斜井掘進施工新技術與安全管理

付日廷

摘要：煤礦的開采方式一般分為立井、斜井、平硐和露天,當煤層埋藏離地面不太深時多采用斜井開采方式。斜井與立井相比,建井工期短、投資少,特別在大型礦井中,斜井所占比例有不斷擴大的趨勢。分析了斜井掘進建井速度慢、掘進效率低的原因，介紹了快速建井施工新技術——膠輪車運輸、鏟車裝載的排矸方式，不僅實現了礦井斜井掘進無軌連續運輸，提高了井筒的運輸能力，而且有效地解決了礦井斜井掘進的安全問題。

關鍵詞：斜井施工；排矸方式；快速建井；施工技術；安全管理

中圖分類號：TD26文獻標識碼：A

斜井開拓建井中，裝載運輸工序一直是困擾建井施工工效的一大難題，傳統裝載工具為耙斗裝巖機或鏟斗裝巖機，運輸工具一般都采用箕斗或礦車。近年來，礦井斜井汽車運輸在國內外獲得了廣泛的應用，一些西方國家70％以上煤礦（斜井）都采用汽車運輸，并已成為礦井斜井開拓和平硐開拓的主要發展方向?，F結我國西北某煤業集團所屬的煤礦（斜井開拓）采用膠輪車運輸的為例，根據斜井開拓的理論和實踐，對傳統斜井開拓建井速度慢的原因進行了分析，提出了膠輪車運輸、鏟車裝載的快速開拓施工技術。

1 斜井開拓速度慢的原因分析

建井速度慢，主要影響因素是在建井施工“打、裝、放、支、護、排矸”的整個生產組織過程中，排矸不及時或排矸時間太長，不能實現連續運輸，運輸生產率低，從而影響了正規循環組織。第一，排矸不及時，不能一次成巷。使用耙巖機或裝巖機裝載矸石，巖頭往外20m 范圍內，兩幫留有大量浮矸，幫錨桿不能及時跟進，幫和墻基不能及時噴漿，電纜線和風水管也不能及時延伸敷設，特別是水溝不能砌筑，致使巷道污泥、積水嚴重，給下山施工帶來很大困難，從而影響了建井速度。第二，軌道運輸中鋪設軌道工作量大，影響了排矸。隨著掘進頭的延伸，軌道鋪設也得隨之延伸，軌道鋪設時，就要停止運輸矸石，矸石不能及時排空，就會影響到掘進循環的正常組織。而且由于有軌運輸需要加設各種防跑車裝置和設施，再加上軌道和設施的維護，需要占用大量時間，從而影響了建井速度。第三，軌道質量鋪設不合格，提升、裝載設備故障或停電影響了排矸。由于軌道質量鋪設不合格，就會不可避免造成箕斗或礦車的落道，要使落道車復位就會花費大量時間，延長了正常的排矸時間；加之設備的故障或停電的原因也會造成排矸暫停，從而影響到建井速度。

2 斜井開拓（膠輪運輸）的特點

2.1 斜井開拓采用膠輪車運輸的適用條件

斜井開拓是利用傾斜巷道由地面進入地下到達煤層的開拓方式。對于煤層埋藏較淺，表土層不厚以及水文地質情況簡單的緩斜及傾斜煤層，一般采用斜井開拓。斜井開拓采用無軌膠輪車運輸時，井筒的傾角可在適應無軌膠輪車運輸的范圍內變化，每隔200 m 左右需開掘換向硐室和錯車硐室各一個。

2.2 斜井開拓（膠輪運輸）優點

針對煤層賦存特征，采用斜井開拓——鏟車裝載、膠輪車運輸，極大地提高了運輸效率，不僅能加快建井速度，而且開拓施工的安全性、可靠性和經濟性大幅度提高了。

3 鏟車裝載無軌膠輪車運輸施工技術

3.1 應用情況——結合我國西北某煤礦

礦井主斜井全長1600m，坡度13°，毛寬5.3m，毛高4.3 m，毛斷面19.27m2，直墻半圓拱形，表土層段為鋼筋混凝土—鐵棚聯合支護，基巖段為錨桿、錨索、網、噴漿聯合支護，每隔200m開掘了換向硐室和錯車硐室，換向硐室凈深10m，喇叭狀開口，開口段掘進寬度11.24 m，逐漸變縮至5.24m，高度4.12 m，開口兩側為圓心角90°，曲率半徑為3m 圓弧。錯車硐室凈深6m，喇叭狀開口，開口段掘進寬度8.24 m，逐漸變縮至5.24m，高度4.12m，開口兩側為圓心角90°，曲率半徑為1.5m的圓弧。人行道側每隔40m掘一避人硐室，規格為1.5 m（寬）×2m（高）×2 m（深）。運輸汽車為重汽金王子自卸車，鏟車型號為50 型鏟車—臨工，采用該施工模式后，月進最高達160 m，平均130 m，比傳統施工中采用單鉤提升的建井效率提高約30％。

3.2 鏟車裝載膠輪車運輸快速建井優勢

建井施工的整個過程中，排矸時間較長是制約快速建井的主要因素，如何通過創新技術，改進排矸方式，加快排矸速度，就是關鍵所在。鏟車裝載、無軌膠輪車運輸方式排矸解決了這一難題，加速了車輛周轉，提高了裝卸效率，達到了快速建井的目的。

（1）裝載、運輸能力的提高。裝載設備采用50型鏟車—臨工，裝載能力達5t，與PB－60型耙斗裝巖機相比，裝載能力提高了8倍。運輸設備采用膠輪車，型號為金王子，運輸能力15t，是1t礦車運輸能力的15倍，是5t箕斗車的3倍，從而提高了運輸效率，也提高了機械化水平，加快了排矸速度。

（2）提高膠輪車運輸生產率。汽車的制動性是汽車的主要性能之一，因此應在汽車具有良好的制動性來保證安全行駛的條件下，提高汽車行駛速度，從而獲得較高的運輸生產率。要提高自卸汽車的運輸效率，還要考慮自卸汽車與鏟車鏟斗容積匹配問題，一般認為，當運距在1000～1500m 時，自卸汽車容積和斗容積的最優比為（4～6）∶1。

（3）裝載運輸環節簡單，用工少，排矸工效高。整個排矸過程中，只需1名鏟車司機和2名汽車司機就可以實現連續運輸，省去了好多采用箕斗或礦車單鉤提升的環節和人員，從而提高了建井速度。

（4）鏟車與汽車維修少，故障率低，保證了正常排矸。鏟車與汽車維修少，使用中故障少，而且不受停電的限制，一般不會影響排矸。而單鉤提升時，因受速度的限制（速度太快，容易落道），提升生產能力較低，還有鋼絲繩磨損較快，設備、設施故障率高，維修次數多，維修費用高，處理這些設備故障或更換設備要占用大量排矸時間，不僅影響了建井速度，而且容易產生發生隱患及事故。

（5）實現了一次性成巷。排空全部矸石需時不足1h，約占用全班時間的1/8，排矸功率提高約3 倍多，由于排矸加快，幫部刷幫整形，補打幫錨桿，噴漿成巷，挖砌水溝，延伸敷設風水管、電纜線，全部隨掘進頭延伸而跟進，真正實現了一次成巷，加快了建井速度。

（6）省去了軌道鋪設，運輸設施的安裝等工序。隨著巷道的延伸，軌道鋪設也要及時延伸，運輸設施也要完善，尤其是斜巷運輸中的“一坡三檔”設施必須齊全才能起作用。而且由于井下條件惡劣，運輸要求的標準越來越高，為保證軌道運輸的整體穩定性，從而給軌道的鋪設和維修增加了難度，道枕、道軌的型號也由輕型向重型發展，鋪設軌道費時費力，而且后期維護量相當大，故該工序直接影響到排矸效率。所以，無軌膠輪車運輸，鏟車裝載能夠省去這一工序，從而提高了建井速度。

（7）合理組織運輸工作。合理組織運輸工作，對提高運輸生產率、降低運輸成本和提高工人勞動效率起了重要作用，從而提高了建井速度。

4 膠輪車運輸鏟車裝載改進措施及建議

（1）無軌膠輪車和鏟車司機駕駛室的擋風玻璃上方要有防止頂板掉矸損壞擋風玻璃的傘檐保護裝置。

（3）無軌膠輪車受巷道內污泥、積水等條件影響較大，特別是巷道內淋頭水較大時，行車困難，除在運輸線路撒一些爐灰外，還要給膠輪車前后輪胎加裝防滑鏈來解決這一問題。

（4）無軌膠輪車要采用長鼻頭的車頭，借鑒校車制造技術，改進防正面碰撞的安全性能。

（5）無軌膠輪車運輸能力要與鏟車裝載能力相配套，最終達到運輸周期短，鏟車效率高的最佳優化配置。

（6）為達到設備故障少、運輸周轉快、運輸較安全的目的，要責成專人每班在運輸前要強制對裝載、運輸設備進行全面檢查、檢修、保養和維護，有隱患及時排除，確保制動有效，防止設備帶病工作，以確保安全生產。

5 小 結

斜井開拓在條件允許的礦井，采用鏟車裝載、無軌膠輪車運輸，更具有安全性、可靠性和經濟性，是快速開拓建井運輸的發展方向。隨著鏟車裝載、無軌膠輪車這一新的斜井快速建井模式的應用，對于后期礦井輸助運輸效率也提高了。在西北某煤礦的建井實踐證明，由于加快的建井速度，縮短了工期3個月，不僅節約了大量建設投資，減少了建設期貸款利息支付，還節約了建設期的管理費，更重要的降低了工人的勞動強度，安全系數大大提高了，有效地、從根本上解決了礦井斜井掘進的安全問題，這對我國礦井建設企業與煤炭生產企業的發展都將產生深遠的影響。

作者簡介：付日庭（1963-），男，工程師。1988年畢業于山西礦業學院礦建工程專業，現朔州市宏宇工程建設有限公司從事公司管理工作。發表學術論文3篇。