2、矸石外运： 施工过程中由于出货利用主井皮带系统，破除原有料石碹体及扩断面易 出现大块岩石，因此容易造成选煤厂破碎机发生故障，影响矿方正常生产，为保证矿井运输系统和生产顺畅，特采用如下措施。1）、采用多打眼、尽可能破碎岩块达到规定要求，减少影响。要求钻眼 4 间距控制在 400mm 之内，眼深不超过 2000mm，施工过程中按照实际情况尽 可能减少破碎剂装填量。2）、每循环破碎的岩块必须达到规定要求，岩块粒度小于 200mm，否则 不准进入运输系统。3）、小于 200mm 粒度的岩块要求在皮带运转运输煤炭情况下装入，不 准集中装入皮带。4）、大于 200mm 的岩块和料石在处理困难的情况下，必须集中堆放在 巷道空间较大地点，由矿方统一安排时间由主井皮带集中运输外排。5）、装卸大块岩石和料石时必须在皮带停止状态下进行，严禁在皮带运 行时装卸，防止发生意外事故。6）大块岩石和料石装卸地点，、在扩断面掘进工作面由上向下装入皮带，不准超过皮带槽口，装满后所有人员撤至安全地点，联系开皮带运至主井过 桥变平点窗户口处卸掉运出窗外。7）由窗外向过桥下卸岩石和料石时，、要提前在过桥下设置围栏和警戒，防止人员进入危险区域造成砸伤人员事故。

2、锚网支护： 扩断面后，先进行安全确认，敲帮问顶，找净帮顶浮石、险块，然后用 锚杆机按照巷道支护断面图要求，按照具体要求进行临时与永久支护。确定锚杆孔位→ 打锚杆眼到指定深度→退出钎杆→装填锚固剂→装锚 杆→安联接手→搅拌药卷 30 秒→凝固不少于 40 秒 →卸掉连接手→按钢带孔 位依次施工剩余锚杆→安设钢带→铺设绑扎金属网→上好托盘拧紧螺母。

3、喷浆支护： 5 1）巷帮刷齐、找平→地面拌料运送到喷浆地点 →挖基础确定喷厚标记 点 →初喷由墙到拱喷射混凝土 20～30mm →复喷达到 100 mm →收拾回弹料。2）喷射混凝土支护材料 喷混凝土强度为 C15，喷射厚度 100mm。喷射混凝土所用材料：水泥为普 通硅酸盐水泥，标号为 PO32.5＃，中粗砂，瓜子石为粒径 5～15mm，喷射前 应过筛并用净水冲洗干净。速凝剂必须是经国家鉴定的产品，喷射混凝土拌 和料配合比为水泥：砂子：石子＝1：1.96：1.96（重量比），水灰比为 0.43，每立方米混凝土拌和料消耗水泥 430Kg，砂子 0.56m3,碎石 0.5m3，速凝剂掺 入量为水泥用量的 3％～5％，喷射拱顶时取上限，淋水段可酌情加大速凝剂 参入量，速凝剂必须在喷浆机上料口均匀加入。掘进施工及支护效果：该工程使用了静态破碎岩石的新工艺，掘进巷道 成型规格好，不仅实现了在不影响矿井正常生产的情况下完成了主井扩大断 面施工，提高了矿井的整体运营经济效益，也减少了人员的劳动强度，安全 系数有显著提高并防止了使用炸药对皮带等机械设备的破坏冲击作用，支护 效果达到预期、支护强度符合设计要求，目前该工程已正常交付使用，一切 运转正常。

三、总则 矿井建设行业是一个高危行业，随着社会化大生产的不断发展，劳动者 在经营活动中的地位不断提高，人的生命价值也越来越受到重视。关心和维 护从业人员的人身安全权利，合理安排施工组织与设计是社会主义制度的本 质要求，是实现安全生产的重要条件。安全生产事关人民群众的生命则产安全，关系到国民经济持续发展和社 6 会稳定的大局。是贯彻落实科学发展观，构建和谐社会，实现经济发展和社 会全而进步的需要。没有安全的保障，便没有职工的高度积极性，就没有施 工生产的高效益。因此，科学的施工组织与设计是相当重的，是企业生产经 营活动的重要组成部分，是一门综合性的系统科学.也是非常严肃细致的一项 工作。

浅谈水利水电工程中斜井施工技术 篇6

【关键词】水利水电工程；斜井施工；技术

1、斜井施工的四大类别

施工斜井。斜井施工过程中对于斜井的挖掘是有严格要求的，其中斜井的斜度一般情况下是小于25度的，断面直径相对要小，并且施工顺序是从上到下。高压管道斜井。高压管道斜井在挖掘过程中，斜度大约在40-60度，断面直径不超过7.5m。泄洪洞斜井。泄洪洞斜井的斜度一般情况下不超过30度，但是断面尺寸比其它斜井较大，另外它还具有可以进出的通道。通风、电缆等处的斜井。在此类斜井的挖掘过程中需要注意，斜井的断面是比较小的。

2、斜井的开挖技术

2.1掌握准确的地质情况

在斜井施工之前，施工单位必须组织专家对工程当地的地质水文等条件进行可行性研究，当前许多工程质量出现问题都是因为地质水平方面的影响。其中，研究内容大体包括本地区的地质构造条件、水文条件、地质岩层、地温水平、有无毒害性气体或者是元素、易溶岩区、应力水平、斜井井口的稳定度、含量及其分布范围等等。

在专家对当地的地质条件和水文条件进行验证以后可以组织施工挖掘斜井，挖掘过程中要严格按照专家验证过的开挖支护方案，一旦发现地质条件与前期勘探不符，或者是在开挖过程中出现了塌方、出水、岩爆等情况时，施工单位必须立刻停止施工，并且将情况报告给相关部门，再次进行验证，提出相应的解决方案。

2.2斜井开挖的方法

（1）小断面斜井开挖方法

对于断面比较小的斜井在开挖的时候需要按照从上到下的施工顺序，使用全断面的开挖方式，坡度不能超过25度，利用机械设备进行人员的运输，这时候使用的是斗车将废渣运出，如果坡度超过了25度，则需要使用簸箕进行运输废渣。一般情况下，施工顺序是：完成洞口支护-安装提升设备、出渣道-自上向下开挖。

如果斜井坡度超过了42度，一般会使用全断面爬罐法进行施工，此时斜井并没有挖出通道，所以需要将爬罐作为主要工具，进行相关的运输和爆破。此类施工的一般顺序是：下部通道开挖-安装轨道及爬罐-向上逐段开挖。

（2）斜井扩大开挖的方法

斜井扩大开挖的方法采用的是自上到下的挖掘方法，一般是在斜井的斜角超过45度时使用此方法。通过自上到下的开挖将斜井分为多个层面，对每一层进行单独的钻孔和爆破，然后将废渣从最下层逐渐转移出来。此类方法在施工过程中需要临时进行支护，在开挖的通过平行的地方要挖掘供人行走的道路，如果斜井的长度属于中长范围的话就需要运用相关的机械设备进行运输。如果斜井的斜度大约在35度，并且斜井的长度相对较小，斜度相对较大，这时候也可以使用自下而上斜井扩大开挖的方法，在具体的施工过程中要参考工程实际情况，视具体情况而定。

2.3加固斜井井口的问题

斜井的井口一般分为露天式和埋藏式。在对井口进行加固时需要根据实际情况而定，对于露天式的井口而言，井口的坡度一般很低，可以利用围岩的稳定边坡原理实施加固。通常情况下，井口的边旁大多数具有3m-5m的宽台池，从施工条件和施工需求来看，在井口的边角开挖排水沟，将地表水引入他处，确保围岩的稳定性，避免出现塌方事故或者是其他危险。对于隐藏式的井口而言，要对井口上方的建筑物进行研究，搭建相应的模板，方便施工的开展和安全的保证，营造安全的施工环境。

在对高压管道斜井进行施工时，必须注意到它的上部和调井是连着的，下部和厂房相连，所以在施工过程中为了工程的质量安全，施工之前最好对斜井的井口进行相应的加固处理，这样可以有效的提高斜井的质量和安全，保证工程的整体水平。

2.4斜井衬砌技术

在斜井开挖前期工作已经完善的基础上，下一步的工作是对斜井进行衬砌，这可以进一步提高斜井的质量水平。在实际的施工过程中，衬砌方式要从工程的实际情况出发，选择最适合的施工方式。当前最常用的方法主要有：第一种衬砌方法是采用滑模施工技术。此方法使用的斜井角度要超过45度，陡倾斜角类型的斜井效果更好。滑模施工技术施工过程中采用爬轨器和卷扬机以及连续伸拉式的液压千斤顶对钢丝进行抽拔，使用模体系统和轨道系统对于斜井的滑膜装置进行引导。施工过程中要根据工程的实际情况选择适当的滑膜衬砌技术，通过对斜井的实际测定设计行之有效的施工方案，对地下水进行排除，如果出现停滑现象就必须组织人员进行查证验收，确定衬砌质量合格再进行滑膜的拆除。第二种方法是使用钢管作为砼模板进行衬砌，通过自下到上的方式将钢管和砼交替的操作，这样还可以降低砼的浇筑难度。另外，在被施工方法中，安装的钢管长度有着限制，为了提高钢管的稳定性，一般选择短钢管，长度大约在20到30米。在对节砼强度进行定位时，如果达到了设计强度的3/4，就可以进行相邻管节的操作，在砼强度超过5兆帕时，钢管可以继续进行安装。

3、有效控制斜井施工的工艺措施

在斜井施工的工艺选择上，一般通过下面几个指标进行：首先，施工设备的标准，包括卷扬机的牵引力问题、运输车的结构、导向轮的直径、安全绳的系数等方面标准要符合相关规定；其次，在方案的制定上要根据施工的实际情况，切实有效的指导施工的进行；再次，施工现场的各个系统，包括照明、信号、通风系统等等都要进行严格控制；最后，水管管道和抽水系统在布置时要进行严格管控，提高斜井施工的安全可靠性。

4、斜井施工安全注意事项

为了更好的确保斜井开挖过程中的安全，我们必须从以下方面做起：首先，斜井开挖之前施工单位要组织相关的专家对斜井地区的地质水文条件进行验证，根据验证制定行之有效的方案指导斜井开挖，方案中必须对钻爆参数进行明确规定，统计爆破产生的石头数量，以便更好的进行清理；其次，在施工过程中要注意支护工作的开展，全程保护施工人员的安全，所有进入斜井工作的人员必须系上安全带，一些需要专业操作的机械设备必须要由专门的人员进行管理，杜绝无证操作；再次，施工过程中产生的废渣要及时清理，保证环境的清洁；最后，卷扬机操作人员必须经过专门的培训且已经获得资格证书，在操作过程中配备双制动闸小车，对于卷扬机设备的相关指标要及时检查，以满足施工的需求。

结束语

斜井施工作为水利水电工程中比较重要且难度较大的部分，一直是施工单位比较困扰的地方。斜井施工对于工程整体质量水平有着直接的关系，所以在施工过程中，我们必须组织资深专家对斜井施工相关的准备、支护、维持等方面的工作进行研究与分析，利用先进的科学技术和科学合理的施工方案保证斜井施工的质量安全，最大程度的保证工程的整体质量水平。

参考文献

[1]方孙优.水利水电工程中的斜井施工技术探究[J].科技与企业，2014（08）

[2]陈祥军.水利水电工程斜井施工技术探讨[J].科技与企业，2013（10）

施工斜井 篇7

自神东地区第一个缓坡斜井施工以来, 缓坡斜井取得较快的发展。目前缓坡斜井长度在3 000～5 000 m, 虽然掘支距离长, 通风困难、断面大、造价高, 但是建井进度快、周期短、建成后投产快、无轨胶轮车辅助运输简捷。为了提高缓坡斜井施工进度, 普遍采用施工平台上下平行打眼, 多工序可平行作业, 装载机配合自卸车出货, 成井速度在220 m/月左右, 但是工作面通风安全问题比较严峻。

1 工程简介

以神华宁煤集团枣泉煤矿缓坡副斜井井筒的施工为例, 该工程缓坡副斜井井筒采用环形折返布置方式与各中部车场联系, 井筒倾角5.5°～6°, 斜长4 367.3 m, 净宽5.2 m, 净断面20.4 m2, 基岩段按锚网喷+锚索支护, 支护厚度150 mm, 掘进断面24.8 m2, 井筒内铺设300 mm厚砼底板, 150 mm碎石垫层, 采用无轨胶轮车运输。

根据《枣泉煤矿井田 (精查) 地质报告》, 该矿井各煤层瓦斯成分:氮气为主, 次为二氧化碳, 甲烷和重烃含量均较少。瓦斯总含量与沼气含量均小于1 m3/t (瓦斯总含量最大值0.188 m3/t) , 矿井属于低瓦斯矿井。枣泉煤矿西翼区缓坡副斜井平面布置方式如图1所示。

缓坡副斜井井筒在建井期间, 工作面通风采用地面局部通风机压入式通风, 由于该井筒曲线段多, 风阻大, 在掘进至1 700 m左右时, 风量已满足不了工作面的需要, 主要表现在出货时气温高、车辆尾气、雾气使得工作面能见度非常低, 尾气污浊、呛人、辣眼, 工作面施工环境恶劣, 给生产安全带来隐患。

1.1 风量计算

《煤矿安全规程》规定, 按实际需要计算风量时, 应避免备用风量过大过小。掘进工作面风量计算一般是按瓦斯或二氧化碳涌出量、炸药用量、局部通风机实际吸风量、风速和人数等规定要求分别进行计算, 然后选取其中的最大值, 但在计算中有的计算结果误差过大, 现场难以实施。下面以掘进面风量计算为例进行探讨。

1.1.1 按工作面人数计算

式中Q—掘进工作面实际需要的风量, m3/min;

N—掘进工作面同时工作的最多人数, 取30人。

经计算Q=120 m3/min

1.1.2 按风速计算

式中V—岩巷掘进最低风速为0.15 m/s;

S—掘进巷道的断面积, 24.8 m2。

经计算Q=223.2 m3/min

1.1.3 按一次爆破炸药量计算

式中t—爆破后通风时间, 30 min;

A—一次爆破炸药最大用量, 50 kg;

L—稀释炮烟巷道段长度, 取120 m (警戒距离) 。

经计算Q=198.2 m3/min

1.1.4 瓦斯相对涌出量计算

式中Q煤掘—全煤工作面风量, m3/min;

Q瓦绝—工作面瓦斯绝对涌出量, m3/min;

K—工作面瓦斯涌出不均衡的风量备用系数, 取2。

该矿井属低瓦斯矿井, 瓦斯含量极低, 不能据此计算掘进工作面配风量, 根据邻近矿井配风, 结合该矿井实际情况, 确定煤巷掘进工作面风量为:综掘工作面480 m3/min, 普掘工作面300 m3/min。综上所述, 最大需风量为300 m3/min。

1.2 设备选型

考虑通风距离和曲线段风阻的影响, 地面配备2台JBD№.6.3/2×30对旋式风机, 其风量350～650 m3/min, 直径800 mm风筒可满足工作面风量需要。

2 容易忽略的风量计算

随着现代化井巷工程施工, 在斜井井筒施工中使用防爆装载机及自卸车配合辅助运输, 取得较高的施工进度, 但风量计算中装载机的需风量往往被忽视。

2.1 有关规程规定

现行《煤矿安全规程》没有井下柴油机需风量提供参数依据, 可以参照《地质勘探安全规程》中机械通风能力必须满足“有柴油机设备运行时, 所需风量按同时作业机台数每马力每分钟供风量3 m3计算 (相当于每千瓦每分钟供风量4.1 m3) , 以及《冶金地下矿山安全规程》“有柴油机设备运行的矿井, 所需风量按同时作业机台数每马力每分钟供风量3 m3计算的要求”。

由于该工作面作业方式为FBZL-50型防爆装载机 (额定功率160 kW) 出货, 而式 (1) 忽略装载机的需风量656 m3/min。前节计算结果显然影响通风设备的选型。故工作面最大需风量为776 m3/min。而稀释废气所需风量, 根据生产厂家提供的资料, 稀释每台胶轮车废气所需风量为240 m3/min左右, 胶轮自卸车在熄火情况下装车, 可只考虑1台装载机的需风量。因此, 选型的局部通风机满足不了工作面需风量的要求, 而柴油机不完全燃烧, 增加有害气体一氧化碳的排放量。经现场空气含量测试, 在出货1 h内, 一氧化碳平均浓度约60×10-6, 超过《煤矿安全规程》规定0.002 4%的2倍多, 二氧化碳含量0.1%<0.5%, 氧气>18%满足规程规定。

2.2 施工机械及矿井有害气体特性

随着近几年装载机、自卸车井下施工的应用, 在施工现场, 由于工程机械和运输车辆来往比较频繁, 加之井下通风条件的限制, 这些工程机械排放的有害气体严重超标且弥漫于整个工作面, 极大地危害了施工人员的身体健康。

人体的一氧化碳中毒程度取决于一氧化碳浓度以及接触一氧化碳的时间、呼吸频率与呼吸深度。当一氧化碳浓度达到0.048%, 接触1 h左右会出现轻微中毒, 症状为耳鸣、头晕、头痛。

随着该工作面的推进, 风阻增加, 工作面供风量逐渐减少, 当施工1 700 m左右由于每班接触时间约1 h, 人体发现有轻微中毒症状。

根据对施工现场空气监测数据以及风筒出口的风量测定, 满足不了要求, 后更换设备的选型为FBD№7.5/2×45对旋式风机, 其风机风量在450～890 m3/min, 在风筒无任何漏风的情况下, 勉强达到要求。

3 结语

经过对该缓坡斜井的整个施工过程的分析 (后期通过主副井联络巷解决缓坡斜井长距离通风问题) , 柴油机的需风量及尾气应作为煤矿矿井风量计算考虑的范畴, 但车辆未安装尾气净化装置, 少量有害气体经过常时间的接触仍侵袭人体的健康。

摘要：随着缓坡斜井辅助运输在千万吨大型矿井的应用, 以神华宁煤集团枣泉煤矿缓坡副斜井井筒的施工为例, 探讨大功率柴油车的运输在低瓦斯矿井施工中存在的通风安全问题。该斜井井筒施工中使用防爆装载机及自卸车配合辅助运输, 取得了较高的施工进度, 但工程机械的需风量往往被忽视, 工作面需风量应把工程机械的需风量及尾气作为矿井风量计算考虑的范畴。

大断面陡倾角斜井快速施工技术 篇8

关键词：大断面,陡倾角,斜井

1 引言

在地形复杂地区建设隧道工程建设数量越来越多, 而且隧道工程建设技术标注逐渐提高, 而且施工难度较大。采用大断面陡倾角斜井快速施工技术, 你呢刚刚有效改善隧道通风、排水条件, 加快施工速度, 改善施工环境, 因此, 详细探究大断面陡倾角斜井快速施工技术至关重要。

2 工程概况

某水电站电站总机装容量4×26万k Wh, 水库总容量为32.45亿m3, 有效库容31.35亿m3。引水发电系统土建工程由进水口、1#、2#引水隧洞、1#、2#调压井、1#~4#压力管道及施工支洞等组成。压力管道共有1#、2拌、3样、4#四条管道, 布置在同一高程上, 每条管道由上平段、上弯段、斜井段、下弯段、下平段组成, 其长度分别为300.35m、305.95m、306.15m、311.75m。每条压力管道斜井段长度约100m, 倾角60°, 成平行24m等距布置。开挖断面均为8m×8m, 城门洞形, 顶拱和边墙采用喷7cm厚C20混凝土支护。四条管道穿越Tlyn3-2中厚层灰岩, 岩石类别为Ⅱ~Ⅳ类, 岩层倾向与斜井倾斜方向一致且夹角较小, 对成洞不利, 施工难度较大。

3 开挖方案的选择

3.1 风、水、电布置

3.1.1 施工用风

施工用风主要用于导井扩挖、喷混凝土施工。斜井开挖供风采用压力管道上平洞段开挖时形成的供风系统, 供风站设在2#施工洞洞口右侧。配置40m3电动空压机、20m3电动空压机各一台, 总供风量为60m3/min。斜井内供风管采用D100钢管, 从上平段主供风管接线, 沿斜井底板布置至开挖面附近, 然后用高压软管接至工作面。

3.1.2 施工用水

施工用水包括反井钻打导井、风钻钻孔、除尘及喷锚支护等用水。斜井开挖的施工用水, 采用D60钢管从上平段主供水管接线, 沿斜井底板分别接至各斜井工作面附近, 然后采用橡胶软管接至各用水点。

3.1.3 施工用电

施工用电从上平段供电系统接线, 采用架空塑铝线将380V电源接人到各井口专用配电柜。各个配电柜内都安装漏电保护器, 配电柜至用电工作面采用绝缘电缆沿井壁架空布设。照明线路与动力线路分开布置, 用线架有规则地固定在洞壁上。洞内沿线照明采用60W节能灯, 间距6~8m, 工作面附近及井口分别设置地灯集中照明, 照明度满足要求。

3.2 斜井交通及材料运输设备布置

3.2.1 人员的上、下交通

斜井内人员的上、下交通, 通过沿井底板一侧布设爬梯进行。随着开挖进展, 沿井底板打设锚筋, 安装爬梯, 爬梯采用角钢和钢筋焊接而成并固定于底板插筋上。

3.2.2 机械、材料运输设备布置

在斜井上方EL666.25平洞内安装一台卷扬机, 沿斜井底板铺设钢轨, 钢轨与岩面采用锚筋固定, 锚筋采用中25螺纹钢, 间距500mm, 入岩1000mm, 外露200mm。轨道小车采用型钢加钢筋网制作而成, 强度满足要求。风、水管, 照明线路, 爬梯等距掌子面保持10~20m左右距离, 以防爆破飞石的损坏, 爬梯到掌子面的人员上下, 通过活动绳梯和保险绳进行。爆破时将绳梯收回, 并经常对绳梯检查、更换以确保安全。

3.3 井口防护布置

在井口挡水坎及集水井, 以防止上平洞汇水流入井内。在井口设置防护栏、底脚档板等防护严密, 防止人员、物体落入井内。

3.4 通讯联系

斜井内通讯联系主要通过对讲机进行, 轨道小车和卷扬系统的联系主要通过电铃进行。同时配备对讲机、哨子和信号灯等通讯工具, 确保联络畅通。

4 施工方法

4.1 导井开挖施工

导井开挖采用压ZFY2.0/200型强力反井钻机施工, 成井直径为1400mm。导井施工程序如下:

(1) 钻机平台基础浇筑;

(2) 反井钻施工供水、供电系统形成;

(3) 反井钻安装与调试;

(4) 从上而下进行先导孔钻孔, 直径270mm;

(5) 从下而上进行导井钻进。直径1400mm。

4.2 导井扩挖

4.2.1 施工程序

在导井开挖结束后, 自上而下对斜井进行全断面扩挖。导井扩挖的工序主要有测量放样、凿岩准备、钻孔、装药爆破、通风、安全检查、撬除浮石、架设人行梯子、导井井口覆盖、安装锚杆、喷射混凝土等工作。导井扩挖延伸, 采用自上而下全断面推进的工作方法。

4.2.2 炮孔布置及爆破参数

光爆孔开口处距轮廓线0~50mm, 眼深为3.5m, 眼底应落在巷道轮廓线外约100mm, 光爆孔间距550~600mm, 光爆层厚为700mm。爆破参数如表1所示。

导井扩挖采用YTP26型手风钻钻孔, 钻孔直径准42mm, 孔深3.5m。选用2#岩石硝铵炸药, 崩落孔选用药径准32mm的药卷, 光爆孔选用25mm的药卷, 每循环装药125.4kg, 进尺3m, 爆破方量166.7m3, 平均单位耗药量0.75kg/m3。参数设计中, 考虑由于斜井底板方向与岩层基本平行, 同段位爆破产生大块石不利翻碴的影响, 故底部孔分成了两个段位进行爆破。

4.2.3 导井扩挖各主要工序的施工方法

(1) 测量放样

对于该工程测量放样, 可以采用全站仪施测, 用红外线激光导向至工作面, 然后在掌子面岩壁上, 使用红油漆划出外轮廓线控制点, 并且协助施工员在工作面标示出所有炮孔的眼位, 每循环进行一次。

(2) 钻孔

凿岩工进入工作面后, 首先是检查导井是否封堵好、封堵是否牢靠、安全。然后进行敲帮问顶, 清除掌子面浮石, 确认安全后, 再划分钻岩区域, 安装钻机, 固定钻位, 做好凿岩前的准备工作。所有钻孔倾角为60°, 光爆孔还应向设计线外偏移3°左右, 孔深3.5m。根据施工场地, 6台凿岩机同时工作, 其中:3台打光爆孔, 3台打主崩落孔和辅助崩落孔。崩落孔和辅助孔按常规方法钻孔。

为获得较好的爆破效果, 主崩落孔距导井轮廓线只有800mm, 因此钻凿崩落孔时, 严格遵守倾角为60°, 直线方向掘进。钻孔平面位置严格按测量放样的位置钻孔, 钻孔角度用水平尺和自制的大三角板检查控制。为了导井获得较好的溜渣效果, 减轻人工扒渣工作量, 中间炮孔钻孔深度适当较外圈加深50~80cm。钻孔工作完成后, 要将炮孔清洗干净, 并将孔内积水吹出, 然后将凿岩机具、风水管等器具用5t卷扬机提升至20m以上的地方存放或提升至弯道, 以备下一循环使用。

(3) 装药、堵塞与爆破

光爆孔采用药径准25mm的2#岩石硝铵炸药, 崩落孔采用药径准32mm的2#岩石硝铵炸药。对有积水的炮孔, 经吹孔后改用防水乳化炸药。

光爆孔采用间隔装药, 其余孔均采用连续柱状装药, 崩落孔亦可采用间隔装药, 其药量不变, 只是使药量分布较均匀, 减少堵塞长度, 从而改善爆破效果, 为光面爆破创造良好条件。为保证光面爆破效果, 光爆孔一律采用导爆索起爆, 其爆破时间应滞后崩落孔100ms以上。为保证崩落孔正常起爆, 在每个炮孔装药时, 装入二个同段雷管, 一发雷管装底部第二个药卷中, 一发雷管装在距孔口的第二个药卷中, 所采用的雷管一律为导爆管雷管。装药中, 为使药卷之间紧密接触, 提高装药密度, 用竹质炮棍轻轻将药卷捣实。装药中。各个孔的药量分配及装入雷管的段别表1。为保证安全起爆及爆破效果, 采用非电导爆管复式网络起爆, 火雷管引爆。起爆前, 应通知邻近各个工作面的工作人员全部撤至安全区域内, 并实行警戒, 发出引爆信号后, 方可点火起爆, 爆破后15min, 发出解除信号。

(4) 通风

由于斜井上、下出口已经贯通, 井内通风条件良好, 自然通风就能满足施工要求。

(5) 安全检查与出碴

安全员从软梯下至工作面进行安全检查, 确定安全处理的重点, 派人进行安全处理, 撬除顶、帮浮石。残留在开挖面上的石碴采用人工翻至导井内, 由导井溜至下平段, 采用3m3装载机装15t自卸汽车运出。为了防止爆破石料落至下弯段后堵塞导井, 事先需要对下弯段进行扩挖, 使下弯段能够堆放一次爆破所爆落的石碴。当工作面岩碴清理干净后, 即进行导井口覆盖工作, 将导井盖严。

4.3 支护施工

施工期间经与监理、设计、业主协商, 对顶部增加随机锚杆和钢筋挂网, 以保证施工期安全。根据本工程特点, 喷混凝土采用“潮喷法”施工。喷混凝土机具和砂石料拌和地点, 主要布置在压力管道上平段, 混凝土输送管沿井底板向下布置;斜井下部20m范围喷混凝土施工时, 设备布置在下平段, 混凝土输送管需经导井布至受喷面。混凝土施工时, 严格按设计配合比要求配置粗骨料、细骨料和水泥。在骨料中预先加入少量水, 使之呈潮湿状态, 加水泥拌和, 以降低上料、拌和和喷射时的粉尘。其余用水量从喷头处加入, 速凝剂从喷射机受料斗加入。混凝土喷射按照自下而上, 先凹后凸的原则进行喷混凝土作业。喷射时喷头与受喷面应垂直, 喷头与受喷面应保持0.6~1.0m的距离。

5 结语

综上所述, 本文主要结合工程实例, 对大断面陡倾角斜井施工方法进行了详细探究, 在具体的施工过程中, 首先需要对工程进行现场勘察, 然后采用斜井快速施工技术, 同时还需要对施工中的各项操作进行有效管理, 对于施工人员也应该加强安全生产和质量控制教育, 提升建设工程社会效益和经济效益。

参考文献

[1]杨怀珍.超大断面陡倾角明斜井明槽段穿地面建筑物施工措施[J].科海故事博览·科技探索, 2014 (09) :36.

[2]马德生.大倾角大断面暗斜井快速施工技术[J].中国科技投资, 2014 (A02) :10.

施工斜井 篇9

结合斜井结构、工程地质、水文地质等特点, 确定防水原则。以管片混凝土自防水、管片接缝防水、斜井与始发井接头防水为重点, 确保斜井整体防水效果;所有防水构件、混凝土外加剂等应满足耐久性要求。

2 长距离斜井防水体系

2.1 管片自防水

(1) 隧道管片采用强度等级为C40的高性能混凝土, 抗渗等级P12, 限制裂缝开展宽度≤0.2mm;

(2) 防水混凝土应采用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥, 宜掺粉煤灰、粒化高炉矿渣微粉等活性粉料;

(3) 管片在使用期间应满足强度、抗裂要求, 最大裂缝宽度不得大于0.2mm, 对于出现渗漏的裂缝及裂缝宽度大于设计允许值的干裂缝应进行封堵处理;

(4) 管片拼装前应确保密封垫槽和嵌缝槽的宽度 (无缺损和气孔) ;

(5) 每生产50环管片应抽查1块做检漏测试, 试验标准为:1.0MPa水压力维持3h, 渗水深度≤5cm[1]。

2.2 管片间密封垫防水

以神华神东补连塔煤矿斜井为例, 采用拼装式管片, 环向衬砌环分块方式为:“3 (标准块) +2 (邻接块) +1 (仰拱块) +1 (封顶块) ”[2]。衬砌纵向每环1.5m。接缝是防水的薄弱环节, 也是能够控制衬砌最大外水压力的关键部位, 其指标的选取非常关键。密封垫需具备相应的耐压性能、变形性能等要求。

2.3 管片壁后填充层与管片结构共同防水

壁后注浆在局部改变了斜井壁后岩土体渗透参数, 注浆区域与管片接缝相互作用, 管片壁后填充层对管片结构防水性能产生影响, 高水压状态下填充层与管片结构形成共同防水的体系。采用管片装配式衬砌时, 应对高水压主要可以采取以下几种方式[3]:

(1) “注浆全封堵方式图1 (a) , 将衬砌结构设计成能够承受外水压力的抗水压衬砌, 并使衬砌与周围注浆后围岩尽可能形成一个整体来共同承受外水压力。

(2) “单纯泄水方式”图1 (b) , 通过降低地下水位以减小或消除地下水对衬砌结构的影响。

(3) “堵水限排方式”图1 (c) , 允许地下水有限排放, 当衬砌背后通过注浆圈渗入的地下水量小于衬砌的排水能力时, 衬砌的外水压力将大大降低, 从而确保隧道衬砌的安全 (见图1) 。

根据环境的要求, 选用防水方式。盾构法施工时, 由于管片在掘进之后立即支护, 并具有较高的防渗能力, 再加上壁后注浆系统的使用, 能够起到很好的防水堵水功能。

以“堵水限排方式”为例, 其本质是要变地下高静水压为动水压力, 通过质量可靠的注浆圈对动水压的有效消减, 管片衬砌对渗流进入其壁后流量的有效排放来实现降压和不破坏生态的目的。静水压转换为动水压就是要把面力转换成体积力, 从而实现注浆圈处消能的目的。

3 盾构法斜井壁后填充共同防水及分段隔水

根据盾构施工煤矿斜井工程地质及施工特点, 可利用管片壁后填充层与管片共同构成防水体系, 并可进一步对管片壁后地下水采取分段隔水处置技术。分段止水包括壁后回填方法、化学浆环向封堵施工方法。以下根据盾构工作特点, 采取对应的壁后填充方案, 并对分段隔水效果进行模拟研究。

3.1 壁后回填注浆

盾构在掘进时, 衬砌管片与地层之间的环形空隙通过同步注浆以及二次注浆充填空隙, 形成一道外围防水层。在下坡掘进的情况下, 注浆浆液易往前流, 注浆质量不高, 浆液流失严重, 严重时易抱死盾壳。为减少水泥浆液往盾构前方流动, 同时弥补水泥灌浆防水性能不稳定引起的上下含水层之间水力联通, 每隔30环取2环填充快速凝结的双液浆或化学浆液进行全环封闭止水注浆。为减小浆材硬化收缩, 所有的注浆材料皆宜掺加一定量的微膨胀剂。同步注浆浆液应具有良好的抗水分散性和可注性, 胶凝时间一般为3~10h (终凝) , 根据地层条件和掘进速度, 通过现场试验加入促凝剂及变更配比来调整胶凝时间。对于强透水地层和需要注浆提供较高早期强度地段, 可通过现场试验调整配比和加入早强剂, 以缩短胶凝时间获得早期强度, 保证良好的注浆效果。对于埋深较大, 地层较软弱地段, 应适当延长终凝时间, 以加大围岩应力释放, 减少结构内力[4]。

注浆质量采用地质雷达和超声波探测法进行检查, 对未满足要求的部位, 应进行补充注浆。对于物探异常部位, 必要时应进行钻孔验证。环向测线位于该环管片中部, 间距10环管片。

3.2 壁后回填参数

管片壁后采用分布注浆堵水与豆砾石充填结合的方案。

3.2.1 填充细石混凝土、吹填豆砾石

管片拼装成环脱出盾构盾尾后, 管片外侧与岩石之间的空隙应充填密实, 立即进行底拱块的C20早强细石混凝土填充, 以期获得衬砌环推出盾尾后基底的稳定[5]。随后及时安排豆砾石吹填 (除底拱块采用细石混凝土填充外其余各块均吹填豆砾石) 以防止管片结构失稳。由豆砾石材料车将豆砾石运至豆砾石泵, 然后用高压风通过管片的预留孔吹填豆砾石。充填顺次应是先底部、次两侧、后拱顶, 避免充填的豆砾石出现架空。豆砾石粒径应为5~10mm, 吹填前应清洗干净。

3.2.2 回填注浆

充填豆砾石完成后, 立即进行回填灌浆, 以固结豆砾石[6]。注浆要点如下:

(1) 为避免上下含水层之间水力联通, 每隔30环取2环填充快速凝结的双液浆或化学浆液进行全环封闭止水注浆[7]。注浆浆液根据结构埋深、地层条件和掘进速度, 通过现场试验来调整胶凝时间和强度。注浆材料对管片的膨胀力应通过现场试验确定, 膨胀力不能对管片造成损伤、不能影响管片的安全性。如水量较大, 对正常掘进影响较大, 可适当缩小双浆液或化学浆液的注浆间距。

(2) 双浆液或化学浆液全环封闭后在封闭的区段进行水泥灌浆, 形成一道外围防水层。注浆应具有相应的抗水分散性、固结体强度;注浆作业时注浆量和注浆压力管理, 注浆质量检测[8]。

(3) 大坡度斜井双浆液配比设计

(1) 浆液配比

水灰比=1∶1, P.O.42.5级水泥;

水玻璃采用模数3, 浆液浓度为20Be’;

水泥浆液:水玻璃=1∶1;

注入速率:V水泥浆液:V水波璃浆液=1∶1;

双液浆初凝时间为58s。

(2) 注浆参数控制

a.注浆时间

双液浆注浆的时间以注浆压力控制为主, 当注浆压力达到0.2~0.3MPa应停止注浆。

b.注浆量

双液浆注浆量因豆砾石填充不能精确计算其用量, 在施工中根据注浆压力来控制其用量, 规范要求双液浆注浆压力控制在0.2~0.3MPa, 当注浆压力达到0.3MPa时, 其填充效果以满足要求, 此时的用量就是实际所需的用量。

注浆量:根据经验公式计算和施工经验, 注浆量取充填豆砾石理论体积的0.3~0.6倍, 因每环注双液浆向四周渗流损失, 实际施工时取2倍系数考虑, 即:

(4) 其它化学浆液 (马格尼) 配比设计

(1) 浆液配比

底粘度树脂A:固化剂B=1∶1;

注入速率:V树脂A:V固化剂=1∶1;

浆液初始反应时间为35~45s, 反应结束时间60~100s。

(2) 注浆参数控制

a.注浆时间

马格尼注浆的时间以注浆压力控制为主, 当注浆压力达到0.2~0.3MPa应停止注浆。

b.注浆量

马格尼注浆量因豆砾石填充不能精确计算其用量, 在施工中根据注浆压力来控制其用量, 规范要求马格尼注浆压力控制0.2~0.3MPa, 当注浆压力达到0.3MPa时, 其填充效果以满足要求, 此时的用量就是实际所需的用量[9]。

注浆量:根据经验公式计算和施工经验, 注浆量取充填豆砾石理论体积的0.3~0.6倍;因渗流损失, 实际施工时取2倍系数;因浆液遇水膨胀10~20倍, 不遇水膨胀1.05倍, 计量时需取1/20~1/1.05的系数。

3.3 分段隔水方案

环向封堵采用的是双浆液及化学注浆, 胶结快、堵水好。当管片脱出盾尾10环时, 从仰拱至拱顶, 自下而上沿每个注浆孔注入, 注浆范围为连续3环, 注浆压力不大于0.5MPa。盾构分段止水设计如图2所示。

考虑填充层特性的井筒环境渗流分析模型:

为了验证壁后注浆方案的有效性, 针对“每隔30环取两环填充快速凝结的双液浆进行全环封闭止水注浆, 环间采用水泥浆”方案进行井筒环境渗流分析, 采用Flac3D流固耦合模块进行。采用实体单元模拟地层、衬砌和壁后注浆材料。考虑到对称性, 建立模型尺寸为25m×69m×360m, 共计单元数量52080个。本构关系采用弹性模型。流体计算时采用各项同性渗流模型, 并认为颗粒不可压缩, 即取Biot系数α=1。由于隧道通过地层水源补给充足, 认为隧道的开挖为饱和渗流问题, 取饱和度S=1。其他计算参数根据地勘报告结合工程经验取值, 见表1。

由于斜井工程的扰动属性主要是流体, 在数值模拟时, 采用两步求解法:首先设置静水场, 计算自重及开挖的应力场变化, 然后同时打开渗流场和岩土体自重应力场, 计算工作面处的涌水量。整个计算分为7步掘进, 每次进尺为48m, 其中包括30环环间采用水泥浆及2环快速凝结双液浆。模型示意图见图3。

通过分析, 随着斜井盾构的掘进, 整个地层的孔隙水压与渗流场逐渐发生变化。斜井掘进过程中孔隙水压分布较为稳定, 除少数区域出现超孔隙水压之外, 大多数区域均为正孔隙水压。由于工作面应力的释放, 工作面处的孔隙水压极小, 从而导致了工作面涌水。斜井在明洞处的空隙水压最小, 越往下空隙水压越大。从孔隙水压等压线的分布情况可以看出, 等压线朝着斜井方向倾斜, 这说明地下水正朝着斜井方向涌出。斜井盾构的掘进, 导致整个地层的渗流场发生变化, 渗流朝着隧道方向进行。

4 结论

以神华神东补连塔煤矿斜井工程为例, 针对管片自防水、管片间密封垫防水及管片壁后填充进行研究, 得出如下几个结论:

(1) 通过对管片参数进行设计, 能够达到依靠管片自身防水的目的;

(2) 以“堵水限排方式”为例, 讲述了管片衬砌应对高水压的三种主要方式;

(3) 提出了分段隔水的设计思想, 研究确定了壁后回填方法、封堵环化学浆环向封堵施工方法及其技术参数。综合处置措施下可提高斜井系统的防水能力, 把水害降至最低。

参考文献

[1]游龙飞.越江盾构隧道的防渗止水设计研究[J].铁道标准设计, 2010, 7:106~110.

[2]南洋.成都地铁三号线工程封顶块点位对盾构隧道质量的探讨[J].建材发展导向 (下) , 2015, 9:277.

[3]郑俊.高水压铁路隧道泄水式管片衬砌流固耦合研究[D].成都:西南交通大学, 2010.

[4]吴占瑞.锚杆支护参数对巷道围岩变形的控制作用分析[J].铁道建筑技术, 2015, 5:69~73.

[5]王明华.煤矿斜井高压富水TBM掘进技术研究[J].铁道建筑技术, 2015, 5:63~64, 73.

[6]夏定光.豆砾石回填与灌浆技术探索[J].现代隧道技术, 2002, 1:20~24.

[7]蒋先和.浅谈煤矿斜井TBM工法施工防、排水处置技术[J].低碳世界, 2014, 23:201~202.

[8]王黎明.钻孔灌注桩桩端后注浆施工技术的应用[J].安徽建筑, 2009, 6:69~70.

施工斜井 篇10

客观原因导致施工困难,严重影响施工进度,主要表现在斜井一般坡度较大,断面面积较小,还留有排水侧沟,机械不能掉头,不利于机械施工,机械效率不能充分发挥,开挖、出渣均很困难;错车道较宽,但由于地质条件很差,怕不能承受拱顶压力,所以不能及时施作,只有等地质条件相对好点时才能施工,由于斜井断面较小,二次衬砌施工必将阻碍掘进施工,工期耽误更长,只能待斜井施工相对正常后再进行二次衬砌施工,这就要求必须加强初期支护质量,确保结构安全。

1 初期支护易发生的问题和改进措施

1.1 初期支护施工方面易发生的问题

1)施工人员思想意识差:施工组织不合理,带班人员指挥不到位,工序安排不合理,工序时间拖延过长;机械设备要平时保养,不能用时才发现问题修理,耽误施工时间。2)作业人员质量意识差:有螺栓不能穿入连接板时不能处理得很好;立架不是很垂直。3)专业技术差:拱架加工不是很标准;现场焊接质量不能保证;挖机司机技术不是很好,开挖时有碰坏拱架情况发生。4)没有严格按设计施工:没有进行初喷;打设锁脚锚杆时,遇到碎石不能全部打入,没有加强。

1.2 改进措施

1)思想意识差。由项目主要负责人对全体施工人员进行了思想教育,树立“质量第一、安全第一”的理念,特别要求现场施工负责人员加强现场指挥协调力度,科学安排工序施工,合理紧凑、不等不拖、积极主动、认真负责,机械设备保养要认真、及时,不能用时才发现问题进行修理,耽误施工时间。2)作业人员质量意识差。加强施工质量教育和监督,关于有螺栓不能穿入连接板,不能处理得很好和立架不是很垂直等施工细节问题由具体技术负责人开展施工质量日常教育和监督,既要从思想上让工人认识到施工质量的重要性,又要在现场通过监督检查杜绝此类质量隐患的出现,当有螺栓不能穿入连接板时可用稍细的钢筋穿过,或不能穿过时要在外部用ϕ22 mm钢筋在连接板连接处帮焊焊牢。拱架垂直问题要吊垂球检查垂直度,再依据两侧放样控制点检查拱架不能纵向错位。3)专业技术差。由于现场施工人员素质参差不齐,技术有高有低,在施工时必定会影响施工质量,埋下安全隐患,解决这个问题的根本办法就是加强施工技术培训,提高工人技术能力。通过技术培训提高工人的技术能力,电焊工和挖掘机作业司机等不但要认真学习还要实行优胜劣汰制度,优先和重用考取有高等级技术等级证书的人员。4)没有严格按设计施工的问题。现场施工时,施工人员为图省事和盲目追求进度而忽略初喷工序,在隧道出水量较大和土体结构破碎易发生掉块和拱顶等坍塌的部位也不进行这道工序,则易造成较大坍塌,而受现场环境制约不一定能保证拱顶满喷混凝土无空洞,这样就容易留下安全质量隐患,所以必须要进行初喷作业。锁脚锚杆打设直接影响着拱架及整个初支的安稳情况,必须有专人负责对锁脚锚杆打设进行监督,遇到碎石不能全部打入时,换个地方再打入,原则是安全第一、成本其次,必须加强。

2 铺底方面

2.1 存在问题

1)开挖时间过长,开挖时排水和出渣困难,导致拱墙底脚暴露时间太长,甚至可达十几或二十小时以上。铺底开挖后,两侧边墙失去了抵挡,容易发生边墙收敛和拱顶沉降。2)有些地段基底被水浸泡后地质软弱,又有部分淤泥不能清理干净,造成承载力差,铺底混凝土施工完毕后,被重车碾压后极易损坏,并有下沉的情况发生,不能很好的起到支撑边墙的作用。3)混凝土施工后短时间里强度上升缓慢,不能有效起到支撑边墙的作用。

2.2 改进措施

1)铺地开挖时,抽排水和出渣困难,主要是隧道地质多为黄土、碎石土层和砂卵石层,且出水量大,水和黄土搅和成泥浆,一般水泵难以抽出,且极易堵塞水泵孔,造成水泵空转,烧坏水泵。以前出渣习惯用挖机将渣挖出来后扒至铺底面回来20 m左右,一辆装载机正面铲装并人工配合,因为是倒坡,很容易将稀泥渣碾挤回开挖好的基底中去,需要反复施工,且时间久了工人体能下降,越干越慢。改进措施:每隔30 m～40 m,在水沟侧墙壁上掏一个集水井,上部大小约1.5 m～2 m见方,下部约2 m深。中间隔一道钢筋网片,水泵放置上面,下面沉淀泥渣。要注意掏集水井时,顶部要打好小导管,支撑好顶部,四周立架并安设网片喷混凝土密实。水泵用较大功率水泵,并用1 mm孔隙铁丝网包裹水泵进水孔。防止较大砂石进入水泵造成水泵损坏,并且由于水泵易坏,所以必须准备好相应功率的备用水泵,不因此耽误时间。出渣改用两台装载机并人工配合出渣,挖机将泥渣挖出后扒至铺底面回来20 m左右,一辆装载机倒入进去,一辆装载机正入,倒入的装载机铲渣往正入的装载机斗中,并人工配合,这样就不会将渣再挤压回挖好的基底中,节约了较多时间和人力。

2)有些地段基底被水浸泡后地质软弱,又有部分淤泥不能清理干净,造成承载力差,铺底混凝土施工完毕后,被重车碾压后极易损坏(坡度较大,栈桥不适用),并有下沉的情况发生,这样自身的质量都不能得到保障,更不能很好的起到支撑边墙的作用。改进措施:在基底清理完毕后,对于局部被水浸泡严重,一些淤泥很难彻底清理干净地段,采用片石挤淤的办法,将淤泥挤到靠近下导掌子面不施工地段,并用挖机最后夯实。这样将淤泥挤走加强了基底的质量,使承载力提高。使铺底混凝土能铺设在较硬的基底上,并且混凝土施工后,掘进前在铺底混凝土上铺设16 mm厚钢板,以增加机械对铺底混凝土的压强,保证铺底混凝土不被压坏。片石挤淤的办法也缩短了基底清理淤泥的时间,使拱脚暴露时间缩短,减少了边墙的收敛。

3)由于洞内温度较低,混凝土施工后短时间里强度上升缓慢,不能有效起到支撑边墙的作用,造成拱墙在这一时段里收敛继续。改进措施:在施工铺底混凝土前预埋100 mm钢管,每隔2 m～3 m预埋一根,支撑到边墙两侧拱架上,埋设时要注意尽量使钢管水平和与线路垂直,使钢管受力均匀充分,这样先期就强制性将边墙支撑住,使收敛情况大为好转。

3 工程实例

1)我们正在施工的准朔铁路鹰鹞山隧道下石窑斜井位于准朔铁路正线左侧,施工结束后改为应急通道,为永久斜井。该斜井全长845 m,与正线相交于DK47+820处,最大坡度为12.2%,斜井断面积仅35.44 m2。斜井承担正洞任务2 550 m,开工日期2008年4月,计划竣工日期2010年4月,总工期24个月。地质情况为Ⅴ级围岩597 m,Ⅳ级围岩65 m,Ⅲ级围岩183 m。

主要特点为:工期紧,任务重,地质差,施工难度大,气候条件差,冬期施工时间长。

该斜井前期进展比较顺利。施工到180 m处,也就是2008年6月3日斜井底部出现砂卵石,并有较少水渗出,到6月29日水量变大,地质变差,砂卵石土层较多出现,施工困难逐步加大,后期更是日出水量高达1 000余方。很多人为这个斜井的结构安全和施工进度担心,并于2008年9月25日组织国内知名的多名隧道专家对斜井进行现场考察,论证斜井的施工、安全情况。由于专家组提出的井点降水等方案投资较大,最后被搁置。但是经过我们认真分析,科学组织,精心施工,斜井较顺利的穿过了日出水量达1 000 m3的地质特差黄土地段,并顺利的施工了加宽段错车平台,且隧道结构拱顶沉降和收敛值均在安全允许范围之内,隧道结构也没有发生裂纹等安全隐患。

2)产生一定的经济效益。据悉别的隧道在遇到此类的地质情况时,一般采用Ⅰ16的工字钢拱架代替设计的格栅拱架来加强支护,该斜井最初也有很多人建议为安全起见,用Ⅰ16的工字钢拱架代替设计的格栅拱架。但考虑到成本原因,我们努力从质量抓起,以质量保安全。从最初隧道内出水到进入地质相对较好地段共用格栅拱架400余榀,每榀较工字钢架节约650.9元。共计直接节约26万余元,并完成了加宽段错车平台(钢拱架)和加宽段车辆掉头洞室的施工。

摘要：结合隧道斜井黄土富水地质地段施工,从初期支护和铺底两方面分析了工程施工中易发生的问题,提出了解决问题的改进措施,并结合具体工程进行了说明,以确保隧道施工的顺利进行和隧道的工程质量。

关键词：隧道,施工,质量,问题,改进措施

参考文献

施工斜井 篇11

关键词：斜井运输；防跑车装置；拦网式；柔性；煤矿开采 文献标识码：A

中图分类号：TD553 文章编号：1009-2374（2015）14-0165-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.082

1 煤矿跑车防护系统的研究背景与应用现状

矿井轨道运输发展方向是应用重型、高速电机车及大容量矿车，并采用固定道床铺设重轨轨道，而高速、大载重量列车就增加了跑车事故发生的危险，因此矿井防跑车技术研究就显得极其迫切与重要。

对于矿井斜巷轨道运输中出现的跑车，往往具有很大的加速度和很强的动能，为使其在可控距离内停止下来则需采用固定挡门挡车的刚性制动形式。目前拦网式防跑车装置应用较广，其功能特点是拦网的有效拦截面积大，阻车效果明显，拦阻成功率较大，即使跑车离开轨道也能将其拦截。然而常闭式的动作方式以及刚性制动使其巷道通过性差，发生事故时易造成了系统和矿车的损坏，因此《中华人民共和国煤炭行业标准：跑车防护装置技术条件》规定：跑车防护装置应具备缓冲功能。为了解决常闭式和刚性挡车装置的缺点，提出了柔性拦网式挡车装置设计研究。

2 柔性斜井拦网式防跑车装置结构设计

2.1 柔性斜井拦网式防跑车装置的结构及原理

柔性斜井拦网式防跑车装置如图1拦网阻车器结构简图所示，该装置主要由拦网架、拦网、液压缸、四连杆机构、缓冲器、拦网分离机构和挡块等组成。

1.拦网；2.拦网架；3.液压缸；4.四连杆机构；5.钢丝绳；6.缓冲器

图1 拦网阻车器结构简图

柔性斜井拦网式防跑车装置的工作原理是：在无矿车通行时，阻车器保持阻车位置。如图2阻车位：

图2 阻车位 图3 放行位

当矿车以正常速度运行时，拦网架绕其上部销轴回转，从而将其上固定的拦网从拦车位带到巷道顶部与轨面平行的放行位置，矿车即可安全通过。如图3放行位：当发生跑车事故时，拦网架不动作，拦网处在拦车位，跑车撞上拦网，拦网与网架脱离，拦网与缓冲器通过钢丝绳相连，依靠缓冲器的作用，最终使跑车停下。

2.2 各结构设计应用与原理分析

该防跑车装置最主要的阻车特点是，利用拦网的方式将跑车兜住。因此本装置需要有用于拦车的拦网以及可起到支承和固定拦网的机构或构件。同时该机构或构件能够实现在跑车状态和正常通行状态下的阻车位置和放行位置的改变，本装置采用回转式作为该机构的动作方式。

系统的驱动装置采用液压驱动，该种驱动方式特点是，承载力大，动作平稳，动作速度不高，需要有液压系统支持，也能满足频繁启动要求和往复动作要求。

采用液压驱动，执行元件就是液压缸，液压缸将作为拦网架动作的直接动力源。需要有传动机构连接在液压缸与拦网架中间，既能使拦网架按设想轨迹动作，又能使液压缸动作不受影响，保证系统简单可靠，最主要是能够满足安全规程。能够满足网架动作要求的机构较多，如四连杆机构、转动导杆机构、曲柄滑块机构、摆动导杆机构、弧形导杆间歇机构等。考虑到机构要简单、灵活、可靠、易于维护和易于加工，再加上该动作非常简单，并不需要复杂的机构，所以相比较而言四连杆机构要优于其他的机构，而且四连杆机构的应用也非常多，比如工程上使用的挖土机、装载机，它们上面的挖斗与液压缸的传动就是通过四连杆机构实现的，所以将四连杆机构作为本装置的传动机构。

防跑车装置的另一个设计难点是，如何实现当跑车发生时拦网与拦网架的可靠分离。实现分离的结构采用膨胀螺栓，膨胀螺栓可以用于拦网与栏架的分离上的，其过盈量可通过螺母或螺钉的旋紧量来调节，而且膨胀螺栓应用广泛、购买方便、易于更换。

每当矿车需要正常通行时，拦网架将会产生上升与下降的动作。该装置最好的放置位置就是在地面上，由于地面较好固定，受力也能满足，同时距离栏架所受到的冲击力作用点也较近，冲击力能很快地作用到地面上，这样就减少了对装置的破坏。

3 柔性斜井拦网式防跑车装置系统与安装布置

3.1 防跑车装置系统

柔性斜井拦网式防跑车装置除了机械执行部分外，还包括了液压驱动系统、电气控制系统、缓冲机构和所用的钢丝绳。

液压驱动系统分别同时驱动两侧栏架完成升降运动，故动作简单，只需有推程和回程两种工作状态。

斜井防跑车设施多为人工操作，存在着人为因素。许多跑车事故是因为煤矿工人人为操作不规范造成的。要想彻底改变这种被动状态，只有通过提高斜巷装备水平，提高设施的自动化程度来实现。基于PLC控制器功能和特点，结合跑车防护系统对其控制功能的要求，为保证安全生产和适应井下现场的恶劣环境，跑车防护装置采用PLC电气控制系统是一种理想而可行的选择。

缓冲机构工作原理，在发生跑车事故时，矿车与防跑装置碰撞后，在矿车继续下行的过程中拉动缠绕在卷筒上的钢丝绳，从而牵动卷筒转动，卷筒护板与卷筒通过焊接成为整体，在卷筒转动的同时，卷筒护板也开始转动，卷筒护板与转轴通过花键连接，从而带动转轴转动；摩擦副中的动片通过花键套与轴连接，最终使得动片随着卷筒的转动而转动，但静片保持静止，而卷筒護板也相当于动片，动片与静片之间的相对运动，从而将矿车的动能转化为摩擦热，最终使得矿车缓冲制动。

矿用钢丝绳，按捻制特性可分为点接触钢丝绳、线接触钢丝绳和面接触钢丝绳；按表面状态可分为光面钢丝绳、镀锌钢丝绳和涂塑钢丝绳；按股的断面形状可分为圆股钢丝绳和异形股钢丝绳。根据分析，应用于缓冲器中的钢丝绳适宜采用圆股，面接触，交互捻钢丝绳，且在实际生产中要按照相应的规章制度进行定期保质的检查，主要的项目包括断丝、绳径变细、锈蚀检查，并定期对钢丝绳做润滑维护，以保证其正常安全的工作。

3.2 防跑车装置安装

柔性斜井拦网系统的安装与布置如图4拦网阻车系统安装布置图所示：

图4 拦网阻车系统安装布置图

斜井上部有绞车提升装置和防跑车系统的控制箱，斜巷上面每隔300m左右就会布置一套阻车装置，图中所布置的就是拦网式阻车装置，其前后轨道上每隔一段距离都安装有传感器，用于测量矿车参数。缓冲器安装位置距离拦网架约5m左右，吊环分别安在轨道两侧，相距2.2～2.4m，与拦网架相距3m左右。拦网架支撑梁距离轨面的垂直距离为2.5m左右。梁与巷道两侧墙壁的固定方式参考了燕子山矿上电缆等设备与巷道壁的固定方式，即通常所说的牛腿结构。

4 结语

斜井柔性拦网式防跑车装置，在煤矿斜井轨道运输过程中，既能满足巷道的通过要求，又能实现在跑车事故发生时挡车的作用，且是柔性的挡车装置，对冲击力有缓冲作用，减少了对矿车和挡车装置的破坏。该装置结构简单，便于安装与维修，可靠性较强，能够极大地提高斜井轨道运输的安全性。

参考文献

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[8] 刘伟.新型摆杆式斜井防跑车装置的设计计算[J].矿山机械，2005，（5）.

作者简介：彭晓宁（1965-），男，大同煤炭职业技术学院工程师，研究方向：工业控制技术。

施工斜井 篇12

1 工程概况

通江隧道工程地处大巴山南麓位于四川省巴中市平昌县澌滩乡四坪村和朝阳村之间, 设计采用“斜井-平巷-斜井”布置方式, 南岸斜井长609.13m (其中上斜井380m, 下斜井229.13m) , 倾角23.5°;北岸斜井长461.45m (其中上斜井208.75m, 下斜井250.70m) , 倾角30°;平巷长220.79m, 从中间分向南北两边均为下坡, 坡度3‰。为了便于施工, 隧道南北两岸各设一施工导洞, 南岸导洞长228.77m, 坡度5‰, 北岸导洞长146.3m, 坡度5‰, 隧道总长1666.44m。隧道断面采用直墙半园拱型, 净宽3m, 净高3m, 净断面面积8.02m2。

2 运输方案的设计

斜井施工是通江隧道施工咽喉, 是制约隧道施工安全和效率的一个重要环节, 合理的选择运输方式和做好安全保护措施是提高施工效率的关键。通江隧道斜井采用15kg/m轻型轨道运输, 5t单筒卷扬机提升0.75m3“U”型侧倾式矿车出渣。

2.1 井口提升系统布置。

因本工程隧道开挖断面较大, 爆破后出渣量多, 为加快出渣速度, 距下斜井井口10m处的车场安装1台5吨单滚筒提升卷扬机, 滚筒容绳量350m, 钢绳直径为16.8mm。提升绳速为1.5～2.0m/s, 卷扬机设有电动和手动双闸, 并有提升容器升度指示器。提升布置如下图。

2.2 提升力学计算方法。

式中:

Qmax-卷扬机牵引石渣数量, t;

P-卷扬机牵引力, kg, 取P=5000kg;

ω-轨轮式侧倾矿车的单位阻力, kg/t, 可近似取ω=8kg/t;

ip-轨道最大坡度, ‰, ip=500;

最大允许渣石数量:

Vmax-最大允许渣石数量

W-轨轮侧卸矿车自重, t, 取W=0.7t;

n-牵引矿车个数

洞内石碴取:1920kg/m3。

当n=1时, Vmax=4.76m3, 当n=2时, Vmax=2.19m3, 当n=3时, Vmax=1.34m3。

因此在斜井内提升时考虑钢丝绳自重以及其它不确定因素, 每次提升不超过2个矿车, 安全系数为1.4。

3 轨道铺设

采用15kg/m轻型钢轨运输, 根据断面开挖尺寸, 洞内布置双轨单道, 轨距为600mm, 枕木尺寸:15cm (宽) ×15cm (高) ×150cm (长) , 枕木铺设间距50cm。并分别在斜井口、洞身及斜井底部及其距井底平巷内每100m左右设错车场并安装道岔。

4 安全措施

提升容器发生掉道或跑车时, 对斜井内的各种管线或其他设备的破坏应减少到最低程度。

电动阻车器使用:当矿车挂上钢丝绳后, 启动绞车, 钢丝绳绷直, 游动轮在钢丝绳的作用力下, 启动触电装置, 小型绞车A、B启动, 挡车门A、B开启;当矿车卸掉钢丝绳后, 钢丝绳松软, 游动轮下触点没有外力作用, 小型绞车A、B电源断开, 挡车门A、B在重力作用下自动关闭, 有效的防止矿车在运输过程中发生跑车造成安全事故。

4.2 在斜井内串车提升时, 为加快排碴速度, 一次提升不超过2个矿车, 矿车连接必须牢固。

5 与汽车运输的区别

隧道施工属于受限空间作业, 特别是这种小断面隧道, 操作工作空间狭小, 加之爆破的影响, 虽然采取了一系列的通风排烟措施, 但隧道内的空气质量仍较差, 若采用汽车运输, 汽车的尾气将会进一步恶化隧道内的空气质量, 因此, 采用轨道运输可以提高空气质量、改善工作环境, 有利于施工人员的身体健康。

结语

采用轻型轨道运输, 辅以合理的安全措施, 可以有效的提高生产效率、降低工程成本、确保施工安全, 同时改善施工环境有利于施工人员的身体健康, 真正做到了既提高生产效率、保障施工安全, 又保障了施工环境质量、确保施工人员的身体健康。

摘要：以通江隧道斜井施工中的轻型轨道运输方式为例介绍轻轨运输在长斜井施工中的方案设计, 长斜井施工中采取轻型轨道运输方式有着设备投入小、附属设施少、功效高、施工方法简单易行等特点, 配上合理的安全保护措施便能有效的提高施工效率、缩短工期、改善施工环境、保障施工安全。

关键词：斜井,轨道,自动挡车门

参考文献

[1]B.厄伯格.井下轨道运输系统[J].崔景岳, 译 (瑞典) .世界煤炭技术, 1980, 5:50.