1、1隧道斜井 施 工2.12.2.1 工 艺 概 述 斜井是 隧道附助坑道的一种。 是 为增加隧道工作面以缩短工期和改善施工通风、 施工排水和施工运输等施工条件所设置的临时性隧道附属工程。 也可作 为永久性的隧道附属建筑， 作为运营通风、排水和防灾害使用。一般需要提前开工，为隧道施工创造有利条件。2.12.2.2 作 业 内 容1. 洞口及车场布置；2. 轨道铺设及拆除；3. 施工通风、排水设施安装及拆除，施工通风排水；4. 斜井开挖、支护及衬砌；2.12.2.3 质 量 标 准及验 收 方 法 参考开挖、支护、衬砌、防排水等作业工艺标准。2.12.2.4 工 艺 流 程 基本作业流程为： 测量
2、钻架就为钻孔装药爆破通风找顶清帮支护出碴下一循环。2.12.2.5 工序步骤及质量控制说明 一、施工准备1. 做好施工现场的 “ 三通一平 ” 路通、 水通、 电通与场地平整工作， 合理规划施工总2- 135 -平面布置，确定大临、小临及弃碴场的位置和范围，运输道路的引入和其他运输设施的布置。2. 做好原材料料源调查， 提前完成原材料试验和配合比试验， 准备充足施工使用的各项材 料，使其满足施工要求。3. 熟悉施工图纸，做好各项技术交底。4. 做好现场劳 动力组织（ 详见作业组 织） ，准备好 各种施工机 械，并保证 机械的完好 率 ， 使其满足施工要求。铁路隧道坚井提升运输机械通过计算确定，
3、其它机械设备可参考正洞配备。二、设备选型与配备1. 一次提升时间（ t） 一次提升时间的计算见表 2.12.2- 1。表 2.12.2- 1 近 似 的 t 值计 算 公 式提升类型 车场布置 计算公式（ t 以秒计）斗车单钩提升1上下部调 车场均为甩道2上部甩车 道，下部平车场3上部平车 场，下部甩车道4上下部调 车场均为平车场t 2L 4L甩 4nL车 2t 2t 甩 换均 甩 甩t 2L 4L甩 2L下 4nL车 t t 2t 甩 平 换均 甩 平 甩2L 4L 2Lt 甩 上 t t 甩 平 均 甩 平t 2L 2L上 2L下 2t 平均 平 平斗车双钩提升 1上部平车 场，下部甩车道
4、2上下部调 车场均为平车场t L L甩 2L上 t 甩 均 甩 平t L L上 t 平均 平箕斗单钩提升 t 2L提 t 斗均箕斗双钩提升 t L提 t 斗均注： L 斜井井身 长度（ m） ；L甩 甩 车道长度（ m） ；L车 斗 车长度（ mL上 上 部平车场长度（ m） ，根 据一次拉车数确定，一般取 61 5m；L上 下 部平车场长度（ m） ，一 般取 61 5m；L提 提 升长度（ mn 一 次提升斗车数（辆） ； 均 平均提升速度（ m/s） ， 一般 0.75 0.9，当提升 长度小于 200m时取下限 ， 大于 600m时 取上限； max 最 大提升速度 （ m/s， 斜井
5、斜 长不大于3 00m时， 斗车为 3.5m/s， 箕斗 为 5.0m/s， 斜长大于 300m时，斗车为 5.0m/s，箕 斗为 7.0m/s； 甩 车 组 通 过 甩 车 道 及 道 岔 的 速 度 （ m/s） ， 取 最 大 提 升 速 度 的 一 半 且 不 大 于1.5m/s； 平 车组在平车场的运行速度（ m/s） ， 一般取 1.5 m/s；t 甩 、 t 平 在甩车场 、平车场的停止时间（ s） ，单钩取 30，双钩取 25s；t 换 电 机反转换向时间（ s） ， 取 5；3- 136 -t 斗 箕 斗提升休止时间（ s） ， 取 81 0；2. 提升容器容积（ V）V双
6、钩 k2 tV1 ；V 单钩 k2 tV1 （m 3）3600k1T 1800k1T式中： V1 隧道每班 出碴量（m T 隧道 每班出碴时间（h ） ；k1 满 载系数，取 0.9；k2 提 升不均匀系数，取 1.15 1.25；t 一次 提升时间（ s） 。一般斗车需要加固其连接装置，安全系数不小于 6。 现箕斗多采用无卸载轮前卸式，几种箕斗技术性能见表 2.12. 2- 2。表 2.12.2- 2 前 卸 式箕斗 技 术 特征表装载容积 轨距（ mm） 轴距（ mm） 适用井身倾角 （ ） 箕斗自重（k g）2m 900 1600 2 5 1421.23m 900 1700 2 5 29
7、75.64m 900 1800 2 5 2210.66m 900 2000 2 0 3153.03. 提升钢丝绳的单位长度重量（ Pk ）n（Q 1Q 2）（ sin f 1 cos ）Pk 110m（kg / m）L （ sin f 2 cos ）式中： Q1 提升容 器及连接装置的自重（k g） ；Q2 提 升容器的有效载重（k gL 钢丝 绳提升长度（ m） ； 钢丝 绳的公称抗拉强度，有 155 170 kg/ mm；f 1 提升 容器运行阻力系数，取 0.01 0.015； f 2 钢 丝 绳移动阻力系数，取 0.25 0.4； 斜井 倾角（ ） ；m 钢丝 绳安全系数，提升人时取
8、9，提升物 时取 6.5；n 一次 提升车辆的数量；据此选择相应的钢丝绳直径。4. 天轮直径（ D）提升天轮： D（ 608 0） d绳 ； 或： D（9 001 200）d 丝 （ mm） 式中： d 绳 钢丝绳 直径（ mm） ；d丝 钢 丝绳钢丝直径（ mm） ；5. 提升绞车 提升绞车的选择，主要根据所悬吊设备的重量和方法来确定。一般单绳悬吊用单卷筒绞车，双绳悬吊用一台双卷筒或两台单卷筒绞车。（1 ）卷筒 卷筒直径D（6 08 0） d绳 ；或 D （6 0 80） d丝 （ mm） 式中： d 绳 钢丝绳 直径（ mm） ；d丝 钢 丝绳钢丝的直径（ mm） 。4- 137 -1 绳
9、 卷筒宽度 （ B） 单层缠绕时：B（ H 3l n ）（ d ） （ mm）多层缠绕时：D卷H 3 l（ n1 n2） D卷 （ mm）BD均 （ d 绳 ）式中： H3 斜井提 升长度（ md丝 钢 丝绳钢丝的直径（ mm） ；l 钢 丝绳试验的备用长度，备用 30 40m；n1 摩 擦圈数，取 3；n2 每 两个月移动 1/4 周的备 用 圈数，取 4；D卷 卷 筒直径（ m 钢 丝绳缠绕层数；d绳 钢 丝绳直径（ mm） ； 钢 丝绳圈间隙，用 2 3mm；D均 平 均缠绕直径（ m） ， D均 D卷 （ 1 ） d绳 。（ 2）最大 静 张力（ Fmax ） 和静张力差（ F差 ）
10、绞车的能力是根据钢丝绳的最大静张力来标定的， 因此， 所 选用的绞车最大张力应大于钢丝绳悬吊的终端荷重与钢丝绳自重之和，绞车筒的容绳量要大于绞车的悬吊深度。Fmax n（ Q1 Q2 ） （ sin f 1 cos ） Pk L（ sin f 2 cos） （ kg）F差 Fmax n Q1 （ sin f 1 cos） （ kg） 式中符号意义同前。（3 ）电动机 功率（ N）的 计算单钩提升：双钩提升：N K Fmax Vmax102N K F差 Vmax102（ kW）（ kW）式中： K 电动机功 率备用系数，取 1.2； 传 动效率，一级传动为 0.9，二级传动为 O.85；Vmax
11、 最 大提升速度（ m/s） ；Fmax 、 F差 最大静张力和静张力差（k g） 。根据计算结果选用绞车。三、斜井井口车场的设施及布置 有轨运输斜井布置井口车场时， 要因地制宜， 充分利用地形条件来满足提升设备的安装要求。并以便于弃碴、 供料为原则。 一般斗车斜井井口设井架， 箕斗斜井井口设卸碴架。 提升是由钢丝 绳绕过井架或卸碴架上的提升天轮通过绞车牵拉。1斜井 口至井架距离（ L1 ）和 井架高度（ Hg ） 。（1 ）斗车斜 井单钩提升井口设置甩车场， L1 （ l 1 l 2 l 3 l 4 ）C os （ m） Hg（ l 1 l 2 l 3 l 4 ） Sin 一 Du / 2
12、（ m）式中 l l 缓冲距离 （ m） ，一般 取 79 ；l 2 道 岔连接长度（ m） ， 4 号道 岔用 7m；5- 138 -Ll 3 l 1.5 倍车组长 度（ m） ；l 4 过 提升距离（ m） ，取 5 6 m； 栈 道倾角，一般 6 7 ；Du 提 升天轮直径（ m） 。（2 ）斗车斜 井双钩提升井口设置平车场L1 = l 1 +l2 +l3 +l4 （ m）式中 l 1 井口竖曲线终点至道岔起点的长度（ m） ，一 般取一个斗车长度约 2 m；l 2 道岔 长度（ m） ；l 3 1 1.5 倍车组长 度（ m） ；l 4 根据 进口线路的平面布置确定，以井架脚不妨碍斗车
13、通过为原则（ m） 。井架高度以满足钢丝绳牵引角 9 1 0 的要 求，并便利斗车在钢丝绳下通过为准。（3 ）箕斗斜 井卸碴架 高 度及其到 井 口的距离 根 据卸碴架 的 型式和转 运 斗车高度 而 定，以 满 足箕斗卸碴及漏斗下面出入车方便为准，并需要考虑斗车进料线的位置。2绞车 与井架水平距离（ L2 ）（1 ）单钩提 升L B Y2 2tg （ m）式中 B 卷筒宽度 （ m） ；Y 提 升 天轮的横向游动距离（ m） ； 绳偏 角，卷筒为一层缠绕时取 1 30 ， 卷筒为多层缠绕时取 1 l0 。（2 ）双钩提 升当 B S a 时： 2 2B a S Y2tg（ m）当 B S a
14、 时： L2 S a Y2tg（ m）式中 a 两卷筒内 缘距离（ m，可由设备图查得；S 两提 升天轮中心距离（ m） ；其余符号同前。四、洞口段施工 井口土石方开挖， 根据斜 井设计并结合实际地形情况选定洞口后， 人工清 除洞口范围植被及覆盖层。 土 方采用挖掘机配合自卸车挖、 装、 运， 石方采 用手持风钻钻孔， 浅眼 爆破， 装载 机 装 运。 所有土石方均就地作为场地填料。 洞口土石方施工完成后， 根据洞门边仰坡地质情况确定是 否施作锚网喷混凝土， 并 根据边仰坡稳定情况和岩体破碎程度确定锚杆间距和喷混凝土厚度。 洞 口坡面防护施工完成后，及时施作截排水沟，防止地表水进入斜井，影响施
15、工。斜井开挖进洞后，及时衬砌洞口 5 8 m 段，混凝 土采用全断面一次浇筑成型，拱架采用型 钢弯制加工， 边墙采用方木加固支撑， 模板采用隧道专用组合钢模。 在建井初期， 混凝土由临时 拌和站拌制。作为辅助施工的斜井可用前倾式翻斗车运输，人工翻铲人模，插入式捣固器振捣。 用作隧道附属建筑而永久使用的斜井， 衬砌采用 泵送混凝土。 为了增加洞口段衬砌在受载时的稳 定，衬砌边墙脚人工挖成不少于 l .5 2.0m 长的 台阶。五、斜井开挖1钻爆：斜井井 身 开挖是斜 井 施工的关 键 工序。由 于 井身断面 小 ，爆破难 度 大，在进行钻 爆方案设计前认真调查和研究地质情况对钻爆设计十分重要，
16、在施工过程中根据不同的地质情况 须不断修正各项参数。 钻爆设计一般以楔形掏槽、 光面爆破为主。 根据围岩稳定情况每循环进尺6在 1.5 2.0m 左右 。 手持 风钻钻孔作业时要求做到稳 、 准、 直， 必要时用炮棍设置参考方向。 炮 眼精度要求与正洞施工相同。 当工作面积水不能完全排除， 影响钻爆进度时， 可将井身分部开挖。在建井初期， 由于设备到位、 安装、 调试均需要较长的时间， 不能形成生产能力， 井口段以 人工装 碴 为 主，运输 方 式选择 0.7 m矿车或 手 扶胶轮车 用 小型卷扬 机 提升，或 采 用小型四轮车 运输均能保证施工进度要求。 随着掘进深度的增加， 设备生产能力逐
17、步形成， 出碴转为正常施工。2装碴：根据井 身 围岩情况 ， 中硬围岩 段 爆破块体 均 匀可采用 平 斜两用耙 斗 装碴机，软岩 或坚硬围岩段爆破块体小、粉末多，可采用铲斗式型斜井装碴或 146 型正装侧卸 装岩机。3 运输 ： 可采用 V=2.0 m侧卸矿 车运输， 9 t 绞车提升 ， 最快提升速度 3 m/s， 功 率 200 kW， 运距 450 m 以上。轨道采用 24 kg/m 轻型钢轨， 轨距 762 mm。4卸碴：采用万 能 杆件或贝 雷 梁拼装天 轮 架、卸碴 架 、上架栈 桥 。绞车将 矿 车拖上卸碴架 后，用 5t 电 运葫芦单侧提升矿车倾倒矿碴。卸碴架下用斗车或 4.
18、5 t 自卸车接碴，运到指定碴 场。六、斜井支护 为了保证施工安全， 在斜井围岩较差段一般采取锚喷支护， 必要时采取衬砌混凝土加强支护。喷锚支护 紧 跟开挖作 业 面，在放 炮 、找顶后 拱 部初喷混 凝 土 3 5 cm 厚，待开 挖 面前进后，用 4 0 钢管搭设临时作 业 台架，安 装 拱部锚杆 。 锚杆间距 根 据围岩类 别 及稳定情 况 确定，最后复 喷 58 cm 混凝土。锚喷支护施工完成后，随时观测支护变形情况，发现裂缝出现，查明原因， 加设锚杆或局部撬掉重喷。采用混凝土衬砌时， 沿井身自下而上浇筑， 边墙基础挖成台阶， 其他工序与洞口混凝土衬砌 相同。七、排水 斜井井口边仰坡上
19、方设置截水口， 下方设置排水沟， 采用浆砌石砌筑， 断面尺寸根据汇水量太小确定。 斜井在建井期间， 由于反坡施工， 围岩裂隙水和钻孔高压水均汇集到掌子面，不能自 动排出， 可在掌子面一角设集水坑， 采用小型抽水机将水抽到水箱内， 再由大型抽水机排出斜井。斜井裂隙水较多时， 在斜 坡段的人行道下以及平坡段的靠水仓侧设置排泄水沟， 将水引排到 斜井与正洞交叉口设置的水仓。 同时正洞施工阶段施工排人也是流入水仓后由泵房内安装的离心 泵排出。八、通风 与正洞贯通前一般采用压入式通风， 贯通后可视实际情况采用自然通风或巷道式通风。 详见通风作业工艺。2.12.2.6 安 全 生 产及环 境 保 护 参考竖 井施工工艺
