倾斜坑道施工.pptx

06 九月 2024地下工程讲稿14.1 4.1 概述概述概述概述 倾斜坑道（泛指各种斜井、斜巷、斜洞、斜坡道等）在倾斜坑道（泛指各种斜井、斜巷、斜洞、斜坡道等）在地下工程中极为常见，如隧道工程为加快施工速度而开凿的地下工程中极为常见，如隧道工程为加快施工速度而开凿的辅助坑道、水利水电工程中的各种倾斜引水及压力隧洞、地辅助坑道、水利水电工程中的各种倾斜引水及压力隧洞、地下停车场等大型地下空间工程的通道等。尤其在矿山井下，下停车场等大型地下空间工程的通道等。尤其在矿山井下，为开采矿物而设置的各种上山（位于开采水平之上的倾斜巷为开采矿物而设置的各种上山（位于开采水平之上的倾斜巷道）、下山（位于开采水平之下的倾斜巷道）、斜坡通道等道）、下山（位于开采水平之下的倾斜巷道）、斜坡通道等更为常见。长梁山隧道长更为常见。长梁山隧道长12.78km，设有，设有4条斜井；乌鞘岭条斜井；乌鞘岭隧道（双洞），全长隧道（双洞），全长20.05km，全线开凿有十多条斜井，最，全线开凿有十多条斜井，最长者达长者达3362m。06 九月 2024地下工程讲稿2 关于倾斜坑道的倾角范围，没有明确的划分规定，大多以倾角超过关于倾斜坑道的倾角范围，没有明确的划分规定，大多以倾角超过5、小于、小于90时视为倾斜坑道。当倾斜坑道直通地面时一般称为斜井，在时视为倾斜坑道。当倾斜坑道直通地面时一般称为斜井，在金属矿山，使用汽车运输时，有的也叫斜坡道。在煤矿井下，将专门用金属矿山，使用汽车运输时，有的也叫斜坡道。在煤矿井下，将专门用于提升的倾斜巷道称为暗斜井。根据用途的不同，矿山中的斜井分为主于提升的倾斜巷道称为暗斜井。根据用途的不同，矿山中的斜井分为主斜井、副斜井和通风斜井等。斜井、副斜井和通风斜井等。倾斜坑道施工既可由上向下施工（又叫下山施工），也可由下向上施倾斜坑道施工既可由上向下施工（又叫下山施工），也可由下向上施工（又叫上山施工），主要视与上下坑口相连工程的贯通情况而定。对工（又叫上山施工），主要视与上下坑口相连工程的贯通情况而定。对于通达地面的斜井，一般均由上向下施工。于通达地面的斜井，一般均由上向下施工。倾斜坑道施工的基本作业程序、方法、设备介于平巷和立（竖）井之倾斜坑道施工的基本作业程序、方法、设备介于平巷和立（竖）井之间，在出矸、运输、排水、通风和安全等技术措施方面有其自身的特点。间，在出矸、运输、排水、通风和安全等技术措施方面有其自身的特点。但当其倾角小于但当其倾角小于45时，与水平巷道较为接近；大于时，与水平巷道较为接近；大于45时，又具有立时，又具有立（竖）井的某些特征。（竖）井的某些特征。06 九月 2024地下工程讲稿34.2 4.2 斜井表土施工斜井表土施工斜井表土施工斜井表土施工4.2.1 斜井井口明槽施工斜井井口明槽施工 斜井井口开挖方式与井口地形有关。斜井井口开挖方式与井口地形有关。n在山区或丘陵地带，斜井井口位于山坡脚下，且坡体比较在山区或丘陵地带，斜井井口位于山坡脚下，且坡体比较稳定时，只需将山坡略加修整即可开挖。稳定时，只需将山坡略加修整即可开挖。n当井口覆有土层且地形平坦时，由于直接开挖井口顶板不当井口覆有土层且地形平坦时，由于直接开挖井口顶板不易维护，必须采取先挖易维护，必须采取先挖明槽明槽（或称井口坑）的开挖方式。（或称井口坑）的开挖方式。n若表土中含有薄流沙层，且距地表深度小于若表土中含有薄流沙层，且距地表深度小于10m，可采用，可采用大揭盖开挖方式，即将井颈段一定深度的表土挖出，形成明大揭盖开挖方式，即将井颈段一定深度的表土挖出，形成明坑，待永久支护砌筑完成后，再回填夯实。大揭盖方式挖掘坑，待永久支护砌筑完成后，再回填夯实。大揭盖方式挖掘范围较大，一般尽量采用明槽开挖。范围较大，一般尽量采用明槽开挖。06 九月 2024地下工程讲稿4明槽明槽流沙流沙风化带风化带斜井斜井 （c）大揭盖开挖大揭盖开挖图图4-1 斜井井口开挖方式示意图斜井井口开挖方式示意图（a）直接开挖）直接开挖（b）明槽开挖）明槽开挖06 九月 2024地下工程讲稿5明槽尺寸的确定：明槽尺寸的确定：06 九月 2024地下工程讲稿6（1）明槽斜深）明槽斜深H 式中：式中：H掘掘井筒掘进高度，井筒掘进高度，m；h1顶板安全厚度，取顶板安全厚度，取24m；井筒倾角，井筒倾角，；地面坡度，亦称自然边坡角，地面坡度，亦称自然边坡角，；h2耕作层厚度，取耕作层厚度，取0.150.5m。地形平坦时取。地形平坦时取0.5m，25时取时取0.15m；1明槽边坡坡度，亦称人工边坡角，其值取决于表土性质和挖土方式，大多数情明槽边坡坡度，亦称人工边坡角，其值取决于表土性质和挖土方式，大多数情况下为况下为5575。（2）明槽长度）明槽长度L、l明槽底长明槽底长：明槽上口长度：明槽上口长度：明槽底宽度明槽底宽度B1一般比斜井井筒一般比斜井井筒掘进宽度大掘进宽度大0.61m。明槽上口宽度：明槽上口宽度：B2B1+2Hcos1 06 九月 2024地下工程讲稿7明槽的挖掘、支护方法明槽的挖掘、支护方法 明槽挖掘有人工挖掘和机械挖掘两种方式，其挖掘工具应根据明槽挖掘有人工挖掘和机械挖掘两种方式，其挖掘工具应根据表土层的土质进行选用。表土层的土质进行选用。明明槽槽的的支支护护挖土与砌墙平行作业挖土与砌墙平行作业：一边挖土一边砌墙。一边挖土一边砌墙。支撑加固法支撑加固法：横向支撑斜撑横向支撑斜撑台阶木桩法台阶木桩法：明槽边坡按台阶式开挖，台阶采用侧壁式打短木桩插明槽边坡按台阶式开挖，台阶采用侧壁式打短木桩插板维护。板维护。明槽正脸支护明槽正脸支护：明明槽槽的的支支护护支撑加固法支撑加固法：横向支撑斜撑横向支撑斜撑明明槽槽的的支支护护挖土与砌墙平行作业挖土与砌墙平行作业：一边挖土一边砌墙。一边挖土一边砌墙。支撑加固法支撑加固法：横向支撑斜撑横向支撑斜撑明明槽槽的的支支护护台阶木桩法台阶木桩法：明槽边坡按台阶式开挖，台阶采用侧壁式打短木桩插明槽边坡按台阶式开挖，台阶采用侧壁式打短木桩插板维护。板维护。挖土与砌墙平行作业挖土与砌墙平行作业：一边挖土一边砌墙。一边挖土一边砌墙。支撑加固法支撑加固法：横向支撑斜撑横向支撑斜撑明明槽槽的的支支护护明槽正脸支护明槽正脸支护：台阶木桩法台阶木桩法：明槽边坡按台阶式开挖，台阶采用侧壁式打短木桩插明槽边坡按台阶式开挖，台阶采用侧壁式打短木桩插板维护。板维护。挖土与砌墙平行作业挖土与砌墙平行作业：一边挖土一边砌墙。一边挖土一边砌墙。支撑加固法支撑加固法：横向支撑斜撑横向支撑斜撑明明槽槽的的支支护护06 九月 2024地下工程讲稿8 (a)横撑布置横撑布置 （b）斜撑布置）斜撑布置 图图43 明槽支撑加固法明槽支撑加固法1-槽口横梁；槽口横梁；2-铅丝；铅丝；3-横撑圆木；横撑圆木；4-垫板；垫板；5-挡板；挡板；6-斜撑圆木；斜撑圆木；7-木桩木桩06 九月 2024地下工程讲稿9图图4-5 表土松软时开口正脸部分支护形式表土松软时开口正脸部分支护形式1斜井井筒；斜井井筒；2明槽；明槽；3抬棚；抬棚；4斜井井口密集棚子；斜井井口密集棚子；5木垛；木垛；6草帘子草帘子图图44 台阶木桩法台阶木桩法06 九月 2024地下工程讲稿104.2.2 井筒表土施工井筒表土施工先拱后墙施工先拱后墙施工：当表土段井筒工作面进入岩石风化带后，土层渐簿、当表土段井筒工作面进入岩石风化带后，土层渐簿、风化岩层渐厚，在这表土向基岩的过渡段内，应采用土、岩分别短段风化岩层渐厚，在这表土向基岩的过渡段内，应采用土、岩分别短段掘砌的先拱后墙法掘砌的先拱后墙法 两侧导洞先墙后拱法两侧导洞先墙后拱法：当表土段土质稳定性稍差，且井筒断面又较当表土段土质稳定性稍差，且井筒断面又较大时，应采用顺井筒两侧分别掘进超前导硐的先墙后拱短段掘砌法。大时，应采用顺井筒两侧分别掘进超前导硐的先墙后拱短段掘砌法。全断面一次掘进法全断面一次掘进法：当表土段土质密实、坚硬，井筒涌水量不大，当表土段土质密实、坚硬，井筒涌水量不大，且其掘进宽度小于且其掘进宽度小于5m时时。中间导洞法中间导洞法：当表土段土质比较稳定，但井筒掘进宽度大于当表土段土质比较稳定，但井筒掘进宽度大于5m时，时，可采用在井筒中间先掘可采用在井筒中间先掘2m左右的深导洞，而后向两侧逐步扩大的左右的深导洞，而后向两侧逐步扩大的短段掘砌施工方法，刷大时两侧要同时进行。短段掘砌施工方法，刷大时两侧要同时进行。稳稳定定性性表表土土挖挖掘掘方方法法06 九月 2024地下工程讲稿11管棚法管棚法：将一系列钢管，沿斜井外轮廓或部分轮廓线，顺斜井轴线将一系列钢管，沿斜井外轮廓或部分轮廓线，顺斜井轴线方向依次打入开挖面前方的地层内，以支撑来自外侧的围岩压力，在方向依次打入开挖面前方的地层内，以支撑来自外侧的围岩压力，在其保护下进行井筒的掘砌工作。其保护下进行井筒的掘砌工作。地面井点降水地面井点降水：适用于含水层涌水量大于适用于含水层涌水量大于50m3/h，含水层透水性，含水层透水性较差的地层。较差的地层。板桩法板桩法：采用：采用斜板桩密集支护，配合工作面超前小井降低水位或井斜板桩密集支护，配合工作面超前小井降低水位或井点降低水位。点降低水位。帷幕法帷幕法：适用于涌水量大、流砂层厚，地质条件复杂，流砂深度适用于涌水量大、流砂层厚，地质条件复杂，流砂深度30m的不稳定斜井表土施工。的不稳定斜井表土施工。不不稳稳定定性性表表土土施施工工围围护护方方法法冻结法冻结法：按钻孔布置形式分斜孔、立孔和立斜孔混合三种。按钻孔布置形式分斜孔、立孔和立斜孔混合三种。06 九月 2024地下工程讲稿12 斜斜井井井井筒筒施施工工与与平平巷巷施施工工较较为为类类似似，但但由由于于斜斜井井具具有有1030左左右右的的倾倾角角，给给装装岩岩、排排矸矸、支支护护、调调车车、排排水水等等工工序序带带来来一一定定难难度度和和诸诸多多不不便便，使使斜斜井井施施工工与与水水平平巷巷道道相相比比，在在许许多多方方面面又又有有其其不不同同之之处处，形形成成了了独独特特的的施施工工工工艺艺与与技技术术。现现在在，斜斜井井施施工工技技术术水水平平有有了了很很大大的的提提高高，已已形形成成了了由由“三三斗斗一一喷喷”发发展展为为“三三斗斗两两光光一一喷喷”（耙耙斗斗装装岩岩机机装装岩岩、箕箕斗斗运运矸矸、斗斗式式矸矸石石仓仓排排矸矸、激激光光指指向向仪仪指指向向、中中深深孔孔光光面面爆爆破破、喷喷射射混混凝凝土土支支护护）的的施施工工工工艺艺，逐逐步步形形成成了了一一套套以以“四四大大”（大大装装岩岩机机、大大提提升升容容器器、大大提提升升机机、大大排排矸矸车车）装装、提提、运运设设备备为为主主的的机机械械化化配配套套作作业业线线，大大大提高了斜井的施工速度。大提高了斜井的施工速度。4.3 4.3 斜井基岩施工斜井基岩施工斜井基岩施工斜井基岩施工06 九月 2024地下工程讲稿13钻眼爆破、装岩工作钻眼爆破、装岩工作钻眼爆破钻眼爆破：采用中深孔光面爆破，实施抛渣爆破。：采用中深孔光面爆破，实施抛渣爆破。装岩工作装岩工作：采用耙斗式装岩机（俗称电耙子）装岩。：采用耙斗式装岩机（俗称电耙子）装岩。这种装岩机工作适应性这种装岩机工作适应性强，可用于倾角小于强，可用于倾角小于30的斜井，同时耙斗机结构简单、制造容易，造价和维修费的斜井，同时耙斗机结构简单、制造容易，造价和维修费用低。用低。1挡板；挡板；2操纵杆；操纵杆；3大卡轨器；大卡轨器；4箕斗；箕斗；5支撑；支撑；6导绳轮；导绳轮；7卸料槽；卸料槽；8照明灯；照明灯；9主绳；主绳；10尾绳；尾绳；11耙斗；耙斗；12尾绳轮；尾绳轮；13固定楔固定楔 06 九月 2024地下工程讲稿14提升与运输工提升与运输工作：作：n我国斜井施工中，目前广泛使用矿车和箕斗提运。矿车有固定车厢式、我国斜井施工中，目前广泛使用矿车和箕斗提运。矿车有固定车厢式、V型翻斗式、底卸式等，主要视提升货物种类和井口卸载方式而定。型翻斗式、底卸式等，主要视提升货物种类和井口卸载方式而定。n当井筒倾角小于当井筒倾角小于25，提升距离小于，提升距离小于200m时可用矿车提运。矿车提升时可用矿车提运。矿车提升方法简单，井口临时设施少，但提升能力低，掘进速度受到限制。方法简单，井口临时设施少，但提升能力低，掘进速度受到限制。n采用箕斗提运，与矿车提运相比，装载高度低，提升能力大，提升联接采用箕斗提运，与矿车提运相比，装载高度低，提升能力大，提升联接装置安全可靠，装卸载方便、速度快，同时能省去摘挂钩、甩车等辅助肘装置安全可靠，装卸载方便、速度快，同时能省去摘挂钩、甩车等辅助肘间。使用大容量箕斗，在掘进断面和长度较大的斜井时效果更为显著。间。使用大容量箕斗，在掘进断面和长度较大的斜井时效果更为显著。n我国使用的箕斗形式，有前卸式、后卸式和无卸载轮前卸式三种，其中我国使用的箕斗形式，有前卸式、后卸式和无卸载轮前卸式三种，其中以无卸载轮前卸式箕斗使用效果较好。以无卸载轮前卸式箕斗使用效果较好。06 九月 2024地下工程讲稿151-翻转架；翻转架；2-箕斗；箕斗；3-牵引框架；牵引框架；4-导向架导向架06 九月 2024地下工程讲稿16施工安全措施施工安全措施：由上向下斜井、斜巷中最重要的安问题就是防止跑车事故。为了确保安全，由上向下斜井、斜巷中最重要的安问题就是防止跑车事故。为了确保安全，除加强信号和通讯联系外，还必须在除加强信号和通讯联系外，还必须在井口井口和和井内井内设置安全挡车器，以防不慎跑设置安全挡车器，以防不慎跑车，提升容器冲入井底伤人。车，提升容器冲入井底伤人。井口挡车器井口挡车器：挡车器是为防止因摘钩不谨而使刚提上来的提升容器滑入井内而设置在井挡车器是为防止因摘钩不谨而使刚提上来的提升容器滑入井内而设置在井口的安全装置，现场常用的有口的安全装置，现场常用的有井口逆止阻车器井口逆止阻车器。它由两根等长的弯轨焊在一。它由两根等长的弯轨焊在一根横轴上，再用轴承将横轴固定在轨道下面专设的道心槽内。由于弯轨尾部根横轴上，再用轴承将横轴固定在轨道下面专设的道心槽内。由于弯轨尾部带有配重，平时保持水平，而头部则抬起高出轨面，挡住矿车的轮轴而防止带有配重，平时保持水平，而头部则抬起高出轨面，挡住矿车的轮轴而防止跑车。需下放矿车时，踩住踏板，使弯轨头部低于轨面，矿车通过后，松开跑车。需下放矿车时，踩住踏板，使弯轨头部低于轨面，矿车通过后，松开踏板，弯轨借自重又自动复位。这两种挡车器结构简单，使用方便，易于管踏板，弯轨借自重又自动复位。这两种挡车器结构简单，使用方便，易于管理，安全可靠，应用较多。理，安全可靠，应用较多。06 九月 2024地下工程讲稿17 A阻车位置；阻车位置；B通车位置；通车位置；1弯轨；弯轨；2横轴；横轴；3轴承；轴承；4踏板踏板 06 九月 2024地下工程讲稿18n为防止提升容器因断绳或者井口阻车器使用为防止提升容器因断绳或者井口阻车器使用失误而发生跑车事故，在工作面上方不太远失误而发生跑车事故，在工作面上方不太远处还应设置挡车器。挡车器形式有多种，其处还应设置挡车器。挡车器形式有多种，其中常用的有中常用的有钢丝绳挡车圈钢丝绳挡车圈、型钢挡车门型钢挡车门和和钢钢丝绳挡车帘丝绳挡车帘等。等。井内挡车器：井内挡车器：06 九月 2024地下工程讲稿19箕斗箕斗牵引绳牵引绳钢丝绳挡车圈钢丝绳挡车圈滑轮滑轮06 九月 2024地下工程讲稿20n它又名保险门。用型钢或旧钢轨作成门式挡它又名保险门。用型钢或旧钢轨作成门式挡车框，两根坑木做立柱作为门框。型钢挡车车框，两根坑木做立柱作为门框。型钢挡车器的立柱具有一定的倾角，使挡车框借自重器的立柱具有一定的倾角，使挡车框借自重关闭。提升容器通过时，由信号工拉动牵引关闭。提升容器通过时，由信号工拉动牵引绳，使挡车框开启让矿车通过。斜井角度较绳，使挡车框开启让矿车通过。斜井角度较大时，为确保安全，可在型钢挡车器两面铺大时，为确保安全，可在型钢挡车器两面铺上钢丝网以防浮石及杂物滚落到工作面。上钢丝网以防浮石及杂物滚落到工作面。型钢挡车门：型钢挡车门：06 九月 2024地下工程讲稿211-型钢挡车框；型钢挡车框；2-加固立柱；加固立柱；3-滑轮；滑轮；4-牵引绳牵引绳 06 九月 2024地下工程讲稿22n它用两根直径它用两根直径150mm的钢管为立柱，并用的钢管为立柱，并用钢丝绳和直径钢丝绳和直径25mm圆钢编成帘形。钢丝绳圆钢编成帘形。钢丝绳挡车帘吸取了上述两种挡车器的优点，具有挡车帘吸取了上述两种挡车器的优点，具有钢中带柔的特点。用手拉悬吊绳，将帘上提，钢中带柔的特点。用手拉悬吊绳，将帘上提，可使提升容器通过，松开悬吊绳，帘子下落可使提升容器通过，松开悬吊绳，帘子下落而起挡车作用。而起挡车作用。钢丝绳挡车帘：钢丝绳挡车帘：06 九月 2024地下工程讲稿231-悬吊绳；悬吊绳；2-立柱；立柱；3-吊环；吊环；4-钢丝绳编网；钢丝绳编网；5-圆钢圆钢 06 九月 2024地下工程讲稿244.4 4.4 由下向上施工斜巷由下向上施工斜巷由下向上施工斜巷由下向上施工斜巷装岩工作：装岩工作：上山掘进时的排矸方式与上山倾角大小有关，当倾角大于上山掘进时的排矸方式与上山倾角大小有关，当倾角大于35时，矸石可沿时，矸石可沿巷道底板靠自重下滑。因此，可采用人工装岩，并与链板机或溜槽配合使用，巷道底板靠自重下滑。因此，可采用人工装岩，并与链板机或溜槽配合使用，2535时可用铁时可用铁溜槽溜槽，1435可以采用搪瓷溜槽。利用溜槽运输不仅比可以采用搪瓷溜槽。利用溜槽运输不仅比链板机方便且生产能力亦大得多，但需要在巷道一侧设置挡板，防止煤，矸链板机方便且生产能力亦大得多，但需要在巷道一侧设置挡板，防止煤，矸飞起伤人，并在巷道下口设置临时贮矸仓，以便装车。飞起伤人，并在巷道下口设置临时贮矸仓，以便装车。06 九月 2024地下工程讲稿251耙斗；耙斗；2装载机；装载机；3斜溜槽；斜溜槽；4链板机或溜槽；链板机或溜槽；5矸石仓；矸石仓；6矿车；矿车；7挡板；挡板；8立柱；立柱；9防滑斜撑；防滑斜撑；10卡轨器卡轨器 在巷道倾角小于在巷道倾角小于35时，多时，多采用耙斗式装载机装岩。采用耙斗式装载机装岩。为了提高耙斗装载机的装岩为了提高耙斗装载机的装岩生产率，耙斗装载机应与输送机生产率，耙斗装载机应与输送机或溜槽配套使用，这时在耙斗装或溜槽配套使用，这时在耙斗装载机卸载部位需要另加一个斜溜载机卸载部位需要另加一个斜溜槽。槽。06 九月 2024地下工程讲稿26n沿倾斜由下向上施工时，施工设备、工具及支护材料要运沿倾斜由下向上施工时，施工设备、工具及支护材料要运上去，而斜巷的长度往往又较长，倾斜角度也各不相同。上去，而斜巷的长度往往又较长，倾斜角度也各不相同。为此，要选择比较合理的提升、运输方式，以保证快速安为此，要选择比较合理的提升、运输方式，以保证快速安全地施工。全地施工。n若斜巷长度不大，又采用若斜巷长度不大，又采用链板链板运输，利用链板机往工作面运输，利用链板机往工作面运送材料。运送材料。提升运输工作：提升运输工作：1链板输送机；链板输送机；2小车；小车；3滑轮滑轮06 九月 2024地下工程讲稿27n 在倾斜坑道中，由于顶板在倾斜坑道中，由于顶板岩石受重力的作用，有沿倾斜岩石受重力的作用，有沿倾斜向下滑落的趋势，因此在采用向下滑落的趋势，因此在采用棚架式支护时，棚腿要向倾斜棚架式支护时，棚腿要向倾斜上方与顶、底板垂直线间呈一上方与顶、底板垂直线间呈一夹角，这个夹角称为迎山角夹角，这个夹角称为迎山角。支护工作：支护工作：