提升运输工作

3　倾斜坑道施工

本章导读：

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。

倾斜坑道施工与平洞施工较为类似，但由于斜井大多具有10°～30°的倾角，给装渣、排渣、支护、调车、排水等工序带来一定难度和诸多不便，与平洞相比，在许多方面有其不同之处，某些方面形成了独特的施工工艺与技术。

●主要教学内容：本章分别以由上向下开挖和由下向上开挖介绍倾斜坑道的施工工艺与方法，包括钻眼爆破、岩石装运、支护、通风、安全、排水等。

●教学基本要求：掌握不同开挖方向所采用的装岩运输设备与施工工艺方法，熟悉向上施工和向下施工在装岩、运输、支护、通风、排水等方面的特点与要求。

●教学重点：装岩运输工作、防跑车等安全措施。

●教学难点：自上而下施工时表土明槽开挖尺寸的确定（本书未包括，可适当补充），自上而下施工时的装岩提升系统及设备配套。

●网络资讯：关键词：斜井，隧道斜井，斜井施工，倾斜巷道，上山施工，下山施工，斜井提升。

3.1　由上向下施工

3.1.1　钻眼爆破工作

1）洞口开挖

洞口开挖方式与井口地形有关。在山区或丘陵地带，洞口位于山坡脚下，且坡体比较稳定时，只需将山坡略加修整即可开挖。当井口覆有土层且地形平坦时，由于直接开挖洞口顶板不易维护，可采用明槽开挖方式。若表土中含有薄流沙层，且距地表深度小于10 m，可采用大揭盖开挖方式，即将井颈段一定深度的表土挖出，形成明坑，待永久支护砌筑完成后，再回填夯实。

明槽挖掘可采用人工、机械或爆破法。土层较为松软时，可用人工或大型挖掘机械挖掘；在坚硬的土层、砾石、风化岩中应选用风镐挖掘或松动爆破法破土。

明槽开挖要做好坑壁的维护，如暴露时间长，则应设置横向支撑；如坑边场地宽阔，明槽边坡可按台阶式开挖。

明槽的深度应使坑道掘进断面顶部距耕作层或堆积层不小于2 m。从明槽向表土层掘进5～10 m后应由里向外进行永久支护至地表，然后回填明槽并分层夯实，最后进行下部坑道掘砌工作。

2）表土挖掘方法

在稳定表土段内，一般采用普通法施工。根据地层的稳定情况，可采用全断面一次掘进法、中间导洞法、两侧导洞先墙后拱法或顶部环形开挖预留核心土法等。表土掘进基本上以人工持风镐挖掘为主，断面较大时可采用挖掘机挖掘。土质较硬或在岩石风化带内时可采用爆破方法。

在不稳定表土中施工时，需采取一定的技术措施，对围岩进行特殊处理，保持围岩的稳定。常用的方法有：板桩法、管棚法、混凝土帷幕法（地下连续墙法）、地面井点降水法。

3）岩石爆破工作

在岩石内开挖时，均需采用钻眼爆破法施工。钻眼深度有浅孔和中深孔两种。过去多采用浅眼多循环作业，孔深1.5 m左右。这种方式由于循环中辅助作业时间多，掘进效率低，难以满足快速施工的要求。为了提高掘进速度，加大循环进尺，采用中深孔光面爆破是一种行之有效的措施。

采用中深孔爆破（孔深2 m以上），一次矸石量增加，为实现打眼与装岩平行作业，应实施抛渣爆破。抛渣爆破时，应适当改变底眼上部辅助眼的角度，使其倾角比斜井小5°～10°；加深底眼200～300 mm，并使眼底低于坑道底板200 mm；加大底眼装药量。这样可使爆破后，渣堆与顶板之间有1.0～1.5 m的空间。抛渣爆破的效果如图3.1所示。

图3.1　斜井中深孔抛渣爆破效果示意图

中深孔爆破的关键是掏槽方式的选择，为了加深炮眼，可采用直眼掏槽法，如菱形、螺旋形、柱状掏槽等方式。在快速施工的实践过程中，已使炮眼平均深度从2 m、2.4 m提高到3 m，从而使月平均循环进尺达到了2.02～2.27 m。

由上向下掘进时，工作面往往会有积水，因此要选用具有抗水性能的乳化炸药和水胶炸药。向下掘进容易使坑道“扎底”，打眼时应严格掌握炮眼的方向。铁路与公路隧道施工规范规定，顶眼和辅助眼的方向应与斜井倾角一致，底眼眼底应较井底底板略低，其倾角比井筒倾角大3°～5°，以免形成台阶，不利铺轨。

在钻眼设备方面，目前仍以多台气腿式风动凿岩机为主。由于倾斜坑道带有倾角，设备使用或停放会产生下滑，大型钻眼设备和转载设备难以在坑道内实现工序转换，故在倾斜坑道中应用较少，在大倾角的地下工程中应用更少。随着中深孔光面爆破的应用，条件许可时应尽量采用凿岩台车钻眼。

3.1.2　装岩工作

我国矿山几乎都用耙斗式装岩机装岩。这种装岩机工作适应性强，可用于倾角小于30°的倾斜坑道，同时耙斗机结构简单，制造容易，造价和维修费用低。使用耙斗式装岩机，万一上部发生跑车施工，它还能起到阻挡跑车的作用，故掘进工作面相对比较安全。

耙斗式装岩机为轨轮式，倾斜坑道使用时，为防止其下滑，应加强其固定工作。坑道倾角小于25°时，除耙斗自身配有的4个卡轨器外，还应在机身后加设2个大卡轨器（用厚18 mm的钢板制成的宽80 mm、长860 mm、两端带销孔和一端带夹板的条状拉板），如图3.2所示。使用时，一端固定在装岩机后立柱上，另一端卡固在钢轨上。当井筒倾角大于25°时，则需另设防滑装置，可在巷道底板上钻两个1 m左右深的眼，楔入两根圆钢或铁道橛子，用钢绳套将耙斗机拴在橛子上。

图3.2　耙斗机在斜井工作面布置示意图
1—挡板；2—操纵杆；3—大卡轨器；4—箕斗；5—支撑；6—导绳轮；7—卸料槽；8—照明灯；9—主绳；10—尾绳；11—耙斗；12—尾绳轮；13—固定楔

耙斗装岩机距工作面的距离在17°以上的斜井以5～15 m为宜。工作过程中，要注意钢绳摆动和耙斗翻动伤人，坡度较大时还要注意上方矸石下滑伤人。

耙斗装岩机的型号主要有P-30B、P-60B、P-90B、P-120B等，其斗容分别为0.3，0.6，0.9，1.2 m3。斜井断面越大、要求的施工速度越快，配备的斗容越大。P-120B型装岩机技术生产能力达120～180 m3／h，与6 m3以上的大容积箕斗提升，可大大缩短装岩出矸时间。

在施工倾角不大、断面较大的坑道时，也可采用无轨运输，可采用胶轮式或履带式装载机装载，用自卸汽车出矸运输。某铜矿的斜坡道，倾角14°，长2 906 m，掘进断面16.7 m2，采用了JCCY-2型内燃式铲运机装载，5 t自卸汽车运输，曾取得月进180 m的好成绩。

3.1.3　提升运输工作

1）提升容器

倾斜坑道施工，有轨运输时多使用矿车或箕斗提升。矿车有固定车厢式、V形翻斗式、底卸式等，主要视提升货物的种类和井口卸载方式而定。

当坑道倾角小于25°、提升距离小于200 m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。

采用箕斗提运，与矿车提运相比，装载高度低，提升能力大，提升连接装置安全可靠，装卸载方便、速度快，同时能省去摘挂钩、甩车等辅助时间。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。实践表明，采用耙斗机装岩、箕斗提升的装运配套是成功的。随着装岩机斗容的增大，箕斗的容积也随着增大。斗容0.9 m3以上的装岩机，箕斗容积宜为6～8m3。

2）箕斗的卸载方式

根据我国使用的箕斗形式，以无卸载轮前卸式使用效果较好，如图3.3所示。在卸载处配置了回转式卸载装置———箕斗卸载架，装满矸石的箕斗，由绞车提至井口；当箕斗进入翻转架时，箕斗牵引架上的导轮就沿导向架上的斜面上升，将斗门（后盖门）开启，同时箕斗翻转架绕回转轴由虚线旋转至实线位置，向前倾斜约51°，此时矸石自箕斗中卸入矸石仓；箕斗卸载后，绞车松绳，箕斗与翻转架利用自重复位；然后箕斗离开翻转架退回正常运行轨道，下行至工作面，进行下一次装载工作。

图3.3　无卸载轮前卸式箕斗卸载示意图
1—翻转架；2—箕斗；3—牵引框架；4—导向架

3）提升方式

有轨运输时，提升方式一般有一套单钩（用一台提升机提升一个提升容器）、一套双钩和两套单钩提升方式。断面较小时，可采用一套单钩提升；12 m2以上断面、在条件许可时，使用一套双钩或两套单钩提升。两套单钩时，一套主要用于提升矸石（主提升），另一套主要用于下放材料（副提升），有利于实现掘进与支护平行作业，加快施工速度。安家岭矿1#主斜井，井筒斜长906m，坡度12°，掘进断面19.7m2，净宽5.0m，采用两套单钩提升，主提升为6m3的前卸式箕斗，副提升为1.0 m3矿车，井筒的施工断面布置如图3.4所示。

图3.4　安家岭矿主斜井井筒断面布置图
1—6 m3箕斗；2—1 m3矿车；3—P-120B型耙斗式装岩机；4—动力电缆；5—φ700 mm风筒；6—激光指向仪；7—φ50 mm供水管；8—φ100 mm压风管；9—排水管（φ100 mm、φ150 mm各一趟）

4）提升与排矸系统

提升机、天轮、矸石仓与排矸道等构成箕斗提升及排矸系统。安家岭矿主斜井的提升系统如图3.5所示。

图3.5　主斜井提升系统布置图
1—栈桥；2—6 m3前卸式箕斗；3—翻矸架；4—天轮；5—JK-2／20型绞车；6—17 t自卸汽车

斜井提升天轮架设的高度，理论上应使钢丝绳对于提升容器的牵引力与轨道平行。但考虑到钢丝绳的挠度和卸载方便，天轮的架设高度应略高一些。提升机与天轮的距离，一般有10～ 15 m即可。

储矸仓与井口之间的距离，与井口轨道坡度、矸石仓容量与高度、排矸方式以及井口地形有关。当井筒倾角在15°左右时，井口轨道坡度与井筒倾角一致；当井筒倾角大于20°或小于10°时，为便于卸载，井口轨道仍采用15°。通常矸石仓与井口的间距为20～30 m。

矸石仓的设置是为了提高地面矿车运输的效率，或者协调箕斗与汽车两者排矸能力的不平衡。矸石仓的容积应根据现场地形、提升和运输能力而定，一般至少应能容纳一个掘进循环的排出矸石量。如马脊梁矿新高山主斜井的矸石仓容积为40 m3，设计为钢结构装配式，与30 m栈桥连为整体结构。目前，在快速施工的斜井中，大多用自卸汽车运矸，故一般不再设矸石仓，而是直接将矸石卸于地面，然后用大型铲车装车运走。

斜井施工时，为进行车辆的调度，在井口地面仍需铺设轨道，形成调车场，以便材料车、出矸矿车在井口进行周转调运。

轨道铺设要采取防下滑措施，一般当井筒坑道倾角大于15°时就应考虑防滑措施。防止轨道下滑的方法有固定钢轨法和固定枕木法。固定枕木法是将枕木埋入底板沟槽内；固定轨道法是沿井筒底板每隔30～50 m砌筑一道混凝土防滑底梁，用其将枕木挡住，阻止轨道下滑。

3.1.4　支护施工

倾斜坑道的支护形式类型与平洞相同，常采用的有料石、架棚、现浇混凝土、锚喷支护或锚架喷支护等。公路、铁路隧道施工规范规定，当采用构件支撑（即棚式支架）时，斜井倾角不宜大于25°，其立柱斜度宜为斜井倾角的一半，但最大不得大于9°，各排支撑间应用3道纵撑支稳；当在倾角大于30°且地质条件差的地段上进行砌筑式衬砌时，其墙基的末端宜做成台阶形式，以防止衬砌滑动。

使用锚喷支护时，喷射机可布置在洞内，也可布置在洞口。布置在洞内时，喷射料在洞口搅拌，用矿车送到喷射地点，用人工给喷射机喂料。但布置在洞内，不仅粉尘大，而且上料空间亦受限制，不利于机械上料；由于干拌料向洞内运送，影响施工速度。因此一般布置在洞口外，形成远距离管路输料系统。

混凝土喷射机集中固定在洞口，简化了洞内工作面的布置；井筒断面较小时，既利于掘喷平行作业，也利于采用机械化上料。采取双喷方式时，应将两台喷射机分放在洞口两侧，并各自设置一趟输料管路，交替使用，以便检修和分别喷射两帮。

混凝土喷射机布置在洞口，需实现远距离管路输料。因此，必须保证喷射站的工作风压，妥善解决管路堵塞和输料管的磨损等问题。

3.1.5　安全工作

由上向下的斜井、斜坑道施工中最重要的安全问题就是跑车事故。为了确保安全，除加强信号和通信联系外，还必须在井口和井中设置安全挡车器，以防不慎跑车，提升容器冲入井底伤人。

1）井口挡车器

挡车器是为防止因摘钩不紧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。现场常用的有井口逆止阻车器，如图3.6所示。它由两根等长的弯轨1焊在一根横轴2上，再用轴承3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跑车。需下放矿车时，踩住踏板4，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，易于管理，安全可靠，应用较多。

图3.6　斜井井口逆止阻车器
A—阻车位置；B—通车位置；1—弯轨；2—横轴；3—轴承；4—踏板

2）井内挡车器

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处还应设置挡车器。挡车器的形式有多种，其中常用的有钢丝绳挡车帘、型钢挡车门和钢丝绳挡车圈等。

（1）钢丝绳挡车圈

如图3.7所示，钢丝绳挡车圈用直径为25～32 mm的废旧钢丝绳从斜井轨道底下穿过，在轨道上方围成绳环，其直径大小以能顺利通过提升容器为准。提升时，提升容器下放至绳环之前，由信号工拉起绳环，使其通过；当提升容器上提通过绳环后，再松开牵引绳，使绳环沿斜井倾向放倒。钢丝绳圈的顶端应高出轨面600～700 mm。一旦发生跑车，钢丝绳圈就会将提升容器兜住，不致发生伤人事故。

图3.7　钢丝绳挡车圈

（2）型钢挡车门

型钢挡车门又名保险门。用型钢或旧钢轨做成门式挡车框，两根坑木做立柱作为门框，如图3.8所示。型钢挡车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上钢丝网以防浮石及杂物滚落到工作面。

（3）钢丝绳挡车帘

钢丝绳挡车帘用两根直径150 mm的钢管为立柱，并用钢丝绳和直径25 mm圆钢编成帘形，如图3.9所示。钢丝绳挡车帘吸取了上述两种挡车器的优点，具有刚中带柔的特点。用手拉悬吊绳，将帘上提，可使提升容器通过，松开悬吊绳，帘子下落而起挡车作用。

图3.8　型钢挡车门
1—型钢挡车框；2—加固立柱；3—滑轮；4—牵引绳

图3.9　钢丝绳挡车帘
1—悬吊绳；2—立柱；3—吊环；4—钢丝绳编网；5—圆钢

3.1.6　施工机械化

1）岩石掘进机

倾斜坑道所用的掘进机也分为全断面式和部分断面式。与水平隧道全断面掘进机不同的是，在倾斜坑道施工时加强了防止机体下滑的设计，如XYZ-3.5型掘进机，在推进油缸的油路系统中设有单向阀液压锁；在洞口设置绞车，用钢丝绳牵引机体的尾部。

利用扩孔机施工斜井非常有利。国外曾利用小直径全断面掘进机钻进导洞法施工了多个大断面斜井，斜井的倾角达到了45°。其方法是，从井底开始向上用一小直径掘进机先打一导洞，然后再用扩孔机从上向下扩孔。掘进导洞时，为防止掘进机下滑，需用一套防滑装置撑住洞壁；扩孔时，扩孔机支撑在拟扩大的断面上，可省去昂贵的防滑装置。在钻导洞和扩孔时，岩渣均由导洞孔滑到井底。另外，在导洞打通后，也可采用普通的钻眼爆破法扩挖。

2）反井钻机施工

倾斜式坑道同样可使用反井钻机施工。倾斜钻进不同于垂直钻进，钻头由于受垂直分力、岩层的反作用力等影响，很容易发生偏斜。根据施工经验，钻机总是向下、向右偏斜且随着钻井深度的增加而渐为明显，因此，在钻机安装时应做适当的调整。我国自1992年开始应用于水电工程，如勐乃河电站压力管道斜井、溪洛渡水电站右岸风井等，钻进长度为200～230 m。

反井钻机钻掘导洞法较适用于倾斜长度较短（300 m以内）、坡度较大（35°以上）且下口已打通的地下工程，水利水电工程比较容易满足这些条件，故应用较多。

3）机械化配套

要提高倾斜地下坑道工程的施工速度，除了选用合适的施工设备外，还要做到凿岩、装岩、运输、支护各工序设备之间的相互协调与配合，即所谓的机械化配套。只有合理配套，才能充分发挥机械设备的单机效率和整个掘进系统的综合效益。根据我国的施工设备和不同的施工条件，主要施工机械的配套方案可有很多种，下面介绍其中几种。

（1）多台凿岩机—耙斗式装载机（或铲装机）—箕斗（或斗车）

这是一种有轨设备的配套方案，在矿山和隧道中应用最为普遍。使用多台凿岩机钻眼，选择设备方便，调动灵活，便于钻眼与装岩平行作业。常用气腿式中频凿岩机。但多台钻机作业劳动强度大，工效低。

耙斗式装载机的选择应与坑道净断面宽度相适应，断面面积为9～15 m2时，耙斗容积为0.4～0.8 m3，配套箕斗容积为4～5 m3；若断面> 15 m2，应选用双机双箕斗或者单机单箕斗，选用后者时，耙斗容积可为0.6～0.9 m3，与4～6 m3箕斗配套；井筒断面> 18 m2时，可选耙斗容积为1.0～1.2 m3的装载机，与容积为6～8 m3的箕斗配套。

（2）多台凿岩机—铲装机—自卸卡车

该配套适用于在缺少凿岩台车时或倾角较小的坑道中施工，采用无轨运输方式，近几年在公路、铁路隧道的辅助坑道中应用较多。缺点是凿岩设备与装运设备在能力上配套不甚合理。

（3）凿岩台车—铲装机—自卸式卡车

凿岩台车、铲运机、卡车均为轮胎行走，应用灵活。该配套施工速度快，适用于长度和断面较大、倾角较小的地下工程，坑道的宽度需满足错车要求。

（4）蟹爪式钻装机—转载机—运输机

该配套方式如图3.10所示。占用坑道断面较小，不仅钻、装工序平行作业，而且矸石运输与装岩一样，也是连续作业。掘进宽度较大时，可布置两台钻装机、两台转载机与大功率运输机配套使用。

图3.10　蟹爪式钻装机—转载机—运输机配套示意图

【工程实例3.1】　某矿山斜井，倾角5.5°，斜长2 041 m，净宽5.4 m，净断面20.1 m2，直墙半圆拱形断面。明槽段长度19 m，为钢筋混凝土井壁；风化基岩段长109 m，采用锚（索）网喷、浇筑混凝土联合支护，支护厚度500 mm；基岩段采用锚网喷联合支护，厚度120 mm。施工机械配套如下：

（1）明槽段：采用挖掘机开挖，ZL-50型装载机配合汽车排运渣土。由于明槽段地层为风化岩石，采用了中深孔松动爆破，再用挖掘机挖掘、风镐刷至设计尺寸。

（2）基岩段施工：初期采用CMJ17H型掘进凿岩台车钻眼，全断面一次爆破掘进，利用LW160型侧卸式装载机配合5 t胶轮车运渣。炮眼钻凿结束后退钻车进行装药爆破工作，然后进行排渣和永久支护。后改为中深孔光面爆破台阶法施工，利用风动凿岩机钻眼，孔深2.5 m，双楔形掏槽；台阶高2.5～3.0 m，长5～8 m；利用0.9 m3耙斗式装渣机配合5 t胶轮车运输。上台阶爆破后将渣石耙到下台阶，上台阶进行永久支护、打眼的同时，下台阶进行排渣和支护成井等工作。耙斗式转载机轨道实行循环钉道、适时前移，距开挖面15～35 m。胶轮车在500 m内采用2辆，500～1 000 m段采用3辆，其后采用5辆。装渣机直接将渣石装入胶轮车，取消了长距离轨道运输，省去了钉道工作，大大提高了工效，最高月进尺达到252 m。

【工程实例3.2】　某隧道辅助斜井，坡度- 3.02%，斜长131.25m，净空6 m×5 m，直墙半圆拱形断面，初期支护采用锚网喷联合支护，支护厚度280 mm；二次支护采用模筑混凝土。洞身主要穿过强风化砂岩夹页岩段，地质条件差，施工较困难。

进洞前55 m长埋深较浅段采用明槽开挖，采用重力式混凝土挡墙支护，同时对暗挖段地表进行注浆加固，然后采用超前管棚进洞。超前支护采用拱部超前管棚和双层超前φ42 mm小导管，管棚长30 m，小导管长4.5 m。加强支护采用全环?20b钢架。洞身采用台阶法施工，机械开挖为主，人工手持风镐辅助，局部孤石采用小药卷弱爆破开挖。台阶长度控制在10 m内，每循环开挖进尺在0.6 m以内。锚杆采用多功能作业台架钻孔施作，喷射混凝土采用湿喷机和机械手作业。下台阶采用挖机开挖或弱爆破左右分部进行，初期支护完成后进行出渣。掌子面掘进一段距离后及时施工二次衬砌混凝土，封闭成环，掌子面离仰拱不得超过35 m。仰拱施工一段距离后进行二衬施工，衬砌采用组合钢模板，每段长度6 m。模板支撑采用?18型钢钢架，混凝土用输送泵入模，两侧对称浇筑并进行捣固密实。二衬离掌子面距离不超过70 m。

3.2　由下向上施工

地下工程中，有很多可采用由下向上施工倾斜坑道的情况。自下向上施工又称为上山施工。由下向上施工，装岩、运输比较方便，不需要排水，没有跑车的威胁，但通风相对比较困难。因此，对于有瓦斯等有害气体涌出的倾斜坑道最好采用由上而下施工。

3.2.1　钻眼爆破工作

1）炮眼布置

在倾斜坑道内爆破施工，其基本要求与平洞相同。倾斜坑道中同样要采用光面爆破。倾斜向上用爆破法破岩时，有两点需要注意：第一，底板有成水平的趋势（即所谓漂底），若不随时测量纠正，就不能保证设计的倾斜角度；第二，爆破时岩石抛掷出来，很容易打到棚式支架的顶梁上，崩倒棚子。为此多采用底部掏槽，距底板1 m左右。掏槽眼数目视岩石硬度而定，如沿页岩层掘进，采用三星掏槽方式即可，如图3.11所示，其中下边两个炮眼的角度及深度一定要掌握好。当岩石较硬时，底眼适当下插，一般插入底板200 mm左右，并要多装药。上边的一个掏槽眼应沿坑道轴线方向稍向下倾斜一些。

2）爆破通风

通风工作的基本要求与水平坑道相同。但由于工作面钻眼、装岩、喷射混凝土等产生的粉尘多集中于工作面附近，新鲜风流冲洗工作面后需向下流动，会适当增加通风的难度。故应采用压入式通风，且宜适当加大通风能力。另外，还要特别注意维护好通风设施，保证工作面具有足够的风量。

倾斜坑道施工时，每向上掘进75～100 m，应设避炮洞。在有多条斜洞并列时，一般应采用双洞同时掘进，并每隔20～30 m开一条联络巷以利通风，如图3.12所示，同时还可利用这些联络巷作为避炮洞。如果是单洞掘进，要加大通风能力、提高通风效果可采用双通风机、双风筒（管）压入式通风。

图3.11　上山掘进的炮眼布置

图3.12　上山双巷掘 进通风系统图

在含有瓦斯的工程中，由于瓦斯比空气轻，容易积聚在工作面附近，所以通风工作尤为重要。施工时，应注意加强工作面通风和瓦斯检查，严格执行《煤矿安全规程》和《铁路瓦斯隧道技术规范》的有关规定，风流中瓦斯浓度达到1.0%时，必须禁止用电钻打眼；爆破地点附近20 m以内风流中瓦斯浓度达到1.0%时严禁爆破。安全设施要齐全、运转正常。使用局部扇风机通风时，无论工作期间或交接班时，都不准停风。如因检修，停电等原因不得不停风时，全体人员必须撤出，切断电源，待恢复通风并检查瓦斯后才能进入工作面。

3.2.2　装岩提升工作

1）装岩工作

在倾角较大的上山掘进时，由于爆破下来的岩石能借助自重下滑，所以装岩和排矸比较容易。

上山掘进时应尽量使用机械装岩。在坑道倾角小于10°时，可采用与平洞类似的装岩设备，如铲车、履带式装岩机、轨轮式装岩机等。

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，矸石可沿坑道底板靠自重下滑。因此，可采用人工装岩，并与链板机或溜槽配合使用，25°～35°时可用铁溜槽，14°～35°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，但需要在坑道一侧设置挡板，防止矸石飞起伤人，并在坑道下口设置临时贮矸仓，以便装车，如图3.13所示。上述运输方法粉尘较大，人工装载工作量也较繁重。

图3.13　上山掘进利用溜槽运输

在坑道倾角小于35°时，多采用耙斗式装载机装岩。耙斗装载机在上山掘进中的下滑问题比下山或斜井掘进时更为突出（增加了爆破冲击力产生的下滑力）。除耙斗装载机自身的4个卡轨器外，还必须增添防滑加固装置，如图3.14所示。它是在耙斗装载机后立柱上装两个可以转动的防滑斜撑。斜撑一般用18 kg／m钢轨制成，长度为0.8～1.2 m，下部做成锐角形，上部在轨腰钻孔，用销子将其与耙斗装载机后立柱连接。斜撑插入底板，为使其防滑效果更好，可在斜撑的下部放2～3根枕木阻挡。斜撑下部也可不做成尖状，而用卡轨器与轨道相连。

图3.14　上山掘进时耙斗机防滑装置
1—装载机的后立柱；2—钢轨斜撑；3—枕木；4—卡轨器

为了防止爆破岩石砸坏耙斗装载机和尽量减少爆破冲击力产生的下滑力影响，耙斗装载机安设位置，距上山掘进工作面最近距离以不小于8 m为宜。随着掘进工作面向上推进，耙斗装载机每隔20～30 m需向上移动一次。移动时，可以利用提升绞车向上牵引。若上山倾角大，可用提升绞车和耙斗装载机的绞车联合作业，同时向上牵引。移动耙斗装载机时，上方导向轮必须固定牢固，下方严禁有人。

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或溜槽配套使用（图3.15），这时在耙斗装载机卸载部位需要另加一个斜溜槽。

图3.15　耙斗装载机与链板运输机或溜槽配套使用
1—耙斗；2—装载机；3—斜溜槽；4—链板机或溜槽；5—矸石仓；6—矿车；7—挡板；8—立柱；9—防滑斜撑；10—卡轨器

2）提升运输工作

由下向上施工时，施工设备、工具及支护材料要利用运输设备运上去，提升设备必须布置在下口，这给提升运输工作带来不便。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。

若坑道长度不大，又采用链板运输，则可采用如图3.16所示的方法，利用链板机往工作面运送材料。此时，可特制一个在链板机溜槽边沿上行走的专用小车，小车的钢丝绳通过滑轮挂在运输机机尾处链板上，开动运输机就将小车拉至工作面。小车的钢丝绳如直接挂在运输机链子上，就将小车拉向上山下口去。

图3.16　利用链板机向上送料的方法
1—链板输送机；2—小车；3—滑轮

在上山掘进中，向工作面运送材料，如系单洞掘进，既要铺设链板输送机，又要铺设轨道；若是双洞掘进，如甲洞铺设链板机，则乙洞可铺设轨道，用矿车向工作面运送材料，这时，甲洞所需的材料可通过联络巷搬运过去。乙洞的矸石可直接装矿车下运，亦可由铺设在联络巷内的链板机转运到甲洞的链板机上，集中往下运。

凡是倾角小于30°的上山，均可用矿车提升材料或运矸。提升用小绞车的选型应根据上山斜长、绞车滚筒容绳量决定。小绞车可设在上山与平巷接口处一侧的巷道内，并偏离轨道中心线，以策安全，如图3.17所示。这里必须注意将工作面附近的滑轮2安设牢固，以防发生跑车等重大事故。如果倾斜长度超过提升绞车缠绳量时，则需随着上山掘进工作面的推移，不断向上山中开凿的躲避洞（30～50 m开凿一个）内增设提升绞车，分段提升，如图3.18所示。

由于上山掘进中，用矿车提升运输是依靠工作面附近安设的倒滑轮（回头轮）反向牵引实现的，所以，倒滑轮必须安设简便而牢固。一般上山倾角小，用1 t矿车提升时，倒滑轮通常固定在耙斗装载机机架尾部；当上山倾角大或用3 t矿车提升时，为减小耙斗机的下滑力，通常在耙斗装载机簸箕口下安装一个地滑轮，同时在其下方2～2.5 m处的侧墙上打锚杆装导向轮。若底板岩石稳固时，可用2～3根底板锚杆将倒滑轮固定。

图3.17　上山掘进时绞车及导绳轮的布置
1—绞车；2—滑轮；3—立轮

图3.18　多段提升方式

3.2.3　支护工作

在倾斜坑道中，由于顶板岩石受重力作用，有沿倾斜向下滑落的趋势，因此在采用棚架式支护时，棚腿要向倾斜上方与顶、底板垂直线间呈一夹角，这个夹角称为迎山角β（图3.19），其数值取决于坑道的倾角及围岩的性质。当坑道倾角小于40°～45°时，一般每倾斜6°～8°，便应具有1°迎山角。为了防止放炮崩倒棚架，除改进爆破技术外，对支架还应进行加固，以提高其整体稳定性和支护能力。一般在支架之间设拉杆及撑木，若上山倾角≥45°时，为了防止底板岩石下滑，尚需设底梁，这时支架就变成一个封闭的框式结构。

随着锚喷支护的推广，上山掘进中锚喷支护日益增多。锚喷支护施工工艺与平洞、斜井（下山）施工基本相同，锚杆垂直于上山顶板与侧帮，喷射混凝土永久支护可滞后掘进工作面一段距离（20～40 m）与掘进平行作业。掘支单行作业时，可视岩石性质、供料情况和喷射机能力，确定合适的喷射段距，一般以在一个班内完成的距离为准。混凝土喷射机根据输送距离可置于斜巷下口与平巷接口处或与斜巷相连的岔巷或联络巷中。

图3.19　上山支架的迎山角

如采用砌筑式支护，则砌筑工作应由下沿倾斜向上分段进行，架立碹胎骨架时，也应注意留有一定的迎山角。

本章小结

（1）倾斜坑道施工的基本作业程序、方法、设备介于平洞和立（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。本章主要就倾斜坑道施工的不同特点进行了介绍，并以由上向下施工为重点。

（2）倾斜坑道从上向下施工时称为下山施工，自下向上施工时称为下山施工。对于通达地面的倾斜坑道（斜井、斜巷、斜坡道等），一般由上向下施工。不直通地面的倾斜坑道视上下口坑道的施工情况也可采用自上向下施工。下山施工时，提升运输工作、通风工作相对较易，排水工作较难，上山施工时则相反。

（3）从地面向下掘进时，坑道所穿过的地层有可能既有土层又有岩层。穿过土层时可采用机械挖掘或人工挖掘，如有不稳定的土层时，有时要采用一些特殊的工法；穿越岩层时，主要以钻眼爆破法施工为主。

（4）现在，矿山的斜井施工技术水平有了很大的提高，已形成了“三斗两光一喷”（耙斗装岩机装岩、箕斗运矸、斗式矸石仓排矸、激光指向仪指向、中深孔光面爆破、喷射混凝土支护）的施工工艺，逐步形成了一套以“四大”（大装岩机、大提升容器、大提升机、大排矸车）装、提、运设备为主的机械化配套作业线，大大提高了斜井的施工速度。

习　题

3.1　倾斜坑道通过不稳定表土时有哪些施工方法?试通过查阅资料写出每种方法的简介。

3.2　对比由上向下施工和由下向上施工两种方案，各有哪些特点（含优缺点）?

3.3　上山掘进和下山掘进爆破时应注意哪些问题?有哪些技术措施?

3.4　下山施工的提升方式有哪些?用什么容器提升?

3.5　防止跑车的安全措施有哪些?除技术上的措施外，还应从哪些方面防止发生跑车事故?

3.6　由下向上施工倾斜坑道是如何进行装矸、排矸的?

3.7　斜井施工有哪些机械化配套方案?什么是“三斗两光一喷”?“四大设备”指什么?