煤矿斜井设计

第十一章斜井

第一节斜井的结构

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。

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

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。

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

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。