淺述斜井結構特點及快速挖掘方法的設備配置

摘 要：煤礦產業是我國十分重要的基礎產業之一，為國家科技的快速發展提供了條件。為了提高我國礦產的挖掘能力，我國科研人員與一線工程師一直進行著采礦方式及其快速挖掘的研究，下面我們就對采礦中較為常見的斜井結構、快速挖掘方法及其井內設備配置做以簡述。

關鍵詞：斜井；設備配置；快速挖掘

煤礦產業是我國十分重要的基礎產業之一，為國家科技的快速發展提供了條件。為了提高我國礦產的挖掘能力，我國科研人員與一線工程師一直進行著采礦方式及其快速挖掘的研究，下面我們就對采礦中較為常見的斜井結構、快速挖掘方法及其井內設備配置做以簡述。

1 斜井結構及其設備配置

1.1 斜井

斜井一般可分為主斜井、副斜進、斜風井、排水斜井和注砂斜井等。其中主斜井作用是用來進行煤炭提升。副斜井的作用是用來運送材料及行人。斜風井、排水斜井和注砂斜井屬于功能性斜井，分別用來通風、作為安全出口、用于管路排水、用于填充采空區。[1]我們這里主要對主斜井和副斜井略作敘述。在主斜井中，可以利用礦車單車、串車、箕斗、膠帶運輸機或無極繩進行提升作業，本文主要介紹礦車單車提升。

1.2 斜井的結構特點

不同用途的斜井，其井口結構、井身結構及井底結構都有所不同。由于本文主要介紹的是礦車提升形式的斜井，下面我們就以這類斜井的特點展開論述。

斜井與立井相似，由上到下可分為井頸、井身和井底這三部分。其接近地面的部分被稱為井頸。在設計這段井壁時要注意增加井壁的厚度和增強防水性能。

（1）斜井井口的結構特點

礦車提升的斜井井口，需要設置調車設備和相應規模的井口停車場、甩車場，并鋪設礦車軌道，使礦車可以實現礦料的裝載、運輸及卸載作業。斜風井的井口處則需要附加設置風硐、人行道及防爆門。

（2）斜井井身的結構特點

斜井的井筒斷面與立筒不同，其斷面形狀多為直墻半圓拱形，也有切圓拱形、三心拱形及梯形等形式。

井口明硐部分大多使用鋼筋混凝土碹體支護，其井身部分則使用混凝土碹或錨噴支護來完成。近年來也有使用架“U”鋼支架等方法來進行支護。

（3）斜井井底的結構特點

礦車提升斜井中，為了使礦車方便從斜井井筒順利行進到井底水平車場，需要設置車場。其與井筒之間可以用平車場、甩車場和吊橋等方式進行連接。

2 斜井快速挖掘方法及其設備配置

實現斜井的快速挖掘，其關鍵之一在于提高斜井的出碴能力，這就要求我們要選擇合適的施工設備并采用合理的施工管理方法，下面我們就對其分別作以簡述。一般情況下，斜井常以鉆爆法進行快速施工，其主要的施工設備可分為提升系統施工設備、出碴系統施工設備以及斜井井身的管線和軌道、井口車場的卸碴線、井底調車場等幾部分。

2.1 快速挖掘方法

加快施工進度的另一個方法就是提高斜井的提升能力，在做好設備選型后要做好以下幾點，以實現快速挖掘的效果。

2.1.1 對斜井井身部分提升能力的控制

斜井井身部分的提升過程主要是井底調車、摘掛鉤、運行和井口卸碴這四步驟的循環過程。經實驗可知，每一次井底調車約需用1min，每次循環中的四次摘掛勾共需時間約0.5min，礦車的滿車出和空車井入時間約為6min，井口卸碴一般不需要耗時，故每次提升循環共計用時約7.5min。經分析，為了縮短循環時間，我們可以通過在井底調車時使用平行移車器來縮短這個過程所用時間，約0.5min，會為加快施工略起作用。[2]

2.1.2 斜井內絞車配置對挖掘速度的影響

由經驗可知，在斜井的施工期間，正常提升礦車平均用時7min左右，每天出碴用時可達9小時。通過選用大提升能力的絞車并相應合理選用礦車容量，充分利用絞車牽引力，可減少每次掘進循環的出碴車數，以此來縮短循環時間，其效果較為明顯。

2.1.3 調車形式對挖掘速度的影響

進一步對斜井井口和井底調車場的軌道布置形式進行優化，也是加快施工速度的方法之一，如選用合適的卸碴方法。一般情況下在斜井井口車場采用固定式曲軌平臺卸碴法與采用移動式曲軌卸碴法相比，卸碴時間較短，調車時間較短，安全性較高，是一種較為有利的卸碴方法。

2.2 快速挖掘方法的設備配置

2.2.1 提升系統的配置

提升系統的施工設備主要有提升絞車，為了提高其使用的安全性，常采用2.5米直徑的雙滾筒提升機，同時配以Φ32mm的鋼絲繩，使其牽引力可達到90kN，最大提升速度可達3.19m/s。

2.2.2 出碴系統的配置

出碴系統施工設備中需要配備1臺挖掘裝載機以進行斜井裝碴作業，或者使用1-2臺耙斗裝巖機以進行斜井的井身裝碴作業。在斜井井身初期開挖中以及正常施工時還會使用到裝載機、電瓶車、側斜式礦車。

2.2.3 斜井井身的管線和軌道等的配置

斜井井身的管線和軌道、井口車場的卸碴線、井底調車場的布置常會用到如圖1的布置方法。其軌道采用鋼軌和木枕并按四軌分輕重、兩線布置，同時要將其承托提升鋼絲繩的地滾固定在枕木之上。除此之外還要用到空壓機、混凝土濕噴機、混凝土拌合機、混凝土輸送機、內燃發電機、軸流通風機、變壓器、多級泵、推土機、自卸汽車、電動葫蘆等設備。

通過以上對斜井結構、快速挖掘方法及其井內設備配置的簡要介紹，希望可以為初學者提供研究方向，為斜井的進一步研究打下基礎。

參考文獻

[1]穆千祥.隧道斜井施工方法[J].隧道建設，2011（6）.

[2]常乃惠，賈云峰，孟榮昌.斜井快速施工[J].建井技術，1992（1）.