斜井掘进施工新技术与安全管理

付日廷

摘要：煤矿的开采方式一般分为立井、斜井、平硐和露天,当煤层埋藏离地面不太深时多采用斜井开采方式。斜井与立井相比,建井工期短、投资少,特别在大型矿井中,斜井所占比例有不断扩大的趋势。分析了斜井掘进建井速度慢、掘进效率低的原因，介绍了快速建井施工新技术——胶轮车运输、铲车装载的排矸方式，不仅实现了矿井斜井掘进无轨连续运输，提高了井筒的运输能力，而且有效地解决了矿井斜井掘进的安全问题。

关键词：斜井施工；排矸方式；快速建井；施工技术；安全管理

中图分类号：TD26文献标识码：A

斜井开拓建井中，装载运输工序一直是困扰建井施工工效的一大难题，传统装载工具为耙斗装岩机或铲斗装岩机，运输工具一般都采用箕斗或矿车。近年来，矿井斜井汽车运输在国内外获得了广泛的应用，一些西方国家70％以上煤矿（斜井）都采用汽车运输，并已成为矿井斜井开拓和平硐开拓的主要发展方向。现结我国西北某煤业集团所属的煤矿（斜井开拓）采用胶轮车运输的为例，根据斜井开拓的理论和实践，对传统斜井开拓建井速度慢的原因进行了分析，提出了胶轮车运输、铲车装载的快速开拓施工技术。

1 斜井开拓速度慢的原因分析

建井速度慢，主要影响因素是在建井施工“打、装、放、支、护、排矸”的整个生产组织过程中，排矸不及时或排矸时间太长，不能实现连续运输，运输生产率低，从而影响了正规循环组织。第一，排矸不及时，不能一次成巷。使用耙岩机或装岩机装载矸石，岩头往外20m 范围内，两帮留有大量浮矸，帮锚杆不能及时跟进，帮和墙基不能及时喷浆，电缆线和风水管也不能及时延伸敷设，特别是水沟不能砌筑，致使巷道污泥、积水严重，给下山施工带来很大困难，从而影响了建井速度。第二，轨道运输中铺设轨道工作量大，影响了排矸。随着掘进头的延伸，轨道铺设也得随之延伸，轨道铺设时，就要停止运输矸石，矸石不能及时排空，就会影响到掘进循环的正常组织。而且由于有轨运输需要加设各种防跑车装置和设施，再加上轨道和设施的维护，需要占用大量时间，从而影响了建井速度。第三，轨道质量铺设不合格，提升、装载设备故障或停电影响了排矸。由于轨道质量铺设不合格，就会不可避免造成箕斗或矿车的落道，要使落道车复位就会花费大量时间，延长了正常的排矸时间；加之设备的故障或停电的原因也会造成排矸暂停，从而影响到建井速度。

2 斜井开拓（胶轮运输）的特点

2.1 斜井开拓采用胶轮车运输的适用条件

斜井开拓是利用倾斜巷道由地面进入地下到达煤层的开拓方式。对于煤层埋藏较浅，表土层不厚以及水文地质情况简单的缓斜及倾斜煤层，一般采用斜井开拓。斜井开拓采用无轨胶轮车运输时，井筒的倾角可在适应无轨胶轮车运输的范围内变化，每隔200 m 左右需开掘换向硐室和错车硐室各一个。

2.2 斜井开拓（胶轮运输）优点

针对煤层赋存特征，采用斜井开拓——铲车装载、胶轮车运输，极大地提高了运输效率，不仅能加快建井速度，而且开拓施工的安全性、可靠性和经济性大幅度提高了。

3 铲车装载无轨胶轮车运输施工技术

3.1 应用情况——结合我国西北某煤矿

矿井主斜井全长1600m，坡度13°，毛宽5.3m，毛高4.3 m，毛断面19.27m2，直墙半圆拱形，表土层段为钢筋混凝土—铁棚联合支护，基岩段为锚杆、锚索、网、喷浆联合支护，每隔200m开掘了换向硐室和错车硐室，换向硐室净深10m，喇叭状开口，开口段掘进宽度11.24 m，逐渐变缩至5.24m，高度4.12 m，开口两侧为圆心角90°，曲率半径为3m 圆弧。错车硐室净深6m，喇叭状开口，开口段掘进宽度8.24 m，逐渐变缩至5.24m，高度4.12m，开口两侧为圆心角90°，曲率半径为1.5m的圆弧。人行道侧每隔40m掘一避人硐室，规格为1.5 m（宽）×2m（高）×2 m（深）。运输汽车为重汽金王子自卸车，铲车型号为50 型铲车—临工，采用该施工模式后，月进最高达160 m，平均130 m，比传统施工中采用单钩提升的建井效率提高约30％。

3.2 铲车装载胶轮车运输快速建井优势

建井施工的整个过程中，排矸时间较长是制约快速建井的主要因素，如何通过创新技术，改进排矸方式，加快排矸速度，就是关键所在。铲车装载、无轨胶轮车运输方式排矸解决了这一难题，加速了车辆周转，提高了装卸效率，达到了快速建井的目的。

（1）装载、运输能力的提高。装载设备采用50型铲车—临工，装载能力达5t，与PB－60型耙斗装岩机相比，装载能力提高了8倍。运输设备采用胶轮车，型号为金王子，运输能力15t，是1t矿车运输能力的15倍，是5t箕斗车的3倍，从而提高了运输效率，也提高了机械化水平，加快了排矸速度。

（2）提高胶轮车运输生产率。汽车的制动性是汽车的主要性能之一，因此应在汽车具有良好的制动性来保证安全行驶的条件下，提高汽车行驶速度，从而获得较高的运输生产率。要提高自卸汽车的运输效率，还要考虑自卸汽车与铲车铲斗容积匹配问题，一般认为，当运距在1000～1500m 时，自卸汽车容积和斗容积的最优比为（4～6）∶1。

（3）装载运输环节简单，用工少，排矸工效高。整个排矸过程中，只需1名铲车司机和2名汽车司机就可以实现连续运输，省去了好多采用箕斗或矿车单钩提升的环节和人员，从而提高了建井速度。

（4）铲车与汽车维修少，故障率低，保证了正常排矸。铲车与汽车维修少，使用中故障少，而且不受停电的限制，一般不会影响排矸。而单钩提升时，因受速度的限制（速度太快，容易落道），提升生产能力较低，还有钢丝绳磨损较快，设备、设施故障率高，维修次数多，维修费用高，处理这些设备故障或更换设备要占用大量排矸时间，不仅影响了建井速度，而且容易产生发生隐患及事故。

（5）实现了一次性成巷。排空全部矸石需时不足1h，约占用全班时间的1/8，排矸功率提高约3 倍多，由于排矸加快，帮部刷帮整形，补打帮锚杆，喷浆成巷，挖砌水沟，延伸敷设风水管、电缆线，全部随掘进头延伸而跟进，真正实现了一次成巷，加快了建井速度。

（6）省去了轨道铺设，运输设施的安装等工序。随着巷道的延伸，轨道铺设也要及时延伸，运输设施也要完善，尤其是斜巷运输中的“一坡三档”设施必须齐全才能起作用。而且由于井下条件恶劣，运输要求的标准越来越高，为保证轨道运输的整体稳定性，从而给轨道的铺设和维修增加了难度，道枕、道轨的型号也由轻型向重型发展，铺设轨道费时费力，而且后期维护量相当大，故该工序直接影响到排矸效率。所以，无轨胶轮车运输，铲车装载能够省去这一工序，从而提高了建井速度。

（7）合理组织运输工作。合理组织运输工作，对提高运输生产率、降低运输成本和提高工人劳动效率起了重要作用，从而提高了建井速度。

4 胶轮车运输铲车装载改进措施及建议

（1）无轨胶轮车和铲车司机驾驶室的挡风玻璃上方要有防止顶板掉矸损坏挡风玻璃的伞檐保护装置。

（3）无轨胶轮车受巷道内污泥、积水等条件影响较大，特别是巷道内淋头水较大时，行车困难，除在运输线路撒一些炉灰外，还要给胶轮车前后轮胎加装防滑链来解决这一问题。

（4）无轨胶轮车要采用长鼻头的车头，借鉴校车制造技术，改进防正面碰撞的安全性能。

（5）无轨胶轮车运输能力要与铲车装载能力相配套，最终达到运输周期短，铲车效率高的最佳优化配置。

（6）为达到设备故障少、运输周转快、运输较安全的目的，要责成专人每班在运输前要强制对装载、运输设备进行全面检查、检修、保养和维护，有隐患及时排除，确保制动有效，防止设备带病工作，以确保安全生产。

5 小 结

斜井开拓在条件允许的矿井，采用铲车装载、无轨胶轮车运输，更具有安全性、可靠性和经济性，是快速开拓建井运输的发展方向。随着铲车装载、无轨胶轮车这一新的斜井快速建井模式的应用，对于后期矿井输助运输效率也提高了。在西北某煤矿的建井实践证明，由于加快的建井速度，缩短了工期3个月，不仅节约了大量建设投资，减少了建设期贷款利息支付，还节约了建设期的管理费，更重要的降低了工人的劳动强度，安全系数大大提高了，有效地、从根本上解决了矿井斜井掘进的安全问题，这对我国矿井建设企业与煤炭生产企业的发展都将产生深远的影响。

作者简介：付日庭（1963-），男，工程师。1988年毕业于山西矿业学院矿建工程专业，现朔州市宏宇工程建设有限公司从事公司管理工作。发表学术论文3篇。