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斜井施工技术 斜 井 施 工 技 术 赛云秀 编著 序 斜井开拓是矿井开拓常用的方式之一。自古以来，我国民间开采均以斜井、平峒为多，建国以来建设的矿井，采用斜井开拓的也占矿井建设总数的四分之一左右。斜井开拓以其投资省、工期短、出煤快、施工设备简单而易于使人们接受。近年来，由于胶带运输机技术的发展，特别是大倾角、大运量胶带运输机的研究成功，不仅扩大了斜井的生产能力，国际采矿业的一些专家还提出了以折返式斜井代替立井开拓的方案，以实现连续提升，建设更加大型的矿井。随着我国东部煤炭资源明显下降的状况，煤炭工业部在“八五”规划中明确提出了建设重点战略西移的方针。我国中西部地区煤炭资源极为丰富，且赋存浅，更适宜斜井开拓。可以预料，今后几十年中，斜井施工是建井界的一个热门话题。 我国斜井施工在60年代以前，大多采用人力装岩、砌碹或木砼支架，施工速度一直较慢。70年代后期，随着锚喷支护和耙斗装岩机的广泛应用，逐步形成了以激光指向、光爆锚喷、耙斗装岩机装岩、箕斗提升、矸石仓排矸的“两光三斗”机械化作业线。陕西铜川、湖南涟绍等地先后创造了小断面斜井施工的世界纪录。八十年代后期，山西阳泉和大同在改进装备的基础上，又先后创造了大断面月进150.7m和376.2m的新纪录。我国斜井施工技术处于世界领先地位，受到了国际建井界的注目。 本书作者对我国斜井施工经验作了较全面的总结，从斜井表土施工、基岩施工、施工机械化配套、大倾角斜井施工、斜井延深及斜井施工安全技术等方面进行了较全面的总结和阐述。特别是在岩石施工机械化配套方面作了大量的理论分析和研究，为现场进行科学地选型提供了参考，对我国六个快速施工实例进行了介绍和分析，对我国斜井机械化配套的发展提出了有益的见解。本书作为一本专著，它的出版，填补了斜井施工方面的空白。 我国斜井施工技术的发展应进一步提高机械化水平，减人提效；在大倾角30以上斜井施工方面要研究开创一条新路子；进一步完善斜井施工的安全防护设施；对通过特殊地层的冻结、帷幕、旋喷、沉井、盾构等技术的应用及对含水地层的预注浆堵水技术也是亟待研究解决的课题。 十分高兴的是，本书作者是一位青年，他以执著的科学精神进行理论研究，积极投身现场实践，积累了丰富的知识，并不断探索求新。从他们的身上，我们看到了中国建井界新一代的成长和希望。愿读者们喜欢这本书，并对作者提出宝贵的意见。 一九九五年四月二十四日 前 言 建国四十多年来，我国的煤炭工业和其它工业一样，发展突飞猛进，取得了巨大的成就。我国斜井施工，从1972年湖南三处创月成井364.5m以来，陕西煤炭基建公司二处、四处分别创造了452、504、605、705.3m的月成井速度，使我国斜井掘进在世界上保持领先地位。鸡西、开滦、阜新等矿区，也都创造了斜井施工速度的较高水平。至此，总结出了具有我国特色的“两光三斗”机械化配套作业线的施工经验。近十多年来,阳泉、丰城、大同等矿区在大断面斜井施工中又有突破性进展，取得了优异成绩。1991年大同矿务局在马脊梁矿新高山主斜井施工中采用了新设备、新技术、新工艺，使大断面斜井施工速度大大加快，单孔月成井达到376.2m，超过日本幌南创造的斜井月进352m的水平，并连续三个月成井825.5m，平均月进275.2m，达到了国内外先进水平，经济效益大幅度提高。但多年来，全国斜井包括上下山）施工平均速度均在月进50m左右，增长速度缓慢。 及时总结我国在斜井施工中取得的成就；从理论上对斜井施工技术进行分析、研究和完善；探索斜井施工的新技术、新工艺，以期提高我国斜井施工的平均速度，是编写本书的目的之一。 对于众多的煤矿建设工程，由于开采条件复杂多变，有不同的施工方案、不同的工艺过程，且机械化配套各异。现场工程技术人员难于遍历。为此，作者在下基层锻炼、进行科研工作、带实习等的过程中，注意调研、收集斜井施工的例子，经过筛选，书中相关章节列举了部分施工实例，供大家了解学习其施工全貌。开采施工条件相似时，可借鉴、参崐考。同时，井巷设计与施工是矿井建设专业学生的主干专业课，作者曾为多届学生讲授该门课程。学生在学习过程中，单从字面上理解并不难，但总感到难以掌握，学得不踏实。关键在于同学们没有实践经验。这些实例为在校学生学习现场施工经验提供了一手资料，从理论到实践架起了一座桥梁。这是编写本书的目的之二。 目前，在斜井施工设备选型时，往往凭借过去的经验，但仅凭经验是不够的。在缺乏科学依据的情况下，配套设备型号选小，则能力低，施工速度难以保证；反之，配套设备型号过大，则要增加设备费投入。同时，盲目配套也易造成机械化作业线中某单个设备能力的浪费。为此，本书在总结现场施工经验的基础上，进行了理论计算分析，供现场确定施工设备时参考。这是编写本书的目的之三。 近年来，建井界的专家、教授和有关部门出版了大量的矿山建设方面的书藉，但多为立井、平巷或特殊施工等方面的，全面地、系统地针对斜井施工方法、工艺、经验和科研成果进行编写的书很少。 为此，本书从斜井表土施工、基岩施工、施工机械化配套、大倾角斜井施工、斜井延深和施工安全等方面进行了编写，以此献给煤炭生产建设事业。这是编写本书的目的之四。 在本书编写过程中，承蒙西安矿业学院刘其兴教授、曾仲节教授级高工提供了大量宝崐贵资料，并审阅了原稿，给予了具体指导；中国煤炭建设开发总公司总工程师崔增祁教授级高工在百忙之中审阅了本书的编写大纲并为本书作了序；陕西省煤研所唐秦生高级工程师提供了宝贵资料。在此一并致以衷心的感谢。 由于作者水平有限，书中缺点错误在所难免，敬请各位专家、教授、工程技术人员和读者们多提宝贵批评意见。 赛 云 秀 一九九五年四月二十八日 49 目 录 序 前言 1 第一章 斜井开拓与施工 1 第一节 斜井开拓方式 第二节 斜井施工特点 第二章 斜井基岩施工 第一节 凿岩爆破 第二节 装岩 第三节 提升及排矸 第四节 支护 第五节 施工组织与管理 第三章 斜井施工机械化配套 第一节 斜井施工现状 第二节 斜井装提综合能力分析 第三节 斜井施工机械化配套分析 第四节 斜井快速施工 第四章 大倾角斜井施工 第一节 大倾角斜井施工技术 第二节 大倾角斜井施工实例 第五章 斜井延深 第一节 延深施工方案 第二节 延深保护设施 第三节 延深提升方式 第四节 斜井延深实例 参考文献 第一章 斜井开拓与施工 第一节 斜井开拓方式 煤矿的井田开拓方式可分为平硐开拓、斜井开拓、立井开拓和综合开拓四种。开拓方式选择的正确与否将影响矿井的建设速度和投产时间，并与全矿的总投资、劳动生产率及煤炭的生产成本有着极大的关系。根据煤炭工业开发的方针政策，在确定井田开拓方式时，应按先平硐、次斜井、再次立井和综合开拓的顺序选择之。 平硐开拓在技术上和经济上要比斜井、立井等开拓方式有利得多，具有投资少、速度快、出煤早、成本低等优点。但真正适合平硐开拓方式的井田很少，其应用范围有限。 与此相比，立井开拓方式的应用范围很广泛，一般情况都可采用立井开拓方式。但其施工复杂、投资大、井筒内和井口设备多、建设周期长，故只有在地质、地形等条件限定必须采用立井开拓时方采用之。 斜井开拓介于上述两者之间，具有投资省、出煤快、效率高、成本低等一系列优点。国内外大、中、小型矿井都有采用。我国东北地区的鸡西、鹤岗、阜新等老矿区，其小型煤矿所采用的片盘斜井开拓方式占有较大比重，且具有悠久的开采历史。我国西北地区现有的生产矿井，斜井开拓的比重约占一半以上，而目前正在施工或即将投产的矿井，如灵武矿务局的灵新一号井，华亭矿区的陈家沟矿井，蒲白矿务局的朱家河矿井等，都采用了斜井开拓方式。我国为扭转北煤南运的局面，70～80年代，在广东、广西、湖北、江西等省，都兴建了不少中小型矿井，其中斜井开拓所占比重更大。西南地区采用斜井开拓的比例也相当大，如四川达竹矿务局全为斜井开拓方式。大同矿务局是我国最大的煤炭能源生产基地，亦是国家大型重点骨干企业之一。该局“七五”期间，经新井建设和老井改扩建设，全局形成15对矿井，总设计生产能力为33.3Mt。其中13对矿井为斜井（斜立井混合）开拓，设计能力达到29.1Mt，占总设计能力的89.2％。 随着矿井装备的不断改进和施工技术的不断提高，斜井开拓不仅在中小型矿井广为采用，在大型矿井应用的情况亦日益增多，如晋城的凤凰山矿、新汶的协庄矿、灵武的灵新一号井、华亭的砚北矿等。 近年来，随着煤矿生产机械化的发展，强力皮带运输机和大倾角强力皮带运输机的广泛应用，矿井开拓有向斜井、斜立井联合方式发展的趋势。因斜井提升能力大，建井工期短，投资少，可实现矿井运输机械化，还便于新水平的延深。所以，斜井和斜立井联合开拓方式引起国内外采矿界的兴趣和重视。我国以斜井或斜立井开发的矿井也逐年增多。据统计，1978～1983七年中，建成以斜井开发方式的矿井约56对。1984年全国新开矿井设计总能力11.45Mt,其中以斜井开发的矿井能力约占76.4％；1986年全国新建投产矿井17对，设计总能力12.21Mt，其中以斜井开发的矿井约占40％。设计年产4～5Mt的特大型矿井，如四台沟、燕子山、贵石沟、成庄等煤矿，也都采用斜井立井联合开拓方式。 国外的煤炭工业，随着生产的集中化和现代开采技术的发展，大型特大型的矿井，包括新建和扩建的日益增多，其中斜井开拓也占有一定比重。英国、日本、前苏联、德国等国家的一些大型矿井，采用斜井开拓的实例增多。例如美国的迪尔威兹矿、日本的夕张新矿、太平洋钏路矿、前苏联的多尔森矿都采用大型斜井出煤，年产量均在2～4Mt左右，斜井长度有的可达3500～5000m，最大开采深度达950m，全为钢丝绳胶带机运煤。西德的萨尔矿区将几个相近的矿井在井下贯通，由一个斜长为5500m的斜井集中出煤。英国也在把分散的矿井集中起来，由胶带斜井集中运出，斜井提升高度可达700m左右。在现代技术条件下，采用斜井开拓可最大限度地发挥胶带输送机连续运输的优点，加之施工装备的改进，斜井掘进速度的提高，斜井开拓方式正愈来愈为人们所重视。 第二节 斜井施工的特点 斜井施工，既不同于立井，又不同于平巷,施工方法与施工设备介于立井与平巷之间，各国对其研究较少。 斜井井筒，由于其有10～25，甚至更大的坡度，故在施工方法及工艺、施工机械及配套等方面有自己的特色。与平巷施工相比，斜井施工有许多具体困难，其中以装岩排矸和排水最为突出。 50～60年代，淮北等矿区曾利用平巷后卸式铲斗装岩机，加上装岩自爬装置用于斜井装岩，但生产率不高，仅比人工装岩提高一倍左右，且只能使用于倾角小于15的情况。1965年峰峰矿务局开始推广使用耙斗装岩机，收到良好效果，掘进坡度25～30，9ｍ左右断面的斜井，过去人工装岩每循环需要5～6小时，使用耙斗装岩机只需2小时，大大提高了装岩效率，减轻了繁重的体力劳动。由于耙斗岩机具有一系列优点，在煤炭系统很快得到推广。1971年，湖南建井第五工程处在涟邵矿区花萼里副斜井掘进中，将耙斗机用于斜井施工，并与箕斗提升配套使用，装满一个2ｍ箕斗只需2分多钟时间，创出月成井331.3ｍ的全国最高纪录。这使斜井施工技术发展进入一个新阶段。1971～1974年，月成井超过300ｍ者有十余处，涟邵矿区石坝主斜井、利民3号井，铜川矿区陈家山二采区主斜井、下石节斜井等工程，曾多次突破世界斜井最高月进度。特别是铜川基建公司二处在下石节二采区风井施工中，1974年12月创出月成井705.3ｍ世界最高斜井快速施工纪录。 至次，我国斜井施工逐步形成了具有自己特色的机械化作业线及设备配套。其中有激光指向、光面爆破、耙斗机装岩、箕斗提升、斗形矸石仓排矸，即“两光三斗”的成熟经验。 随着矿井开拓向深部发展和施工装备、施工方法和工艺的不断改进，进入八十年代大断面斜井快速施工得到发展，并取得了可喜的成绩。阳泉矿务局于1974年11月在贵石沟主斜井施工中创出大断面斜井快速施工月成井150.7ｍ；大同矿务局燕子山工程处1991年6月在马脊梁新高山主斜井施工中创出月成井376.2ｍ的新纪录，并且连续三个月平均月成井高达275.2ｍ。这为解决大断面深斜井持续稳定地快速施工开创了新的篇章。今后，普通法斜井施技术朝着技术上更先进合理、配套设备标准化、系列化的方向发展。 斜井表土层施工技术在我国尚未成熟。尽管立井特殊施工的各种方法均已开始在斜井施工中应用，但应用面很小，技术上处于摸索阶段。这限制了斜井开拓的应用范围，也是要着力研究的问题。 近年来，由于山区地形和煤层赋存条件等的限制，加之大倾角强力皮带输送机的推广应用，常出现斜井倾角25以上，乃至35的大倾角斜井，这给斜井施工带来了许多新困难，提出了新的研究课题。 能否缩短建井周期，关键在于缩短井筒开凿工期。据统计，斜井筒工程量在煤矿建设井巷总工程量中仅占3～13％，而其施工期一般约占矿井建设总工期的35～50％。所以，总结并发展斜井施工技术，提高斜井施工速度，对加快矿井建设速度，缩短矿井建设周期具有重要的现实意义。 第二章 斜井基岩施工 第一节 凿岩爆破 一、多台风钻打眼 斜井掘进中的多台风钻打眼，是目前国内外斜井施工作业中较理想的机械化配套方式之一。它可靠实用、效益好。打眼的时间一般占循环时间的40％左右,采用多台风钻打眼，可缩短打眼时间，保证打眼规格，提高掘进循环率,加快施工速度。但对风钻的合理布置，严密组织非常重要，否则会互相干扰，不能发挥其优越性。 大断面斜井快速施工中，采用多台风钻打眼，也取得良好效果。1989年阳泉贵石沟矿主斜井掘进断面19.03ｍ，坡度16，最高月进150.7ｍ；1991年大同马脊梁矿新高山主斜井施工，掘进断面16.02ｍ2，坡度16，最高月进376.2ｍ；云岗主斜井18.2ｍ2，掘进面坡度16，最高月进310ｍ；忻州窑东三风井，断面16.2ｍ2，坡度25，取了最高月进321ｍ的优异成绩。 １、风钻选型 使用导轨式凿岩机有助于推广深孔光爆，但在斜井施工中使用凿岩台车无法调车。若使用钻装机，又不能使钻眼、装岩平行作业。液压支腿式凿岩机钻眼效率高，但其后部配备的工作车影响装岩工作。故国内外斜井快速施工中，均使用风动气腿式凿岩机。多台凿岩机同时作业，在工作面使用灵活，能与装岩等工序平行作业。凿岩机一般选用中频，如YT-28型。在中硬以上的岩石中使用高频凿岩机能够取得较高钻眼生产率。 ２、风钻台数的确定 掘进工作面同时作业的风钻台数，主要根据井筒的断面大小、岩性、支护型式、光爆要求的炮眼数量、作业人员的技术素质、施工管理水平来确定的。一般经验是f＜6，巷宽＜3.5ｍ，4～4.5ｍ2／台；f6～10，巷宽3.5～4ｍ，3～4ｍ2／台；f＞10,巷宽＞4ｍ，2.5～3ｍ2／台。普通爆破法取下限台数，光面爆破取上限台数。大同马脊梁矿新高山主斜井，进行快速施工，光面爆破，15.2ｍ2断面取5～6台，平均循环打眼总数90个包括锚杆眼，凿岩总时间75min左右。 二、中深孔光面爆破 实践证明，钻眼爆破工序是加快掘进速度的关键环节。目前井巷工程中的爆破主要指普通光面爆破，按照一次爆破的深度，分为浅孔1.9ｍ以下，中深孔2.0～2.9ｍ，深孔3ｍ以上。从打眼爆破方法又分为中空直眼掏槽与斜眼掏槽两大类；爆破联线方式可分为大串联、全并联、并串联三种形式；起爆破方法为全断面一次爆破和分次爆破法。 斜井中深孔光面爆破技术应合理选择和确定的爆破参数，主要包括掏槽方式、不偶合系数、密集系数、装药结构、起爆技术等几方面。斜井中深孔爆破炮眼深度，过去多为1.6～1.8ｍ，经过“七五”中深孔爆破科技攻关，深孔一次爆破达到3～4ｍ。炮眼深度可按巷道断面的大小增减,掘进断面大于15ｍ2取1.8～2.5ｍ较适宜，断面12～15ｍ2取眼深2ｍ左右较为理想。这样，易操作，效果好。深孔爆破不宜在斜井使用，这是钻眼机具所决定的，随着钻孔深度增加钻进效率降低，不能发挥多台的优越性。斜井中深孔爆破孔深不宜超过3ｍ，最好在2.5ｍ左右，各项指标最优。 １、掏槽方式的选择 浅眼爆破时，多采用楔形掏槽和锥形掏槽。钻凿倾斜的掏槽眼常受巷道断面的限制，难以加深炮眼，因而在深孔与中深孔爆破中都采用了直接眼掏槽法。 直眼掏槽法在金属矿山使用得较为广泛,大多应用于硬岩掘进。为了推广中深孔爆破，近十多年来，总结了适用于煤矿斜井施工的菱形掏槽、螺旋掏槽、柱状掏槽等掏槽方式。 直眼掏槽方式一般都留有不装药的空眼，作为装药槽眼的自由面。空眼一般要比装药槽眼加深200ｍｍ左右。直眼掏槽的槽子是依次爆破逐步扩大的，而其关键在于合理确定各槽眼至空眼之间的距离。图3-1为螺旋掏槽，1号中心眼为空眼，2～5号眼为装药炮眼，各装药眼距中心空眼的距离，与岩性有关。在松软的页岩中，ａ＝100ｍｍ,ｂ＝150ｍｍ，ｃ＝200ｍｍ，ｄ＝250ｍｍ；中硬岩层中，ａ＝80ｍｍ，ｂ＝120ｍｍ，ｃ＝160ｍｍ，ｄ＝200ｍｍ。用毫秒雷管，按2号、3号、4号、5号眼顺序起爆。这种掏槽方式在中硬以上岩石中采用大直径70～100ｍｍ中空眼效果更好。在较松软的岩层中用小直径42ｍｍ中空眼时，槽内岩石容易发生挤压现象，现在供应的毫秒雷管段数也较少，故这种掏槽方式尚未广泛采用。 图3-1 螺旋掏槽 图3-2 菱形掏槽 图3-2为菱形掏槽示意图，图a为1个中心空眼，图b为2个空眼。有时为了抛碴，将中心眼加深300～500ｍｍ，在眼底装2～3卷药，并使它在各槽眼中最后起爆。其它槽眼装药量为眼长的70～75％。各眼与中心距离，在ｆ＝4～6的页岩中ａ＝150ｍｍ，ｂ＝200ｍｍ；在ｆ＝6～8砂岩中，应适当缩小其间距，使ａ＝120ｍｍ，ｂ＝170ｍｍ。使用毫砂雷管2、3号眼为一段，4、5号眼为二段。这种掏槽方式简单，易于掌握，适应性强。在松软的页岩互层内岩石抛出率低有时低于50％，但由于槽内岩石已崩碎，辅助眼爆破后，炮眼利用率仍在90％以上，菱形掏槽在眼深不大于2.5ｍ时，效果较好。 图3-3为五星掏槽，中心眼周围有4个空心眼，与装药眼对称布置。1～5号装药眼装药量为眼长的70～80％。眼距在松软的页岩中，取ａ＝200ｍｍ，ｂ＝250～300ｍｍ；中硬的砂页岩中取ａ＝160ｍｍ，ｂ＝200ｍｍ。起爆顺序1 号眼为第一段，2～5号眼为第二段；有条件时可将4、5号眼改为第三段。这种掏槽方式适用性较广，可靠性较高。眼深在2.5ｍ以下时，使用2号硝铵岩石炸药可以保证掏槽效果；眼深超过2.5ｍ时，使用4号岩石炸药或其他高威力炸药，也能取得良好效果。当槽眼深度超过3ｍ时，在无瓦斯矿井中可在每个装药眼内用两个同段雷管起爆，底部一个，眼中一个，用以缩短传爆时间，还可采用散装药提高装药密度。由于加大装药量，槽眼眼距还可适当加大。 图3-3 五星掏槽 图3-4为等边三角柱状掏槽之三种形式。这种掏槽方式是将垂直的掏槽眼布置成距离不大的等边三角柱，并采取间隔眼装药。图a为在泥页岩等软岩中四眼三角柱状布置形式，1号眼为中空眼，2～4号眼装药量为眼深的65％；图b为在普通砂岩等中硬岩层中六眼三角柱状布置形式，1～3号眼装药，4～6号眼为空眼；图c为在坚硬的砂岩等硬岩中九眼三角柱状布置方式，1～3号、7～9号炮眼装药，4～6号眼为空眼。起爆顺序1～3号眼为一段，7～9号眼为二段。等边三角柱状掏槽在铜川矿区斜井快速施工中普遍采用，爆破效果良好。这种掏槽方式，钻眼操作简单，比较可靠，不需要大直径空心炮眼，可采用一般段发雷管。此种掏槽方式目前还只用于炮眼深度不大于3ｍ的条件下。掏槽眼之间距与所采用炸药性质及炮眼直径有关。图3-4所示的炮眼间距适用于2号岩石炸药、40～42ｍｍ小直径炮眼，故亦称此掏槽方式为小直径三角柱状掏槽。当采用黑索金高威力炸药时，上述掏槽方式的槽眼间距应加大1/4。炮眼间距与炮眼直径、炸药、岩性的关系列于表3-1中。 图3-4 等边三角柱状掏槽 图3-5为柱状和楔形混合掏槽，它是由三角柱状掏槽发展而来，是在前述四眼和六眼三角柱状掏槽的两侧加2～6个楔形掏槽眼。所增加的槽眼与工作面成70～80夹角，其爆破顺序，是在三角柱状槽眼之后起爆。这种掏槽方式有利于加深炮眼深度，但由于两侧槽眼带有倾斜角度，致使炮眼深度不能加深。图a适用于中硬以下岩层f2～4时，两侧槽眼到三角柱状眼中心距离ｓ为900～1000ｍｍ；当ｆ＝4～6时，ｓ＝800～900ｍｍ。图b为ｆ＝6～8中硬岩层中的布置形式，ｓ＝750～800ｍｍ。图c有6个侧槽眼，ｓ＝700～750ｍｍ，ｓ1＝200ｍｍ，适用于ｆ＞8之坚硬岩层。 图3-5 柱状、楔形混合掏槽 表3-1  岩性、炸药、炮眼直径与炮眼间距的关系 岩石 名称 岩石抗压强度Mpa 槽眼布置形式 炮眼直径ｄmm 炮 眼 间 距 黑索金 2号岩石炸药 砂岩 泥页岩 60～80 10～30 六眼三角柱状 四眼三角柱状 40～42 40～42 2.5d 3.2d 2.0d 2.5d 上述中深孔爆破的几种掏槽方式，在斜井快速施工的实践中，使炮眼平均深度从2ｍ、2.4ｍ提高到3ｍ，从而使月平均循环进尺达到了2.02～2.27ｍ。这是我国斜井施工中一项重大突破。 斜井中深孔光面爆破中的其它参数，如光爆密集系数，眼距与装药量，装药结构和起爆技术等与巷道施工相类似，这方面论著较多，这里不再赘述。但需要指出的是，在布置炮眼时，应根据断面大小、围岩情况、炸药威力、炮眼深度诸因素合理选择炮眼排列。为防止底板欠挖，底眼的角度应比井筒坡度大3～5，且比其它眼深100～200ｍｍ，底眼的间距不能大，300～400ｍｍ为宜。 ２、中深孔光爆实例 斜井井筒掘进中，随着锚喷支护的推广，要求爆破后的断面严格地符合设计要求。为此,应适当增加周边眼孔数，掌握好周边眼的角度，间距并适当减少每个周边眼的装药量，使药卷沿炮眼长度较均匀地分布，从而达到光面爆破效果。 图3-6、图3-7、图3-8为铜川基建公司在斜井创新施工中采用的爆破图表。图3-6为斜井井筒穿过泥岩的爆破图表，采用了小直径四眼三角柱状掏槽，周边眼布置在设计轮廓线以内100ｍｍ处，周边眼密集系数为0.5～0.6，周边眼使用了改制的小直径药卷。图3-7为在页岩中使用的爆破图表，选用了六眼三角柱状掏槽，周边眼布置在设计轮廓线以内50ｍｍ处，周边眼密集系数为0.8～1.0。图3-8为砂岩中的爆破图表，掏槽眼布置为九个眼的复式三角柱状掏槽，周边眼布置在设计轮廓线上，周边眼密集系数＞1，周边眼间距为400～500ｍｍ。爆破图表中炮眼角度，系指与工作面夹角，工作面与井筒轴线相垂直。 图3-6 页岩中爆破图表实例 图3-7 泥岩中爆破图表实例 图3-8 砂岩中爆破图表实例 ３、爆破器材的选择 1雷管与放炮器 雷管主要有火雷管、电雷管、瞬发电雷管、秒延期与毫秒延期电雷管。由于煤矿井下爆破的特殊地质条件，对雷管的性能有严格要求，并在“煤矿安全规程”中明确规定瓦斯矿毫秒延期最多不超130毫秒。根据这一规定，毫秒延期电雷管基本满足使用要求，段别大约有十几种，应用较普遍的是1～9段。1～5段为常规管，总延期为110毫秒，用不同的颜色脚线区分，6～9段在脚线上挂牌区分。井巷中深孔爆破，一般选用9段以下就足够了，并且应尽量减少段别的麻烦，可以缩短爆破装药占用的时间，减轻工人劳动强度。采用全断面一次爆破及减少分次爆破的炮眼，可降低粉尘对工人的伤害，提高爆破作业安全度。大同斜井中深孔爆破选用了1～8段毫秒延期电雷管，角线长2.5～3ｍ。 井下放炮器的常用型号MFB─100型、MFB─150型、MFB─200型等。井下爆破是靠雷管内部结构的秒差量来实现的。此种类型的放炮器爆破时冲击电压高达1800～2500V，电阻100～1220欧，大大超过起爆雷管实际的电阻值和电压，不会出现拒爆。阳泉、大同、古交等地的中深孔爆破都选用了MFB─200型大容量发爆器，两芯橡胶电览或被服线为导爆索，一次起爆雷管数50～80发，效果良好。 2炸药的选择 斜井掘进中深孔爆破穿过的地层岩性不断变化，对炸药的要求，不仅要有足够的爆破威力，而且要有防水性、防瓦斯等爆破性能。目前我国煤矿常用炸药，大部分是以硝酸铵为主要成分、梯恩梯为敏感剂的铵梯粉状炸药。其中又主要是煤矿安全炸药，它在炸药成份中加了适量食盐消焰剂，适用于煤层中爆破。斜井掘进中应用最多的为抗水性硝铵炸药1～4或水胶炸药，威力较强，基本能够满足对坚硬岩石的中深孔爆破要求。 ４、提高中深孔爆破技术措施 1炮眼的装药顺序一定按雷管编号的起爆顺序，从顶部到底部，边装边联。炮泥充填方式有全充式、内封式、封口式，应以全充式使用为主。大同马脊梁新高山主斜井掏槽采用了空眼与楔型掏槽眼相结合炮泥全充式，辅助炮泥内封式，周边眼炮泥封口式，平均炮眼利用率95％以上，眼痕率60％以上参见表4-20。 2炮眼装药量可根据岩性特征和眼数量合理取值。一般是由掏槽到周边眼逐渐减少。岩石较软，节理发育时周边眼可采用隔空眼装药，以减少对围岩的破坏。岩石坚硬时要均匀少装，采用周边眼空气柱式切割爆破。 3联线方法采用串并联，大串联联线简单方便，但电阻大，若一个雷管出现断路或拒爆，则都不能起爆；大并联电阻小易出现跳爆。 4光面爆破，主要在于拱部周边眼爆破，必须对其进行严格控制。周边眼与辅助眼 最大抵抗线不要大于边眼距两倍为佳。拱部周边起爆最后一个段别，有时为了取得更佳效果，减少对围岩的破坏，大断面斜井采用超前掘进法，分次爆破。但条件许可应尽量推广一次起爆，提高爆破安全度。 直眼掏槽中深孔与深孔爆破是目前大力推广的先进技术。直眼掏采用中空眼来增加自由面爆破，能保证爆效果，但中深孔与深孔爆破打眼要求高，装药难度大，装药前对每个雷管，必须进行测试，采用长脚线操作困难。因此在斜井及上下山巷道施工中，深孔爆破中应用较少，普遍采用的是中深孔爆破。 三、抛碴爆破 斜井井筒倾角小于25时，采用抛碴爆破可以收到明显效果。抛碴爆破是打眼与装岩平行作业、提高装岩生产率的一项措施。 斜井施工采用中深孔抛碴爆破时，应适当改变底眼上部的辅助眼（亦称抬眼）的角度，使其倾角比斜井倾角小5～10，加深底眼200～300ｍｍ，并使眼底低于巷道底板200ｍｍ；加大底眼装药量；工作面条件允许时，可在巷道两边底眼口预埋药包并与底眼同时最后起爆。图3-9为斜井中深孔抛碴效果示意图，斜井断面7ｍ2左右，炮眼深度2.5ｍ。放炮后，碴堆与顶板有1.0～1.5ｍ的空间，可满足打上部眼的要求。 图3-9 斜井中深孔抛渣爆破效果示意图 1-普通爆破矸石堆；2-抛渣爆破矸石堆 第二节 装 岩 采用普通法掘进斜井时，装岩工序约占斜井循环的40～60％，实现装岩机械化是加快斜井掘进速度的主要措施。为此，50年代以来，国内外积极研制使用装岩设备，目前用于斜井装岩的机械有耙斗装岩机、蟹爪式装岩机、铲斗后卸式及侧卸式装岩机、铲运机和钻装机等。西德、日本、英国、以侧卸式装岩机为主；法国、波兰、捷克以耙斗装岩机为主；前苏联、美国以蟹爪装岩机为主。我国普遍使用耙斗装岩机。 一、耙斗装岩机在斜井施工中的应用 耙斗装岩机结构简单，制造加工及维护方便，造价低，平斜两用，斗容大的生产能力大，装岩速度快，被认为是斜井施工的重要装岩设备。我国斜井施工基本上都用耙斗装岩机。与其它类型装岩机相比，在数量上占绝对优势。我国斜井施工记录，从利民斜井的月进364.5ｍ到下石节月进705.3ｍ所用装岩设备均为耙斗装岩机。从斜井施工现场实际出发，分析、研究耙斗装岩机的工作原理和有关参数，对指导该类装岩设备的设计、制造和使用，加快斜井施工速度都具有重要意义。 一耙斗装岩机的种类、结构及参数 １、耙斗装岩机的种类 我国目前使用最多的是Ｐ型耙斗装岩机，其基本参数与尺寸见表3-2. 表3-2 耙斗装岩机的基本参数与尺寸 P15BA P15 A P30B P30 P60B P60 P90B P90 P120B P120 耙斗容积 m3 0.15 0.30 0.60 0.90 1.20 技术生产率m3/h 15～25 35～50 70～110 90～140 120～180 规距mm 600 600/900 600/900 900 900/1500 主绳牵引力 KN 7.2～10.4 12.3～18.5 20～28 28～35 37～55 钢丝绳直径 mm 12.5 12.5～15.5 15.5 15.5 18.5 电动机功率KW 11 17 30 45 55 工作电压V 380/660 380/660 380/660 380/660 380/660 外形长mm 宽mm 高mm 5000 1170 1800 5900 1500 1950 7850 1850 2350 10250 2250 2870 总重t 2.50 4.50 7.20 10.50 注P90B正在设计之中，未投入实际使用。 另有其它系列的耙斗装岩机也在斜井施工中广泛使用，如YP-35、YP-60、YP-90型等，YP-90型耙斗装岩机在贵石沟斜井施工中取得了较高的施工速度。 ２、耙斗装岩机的机体结构 耙斗装岩机由槽子、台车、固定装置、滑轮组、耙斗、固定楔和绞车等七部分组成。 ⑴槽子 它包括如下部件 挡板，用销子与簸箕口连接。用以将耙斗导入槽子，并防止碴石涌出装岩机两侧。 簸箕口，碴从簸箕口进入装岩机上。簸箕口两侧焊上钩子，连接槽两侧焊上鼻子耳环，钩子挂住耳环，即可提起。 连接槽，连接簸箕口和中间槽。 中间槽，用埋头螺钉固定在台车立柱的托板上，并连接到卸碴槽。 卸碴槽，槽底留有卸碴口，矸石由此装入矿车或箕斗。它可根据矿车、箕斗大小，而加高、加长。 ⑵台车 支撑装岩机的全部重量。它包括车架、轮对、弹簧碰头。台车上安装绞车和电气设备，还装有固定槽子的立架和支柱。 ⑶固定装置 耙斗装岩机的固定装置有卡轨器和斜支撑。卡轨器上端固定在台车上，下端用螺栓将钢轨卡住，用以防止倾覆和跑车。 ⑷滑轮 由侧板、绳轮、心轴装配而成。分为导向轮、尾轮、架绳轮三种。 ⑸固定楔子 固定尾轮用，分为硬岩楔子和软岩楔子。 ⑹绞车 由电动机、变速箱、卷筒和操纵机构等部分组成。摩擦轮式耙斗装岩机与行星轮式耙斗装岩机除绞车传动部分不同外，其它部分基本上是一样的。 ⑺耙斗 它是耙斗装岩机的主要部件，由碰头、耙柄、尾帮和耙齿四部分组成。 二耙斗的技术参数 １、耙斗重量与形状 耙斗重量是耙斗的重要参数之一。有两种耙斗,一是适用于耙运大块硬岩的重型耙斗，一是适用于耙运细碎软岩的轻型耙斗。为了减轻对溜槽底板的磨损，这两种耙斗均选用平耙齿。目前用的最多的耙斗结构形状为耙式耙斗。耙斗的形式主要取决于所耙运物料的性质。概括地说，耙运块度、比重较大的硬岩，耙斗应制成铸造耙式的；耙运泥岩、砂质泥岩等松软细碎的矸石，耙斗应制成箱形密闭形式。 2、耙斗的插入角和耙角 耙斗的插入角是指它在运行过程中插入岩堆的角度。耙斗的耙角是指它在静止水平位置时，耙齿内侧与水平面所成的角度。耙角不一定等于插入角，但两这值十分接近，一般都叫做插入角。 耙斗的插入角必须与岩碴的插入阻力相适应。阻力大的岩碴，插入角也应大，使耙斗在一定距离内插入一定深度。插入角与岩碴的块度有关，块度越大，插入阻力也越大，插入角值宜选大些。插入角还与耙斗的装载位置有关，斜井掘进，其值就宜选大些。但随着耙角的加大，耙斗重量和牵引力也要相应增大，因而耙角也不宜太大。当耙角增至90，耙斗就无法插入岩堆。故煤矿中硬岩石，中等块度岩碴，当斜井倾角小于20，耙角取65左右；斜井倾角为20～25,耙角取70左右；当斜井倾角大于25,耙角取75为宜。 3、耙斗的重心 为保证耙岩工作的稳定性和较好地插入性能，耙斗重心应通过齿尖，可使耙斗工作时前后各部位保持平衡。重心的上下、左右位置，希望在耙斗两端牵引钢丝绳的连线下面，以防止耙斗提起时翻转。斜井施工使用的耙斗，插入角要加大，重心位置也要后移。这样才能适应斜井的特点，得到较好的装载性能。 4、耙斗容积 耙斗斗容经过二十多年的实践，其指从0.15、0.17、0.3、0.35m3增为标准系列0.3、0.6、0.9、1.2ｍ3。斗容大的，生产能力也大。今后应着手研制斗容1.5、1.8ｍ3的大型耙斗装岩机。 三耙斗装岩机在斜井施工中的应用分析 １、斜井施工耙斗装岩机机械化配套 我国斜井快速施工逐步形成具有自己特色的机械化作业线及设备配套，其中有激光指向