地下工程-文档资料

4倾斜坑道施工4.1概述4.2斜井表土施工4.3斜井基岩施工4.4由下向上施工斜巷4.1概述倾斜坑道（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，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）、斜坡通道等更为常见。长梁山隧道长12.78km，设有4条斜井；乌鞘岭隧道（双洞），全长20.05km，全线开凿有十多条斜井，最长者达3362m。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。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。但当其倾角小于45°时，与水平巷道较为接近；大于45°时，又具有立（竖）井的某些特征。4.2斜井表土施工4.2.1斜井井口明槽施工斜井井口开挖方式与井口地形有关。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。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，必须采取先挖明槽（或称井口坑）的开挖方式。若表土中含有薄流沙层，且距地表深度小于10m，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。大揭盖方式挖掘范围较大，一般尽量采用明槽开挖。明槽流沙风化带斜井（c）大揭盖开挖图4-1斜井井口开挖方式示意图（a）直接开挖（b）明槽开挖明槽尺寸的确定：（1）明槽斜深H式中：H掘—井筒掘进高度，m；h1—顶板安全厚度，取2～4m；α—井筒倾角，°；α'—地面坡度，亦称自然边坡角，°；h2—耕作层厚度，取0.15～0.5m。地形平坦时取0.5m，α'>25°时取0.15m；α1—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55～75°。（2）明槽长度L、l明槽底长：明槽上口长度：明槽底宽度B1一般比斜井井筒掘进宽度大0.6～1m。明槽上口宽度：B2＝B1+2Hcosα1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，其挖掘工具应根据表土层的土质进行选用。明槽的支护挖土与砌墙平行作业：一边挖土一边砌墙。支撑加固法：横向支撑＋斜撑台阶木桩法：明槽边坡按台阶式开挖，台阶采用侧壁式打短木桩插板维护。明槽正脸支护：明槽的支护支撑加固法：横向支撑＋斜撑明槽的支护挖土与砌墙平行作业：一边挖土一边砌墙。支撑加固法：横向支撑＋斜撑明槽的支护台阶木桩法：明槽边坡按台阶式开挖，台阶采用侧壁式打短木桩插板维护。挖土与砌墙平行作业：一边挖土一边砌墙。支撑加固法：横向支撑＋斜撑明槽的支护明槽正脸支护：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板维护。挖土与砌墙平行作业：一边挖土一边砌墙。支撑加固法：横向支撑＋斜撑明槽的支护(a)横撑布置（b）斜撑布置图4—3明槽支撑加固法1-槽口横梁；2-铅丝；3-横撑圆木；4-垫板；5-挡板；6-斜撑圆木；7-木桩图4-5表土松软时开口正脸部分支护形式1—斜井井筒；2—明槽；3—抬棚；4—斜井井口密集棚子；5—木垛；6—草帘子图4—4台阶木桩法4.2.2井筒表土施工先拱后墙施工：当表土段井筒工作面进入岩石风化带后，土层渐簿、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：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5m时。中间导洞法：当表土段土质比较稳定，但井筒掘进宽度大于5m时，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短段掘砌施工方法，刷大时两侧要同时进行。稳定性表土挖掘方法管棚法：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。地面井点降水：适用于含水层涌水量大于50m3/h，含水层透水性较差的地层。板桩法：采用斜板桩密集支护，配合工作面超前小井降低水位或井点降低水位。帷幕法：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。不稳定性表土施工围护方法冻结法：按钻孔布置形式分斜孔、立孔和立斜孔混合三种。斜井井筒施工与平巷施工较为类似，但由于斜井具有10～30°左右的倾角，给装岩、排矸、支护、调车、排水等工序带来一定难度和诸多不便，使斜井施工与水平巷道相比，在许多方面又有其不同之处，形成了独特的施工工艺与技术。现在，斜井施工技术水平有了很大的提高，已形成了由“三斗一喷”发展为“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。4.3斜井基岩施工钻眼爆破、装岩工作钻眼爆破：采用中深孔光面爆破，实施抛渣爆破。装岩工作：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，造价和维修费用低。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—固定楔提升与运输工作：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。当井筒倾角小于25°，提升距离小于200m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。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。1-翻转架；2-箕斗；3-牵引框架；4-导向架施工安全措施：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，除加强信号和通讯联系外，还必须在井口和井内设置安全挡车器，以防不慎跑车，提升容器冲入井底伤人。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口的安全装置，现场常用的有井口逆止阻车器。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。A－阻车位置；B－通车位置；1－弯轨；2－横轴；3－轴承；4－踏板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。挡车器形式有多种，其中常用的有钢丝绳挡车圈、型钢挡车门和钢丝绳挡车帘等。井内挡车器：箕斗牵引绳钢丝绳挡车圈滑轮它又名保险门。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。型钢挡车门：1-型钢挡车框；2-加固立柱；3-滑轮；4-牵引绳它用两根直径150mm的钢管为立柱，并用钢丝绳和直径25mm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，帘子下落而起挡车作用。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4.4由下向上施工斜巷装岩工作：上山掘进时的排矸方式与上山倾角大小有关，当倾角大于35°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，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。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－卡轨器在巷道倾角小于35°时，多采用耙斗式装载机装岩。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槽。4.4由下向上施工斜巷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。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。若斜巷长度不大，又采用链板运输，利用链板机往工作面运送材料。提升运输工作：1—链板输送机；2—小车；3—滑轮4.4由下向上施工斜巷在倾斜坑道中，由于顶板岩石受重力的作用，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。支护工作：4.4由下向上施工斜巷