一、斜井开拓方式论述
斜井开拓在技术上和经济上要比立井有利的多，具有投资少，速度快、成本低的优点。 近年来，随着矿井集中化、大型化、机械化和自动化程度的不断提高，要求发展连续运输工艺，增大提升能力。国内外许多新建和改扩建的矿井，包括开采深度较深的大型矿井，都趋向于采用斜井开拓方式或斜井—立井综合开拓方式。例如：年产27.5Mt的南非博杰斯普鲁特矿井；年产11Mt的前苏联萨拉姆斯卡亚矿井；年产10Mt的英国塞尔比矿井；年产9Mt山西阳泉三井；年产5Mt的大同四台沟矿井；年产4Mt的大同燕子山矿井等，均为大型斜井或斜井－立井综合开拓方式的矿井。
目前国内外斜井施工仍较多采用钻爆法。国外大断面斜井施工最高月成井达397m（加拿大），国内在小断面掘进中也曾创下单孔月进705.3m的记录。
斜井按用途分类有：提升矿石或煤炭的主斜井；提升矸石、下放材料、设备和行人通风的副斜井；出风和兼作安全出口的斜风井；对特大涌水的矿井，还有专门敷设管路的排水斜井；采用水砂充填处理采空区的矿井还有专门的注砂斜井等。其中主斜井按其提升方式又有矿车单车或串车提升斜井；箕斗提升斜井；胶带运输提升斜井和无极绳提升的斜井；而副斜井作为辅助提升，多为串车提升斜井。
二、 斜井结构特点
不同用途的斜井，它们的井口结构、井身结构及井底结构都有所不同。 （一）斜井井口结构 1.斜井井颈结构
斜井井筒和立井井筒一样，自上而下分为井颈、井身和井底三部分。斜井井颈是指接近地面出口，井壁需要加厚的一段井筒，由筒壁和壁座组成，井颈结构形式如图11-1所示。
在冲积层中的斜井，从井口至坚硬岩石间必须砌碹，并应延深至坚硬岩石内至少5m，同时应有防渗水措施。井颈支护应露出地表以上，并高出当地历史最高洪水位1m以上。处于地震高发区的斜井，还应遵守国家颁布的有关抗震要求对井颈段加固。
为了防止来自井口的火灾蔓延，在主、副斜井的井颈段同样应设金属防火门。对于副斜
井，人员安全出口、通风道、暖风道（寒冷地区）以及敷设压风管、排水管和动力、照明电缆用的孔道，均需设于防火门以下的井颈段并与地面接通。
在斜井井颈周围应修筑排水沟，以防地表水流入井筒内。为了使工作人员、机械设备免受风、雨、雪和寒冷空气的侵袭，在井口还应建造与提升设备和提升方式相适应的防护设施。当为串车提升时，则建井口棚；当为胶带输送机运输时，则建胶带走廊；当为箕斗提升时，则建造井楼。
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为了使井颈上面构筑物与建筑物的静荷载与动荷载不致直接作用于井颈的筒壁上并消除构筑物和建筑物发生不均匀下沉的可能性，他们的基础不要与井颈的筒壁相连接。
2.斜井井口布置
（1）胶带输送机斜井井口布置
用各种胶带提升的主斜井井口布置均比较单一，往往通过一条胶带机走廊将井口和选煤厂或装车仓连接为一个整体。地面布置紧凑，衔接方便，不需铺设地面井口轨道线路。所以建筑和经营费用省、效率高、占地少、井口布置简单，机械化和自动化程度高。由于使用胶带机运输，井筒倾角不能大于17°。
（2）箕斗斜井井口布置
采用箕斗提升的斜井，其提升容器为斜井箕斗，因而需在地面设置卸载架、井口受煤装置及地面转运设施或轨道线路等。图11-2为箕斗提升主斜井井口布置示意图。
箕斗斜井的井筒倾角一般在20°～35°之间，个别情况也可大于35°，井口建筑为井楼。
（3）串车斜井井口布置 采用串车提升的主、副斜井在井口必须设置一系列的调车设备和地面轨道线路，使矿车能够从斜井井筒向井口地面或从井口地面向井筒的顺利过渡，并能储存一定数量的空、重车和材料车等。这部分连接线路是井口车场的附属部分。井口车场常用
的型式有井口平车场和井口甩车场。
（4）斜风井井口布置
斜风井井口部分由井筒、风硐、人行道（兼安全出口）及防爆门组成。为减少通风阻力，风硐与井筒的夹角不宜过大，一般为30°～45°。为减少漏风，人行道与井筒的夹角应尽量大一些，人行道内必须设置能正向和反向开启的风门各两道。在装有主要扇风机的出风井井口，正对井筒风流方向应安装防爆门，其断面不得小于出风井井口断面。图11-3和图11-4是两种分别适用于轴流式扇风机和离心式扇风机通风的斜井井口布置方式。
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3.斜井井口线路设计
（1）斜井井口平车场
平车场的最大优点是，在不增大提升设备能力的前提下，比甩车场具有较大的提升能力和通过能力。所以在设计斜井井口车场时，应首先考虑平车场方案。
串车提升主斜井多为双钩提升，所以井筒内部都铺有双轨线路。串车提升的副斜井一般采用单车提升，故副斜井井筒内多为单车线路。我国矿山一般都采用顺向平车场，并铺设三股轨道与井内线路相连接。车场的中间一股为重车道，设计成下坡，重车升井后借助重力和惯性自动滑行到储车线；两侧为空车道，近井口段线路设计为平坡或下坡，要入井的空车或材料车需用推车机推动入井。也有的矿井平车场采用双股轨道直接与井筒线路连接，地面采用十字渡线道岔或两个对称道岔分车。图11-5为常用的三股道平车场示意图。
1）车场线路布置
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从井筒内任何一股道上提出的重车，出井后继续沿着倾斜面向上，使与地面形成一个高差，然后经一竖曲线至车场水平。重车组在车场内通过一组对称道岔的连接系统，进入中间的重车线上，沿下坡自动滑行。空车由两侧的空车线借坡度自动滑行至井口，停于反坡前，挂钩后利用推车机将空车组推入井口，由地面提升机送入井底车场内。
空车线路也可不设反坡，但为防止跑车，必须设阻车器和安全闸。斜井井筒内的两股线路向平车场三股线过渡时，必须以一个道岔组作为连接系统。该连接系统可以铺在平车场的平坡段上，也可以铺在井筒坡度变为小于9°的斜面上，然后接竖曲线过渡到平坡段上。该连接系统可由两个单开道岔和一个对称道岔组成，单开道岔一个为左开，另一个为右开，其线路连接见图11-6a。
另一种应用较多的形式是由三个对称道岔组成的组合道岔系统，其线路连接方式见图11-6b。由于矿车在车场内运行速度不是太快，为避免线路连接系统尺寸过大，造成车场长度增加，一般说来，选用的道岔型号不宜过大，现场多选用3号道岔。图11-7为某矿斜井井口平剖面布置示意图。
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2）车场线路坡度
由于影响坡度确定的因素很多，因此设计时多根据经验数据来确定，施工后再根据试验进行调整。
重车线坡度通常设计为两段。重车出井口经竖曲线变平处开始设计一段上坡，以补偿空重车线高差。此段坡度一般较大，可按车场空重车线闭合计算确定。过驼峰后一段重车线，改为下坡，坡度取8～12‰。当自动摘钩时，坡度大可使矿车自动滑行距离远些。若采用不停车人工摘钩时，坡度不宜超过15～20‰。
空车线坡度，当采用推车机或调度绞车时，坡度可取小于10‰的下坡或平坡，以保证空车组自动滑行到井口阻车器前。阻车器至井口一段空车线坡度要求不严，可采用下坡或平坡。空车组进入井内主要利用推车机或调度绞车。为了安全，这一段可设2～3‰的反坡。
3）线路设计计算及各参数确定
线路各参数的确定，应以车场线路布置、提升系统、操车设备、生产安全、操作方便等条件来确定。
a. 提升钢丝绳前仰角的确定
串车提升时，钩头车位于一次变坡点或二次变坡点时，在提升钢丝绳与水平面的夹角，即前仰角的作用下，可能使钩头车绕其后轴向上抬起，使其失去平衡而脱轨。因此，在线路设计中应确定合理的前仰角θ1、θ2，如图11-8所示。
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前仰角是根据钩头车竖向稳定条件来确定的，可由力系平衡方程求得。在进行井口平车场线路设计时，前仰角θ1应控制在10°以内，相应的二次坡道角γ取6°30′～8°30′。二次变坡点处前仰角θ2远大于θ1角，但由于即将摘钩，使作用于钩头车的牵引力已很小，前仰角θ2的增大，不会使钩头车失稳，设计中仅需验算θ1即可，θ2和θ3均无需验算。
b．一次变坡点处竖曲线半径R1的确定
由图11-8可知，R1值过大则使L1值相应加大，造成布置上的不合理；R1值过小又会使矿车在竖曲线上运行时变位太快造成不平稳且受到矿车自身结构的限制。根据经验，R1值一般取15～30m之间。
c. 天轮位置的确定
天轮中心至井口的水平距离A值，主要取决于停车线的长度、水平弯道长度及一、二次变坡点之间的距离。即：
A＝L1＋L2＋L3＋L4 （11-1）
式中：L1——钩头车中心位于一次变坡点竖曲线前的位置距井口的距离，m；
（11-2）
L——矿车长度，m；
——斜井井筒倾角，度； ——二次坡道角，度；
L2——组合道岔尺寸的长度，m；
L3——二次变坡点处，钩头车位于竖曲线前平道位置距竖曲线另一端的距离，取2～2.5m；
L4——平车场停车线及水平弯道所有的长度之和，一般水平弯道长度为10～
15m左右，停车线长度应能容纳不少于两倍的一次提升串车长度。此外从摘挂钩位置到水平弯道还应考虑8～10m摘钩缓冲段。
两个单开道岔与一个对称道岔组成的连接系统可按图11-6a计算。
L2＝Lk＋CO＋LD （11-3）
式中：Lk——单开道岔长度，m；
CO——插入段长度，一般取CO＝0～3.0m； LD——对称道岔线路连接长度，其值为
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（11-4）
——道岔辙岔角，度； S——双轨轨中距，m；
三个对称道岔组成的连接系统可按图11-6b计算。
(11-5）
这时，为便于道岔连接，轨中距S要适当加大，可取1.9～2.0m。 d）绞车距天轮的水平距离E的确定 当绞车滚筒作单层缠绕时，允许绳偏角
≤1°30′；当为二层或三层等多层缠绕时，允许
。
绳偏角控制在1°10′左右。根据最大偏角，即可求出天轮至滚筒的钢丝绳弦长
（11-6）
（11-7）
式中：B1——单个滚筒的宽度，m 平距离E。
在设计中应注意：摘挂钩地点提升钢丝绳的悬垂点距轨面的高度D值（见图11-8）一般不小于2.8m，以利摘挂钩人员往返通过时的安全；为了不使天轮至绞车间的钢丝绳悬垂过大，天轮至摘挂钩点钢丝绳的长度应大于天轮至绞车间的钢丝绳长度，设计时可按1.5倍考虑。
（2）斜井井口甩车场
甩车场随道岔布置方式、地面运输方向、运输类别及井口地形不同又分为两种，一种是二号道岔向外（远离井筒方向）分岔的弯道式井口甩车场。此种车场因受地形及运输方向的影响，储车线必须布置在地面的弯道上，如图11-9a所示。另一种是二号道岔向里（靠近井筒方向）分岔的直线式井口甩车场。此种车场因受地形及运输方向的限制，甩车场的储车线必须布置在与井筒轴线的投影相平行的方向上，如图11-9b所示。
——两个滚筒间的距离，m； ——天轮游动距离，若为固定天轮，——允许外偏角，度； ——允许内偏角，度；
=0;
S——两个天轮中心的距离，m；
根据求得的钢丝绳的最小弦长和天轮架设高度，即可求出天轮中心至绞车滚筒中心的水
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根据井口标高与地面标高的高差大小，甩车方式可分为两种，即地面一次甩车和地面二次甩车。地面一次甩车，即提出井口的矿车由井口斜坡－桥台一次甩入地面车场水平。二次甩车，即井口标高与地面车场标高高差太大时，为减少一次甩车的时间，采用两套提升设备进行二次甩车。显然两次甩车方式复杂又不经济，因而绝大多数井口都采用一次外甩车方式。
1）车场线路布置
井口甩车场与井下甩车场不同，一般是空车线路布置在斜井筒的一侧。从井下提上来的重车经过桥台上的一号道岔后停车，扳动一号道岔下放重车，并经一号、二号道岔甩入外侧的重车线。在高低道起坡点附近进行重车摘钩和空车挂钩；启动绞车将空车提过二号道岔和一号道岔，再扳动一号道岔，下放空车进入井内。整个线路由一号道岔和二号道岔、储车线以及必要的连接线路组成。
为了减少牵引角对提空车的有害影响，一号道岔常用6号道岔，二号道岔可选用4～5号弹簧道岔。
2）线路坡度
如图11-10所示，重车线的坡度应保证重车组甩入平面后能自动滑行到储车道岔正常轨距处。根据经验，在摘钩处应设一段5～6m的平坡，以利摘钩；平坡之后加大坡度到15～20‰，以提高矿车滑行速度；此后再使坡度变缓到10‰以减轻对前方车辆的撞击；在储车线道岔前的一段距离——约为储车线长度的三分之一，变为平坡；为防止车辆冲击储车道岔，可在此道岔前的一段距离内，设一段20‰的上坡。
空车线调车一般靠电机车顶推，在竖曲线起坡点前的一段线路，其坡度设计成8～10‰的下坡。见图中虚线部分，空、重车线的高差一般应控制在1.0m以内。
3）线路参数确定
井口甩车场的线路设计计算与井下甩车场完全相同，只是在空重车线、储车线路以及桥台等的布置上有所不同。井口甩车场的线路设计见井下甩车场设计部分。
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a.桥台
桥台是井口以上的斜台，是为井口甩车场甩车而专门设置的。桥台倾角可以和斜井一致，也可以不一致。一般情况下可做成6°～12°的倾角，其中以7°～9°为宜。桥台的长度，即从井口至天轮间的水平距离L，取决于井口甩车场一号道岔至井口间的水平距离L5～8以及一号道岔至斜井天轮间的水平距离L8～9，详见图11-11。
L＝L5～8＋L8～9 （11-8）
为布置井口甩车线，L5～8必须保持一定的水平距离，根据经验，一般为20～30m。一号道岔至天轮间的水平距离L8～9一般为40～50m，并可由下式求得：
L8～9＝L1＋Lg＋Lr （11-9）
式中：L1——串车提升或下放的一号道岔之上所必须占用的最小长度，其值为：L1＝1.5Lc，或
L1＝nLk＋Lo （11-10）
Lc——串车的长度，m； n——串车的矿车个数，辆；
Lo——矿车长度的富裕值，考虑运送长材料和设备时，需要加大矿车间的连接长度，一般取Lo＝1.0m；
Lg——提升过卷长度，一般取6～10m； Lr——天轮半径，m；
Lk——每辆矿车的长度，m；
一般桥台设计总长度在60～80m之间。 b.储车线
对于井口甩车场，除设置空、重车线外，混合井需设置矸石专运线。矸石专运线可用单开道岔由车场的重车线上分岔，以便单独储存矸石车。作为辅助提升的副斜井井口甩车场还需设置材料车线。材料车线靠近空车线布置，但不宜合用一个道岔，以免空车有时会压住道岔而影响材料车的下放。
储车线的有效长度一般应为1.5～2.0列车长度，有的甚至长达200m。 （二）斜井井身结构 1.斜井井筒断面形状及其布置
斜井井筒的断面形状及支护方式、断面设计方法与巷道相同。但斜井井筒是连接工业场地和井下各开采水平的主要进出口，服务年限长，因此斜井多用混凝土砌碹或料石砌碹支护。
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近年来大多数斜井开始采用锚喷支护并取得了相当好的效果，井口明洞部分多为碹体支护结构。
斜井井筒有直墙半圆拱形、切圆拱形、三心拱形及梯形。据统计斜井井筒断面形状95％以上为直墙半圆拱形。
斜井井筒断面布置原则是：设备之间的安全间隙要符合《煤矿安全规程》的要求，保证提升安全可靠；便于设备的检修和维护；满足通风要求和上下人员的安全。
（1）胶带输送机斜井井筒断面布置
在胶带输送机斜井中，井筒内除安设胶带输送机外，还应铺设检修道，以便升降在安装、检修中所需要的设备。有的矿井检修道还兼作提升人员的人车道。
根据胶带输送机、检修道和人行道相对位置的不同，普通胶带机斜井井筒断面有三种布置形式，如图11-12所示。比较三种布置形式可知，图11-12a的布置形式有利于检修输送机和轨道，又便于设备的装卸和撒煤的清理。因此大多数普通胶带机斜井都采用这种布置方式。
普通胶带输送机的单机长度都不超过400m，不能适应长距离大运量的要求。为增加运输距离，可以把几台普通胶带输送机串连使用，但这种加长运距的方式给井筒开凿（增加搭接硐室）、线路维修和操作带来很大不便。目前大型胶带斜井都采用钢绳芯胶带输送机和钢绳牵引胶带输送机，其断面布置方式同图11-12a，单机长度已达12km，最长的已达19.2km。
（2）箕斗斜井井筒断面布置
箕斗斜井均采用双钩提升。箕斗斜井井筒一般不兼作回风井，除布置消防洒水管路和信号、通讯电缆外，一般不布置其它设备。箕斗斜井井筒断面布置较为简单，水沟和人行道布置于同一侧，如图11-13所示。
（3）串车斜井井筒断面布置
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串车提升既可作为矿井的辅助提升（副斜井），也可作为中、小型矿井的主提升。在串车提升的斜井井筒中除提绞设备外，一般还设有水沟、人行道、管路和各种电缆。根据轨道、
人行道和水沟及管
路的相对位置的不同，其井筒断面布置有四种方式，如图11-14所示。
图11-14a、b两种布置方式，水沟同管路重迭布置，断面能充分利用。但前者人行道侧的躲避洞被管路挡住，出入时不够安全和方便，而后者管路靠近轨道，发生脱轨或跑车事故时，管路易被撞坏。
图11-14c、d两种方式，是将水沟和管路分别布置在井筒两侧，为了布置水沟和管路，要加宽非人行道一侧的宽度。在实际设计中，考虑到矿井的扩大生产，多将井筒断面尺寸加大，设计中也常采用这两种断面布置方式。
2.斜井井筒装备与设施
根据斜井井筒的用途和生产要求，井筒内除设有提升设备和轨道外，还设有轨道、人行道台阶、扶手、躲避洞和各种管路电缆等。
（1）轨道和道床
斜井井筒轨道型号是根据提升容器的类型、提升速度和提升量确定的。一般串车提升采用15、18、24kg/m的轻轨；箕斗斜井钢轨取33、38、43及50kg/m的重轨。
倾角小于20°的斜井井筒，其道床与一般的水平巷道的道床结构相似，只是因提升容器的不同对道床有不同的要求而已。串车斜井一般采用石渣道床，如提升量大、服务年限长，用固定道床较好。对于提人的串车斜井，要结合人车断绳保险装置的要求确定道床结构。国产CRX型斜井人车断绳保险装置适用于木轨枕、石渣道床，红旗型人车则适用于整体道床。
箕斗斜井，因一次提升量大、提升速度快等原因，不宜采用石渣道床，近年来设计的箕斗斜井多为混凝土整体道床，且效果较好。
胶带输送机斜井均为大型矿井，服务年限较长。为减少生产期间的维修和清理撒煤的工作量，其检修道一般都采用整体道床，并与胶带输送机底板浇筑成一整体。如检修道兼作斜井人车轨道，则应结合人车断绳保险装置的要求考虑道床结构。
一般大、中型矿井的箕斗斜井、胶带输送机斜井以及坡度大于10°、提升速度大于3.5m/s的串车斜井均可采用整体道床结构。
其结构和扣件的连接形式见图11-15。
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与平巷轨道不同，斜井中的轨道由于钢轨自重和提升容器运行时车轮和轨头之间的摩擦和冲击，使钢轨沿井筒的倾斜方向产生很大的下滑力，从而造成线路的损坏或产生严重事故，因此，斜井井筒内轨道防滑是设计中的一个突出问题。
轨道下滑力的大小与斜井筒的倾角、提升速度、提升量、线路铺设质量、操作技术水平及底板岩石的岩性、涌水量等情况密切相关。但井筒倾角大于15°时，铺设轨道时应考虑防滑措施。斜井轨道防滑装置可分为固定钢轨法和固定轨枕法两类。固定钢轨法就是在斜井井筒底板上每隔30～50m设一混凝土防滑底梁和其它固定装置，将钢轨固定在底梁上，达到防止钢轨下滑的目的。固定轨枕法则是将轨枕固定在斜井底板上，钢轨以螺栓或道钉紧固在轨枕上。由于轨道在提升中的震动，它与轨枕的连接固定常产生松动，不仅增加了维修量且不可靠，因此目前多采用固定钢轨法。其固定方法见图11-16。
（2）水沟
为了避免井筒内流水冲刷道床，在斜井筒内应设置水沟。斜井井筒内水沟服务年限长，水流速度快，水沟均以混凝土砌筑。只有当底板岩石坚硬、涌水量在5m3/h以下时，水沟可以不砌筑。
为了将井筒内的水截至斜井一侧的主排水沟内，井筒内每隔30～50m应布置横向斜水沟，其坡度不小于3‰。
在箕斗斜井和胶带输送机斜井中，为减少井底排水和清理工作，应将斜井上部涌水利用水沟直接引至井底车场的主水仓，而不使井筒内的水沟和井底车场内的水沟相通。斜井井筒水沟断面参数与平巷相同，水沟坡度与井筒倾角一致。
（3）人行道台阶与扶手
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根据井筒内实际需要和倾角的大小，斜井中应设人行台阶和扶手。一般井筒倾角在7°～15°时仅设扶手，以利在人员行走时抓扶；井筒倾角在15°～30°时设台阶和扶手。台阶用料石或混凝土砌块砌筑，也可以用混凝土浇筑而成。
人行台阶的宽度以不小于600mm为宜，台阶的踏步尺寸以行人方便舒适为准。根据经验，当台阶踏步高度R的两倍加上台阶宽度T为650～700mm时较好。即
2R+T＝650～700mm （11-11）
踏步的高度则根据井筒倾角而定，即
（11-12）
扶手用木料、塑料管、钢管制作均可。扶手安设的高度一般为800～900mm，扶手离井壁之间的距离为60～80mm。
当井筒倾角为30°～45°时，除应安设扶手外还需设置栏杆；当井筒倾角大于45°时，则需设梯子间，以确保上下人员的安全。
（4）井内躲避洞
在串车斜井和箕斗斜井中，《煤矿安全规程》中明确规定，提升时一律不得行人。但在生产实践中，往往要利用提升间隙进行检修。为不延误生产，及时进行检修，同时要确保检修人员的安全，斜井井筒内每隔30～50m必须设置躲避洞。躲避洞在井筒施工期间作为放炮员放炮时的躲避所及小型工具的存放点。躲避洞设在人行道一侧，并尽量避开管路、电缆等，以利人员出入。躲避洞的尺寸不大，一般宽为1.5m，高1.8m，深为1.0～1.2m。
（5）管路和电缆敷设
管路和电缆通常设在副斜井井筒内，以保证检修时不影响主井提升，并且由副井下放材料设备也较主井方便。为了便于安装、检修，管路安设不宜过高。为防腐蚀，通常将排水管安设在专用的混凝土墩上，用扁钢加以固定。压风管和洒水管安设在埋于墙内的槽钢或I字钢悬臂梁上，管路架设要求与平巷相同。
电缆和管路宜分别设在斜井井筒的两侧，若必须设在同一侧时，则电缆应放在管路上方，间隔应大于300mm，悬挂高度应大于提升容器的高度，以减少电缆被撞坏的可能性。
（三）斜井井底结构
对串车斜井而言，井底是指井筒与车场水平的连接部分，对箕斗斜井和胶带输送机斜井而言，井底则是指井底装载水平及井底水窝部分。不同类型的斜井，其井底结构也不一样。
1.斜井井筒与井底车场的连接
（1）箕斗斜井、胶带输送机斜井和车场硐室的连接
箕斗斜井和胶带输送机斜井在车场水平上都没有巷道和它们直接相通，必须通过一组硐室和人行道在车场水平以下和斜井井筒相连。这一组硐室包括翻车机硐室、煤仓、箕斗装载硐室或胶带机装载硐室。这一组各自独立而以煤仓为纽带、相互关联的硐室，在空间又有多种布置形式。图11-17为目前我国常用的三种布置形式。一般可以根据井底车场主井重车线和斜井筒的相对位置来确定。
胶带机斜井井底结构与箕斗斜井不同的只是胶带机斜井的煤仓下口设有给煤机可连续地向胶带输送机上装煤。
若采用钢绳芯胶带机或钢丝绳牵引式胶带机运输时，斜井中只要一条胶带机即可。钢丝绳牵引式胶带机在井底要设钢丝绳拉紧硐室。
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（2）串车斜井井筒与井底车场的连接
串车提升斜井，为使矿车从斜井筒顺利地过渡到井底车场水平上，需要在井筒与车场水平之间设置一组完整的轨道线路运输系统，它和井底车场被统称为串车提升车场。
2.斜井井底平车场
串车提升的斜井井筒与井底车场连接处的形式，可以分为三类，即平车场、甩车场和吊桥。当斜井井筒不需要延深时，斜井井筒内轨道线路可以直接经竖曲线过渡到井底车场水平，与井底车场轨道线路相连接，形成平车场。
（1）斜井井底车场的结构 斜井井
底平车场的
连接形式如
图
11-18
所示
。
图11-18a，表示井筒与运输大巷均布置在煤层中，井筒中的轨道落平后进入煤层顶板中，经绕道与煤层大巷中的轨道相连，当煤层倾角较大时可采用此种连接方式。
图11-18b，表示井筒沿煤层开凿至接近井底车场水平时，将倾角变大（但不超过25°）转向煤层底板开凿，并与煤层大巷中的轨道连接。当煤层倾角较小时采用这种连接方式。
图11-18c，表示当井筒沿煤层底板或穿岩开凿至井底后，直接过渡到车场巷道。当井筒距运输大巷较远时采用这种连接方式。
图11-18d，表示井筒开凿到井底水平以后，分两侧与运输大巷轨道相连接，一侧为重车线，另一侧为空车线。当运量较大时采用这种连接方式。为了减少调车时间、增大提升能
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力，斜井平车场均采用双道起坡，成高低道的形式。低道为提车线，高道为甩车线，以便使矿车自动滑行。井底平车场线路结构基本形式如图11-19所示。
斜井井筒线路落平后，车场线路（储车线）布置形式视斜井井筒与运输大巷或井底车场相对位置而定。如井筒距大巷较远，利用石门与大巷连接，即采用图11-19a所示的直线式车场。如井筒距大巷较近，或两者均布置在煤层中，则利用图11-19b所示的弯道车场与大巷相连。
（2）斜井井底车场线路布置
斜井井底车场线路布置主要是高低道形式的选择。为了保证矿车能自动滑行和摘挂钩的方便，选择高低道的形式时应使高低道的高差适当，一般不大于0.8m，高低道起坡点间距为1.0m左右。为了满足以上要求，根据高低道变坡的形式和竖曲线半径的变化，高低道的布置有以下几种形式，如图11-20所示。
图11-20a所示为高低道均为一次变坡，两竖曲线半径相同的形式。这种高低道结构形式适用于高低道高差不大而斜井倾角较大的情况。
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图11-20b所示为高低道均为一次变坡，而两竖曲线半径不同的形式。这是平车场中最常见的一种高低道形式。
图11-20c所示为高道两次变坡、低道一次变坡的形式。当斜井井筒的倾角较小而需要高低道的高差较大时，宜采用这种结构形式。
图11-20d所示为高道一次变坡、低道两次变坡的形式。这种形式亦适用于井筒倾角较小而高低道高差较大的情况。但是由于低道下扎加大了起坡角，对提升不利，实际中较少应用。
图11-20e所示为高低道均为两次变坡的形式，这种形式的线路设计和施工均比较繁琐，故仅在少数矿井中应用过。
实际选用高低道形式时，可根据井筒倾角β和所要求的高差△H查表选取即可。 （3）井底平车场主要参数选择
井底平车场主要参数包括道岔、竖曲线半径、储车线长度及高低道的坡度。 1）道岔的选择
根据车场线路布置形式，双钩提升平车场选用两个对称道岔；上部为自动分车道岔，下部为弹簧对称道岔，通常选用3号道岔。两道岔间插入直线段的长度不小于一钩串车长度的1.5倍。单钩提升平车场下部选用一个3号对称道岔或4号单开弹簧道岔即可。
2）竖曲线半径的确定
竖曲线半径的大小，要保证矿车通过竖曲线时两相邻车厢不致相碰，并有一定的间隙，便于伸手摘挂钩。一般情况下，竖曲线半径取12m或15m即可。
3）储车线长度的确定
平车场的储车线，可以直接作为斜井井底车场存车线。当运输大巷采用列车运输时，串车斜井的井底平车场的储车线长度应能容纳1.5～2.0列车；当主副井均为串车提升时，且副井担负提升部分煤炭任务时，则主副井平车场储车线应能容纳1.0～1.5列车；对于大型矿井的串车副斜井，储车线的长度应能容纳1.0列车。中、小型矿井的串车副斜井，储车线长度可控制在0.5～1.0列车，但不应小于2～3钩的串车长度。
4）高低道坡度的确定
高低道的坡度，一方面能使空、重车辆沿坡道自动滑行，另一方面还要尽可能使高、低道的最大高差不超过1.0m，以利摘钩操作。对于辅助提升，因储车线较短，可按自动滑行设计，全长取平均坡度即可。
主提升平车场储车线较长，高低道一般分为两段坡度。靠近起坡点一段线路，长约半列车或两钩串车长度，取自动滑行坡度，坡度约为8～12‰，其余线路坡度适当减少或设3‰左右的流水坡度。
（4）井底平车场的线路计算
井底平车场的线路计算主要是高低道的计算。包括：确定竖曲线的位置，计算高低道各线段长度和起坡点间距，高低道各点标高和最大高差。
高低道形式不同，计算方法也各不相同。具体计算可参照《煤矿矿井采矿设计手册》中的有关公式进行。
3.斜井井底甩车场
需要延深的斜井井筒或有中间提升水平的斜井井筒，井筒与井底车场的连接形式有甩车场和吊桥两种。甩车场也常用在采区的上部、中部以及斜井井口车场中。
（1）甩车场的分类及线路布置形式
甩车场的形式按车场线路系统可分为单道起坡和双道起坡两大类。所谓单道起坡，就是在轨道斜面上只布置单轨线路，到平面后再根据需要布置平面线路。单道起坡的甩车场多用
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于采区车场中。斜井井筒提升量相应较大，为减少摘挂钩和调车时间，增大提升能力，斜井甩车场均采用双道起坡。根据提升方式的不同，斜井甩车场可分为单钩提升甩车场和双钩提升甩车场。
1）单钩提升甩车场
单钩提升甩车场，视道岔与连接方式的不同又可分为“道岔－曲线－道岔”双道起坡甩车场和“道岔－道岔”双道起坡甩车场。图11-21所示为“道岔－曲线－道岔”双道起坡甩车场。
其特点是在甩车道岔末端设一段斜面曲线，然后在斜面上再接分车道岔使线路在斜面上变为复线，再用两竖曲线将线路落平到平面上。两道岔间加入一段斜面曲线，使交岔点的跨度和长度减小，从而便于掘进和支护。但这样提升牵引角加大，并且起坡点远离交岔点把钩房，对提升和工人操作都不利。因此这种甩车场仅用于运输量不大的辅助提升。
图11-22为“道岔－道岔”式甩车场，其特点是甩车道岔和分车道岔直接相连，省去了道岔间插入的斜面曲线，从而减少线路平面回转角，使提升、甩车通畅，同时起坡点离交岔点把钩房较近，便于工人摘挂钩操作。根据分车道岔布置及其连接方式不同又有如图11-22中的几种方式。
图11-22a所示为分车道岔的主线连接直线，岔线接曲线，便于与石门储车线相连。 图11-22b所示为分车道岔的岔线接直线，主线接曲线，便于与主要运输巷道的储车线相连。
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图11-22c所示为在分车道岔后直接设曲线和储车线相连。如斜井布置在煤层中，储车线也布置在该煤层内或在煤层底板一侧，为使甩车场尽量少进入顶板岩石，可采用这种方式尽快与储车线相连。
2）双钩提升甩车场
双钩提升时，井筒内双轨至甩车场上方一定距离内必须先变为单轨，然后再接分车道岔，因此其甩车场形式与单钩提升时基本相似。根据道岔和线路布置不同，常见的双钩甩车场如图11-23所示。
（2）甩车场线路主要参数确定
甩车场的主要参数有提升牵引角和道岔、平曲线、竖曲线的半径及其位置、甩车场的高低道形式和坡度等。
1）提升牵引角及道岔选择
提升牵引角的大小主要根据矿车稳定性和斜井倾角等提升条件来确定。若矿车轨距大、重心低、牵引高度低、矿车稳定性好，则提升牵引角可大些；井筒倾角小，起钩牵引力和加速度小，则提升牵引角也可大些。反之，提升牵引角应小些。实践证明牵引角控制在10°以内比较理想，最大不宜超过20°。
提升牵引角的大小与甩车场线路布置形式和道岔型号有密切关系。为减小提升牵引角，甩车场与道岔应尽量采用大型号道岔（辙岔角小的），但辙岔角小，交岔点长度增大，对掘进和支护不利。通常可根据提升量的大小及围岩稳定性选用4～6号标准单开道岔。此外为保证行车可靠，还可采用抬高内轨的方法（一般抬高30mm左右），在甩车场设护轨、复轨器、导轨等辅助装置，以防止车辆外倾或脱轨。
2）竖曲线半径及合理位置
竖曲线半径的大小主要应保证矿车过底弯时相邻两矿车上缘有一定间距，便于摘挂钩。在标准设计中，通常1t矿车低道竖曲线半径取9～12m，3t矿车低道竖曲线半径取12～15m。甩车道（高道）竖曲线半径则根据高低道起坡点高差和间距的要求来确定。
竖曲线位置是甩车场设计的关键问题之一。竖曲线的位置决定了摘挂钩点的位置和提升牵引角的大小。一般竖曲线的位置应尽量向分车道岔方向上提，尽可能使起钩点位于牛鼻子交岔点柱墩面附近，但也不要上提过大，要保证起钩点高低道处的矿车之间留有0.3m以上的间隙，以保证正常甩车和摘挂钩的安全。设计中竖曲线的位置应根据井筒倾角、提升牵引角的要求，可以使斜面曲线和竖曲线重合或不重合。若不重合时，可先布置斜面曲线后接竖曲线，也可先布置竖曲线后接斜面曲线。
3）甩车场高低道坡度和高低道形式选择
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甩车场的高低道与平车场的类似，其坡度一般按自动滑行进行设计，即高道储车线多设计成8～12‰的坡度；低道储车线设计成7～10‰的坡度。
甩车场储车线的长度设计可参看平车场储车线的确定方法。甩车场高低道形式与井底平车场类似，有以下五种类型，如图11-24所示。
甩车场高低道的形式与井底平车场所不同的是提、甩车线在斜面上便出现了高差△h。其值由下式求得：
（11-13）
式中：
——提、甩车线的斜面轨中距，m；
——斜井井筒倾角，度；
——提、甩车线平行线路与井筒内线路在斜面上的夹角。对一次回转的甩车场
，度；
，对二次回转的甩车场
——甩车道岔和分车道的辙岔角。
甩车场高低道的形式主要根据井筒的倾角及车场平面线路连接形式来选择，以满足起坡点间距和高差的要求。经验表明，甩车场高道起坡点超前低道起坡点距离0.8～1.2m为宜；高低道最大高差不宜超过1.0m。根据这些要求，一般凭经验选取高低道的结构形式。
（3）甩车场线路计算
通常设计中，首先要确定车场平面线路形式并选择甩车场的各主要参数，凭经验选取高低道形式，然后进行线路计算。线路计算首先要确定竖曲线的位置，然后根据线路连接和线路各段的伪倾角进行线路斜面、平面尺寸计算和标高计算。
由于甩车场有关线路在斜面上就偏离了斜井的中心线而位于“伪倾斜方向”上，所以增加了设计计算的复杂性。在计算中经常要进行倾角、伪倾角、水平投影角之间的角度换算，为简化这种换算，已制成专门的表格供查取。另外，由于所选用的高低道形式和参数不同，确定竖曲线位置的方法不一样，甩车线路计算方法也不同。在设计中可以参考《煤矿矿井采矿设计手册》中的有关计算公式。
（4）甩车场交岔点设计
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甩车场交岔点布置在与斜井同一倾角的斜面上，因此又称为斜面交岔点。斜面交岔点的设计原则上与平面交岔点是相同的。根据已知的甩车场巷道和斜井井筒的断面尺寸，以及线路计算数据，即可以进行交岔点设计。
斜面交岔点平面尺寸一般按斜面法进行计算，即按斜面尺寸计算；当竖曲线位于牛鼻子面以上时，则交岔点尺寸按平面法（水平投影尺寸）计算为宜。各类斜面交岔点平面尺寸的计算可参考有关手册中的公式。斜面交岔点断面尺寸的确定方法与平面交岔点相同。斜面交岔点通常采用直墙半圆拱形或三心拱形。为了减少工程量，中间断面随宽度增加拱基线相应降低。但当竖曲线位于交岔点时，由于高低道的影响，中间断面的墙高应按甩车道的标高决定。交岔点的设计亦可按作图法求解。
三、斜井施工特点
由于斜井井筒的倾角从几度到几十度不等，所以其施工方法、施工工艺和施工设备介于立井和平巷之间。
（一）斜井井颈施工特点
斜井井颈的施工方法，应根据地形、表土、岩石的水文地质条件来确定。当在山岳地带开凿斜井井口时，由于表土很薄或仅有岩石风化带，则井颈施工比较简单。只需将井口位置的表土和风化石清除干净，而后按斜井方向、倾角用钻爆法掘进，以临时支护保护施工安全。待掘进到设计的井颈深度后再由下向上砌碹。斜井的门脸必须以混凝土或坚硬料石砌筑，并
在门脸的顶部修筑横向排水沟，以防汛期山洪涌入井内，影响施工，危害安全。山岳地带井颈段形式如图11-25所示。
当斜井口位于平原地区时，一般将井颈段一定深度内的表土挖出，使井口呈坑状，待明硐砌完后做好防水、回填土并夯实。人们把这种开挖的方法称为明槽开挖。若表土中含有薄层流砂且距地表的深度小于10m时，为确保施工安全，需将井坑范围扩大，人们把这种开挖的方法称作大揭盖开挖方式。
明槽挖掘和斜井井口临时支护完成后，视表土稳定情况，将井筒再向下掘进5～10m，并由
下向上进行永久支护，一直砌到井口设计标高。明槽回填后，再进行井颈暗挖段的施工。暗挖段的施工方法主要取决于井筒倾角和表土层的稳定情况。其中稳定表土是指主要由粘土或砂质粘土组成的粘结表土及主要由黄土组成的多孔性表土。稳定表土可采用普通法施工，即风镐挖掘或爆破掘进。
当表土层土质密实、坚固，涌水不大，井筒掘进宽度小于5m时，可采用全断面一次掘进，金属拱形支架作为临时支护，段高取2～4m。当井筒掘进跨度大于5m时，全断面一次掘进有困难，可采用两侧导硐施工法。
当斜井井筒进入风化带后，上部土层逐渐变薄而风化岩层逐渐加厚，在该过渡区段内，采用土、岩分别短段掘砌施工法。即先掘完断面上部土层后，在风化基岩上刷出临时壁座，将部分侧墙和拱顶砌好，然后再掘进断面下部的风化岩石，并补齐剩余的侧墙，这种方法称为先拱后墙短段掘砌施工法。采用该法施工时，段高不超过1m，可以不用临时支护。若土质较差，则仍需两侧导硐施工。当工作面全部进入风化带以后，即可改为全断面掘进，但要打浅眼、少装药、放小炮，严格支护管理，预防片帮、冒顶事故发生。当井颈段表土稳定且
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无水时，也可采用锚网喷作为永久支护或采用钢纤维喷射混凝土作为永久支护。在这方面我国有成功的先例，如南京某人防工程；陕西陈家山水库净宽8.6m的半圆拱形大断面溢洪洞。
对于不稳定表土则可以根据不同的地质条件和水文条件而分别选用板桩法、混凝土帷幕法、沉井法、注浆法、冻结法等特殊施工法。
（二）斜井基岩段施工的特点
以往斜井施工中，施工方法、施工工艺、施工设备，基本上沿用岩石平巷的。但由于斜井具有一定的倾角，因此，装岩、提升、支护、排水和防跑车等各项工作都比岩石平巷施工困难，所以斜井施工的机械化水平、施工速度、工效等都不及岩石平巷。
随着大型提升机的出现，斜井掘进提升开始使用斜井箕斗，工作面排水应用喷射泵和潜水泵，耙斗装岩机应用于斜井施工并与箕斗提升配套使用，到70年代初已突破月成井300m。1974年三部会战以后，又将激光定向、深孔光面爆破、微差爆破、锚喷支护、斗式矸石仓排矸等先进技术用于斜井施工中，到80年代初期，我国斜井施工已形成了具有中国特色的机械化作业线和设备配套模式。
近几年来随着矿井大型化、集中化，不仅矿井深度加深而且斜井断面也越来越大。与之相适应的施工设备也得到进一步完善和发展，设备配套更加合理，管理水平不断提高。我国的大断面深斜井的成井速度稳定在每月150m左右，15m2以下的中小断面成井速度稳定在300m左右，最高斜井月进度为705.3m。
斜井凿岩机具仍多为气腿式凿岩机，尽管机械化程度不高，但小巧、灵活、方便等优点，使其在斜井掘进中仍占有一定优势。
随着打眼机具、锚杆锚索、喷射混凝土机具的改进，斜井基岩段支护简单化，使掘进和支护平行交叉作业成为现实。
在管理上，很多建井处实行了定任务不定时间的“滚班制”和四八交叉作业，提高了工时的利用率。在施工组织上，坚持正规循环作业，便于各工序平行交叉进行。组织综合工作队，明确工种岗位责任制，使工种之间要密切协作，工作之间密切配合。以小班循环为基本形式，合理安排各项工作，使斜井的成井速度保持了较高的水平。
保持斜井快速施工的措施是：表土段施工应采用短段掘砌；基岩段施工采用掘支平行作业；钻爆作业采用激光定向、多台风钻凿岩、全断面一次深孔光爆；排矸作业采用大容积耙斗装岩机装岩、大型斜井箕斗提升；工作面采用喷射泵或潜水泵排水；在支护作业中采用锚网喷支护；在安全上设安全挡，防止跑车；作业中采用综合防尘和独头长距离通风；管理上采用正规循环作业和多工序平行交叉作业，坚持工种岗位责任制和组织综合工作队等。目前我国的斜井施工技术水平，已进入世界先进行列。
第二节 斜井表土施工
由于表土层土质松软、稳定性较差、一般有涌水，地质条件变化较大，斜井过表土距离长，因此安全快速地通过表土层尤其重要。斜井表土施工，一般采用明槽开挖的方法，应用该法时，最好要避开雨季，以免给施工带来困难。
一、明槽挖掘
（一）明槽几何尺寸的确定
在明槽施工之前，应根据具体的地质条件、土层状况、斜井倾角、地下水位、施工设备等条件确定斜井井口明槽的有关尺寸。
1.明槽边坡角
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当表土层薄或者表土层虽厚，但具有自立性时，明槽侧壁可以是竖直的。但端壁和侧壁的上部，为防止滑塌可做成仰坡，如图11-26所示。
当表土层厚且不稳定时，明槽应有一定的坡度，如图11-27所示。
明槽的坡度值根据开挖方式和土壤的物理力学性质，即土壤的内摩擦角、粘着力、湿度、容重等参数来确定。当土壤具有天然湿度、构造均匀、水文地质条件较好、无地下水时，不同表土的明槽边坡允许最大坡度值见表11-1。
2.明槽斜深H1
根据几何关系可推算出如下公式：
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，m； （11-14）
式中：
——顶板安全厚度，取2～4m；若不稳定表土取6～8m，规定h1 > 2m； ——明槽边坡角，度，按表11-1选用； ——斜井井筒倾角，度； ——斜井井口的地面坡度，度； ——耕作层厚度，视
角大小取0.15～0.5m。
H——斜井井筒掘进高度，m；
3.明槽长度，
明槽底长度 ，m； （11-15）
明槽上口长度
4.明槽宽度B1、B2
，m； （11-16）
由于明洞段井壁更厚一些，为便于永久支护的砌筑，明槽的槽底宽度B1应比斜井的掘进宽度B增加0.6～1.0m。
明槽上口宽度
5.明槽底坡度
相同。
明槽底的坡度应与斜井的倾角
，m； （11-17）
明槽的几何尺寸还取决于水的影响和掘砌速度的影响。在水的影响下，明槽周围土体的物理力学性质发生了变化，土体稳定性显著恶化，此时，应将明槽的槽壁坡度变缓。 （二）明槽的防水和排水
为防止地面雨水流入明槽内，应在明槽四周挖掘环形排水沟。若在雨季开挖明槽，应考虑在明槽上部搭设防雨棚，并做好汛期防洪工作。必要时在明槽四周修筑土堤挡水。主排水水沟一般设置在施工区边缘或道路两旁，施工过程中应保持排水沟的畅通，必要时应设置涵洞。
在明槽开挖过程中，槽底面低于地下水位时，地下水会不断地渗入明槽内，造成施工条件的恶化。为此在明槽开挖前应根据水文状况采用井点降水和槽内排水。
明槽属于临时性挖方边坡，其挖掘的速度应尽量快，维护的时间应尽量短，以保证明槽周围土体的稳定。明槽坡面上如有局部渗入地下水时，应在渗水处设置过滤层，防止土粒流失。为排出明槽中的积水，在槽底两侧设排水沟，在明槽前端设集水坑，用水泵排出明槽进入主排水沟。
当土体稳定性较差，明槽开挖较深，地下水丰富，容易发生流砂时，可采用井点降水法，使地下水降至明槽槽底面以下，从而渗水不能流入明槽内而保持土体稳定。 （三）明槽的临时支护方式
明槽挖掘好后，如土质较为坚固稳定，可用挡板、斜撑将斜井井口（明槽门脸）上部仰坡维护好，井口暗挖段部分架设密集棚子，如图11-28所示。
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如土质松软不稳定时，可采用45°台阶式边坡，用木桩插板加固。台阶尺寸0.55×0.55m，木桩长1.0m，如图11-29b所示。
若进洞部分易产生局部坍塌，则需架设台棚及密集棚子，并于其上冒空处架上木垛，木垛与顶板之间用草袋背严，如图11-29a所示。 （四）明槽回填
明槽挖掘和斜井井口临时支护完成后，视表土稳定情况，将井筒向下掘进5～10m后，再由下向上砌筑斜井井壁，一直砌到设计井口标高，将斜井井口门脸砌筑完毕。在明洞的碹体外抹50～60mm厚防水砂浆，并灌涂熔化的建筑沥青，作好外部的防水层或夯实三合土，然后再进行明槽回填。回填土应分层夯实最后覆耕作土层，作好绿化工作。
（五）斜井暗挖段施工
斜井暗挖段，其施工方法主要取决于井筒倾角和表土层的稳定情况等因素。当表土层稳定，可采用普通法施工。现场有两种施工法，一是当土层为干的多孔性表土时，可以用风镐挖掘，一般工作面可布置4～6台风镐同时作业。这种方法，施工时噪音大，工作人员应做好防护。二是当土层为粘土或砂质粘土组成的粘结性土层时，由于它含有水分而状如硬泥，其韧性极大，只能用爆破法施工。孔深可控制在2.0m以内，砌碹时需人工修边。稳定性表
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土中无水时，也可采用锚网喷支护。不稳定表土，应采用特殊法施工。确定施工方案时，要牢固树立“以人为本，安全第一”的思想，经过论证，选择最佳施工方案，以做到安全施工。
二、深表土掘砌方法
我国煤田的表土层多为第四纪冲积层，其稳定性受分布地域的影响较大。即使同一地域的表土层，也因土质结构性质、含水量、渗透性等不同而差异较大。其中，稳定性表土层的斜井施工比较简单，一般采用普通法施工。当斜井掘进跨度小于5.0m时，可全断面一次掘进短段掘砌施工；当斜井掘进宽度大于5.0m时，可采用中央导硐或两侧导硐施工法。
不稳定性表土，是指含水的砾石、砂、粉砂组成的松散性表土、流砂或淤泥层，对于这类地层一般必须采用特殊方法施工。
当不稳定表土层埋深不超过10m时，多采用板桩法。当涌水量较大时需配合工作面超前小井降水和井点降水的综合措施来施工。当含水砂层埋深在20m以内时，可采用沉井法施工，如山东井亭煤矿斜井；当涌水量大，流砂层厚，地质条件复杂，一般流砂层厚30-50m时，可采用混凝土帷幕法施工，如辽源梅河立井斜井；在深厚不稳定表土层中也可以使用注浆法施工，如镇城底煤矿副斜井，采用水泥、水玻璃（Na2·nSiO2）双液注浆，顺利通过涌水量大（156.64m3/h）的厚卵石层（12.9m）。
以往冻结法在斜井施工中应用较少，其原因是斜井冻结技术较立井冻结技术复杂，经济效果也不如立井。但从斜井开拓和立井开拓的建井、生产总体效益相比，斜井优于立井。随着冻结技术的推广应用和斜井开拓及斜井-立井综合开拓的日益增多，深厚表土中的斜井冻结法施工，将更为普遍。
在深厚表土斜井施工中，其永久支护的形式多为料石砌碹、混凝土砌碹、钢拱架及锚网喷支护等。
第三节 斜井基岩施工
到上世纪八十年代我国的斜井快速施工已形成了具有中国特色的机械化作业线和设备配套方式。作业方式和劳动组织进一步优化，工效进一步提高，施工技术取得较大发展。进入新世纪以后，伴随国家体制的改革和承包制的推行，斜井施工技术已进入一个崭新的阶段。
一、钻眼爆破 （一）凿岩机具的选择
现在斜井基岩掘进都采用中深孔全断面一次光面爆破和抛渣爆破。斜井钻眼采用导轨式凿岩机，虽然有助于实现深孔光爆，但凿岩台车的调车让位需要较长的时间；使用钻装机又不能使钻眼与装岩两大主要工序平行作业；目前生产的液压气腿式凿岩机，钻眼速度比较快，但其后部配备的工作车又影响装岩工作。因此，国内外斜井快速施工中，多采用气腿式风动凿岩机，多台凿岩机同时作业。施工中多选用YT-28型中频凿岩机。一般根据工作面的宽度计算，每0.75～1.0m左右一台，全断面布置4～7台，凿岩生产率约为100m/h。
根据岩石的硬度，钎头、钎杆的选择与岩石平巷一样，一般选用“一”字形φ42合金钢钎头或四柱齿φ44合金钢钎头。 （二）爆破参数的确定 1.炮眼深度
为实现中深孔爆破，炮眼深度一般为2.0～3.5m之间。炮眼的平均深度应经试验来确定，根据工作实践来验证，最后定出合理的炮眼深度。
2.炮眼数目
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炮眼数量的多少，现场多根据斜井断面大小、岩石性质、炸药性能等进行试验或经验确定，在实践中进行调整，取得合理的炮眼数目。也可按平巷炮眼数目确定方法进行估算。 （三）掏槽方式和炮眼布置
实现中深孔光面爆破，必须采用直眼掏槽或直眼与斜眼混合方式。直眼掏槽，过去在金属矿山应用较广，主要用于坚硬岩石的掘进。上世纪七十年代后期，伴随深孔光爆的推广，直眼掏槽技术在煤矿被广泛接受。直眼掏槽的特点是，在掏槽眼中必须留有不装药的空眼，并且要比装药的槽眼深。空眼是装药槽眼之间的一个附加自由面，为装药槽眼的起爆提供变形补偿空间。
直眼掏槽的形式与岩石平巷一样，装药槽眼距中心空眼的间距与岩性有关，可参照岩石平巷来确定。掏槽眼布置于斜井断面的中部，周边眼布置于斜井设计掘进断面的轮廓线上，其中，底眼的倾角要大于斜井倾角5°～6°，以防底板上飘。 （四）装药结构和爆破技术
斜井掘进工作面中的炮眼都带有一定倾角，工作面一般都有积水。因此，必须使用抗水炸药。现场多采用水胶炸药或2号抗水岩石硝铵炸药。为取得好的爆破效果，掏槽眼应采用高威力炸药连续反向装药，而周边眼应采用低威力炸药或小药径炸药连续反向装药，与平巷装药基本相同，只是底眼应加大装药量，最后起爆底眼，实现抛渣。
为实现光面爆破，打眼要做到准、平、直、齐。即开眼位置要准；所有炮眼要平行；钻眼风钻少摆动，成孔要直；所有炮眼的眼底要落在同一平面上。爆破要做到眼痕清晰均匀、不超不欠、无炮震裂痕。即岩面上留有间距均匀、清晰可见的周边眼痕；不超挖、不欠挖，个别点出现超、欠挖要符合质量标准；岩面上不应有明显的炮震裂痕。
具体光爆技术是在辅助眼布置时，周边眼内的第一圈辅助眼一定要按光爆要求布眼，辅助眼爆破后形成预留光面层，预留光面层的厚度要大于周边眼的间距。斜井掘进工作面一般都采用毫秒延期电雷管全断面一次爆破。当斜井倾角小于15°时，采用抛渣爆破，渣堆的高峰距工作面4～5m，空顶高度约为1.7～1.8m，非常有利于装岩和打眼工作，并提高装岩效率，为主要工序的平行作业创造条件。
二、装岩提升
装岩与提升是斜井井筒掘进的主要环节，直接影响着掘进速度。二者占掘进循环的时间60％～70％，因此，国内外的斜井施工都强调装岩和提升的机械化程度及设备配套综合能力的发挥。
（一）耙斗装岩机装岩
斜井装岩设备国内外基本上都采用平巷的装岩设备。日本、英国和德国以侧卸式装岩机为主；原苏联、美国以蟹爪装岩机为主；法国、波兰、捷克以耙斗装岩机为主，我国几乎全都采用耙斗装岩机。
耙斗装岩机结构简单、制造容易、造价低廉、维修费用低；工作适应性强，能用于大角度斜井掘进中，生产率高。随着大断面斜井快速施工的要求，耙斗装岩机斗容也相应成为标准系列0.3、0.6、0.9和1.2m3，其中P120B型耙斗装岩机的生产率高达120～180m3/h。在大断面斜井施工中，根据提升容器情况，也可同时布置两台耙斗式装岩机，以加快装岩速度。
耙斗装岩机在斜井中安设的位置、尾轮的吊挂位置和方法，均与平巷掘进相似。耙斗装岩机距工作面的距离，一般控制在60m以内。尾轮距工作面的距离，视断面大小而异，一般为3～5m，高度高于岩堆0.8～1.0m。当清理工作面矸石时，尾轮可根据岩石分布情况将其悬挂于任何地点，并辅以手工清底。耙斗装岩机在斜井中的固定方法和耙斗的耙角大小与平巷耙斗装岩机有所不同。当斜井倾角α<25°时，除了用耙斗装载机本身的卡轨器进行固定以外，还应增设两个大卡轨器，如图11-30所示。
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大卡轨器一端固定在装岩机台车后立柱上，另一端卡在钢轨上。当斜井倾角α>25°时，除增设上述的大卡轨器外，还应另设一套防滑装置。如用4副“U”型卡子把车轮和钢轨一起卡住；或者在巷道底板上钻两个深1m左右的孔，楔入两根圆钢或径红炉加工好的铁道橛子。也可打底锚杆或膨胀螺栓，用钢丝绳将耙斗装岩机卡在地锚上。总之，防滑装置应安卸简便，使用安全可靠。斜井施工用耙斗的耙角较平巷耙斗的耙角大，并随着斜井井筒倾角增大而相应增加。一般当斜井井筒倾角α≤20°时，耙角可选60°～65°；当斜井井筒倾角α≥25°时，耙角选65°～70°。
为加快斜井施工装岩，应选用与提升容器相匹配的大斗容耙斗装岩机。如贵石沟主斜井采用0.9m3斗容的PY-90型耙斗装岩机；新高山主斜井采用1.2m3斗容的P120B型耙斗装岩机。
法国C2型耙斗机，可同时牵引三个耙斗工作。耙斗将工作面的矸石耙运到前端的受料槽上后返回，矸石由刮板输送机送到机体后方，卸入箕斗或转载机。原西德也有一种双耙斗装岩机。为了加快斜井装岩速度，我国仍需研制斜井掘进专用的高效装岩机。 （二）箕斗提升
斜井掘进采用箕斗提升，是快速掘进中设备配套的重要环节。我国以往采用的箕斗有后卸式、前卸式和无卸载轮前卸式三种型式，其中无卸载轮前卸式箕斗使用效果最好。它的特点是，将前卸式箕斗突出箕斗箱体两侧外300mm的卸载轮去掉，在卸载处配置了回转式卸载装置——箕斗翻转架。卸载方式如图11-31所示。
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当箕斗由提升机提至井口，进入翻转架时，箕斗牵引框架上的导轮就沿导向架上的斜面上升，将斗门开启，同时箕斗与翻转架绕回转轴旋转，向前倾斜约50°卸载。箕斗卸载后，与翻转架一同借助自重复位，然后箕斗离开翻转架，退回正常轨道。
无卸载轮前卸式箕斗的优点是：由于去掉了箕斗箱体两侧突出的卸载轮，可以避免箕斗运行中发生挂碰管缆、设备与人员等事故；加大了箕斗有效装载宽度，提高了井筒断面利用率；卸载快（7～11s），能提泥水；结构简单、易于制造、便于检修。
无卸载轮前卸式箕斗的缺点是：卸载装置靠自重复位，因而卸载时过卷距离短，仅有0.5m左右，所以，除要求司机有熟练的技术外，提升机要有可靠的行程指示装置，或在导向轮运行的导轨上设提升机自动停止开关。另一个缺点是卸载时牵引力为正常提升牵引力的1.5倍，易使提升机突然过负荷。过大的卸载冲击力亦容易使卸载架变形。
为此，现场曾采用过不少措施；如增加工业电视装置来监视箕斗卸载；在提升机牵引力计算及电机容量计算上，尽量使箕斗卸载处于静力翻转。但是均没有从根本上解决上述缺点。后来，西安矿业学院提出了改进卸载装置的设计要求：①加大卸载翻转角度（达315°），从而可增加过卷距离到3.5m；②设计可转动120°的导向架，见图11-32。该导向架使箕斗卸载时，箕斗牵引架上的导向轮7与导向架1相遇，两者一起运行。由于导向架转轴上装有双扭转弹簧3，在弹簧力的作用下，使导向轮连同箕斗逐渐减速；③当发生过卷时，导向架与压缩弹簧8接触，使导向架给予箕斗的阻力增至等于提升机最大静张力，从而防止事故发生；④当提升机停止提升开始松绳时，压缩弹簧和扭转弹簧返程，推动导向轮及牵引架后退，使空箕斗复位。此推动力开始较大，但因有提升绳和提升机卷筒静止惯性的阻力，空箕斗复位速度不会过大。
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在施工中，箕斗的实际提升能力与装岩机的效率、提升速度等诸多因素有关。所以提升能力应与装岩能力相匹配。表11-2是按最大提升速度3m/s计算出的不同容积的箕斗、不同生产率的装岩机、不同斜井长度条件下的综合生产能力。从表中可以看出，当斜井长度小于800m时，两套单钩提升比一套双钩提升增加20％～30％的生产能力。当然，两套单钩比一套双钩增一台提升机，增加电耗。但可以加快成井速度，提高单位工程的经济效益。如果将斜井提升速度由目前的3m/s提高到5m/s，则千米斜井的提升能力可增加40％～50％。 （三）矸石仓储矸
为了提高地面运输效率，协调箕斗提升和地面排矸的能力，在井口必须建造临时矸石仓。矸石仓的容积至少能容一个循环排出的矸石量。陕西煤炭科学研究所与西安矿业学院共同研制出装配式40m3矸石仓与栈桥。该矸石仓为斗状钢结构，以螺栓连接装配，结构紧凑，拆、装、搬运方便，可多次复用。矸石仓容量可调整为40m3、32m3、24m3和16m3，还适用于单面和双面排矸。排矸口尺寸为1×1m，排矸口高度为1.5m和2.5m两种规格，最大荷载900kN，自重10.3kN。栈桥由支架和托梁组成，桥面与斜井倾角一致，与矸石仓配套使用，装、拆方便，复用性好。
三、支护技术
斜井永久支护，上世纪七十年代前多采用料石砌碹和混凝土支架支护，现在广泛采用锚喷支护。采用锚喷支护时应重点解决好以下几个问题。 （一）建立井口混凝土搅拌站
选用HPC-Ⅶ型潮式混凝土喷射机及其配套的LPG-1600型供料装置。两者配合使用，使集配料、搅拌、速凝剂添加功能于一体。配比准确，搅拌均匀，远距离输送稳定，减少粉尘，降低回弹，节约材料。能保证和提高喷射混凝土的质量。为保证混凝土远距离输料安全作业，地面喷射站与井底喷射面之间，必须建立可靠的信号和电话联系。 （二）合理控制喷射工作风压
将混凝土搅拌机和喷射机布置在地面，利用斜井井口和工作面的高差，实行远距离管路输料，在我国已超过1000m。它减少了支护作业占用斜井的空间，减少了井下粉尘，为实现掘进和支护平行作业创造了条件并节省工时30%～40％。
管路长距离输料会有风压损失，其损失大小，主要与管径、管壁光滑程度、斜井倾角、混凝土配合比、输料距离以及管道连接方式等有关。但在管道已铺设完毕，进行正常喷射支护时，风压损失仅与输料距离、喷射机出口风压及喷嘴出口风压等因素有关。
通过现场实测发现：输料管绝对风压损失随输料距离的增长而增加，而输料管的平均百米风压损失，却随输料距离的增长而减小；其变化关系见表11-3和图11-33，图11-34。
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若斜井倾角增大，而垂高降低相同时，绝对风压损失均减小，其变化关系见表11-4和图11-33、图11-34。
施工中，混凝土喷射机常配备两套，管路两趟布置在斜井井筒的两侧，便于喷射工作。在大断面斜井中，宜设置移动式工作台。喷头的工作风压应控制在0.06～0.08MPa，喷头距工作面0.8m左右，粉尘浓度及回弹率均较小，喷射质量和效果也好。 （三）减少输料管的磨损和防止管道击穿
随着输料距离的加长和输料量的增加、使用日久，使输料管的磨损加大，并有可能发生管道击穿现象。其中管道接头、弯曲处，最容易受到损伤。因此，应采取如下措施：①适当将输料管的钢管直径加大到Φ150mm，或选用耐压1MPa以上的，耐磨损和不产生静电的硬质塑料管；②管路连接采用快速接头，保证管路平、直并与斜井倾角一致；③为了减少输料高压胶管的磨损，现多用耐磨硬塑料管代替。 （四）预防和处理管路堵塞
喷射混凝土远距离输料过程中，有可能发生管路堵塞现象。造成堵管的主要原因有： 1.筛选不严，偶尔有较大碎石或杂物、结块水泥混入拌合料中；
2.潮喷时拌合料中含水率过大、压风中有一定水汽，引起管路内壁粘结，形成瓶颈； 3.喷射作业结束后，清洗不彻底，管路内壁或喷射机内有粘结块，在运转中脱落； 4.喷射风压过低，喷射料在管内或转弯处沉积、粘结，造成管路不通。
堵管现象发生后，检查和排除比较困难，为不影响施工，一般配套两套喷射系统。做到一套使用、一套检修。施工中，首先应立足于预防堵管。根据现场施工经验，只要加强地面喷射机和井下工作面的信号联系，提高管路敷设质量，熟练操作技术，就可以避免和减少堵管事故。
正常施工中时，喷射机司机注意力必须集中，时刻注意压力表的变化，当压力突然升高时立即关闭进风阀门，停止供风、供料，以防堵管事故的扩大和增加排除的困难。
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远距离输料时，应在输料管路上装置监测堵管设施，以便发生堵管事故时，能迅速判断堵塞部位，及时排除。现场常用的堵管显示器由信号模拟盘和压力继电器两部分组成。信号模拟盘安设在地面喷射机附近，模拟盘上有标志各压力继电器相应位置的信号灯，如图11-35所示。
压力继电器借用三通环与输料管相接，每隔100m左右安设一个。信号模拟盘上的信号灯与相应的压力继电器之间用导线相连接。当堵管发生时，虽停止了向喷射机供压缩空气，但输料管中残存的压力可使压力继电器动作（设计在0.02～0.03MPa以上压力时，压力继电器便可动作），并在信号模拟盘上显示堵管部位（相应的信号灯发亮）。在实际应用中，需按以下步骤检测堵塞部位。
1.喷射机正常工作时，压力继电器、信号模拟盘处于断电状态，不予工作。发生堵管事故后，合闸送电，每次不超过5～10s，不得连续送电，以防发生意外。掘进工作面装药连线时，绝对禁止送电检查。检修压力继电器时，也必须切断电源，排除管道内余风。
2.发生堵管时，因为堵管处至喷射机的一段输料管内仍有压气压力，因此这一段管的压力继电器全部动作，对应的信号模拟盘上的指示灯全亮，而堵管处至喷头段，因压力为零或接近零，该段压力继电器不发生动作，对应的该段模拟盘上的信号灯都不亮。可以判断出，信号灯明暗交界处，即为堵管部位，如图11-36a所示。
3.将喷射机内压气排放尽，若原来已亮的指示灯全部熄灭（压力继电器复位，不发生动作），表示仅有一处堵管；若仍有几处信号指示灯发亮，则说明多处发生堵塞，其堵塞部位就在亮灯的前面，如图11-36b所示。
四．安全装置
斜井和下山掘进中，矿车或箕斗的提升运行很频繁，容易发生跑车事故。为保证安全生产，必须针对发生跑车事故的原因，采取相应的安全装置或措施。 （一）预防跑车事故发生的安全措施
1.断绳跑车；由于提升钢丝绳的磨损、锈蚀，使钢丝绳断面不断缩小；在长期变载作用下，钢材发生疲劳；或超负荷提升等原因，使钢丝绳断裂，造成跑车。为此应该合理地选用和使用提升钢丝绳。如选用耐磨的6×7钢丝绳，经常涂油防锈，地滚轮安设齐全、转动灵活，设专人检查提升绳，定期更换钢丝绳等。
2.脱钩跑车；串车提升中由于钢丝绳连接绳卡滑脱或钢轨铺设质量差、串车间插销不合规格，插入深度不够、中途错车矿车碰撞或运行中车辆跳动而中途脱钩发生跑车事故。为此，应当使用强度高、不会自动脱出，摘挂方便的连接装置。另外尽量铺设重轨、提高轨道铺设质量、增加固定轨距拉杆等，使串车或箕斗运行平稳，不掉道，不跑车。
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3.挡车器失灵或误操作而发生跑车；由于斜井井口的操车设备，如推车机、阻车器失灵，或者把钩工忘记挂钩而推车入井发生跑车事故。据统计，这类跑车事故约占全部跑车事故的70％左右。
在斜井井口平车场，为防止摘钩时不慎而使矿车跑入井内，可在井口装设一个逆止阻车器，如图11-37所示。
这种阻车器结构简单，先将两根等长的15kg/m的弯成L形的钢轨，平行地焊在同一根横轴上，再用轴承将横轴固定在轨道下部专设的道心槽内，由于弯轨尾部带有配重，平时保持水平，头部则抬起高出轨面并能挡住矿车的轮轴，可以防止跑车。横轴外端装有联动踏板，当向井内放车时，把钩工踏下踏板，使弯轨头部倒下，低于轨面水平，此时尾部虽上抬，但不超过轨面，矿车通过后，松开踏板，阻车器又恢复到阻车位置。从井下上提的矿车，通过此阻车器时，轮轴撞着弯轨头部，使其倒下而顺利通过。这种斜井井口平车场采用的阻车装置，制作简单，使用可靠，在峰峰、抚顺、涟邵等矿区等被广泛应用。
斜井施工时，在井口安设的另一种阻车装置为安全挡车板。其工作原理是，在矿车底盘下安装一个活动闸。矿车挂钩时，销子插入孔内，而把活动闸短端压下，使长端翘起为水平状。矿车摘钩后，活动闸由于重心作用，其长端自垂直向下。在斜井井口平台两轨道中心的地下埋入钢板，当矿车没有挂钩时，活动闸使矿车不能通过挡板。这种阻车装置需设在每个矿车上，且需要活动闸灵活，挡车板周围要保持清洁，否则阻车失效。这种安全挡车板使用时，注意矿车运行方向，不能倒行。安全挡车板结构如图11-38所示。
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另一种设于斜井井口的防跑车装置为绳压式防跑车装置，其结构如图11-39所示。 正常提升时，提升钢丝绳拉紧，将可上下移动的绳轮压下，使绳轮通过钢丝绳将设在斜井口的挡车门抬起。若摘钩不慎或断绳发生跑车时，提升钢丝绳松弛，挡车门由于本身自重落下，关闭井筒，制止跑车。
（二）跑车事故发生后，防止事故扩大化的安全设施
斜井井筒掘进时，井筒工作面的上方必须设置安全设施——防跑车装置。一个理想的防跑车装置，应该具有监测、捕捉、制动三项功能。用于生产矿井的斜井或下山中比较理想的防跑车装置有：江苏煤研所和盐城煤机厂共同研制的PJZ-1型斜井跑车监测制动系统、PJBK-1D（S）常开式单（双）轨斜巷运输安全辅助装置和PZBB-1D（S）常闭式单（双）轨斜巷运输安全辅助装置等系列斜井防跑车装置。用于斜井或下山掘进中的防跑车装置，仍以手动、自动的机械设施为主。常用有以下几种：
1.井下可移式挡车器
这类挡车器布置在斜井或下山掘进工作面上方20～40m处，常用的有钢丝绳挡车器、型钢挡车器和钢丝绳挡车帘三种。
钢丝绳挡车器，用直径25mm～32mm的废钢丝绳从斜井轨道下穿过，围成2～3圈的环状，绳的两头高出轨面600～800mm，以多副绳卡固定，三绳环之间以扁钢、铅丝绑扎定位，如图11-40所示。绳环的直径可以通过提升容器。
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绳环以手动通过安设在斜井顶板上的定滑轮拉起，提升容器下放到工作面。提升容器提过绳环后，绳环放倒，但仍高出轨面700mm左右，一旦发生跑车事故，绳环即将提升容器挡住，小斜井或下山掘进中可用此挡车器。
而型钢挡车器，则是一种刚性的挡车装置，一般它是用型钢或钢轨做成门式的挡车框，安装在垂直于斜井井筒底板的两根钢立柱上。挡车框平时借自重始终保持关闭状态，矿车或箕斗通过前，信号工拉动牵引绳将其拉开，让提升容器通过。其结构如图11-41所示。
再一种是钢丝绳挡车帘，它是以两根Φ150mm的钢管为立柱，用钢丝绳与Φ25mm的圆钢编成帘子形状，手拉悬吊钢丝绳将帘子上提，可使提升容器通过，放松悬吊绳，帘子自动落下而起到挡车的作用，其结构如图11-42所示。
2.井筒内固定式挡车器
当斜井井筒长度较长时，在井筒中部安设悬吊式自动挡车器，其结构如图11-43所示。 它是在斜井井筒断面顶部安装横梁7，其上固定一个小框架3，其上设有摆杆1，它平时下垂在轨道中心线位置，距轨面高约900mm。提升容器通过时能与摆杆相碰，碰撞长度约为100～200mm。当提升容器以常速运行时，触动不到框架上的横杆2；一旦发生跑车事故时，高速运行的提升容器，猛撞摆杆1，将牵引绳与挡车钢轨（型钢）6相连的横杆2打开，失去拉力的钢轨（型钢）牵引端在自重作用下迅速落下，形成阻挡提升设备继续下跑的障碍，起到防止跑车的作用。安装、使用这种防跑车装置时，必须控制好摆杆到挡车轨的距离，以便确保提升容器到达阻车点前挡车轨落下。其可靠程度需经过超速放车试验确定。
五、治水技术
斜井掘进时，妥善处理涌水是加快掘进速度，保证工程质量的重要措施，应根据涌水的来源和大小，相应地采取不同的排水与治水措施。主要有以下几点：
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（1）避水；选择斜井井筒位置时，应根据详细的地质及水文条件，尽可能地避开含水岩层。多数情况下，井筒要穿过含水岩层，此时应先掘进其中的一条井筒，通过施工排水，降低水位，为另外井筒的施工创造好条件。
（2）防水；为了防止地表水流入或渗入井内，必须使斜井井口标高高于当地最高洪水位；在井口周围掘砌环形水沟；井口回填土必须严实；井颈段永久支护要求不漏水。
（3）截水；当涌水是沿着顶板或两帮流出时，应在斜井底板每隔10m左右挖一道横向水沟，将水引入纵向水沟中，再导至设在井筒涌水点以下的临时水仓中，由卧泵排出斜井井筒，从而减少流入工作面的水量。
（4）排水；当斜井掘进工作面的涌水量达到4～5m3/h时，可采用风动或电动潜水泵将工作面积水排到箕斗或矿车中，随同矸石一起排出。当掘进工作面涌水量达15～30m3/h时，也可以利用卧泵直接排水或通过中间排水机具转排。目前常用的有QOB-15N型气动隔膜潜水泵，其吸水高度达7.0m，扬程达58m，噪音小于80db，使用寿命长，是较好的掘进工作面排水设备。但它只能吸清水，吸水头应加滤网防护。
另一种中间排水机具是喷射泵。其原理是由主排水卧泵供给的高压水进入喷射泵的喷嘴中，以极高的速度射入混合室造成负压，工作面的积水即可借助大气压力和混合室的压力差沿吸水管路进入混合室，吸入的水与高速水流混合获得较大动能，经由扩大器使大部分动能变成位能，即可将水排到一定高度处的水仓中，再由主卧泵排走。喷射泵的结构比潜水泵的结构简单，工作面可安排多台同时使用，吸入空气和泥沙可照常工作。由于要吸排一部分循环水，排水效率不高。喷射泵的结构如图11-44所示。
（5）注浆；当斜井掘进工作面涌水量较大时，采用强排的方法不仅经济上不合理，同时占用工作面时间、施工条件恶化。为此可采用工作面预注浆的方法，封堵含水层，实现打干井，提高掘进速度。
六、斜井掘进机械化配套和先进技术的应用
自上世纪七十年代初期，将平巷耙斗装岩机应用于斜井装岩，并能与大容积箕斗、大功率提升机配套使用。尤其是支护技术的改革、激光指向和光面爆破技术的应用，使我国的斜井施工技术有了很大的发展。
（1）激光指向仪定向
多年以来，斜井井筒的定向靠“三点一线”的延线法确定工作面的中线，用坡度规量测斜井井筒的坡度标定腰线，每次爆破以后都要标定一次。每掘进几十米后，再用经纬仪重新校核。该项工作相当繁琐，而要求相当精细准确。因此它有时占用工作面较长的时间，直接影响着掘进速度。采用激光指向仪定向，这些问题得到彻底解决。激光指向仪固定在掘进工作面后，距顶板约500～1000mm（视断面大小而定）的高度上，一次固定，直到斜井施工完
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毕为止。激光束为一束平行的红宝石光，直射到掘进工作面上，成为一个Φ10～15mm的高亮度红斑。由于装设激光仪是经过经纬仪标定的，它指示的方位即斜井井筒的方位，它的倾角即斜井井筒的倾角，施工时，均以激光仪指示的红斑为依据来确定断面位置。激光取代了传统的中、腰线标定方法。激光仪在每个掘进循环中指向两次，一次在钻眼工序开始前，一次在钻眼工序之间，不用时关闭。
（2）多台风钻打眼
我国目前斜井施工中，凿岩仍以风动凿岩机为主。采用多台风动凿岩机同时作业，平均每1.15～2.15m2配备一台。炮眼深度为2.0～2.8m。大断面斜井中，一般配备8～10台YT-28型中频凿岩机。当井筒穿过软岩时，采用MZ-1.2型手持式煤电钻钻眼，钻速达1.5～1.7m/min，平均每孔（2.7m）不足2分钟。周边眼使用低威力炸药或小药径药卷进行光面爆破，取得了很好的效果。
（3）耙斗装岩机装岩
七十年代初期，应用较好的为ZYP-17型，斗容有0.30m3，0.35m3和0.40m3三种，现在已发展为斗容1.2m3的大功率耙斗装岩机。斗容的大小与斜井掘进断面、提升容器要协调，现有耙斗容积分别为0.6、0.9和1.2m3，其型号分别为P60B、P90B、和P120B。
（4）大容积箕斗提升
斜井掘进的装岩实现机械化以后，与之相对应的提升容器采用箕斗提升。使用大容量箕斗，有效增大提升量。目前国内最大的箕斗为XQJ-8型箕斗，容积8 m3。一般大断面斜井掘进中，采用2套单钩提升。箕斗轨距1500mm，设置24kg/m以上钢轨，枕木间距700mm，每节道设两个轨距固定拉杆，每15～20m设一地滚。大容积箕斗均采用了无卸载轮前卸式结构，配合矸石仓排矸。
（5）矸石仓储矸
无卸载轮前卸式大容积箕斗，要求有较大的矸石仓。过去的矸石仓与栈桥多为砖石结构。现已发展为装配式钢结构，其结构紧凑，组装方便，能多次复用。为了适用于不同斜井施工条件及大、中、小型斜井机械化作业线设备配套，西安矿业学院设计的ZG型矸石仓及栈桥可组装成四种型号，矸石仓容积分别为：30、40、50、60m3，适用于单面或双面排矸。
（6）支护机械化施工
锚喷支护技术自50年代后期在我国岩巷中得到应用，到70年代得到较大发展，并推广到斜井施工中，支护机械化程度得到较大提高。斜井基岩段已全部实现了锚喷支护。对于个别岩石破碎段采取了锚网喷支护。为增加安全性，在斜井中增加了锚索，一般长7.0m，Φ15.24mm钢绞线单束张拉锚固，有的为无粘预应力锚索，也有的使用锚索注浆全长锚固。锚索打孔机，为液压旋转式钻进，钎杆可快速接长，每节1.0m，单孔施工约5～10分钟一孔。锚索采用锚固剂锚固，锚固长度60～100cm，亦可全长锚固。每条锚索及锚固剂成本约为150元，张拉后锁定锚固力一般在8～10吨。锚索施工一般安排在支护班进行。个别地段，用锚索将打好孔的型钢锚固在断面顶部作为加强支护。现在斜井施工中，不论断面大小，不论岩性，均可采用锚喷加锚索的支护。岩性好的，可以简化支护，岩性差的则加强支护。
到目前为止，我国斜井井筒施工的机械化配套方案以轻型设备为主，即激光指向仪——多台风动凿岩机——大耙斗——大箕斗——大提升机——斗式矸石仓——锚杆和锚索打眼机、混凝土喷射机。远距离管路输料技术和光面爆破技术在斜井施工中应用，使我国的斜井施工跨入世界先进行列。
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第四节 上山快速施工技术
自运输水平向上倾斜的巷道称为上山，向下倾斜的巷道成为下山。上山和下山都是采区中的倾斜巷道。若从掘进方向而言，上、下山均可由下向上施工（常称为上山掘进），也可以自上向下施工（常称为下山掘进）。但在有瓦斯突出的煤层中施工上、下山，如无专门的安全措施，上山只能由上水平向下掘进，这时的掘进特点就和下山掘进相同了。下山掘进与斜井施工基本相同，所以，下面仅讲述由下向上施工（即上山掘进）的特点。
一、钻眼爆破
上山掘进的钻眼爆破中，由于巷道具有向上倾斜的特点，因此要求爆出的巷道，符合上山倾角的要求，防止底板的“上飘”和“下沉”。上山掘进时，倾角较大的上山，其底板倾角容易“下沉”，使上山倾角变小；倾角较小的上山，施工中其底板容易“上飘”，超过上山的设计倾角。
上山掘进中，抛掷出来的矸石容易将临时支架或后面的悬挂物崩倒或崩掉。因此爆破时除对这些设施加以保护和加固外，还应改为底部掏槽。槽眼的角度均应小于上山的倾角，槽眼的眼口距设计上山底板约为1.0m。槽眼的数目应视岩性而定。若沿煤或软岩层掘进，可采用三星掏槽，其中下面两个炮眼的角度和深度要掌握好。当岩石较硬时，底眼可插入底板200mm左右，适量装药，上方的一个槽眼应沿上山方向稍向下倾斜，其布置如图11-45所示。
在煤或软岩中掘进，同样要采用光面爆破，以利永久支护；周边眼的位置应略微离开设计掘进断面轮廓线，以保证永久支护后的断面尺寸。
二、装岩与提升运输
上山掘进时，由于爆破下来的煤或岩石能借助自重下滑，所以，装岩和排矸比较容易，而向上供料比较困难。
上山掘进时，应使用机械装岩。当上山倾角α＜10°时，可以使用ZMZ-3型装煤机，配合刮板运输机运输；当上山倾角α≤30°时，还可采用耙斗装岩机。耙斗装岩机在上山掘进中的下滑问题比斜井掘进时更为突出，不仅增加了爆破冲击产生的下滑力，而且耙斗装岩机后部是光滑的轨道，没有堆积矸石的阻挡，比斜井掘进更容易下滑；由于耙斗装岩机沿上山坡度安置，其重心后移，也增大了下滑力。因此，耙斗装岩机在安设时，除自身的四个卡轨器以外，还需另添防滑加固装置。如图11-46所示，是广泛应用的一种简单的防滑加固装置。它是在耙斗装岩机后立柱1上装上两个可以转动的防滑斜撑2。斜撑用18kg/m钢轨加工制作，长度为1.0m左右，下部做成锐角状，上部在轨道腹板钻孔，用销轴与耙斗装岩机后立柱连接。斜撑底脚插入上山底板或用卡轨器与轨道相连。
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为了防止爆破岩石砸坏耙斗装岩机和尽量减少爆破对其产生的冲击力，耙斗装岩机安设的位置，距上山掘进工作面的最近距离以不小于8m为宜。随着掘进工作面向上推进，耙斗装岩机每隔30～50m需向上移动一次。每移动一次约需8～16小时，其主要工作是清底、铺轨、移机、固定、调试。移动时，可以利用提料小绞车向上牵引。若向上角度大，可用提升机和耙斗装岩机自身绞车联合牵引上移。移机时，工作面上的定滑轮必须固定牢固，机后严禁有人。
为提高装岩生产率，耙斗装岩机可以与刮板输送机或溜槽配套使用，这时需在耙斗装岩机的卸载口下接一节斜溜槽，使矸石进入溜矸道或刮板输送机上。如图11-47所示。
上山掘进时的排矸方式与上山倾角有关，当上山倾角大于30°时，矸、煤可沿上山底板借自重下滑，只在上山下口装运矸石即可；当倾角为20°～30°时，可用铁溜槽溜矸，在矸石仓下口装运矸石；当倾角为15°～20°时，可用刮板运输机或搪瓷溜槽溜矸到矸石仓内。为防止矸石下滑中飞起伤人，溜矸道一侧要设挡板，上山下口的临时矸石仓应设专人管理，向矿车内放矸时注意不要窜矸。
在上山掘进中，向工作面运送材料，如是单巷掘进，既要铺设刮板运输机又要铺设轨道。若是双巷同时掘进时，甲巷铺设刮板输送机，则乙巷可铺设轨道，用矿车或专用材料车向工
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作面运送材料。这时，甲巷所需的材料可通过联络巷搬运过去。乙巷的煤、矸石可直接装矿车下运，亦可由铺设在联络巷内的刮板输送机转运到甲巷的刮板输送机上，集中下运。
凡是倾角小于30°的上山，均可用矿车提升材料和运出煤、矸。提升用的小绞车应根据上山的长度、绞车滚筒的容绳量来确定。一般用JD11.4或JD25型。小绞车应设在上山下口与平巷衔接处一侧的巷道内，并偏离上山轨道中心线的位置，以策安全。其布置方式如图11-48所示。
如果上山斜长超过提升绞车的容绳量时，可在上山适当位置增加一套提升设施，分段提升。
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定滑轮反向牵引实现的，所以滑轮必须安设简便而牢固。若上山倾角小（20°以下），用1t矿车提升时，定滑轮通常固定在耙斗装岩机机架尾部；当上山倾角大（20°以上）或用3t矿车提升时，为减少耙斗装岩机的下滑力和振动，常在耙斗装岩机的簸箕口下安设一个定滑轮，同时在其后2～2.5m处的近绞车绳一侧打上锚杆安装导向轮。若底板岩石稳固，也可用锚杆直接将定滑轮固定在上山底板上。
三、支护工作
采区内的小上山，由于服务年限短，常用矿用工字钢加工成的梯形棚支护。采区结束时将金属支架回收复用。上山掘进时，由于顶板岩石有沿倾斜向下滑落的趋势，因此，在架设金属支架时，棚腿要向倾斜上方前倾与顶底板垂线呈一夹角，这个角称为迎山角。迎山角的大小，取决于上山的倾角α及围岩的性质。当上山倾角α＝30°～45°时，迎山角为3°～4°。若上山倾角α≥45°时，为了防止上山底板的下滑，尚需设底梁，形成封闭式支架结构。
采区主要上山或其它的服务年限较长的上山掘进和支护工艺与斜井和平巷基本相同。若采用锚喷、锚索支护时，锚杆要垂直上山顶板和侧帮布置，顶锚杆施工比平巷和斜井都容易，施工质量会更好。喷射混凝土工序可滞后掘进工作面一段距离（约20m）与掘进平行作业。若采用掘支单行作业时，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。现场多采用“两掘一喷”，即两班掘进，一班喷射混凝土。支护班的任务，不仅限于喷射混凝土，还要补打上山两帮的锚杆，因为掘进班只打了顶部锚杆。此外，支护班还要对上次喷过的地段进行复喷。混凝土喷射机，可设在上山下口处的适当位置，亦可设在躲避洞或联络巷内。
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四、通风工作
上山掘进时，由于瓦斯比空气轻，容易积聚在工作面上方，通风工作尤为重要。为保证上山掘进的安全，必须加强通风和瓦斯检查工作，严格遵照《煤矿安全规程》的规定，通风设施要齐全，运转要正常。无论何时都不准停风。如因检修停电等原因不得已停风时，全体人员必须撤出，待恢复通风及检查瓦斯之后，才允许人员进入工作面。进入时瓦斯检查人员在前，逐段检查前进，直到工作面为止。在高沼气矿井的上山掘进时，均要求压入式通风，风筒接到工作面，风筒口距工作面的距离必须远远小于其有效射程。若上山过长，远距离通风有困难时，应选用合理的局扇，减少风筒漏风和降低风筒阻力。必要时采用两台局扇集中串联通风，以提高风压。若瓦斯量大，亦可采用双通风机、双风筒压入式通风，加大通风能力，提高通风效果。国外曾采用一种脉冲式通风方式，以求达到有效排除瓦斯的目的。其实质是，在靠近掘进工作面的风筒上装一个风流断续器，其内的旋转闸片在风流的作用下转动，定时遮断风筒的风流，风筒相应鼓胀，当闸片开启后，风流又射入工作面。因此，能保证上山内一定长度上空气流动的脉冲性，提高大瓦斯量的独头上山工作面风流的紊流程度，有利于稀释瓦斯浓度，所以通风效果较好。
五、掘进机械化作业线配套
在大断面上山掘进中，根据排矸方式的不同，有以下三种机械化作业线配套方案： （1）风动凿岩机——耙斗装岩机——矿车
在上山掘进中，多年来广泛应用气腿式风动凿岩机，耙斗装岩机装岩，提升小绞车直接将矿车提至卸矸口下装岩排矸。在上山不太长（300m以内），倾角在15°～25°时，应用该作业线施工，能取得较好的效果。
（2）风动凿岩机——蟹爪装岩机——刮板输送机——矿车
与上条作业线不同之处在于装岩机械和转载机械，蟹爪装岩机可连续装岩，生产能力较大，在上山较长（500m以上）时，上山倾角在15°以下时，可应用该作业线。
（3）风动凿岩机——耙斗装岩机——溜槽——矸石仓——矿车 这条作业线适用于大倾角（30°以上）上山的掘进。
复习思考题:
1.斜井井筒是如何分类的？ 2.什么是斜井井颈？
3.主斜井有哪几种提升方式？各适应何种情况？ 4.斜井井口车场有哪几种形式？ 5.斜井轨道防滑方法有哪两种？
6.串车斜井井筒与井底车场连接形式有哪几种？ 7.斜井明槽开挖的临时支护形式有哪些？ 8.斜井施工机械化配套方案是什么？ 9．斜井掘进排水与治水方案是什么？ 10.斜井施工中最重要的安全问题是什么？ 11.何谓上、下山？
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