3. 斜井设计

3 斜井井筒的结构与设计

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。

3.1 斜井井筒装备及断面布置

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。

串车斜井初期投资少，设备简单，但井筒倾角和提升速度受限制。所以，一般适用于倾角不大于25°的中、小型矿井。

箕斗斜井的特点是倾角不受限制，提升速度高，提升能力大．但在井下和井口需设置装卸载设备和煤仓。一般适用于井筒倾角为20°~35°的大、中型矿井。

胶带机斜井的特点是运输连续，安全可靠，运输能力大，但初期投资多，并要求倾角不大于17°。一般用于大型矿井。

3.1.1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。

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3-1。

图3-1 钢轨固定方法

（a ）固定钢轨法之一 （b ）固定钢轨法之二

1-枕木；2-钢筋混凝土底梁（8根竖筋，4根横筋）；3-14号槽钢；

4-16M 螺栓；5-Ф32×500螺栓3根；6-16号槽钢

（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5m 3/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

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 （3-1）

踏步的高度则根据井筒倾角而定，即

R tg T

α= （3-2） 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。

3.1.2.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。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3-2所示。比较三种布置形式可知，图3-2a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。

图3-2 普通胶带机斜井断面布置形式

a1、a2、a3、e—提升设备至井帮的距离；B1、B2—胶带机宽度； C1、C2、C3—人行

道宽度；D—矿车宽度；

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3-2a，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