红柳煤矿二号副立井工程施工组织设计.docx
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红柳煤矿二号副立井工程施工组织设计
红柳煤矿二号副立井工程施工组织设计
摘要
红柳煤矿隶属神华宁夏煤业集团有限责任公司,位于宁夏宁东煤田鸳鸯湖矿区,距银川市东南约80km,由中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司设计,设计生产能力为8.00Mt/a。
二号副立井工程施工采用冻结凿井法。
主要包括前言;工程概况;凿井机械化作业线配套设施;凿井施工方案及施工工艺;凿井辅助系统;劳动组织;工期排队与工期保证措施;工程质量目标;保证体系及主要措施;安全技术措施及安全保证体系;职业健康安全管理;文明施工、环保、消防、降噪声措施。
本组织设计阐述了煤矿建设工程中利用施工组织有效控制工程进度、保证工程质量、合理降低成本的作用,及井工煤矿建设施工组织设计的内容。
关键词:
立井开拓井筒施工钻眼爆破冻结施工
HongliumineNo.2shaftconstructionorganizationdesign
Abstract
ThecoalmineundertheShenhuaNingxiacoalindustryRefcoGroupLtd,locatedinNingxiaNingdongcoalfieldYuanyangLakeminingarea,fromthesoutheastofYinchuancityabout80km,designedbytheChinaCoalInternationalEngineeringGroupBeijingHuayuEngineeringCo.Ltd.,thedesignproductioncapacityof8.00Mt/a.No.twoshaftconstructionbyfreezingprocess.Mainlyincludesthegeneralsituationoftheproject;mechanizedsinking;linefacilities;sinkingconstructionschemeandconstructiontechnologyofshaftsinking;auxiliarysystem;labororganization;timequeuingandscheduleguaranteemeasures;engineeringquality;assurancesystemandmainmeasures;safetymeasuresandsafetyassurancesystem;occupationhealthandsafetyManagement;civilizedconstruction,environmentalprotection,fireprotection,noisereductionmeasures.Theorganizationdesignofthecoalmineconstructionprojectintheconstructionorganizationandeffectivecontrolofprojectprogress,ensureprojectquality,reasonablecostreduction,andthecoalmineconstructionorganizationdesign.
Keywords:
Shaftdevelopment;Shaftconstruction;
Holeblasting;Freezingconstruction
第1章引言
施工组织设计是用以组织工程施工的指导性文件。
在工程设计阶段和工程施工阶段分别由设计、施工单位负责编制。
施工组织设计是对施工活动实行科学管理的重要手段,它具有战略部署和战术安排的双重作用。
它体现了实现基本建设计划和设计的要求,提供了各阶段的施工准备工作内容,协调施工过程中各施工单位、各施工工种、各项资源之间的相互关系。
通过施工组织设计的编制,可以全面考虑拟建工程的各种具体施工条件,扬长避短地拟定合理的施工方案,确定施工顺序、施工方法和劳动组织,合理地统筹安排拟定施工进度计划;为拟建工程的设计方案在经济上的合理性,在实施工程上的可能性进行论证提供依据;为建设单位编制基本建设计划和施工企业编制施工工作计划及实施施工准备工作计划提供依据;可以把拟建工程的设计与施工;技术与经济、前方与后方和施工企业的全部施工安排与具体工程的施工组织工作更紧密地结合起来;可以把直接参加的施工单位与协作单位、部门与部门、阶段与阶段、过程与过程之间的关系更好地协调起来。
第二章工程概况
红柳煤矿二号副立井净直径为9.4m,井口标高+1417.3,井筒深度为808.1m,冻结段深度579.3m,井壁结构为钢筋砼,砼强度C40-C70。
井筒主要技术特征见下表2-1:
表2-1井筒主要技术特征表
序号
项目
副立井
单位
1
井口
坐标
X
4158900.790
m
Y
36400051.661
m
2
井口标高
+1417.300
m
3
净直径
φ9.4
m
4
净断面
69.36
m2
5
井筒深度
808.1
m
6
井筒壁厚
600~1650
mm
7
冻结段深度
579.3
m
8
支护形式
钢筋(素)砼
2.1工程地质
井筒附近未见基岩出露,全部被第四系所覆盖,本次井筒检查孔揭露地层由老至新依次有:
侏罗系延安组;侏罗系直罗组;古近系渐新统清水营组和第四系。
各地层由老至新简述如下:
1.侏罗系延安组
为一套内陆湖泊三角洲沉积,是井田内主要含煤地层,在井田内没有出露。
岩性由灰、灰白色长石石英砂岩,深灰色、灰黑色粉砂岩、泥岩、煤和少量含铝质泥岩组成,底部以一套浅白或黄色带红斑的粗粒砂岩、含砾粗粒砂岩,与下伏三叠系上统上田组呈假整合接触。
检1孔揭露该地层厚度360.01米,检2孔揭露该地层338.12米。
岩性主要为灰-灰黑色色泥岩、灰白色粗、中细粒砂岩、黑色炭质泥岩及煤组成,以泥质胶结为主,少量钙质胶结。
揭露主要编号煤层:
2、3-1、3-2、4-1、4-2、4-3、6、10、12、13、14、17、18煤层,各煤层顶底板以粉砂岩为主,少量炭质泥岩、细粒砂岩和中粒砂岩。
与下伏三叠系上统上田组呈假整合接触。
2.侏罗系直罗组
为一套干旱及半干旱气候条件下的河流~湖泊相沉积,在井田内没有出露,岩性由灰绿、蓝灰、灰褐色夹紫斑的中、细粒砂岩和粉砂岩,夹少量的粗粒砂岩和泥岩,底部为一厚层灰白、黄褐或红色含砾粗粒石英长石砂岩,与下伏延安组含煤地层呈冲刷假整合接触。
检1孔揭露该地层厚度536.54米,检2孔揭露该地层527.10米。
岩层顶部为:
紫红色-灰绿色泥岩、粉砂岩,黄褐色-紫红色细粒砂岩、中粒砂岩,紫红色粗粒砂岩组成,中部以灰绿-灰色色粉砂岩,紫红-灰白色细、中、粗粒砂岩组成。
底部主要以灰绿-灰色粉砂岩和灰白色粗粒砂岩为主,少量灰-灰白色细粒砂岩。
直罗组岩层岩性以泥质胶结为主,少量钙质胶结。
3.古近系近系渐新统清水营组
仅在井田东南部及边界外围有零星分布,岩性由紫红色亚粘土及红土组成,不整合于下伏各老地层之上。
检1孔揭露该地层厚度4.88米,检2孔揭露该地层6.15米。
岩性由紫红色粘土及杂色砾岩层组成,粘土稍湿具硬塑可搓成条状。
不整合于下伏地层之上。
本次井筒检查孔揭露该底层较薄。
4.第四系
井田内广泛发育,底部为白垩系砾岩风化残留卵砾石和钙化结核;中部为冲淤积的黄沙土;顶部为现代风积沙丘及沙土层。
不整合于下伏各系地层之上。
检1孔揭露该地层厚度16.68米,检2孔揭露该地层16.05米。
岩性为黄-黄褐色细砂和杂色的砾石,底部为一层砾石层,不整合于下伏地层之上。
表层属第四系风积砂,有大量植被覆盖。
2.2构造
本次井筒检查孔工作区位于张家庙背斜西翼,距背斜轴部240m;位于张家庙向斜东翼,距离向斜轴部730m,距离井筒1.0km范围内有HF8、HF12断层、张家庙逆断层、张家庙支一逆断层和DF17断层。
2.3煤层
本次井筒检查孔揭露的含煤地层为侏罗系延安组,揭露主要煤层分别为2、3-1、3-2、4-1、4-2、4-3、6、10、12、17、18层煤,均为可采煤层。
2.4瓦斯
本次井筒检查孔揭露各煤层中,瓦斯含量以氮气为主,瓦斯总含量值为0.74~2.72ml/g。
2.5水文地质
2.5.1岩层划分
根据井田地下水赋存条件与分布规律,将检查孔穿越的各岩层划分为以下含水层:
第四系孔隙潜水含水层、侏罗系中统直罗组裂隙孔隙含水层组上段、侏罗系中统直罗组裂隙孔隙含水层组下段、侏罗系中统延安组上段裂隙孔隙承压含水层组、侏罗系中统延安组下段裂隙孔隙承压含水层组、侏罗系中统延安组下段裂隙孔隙承压含水层组。
2.5.2隔水层划分及其特征
根据本区的岩性组合及含水层水力性质、埋藏条件等,将隔水层划分为:
侏罗系直罗组粉砂岩和泥岩隔水层;侏罗系延安组的煤层、炭质泥岩、泥岩及粉砂岩隔水层。
由于检2孔揭露了DF17断层,该断层为逆断层,天然状态下水力联系微弱,但井筒施工过程中由于原始应力破坏地层释压,从而断层性质发生变化,成为导水通道,与上部直罗组含水层间发生水力联系。
井筒建设期间应做好相应的应急预防措施,预防部分地段水量突然增大。
第三章凿井机械化作业线配套设施
1.井架:
Ⅴ型井架。
2.提升:
采用两套独立的单钩提升系统。
主提升机选型号为JKZ-3.5/20,配5m3矸石吊桶。
副提升机选型号为JKZ-2.8/15.5,配5m3、4m3矸石吊桶。
3.挖土、凿岩和装土、装岩:
表土段采用挖机挖土,两台HZ-6型中心回转抓岩机配合装罐工作;基岩段采用一台FJD-6A型伞钻凿岩,两台HZ-6型中心回转抓岩机装岩。
4.排矸:
翻矸平台设两套落地式矸石溜槽,采用ZL-50B型装载机配合9t自卸汽车排矸。
5.砼搅拌及运输:
采用商品砼进行浇筑,在副井井口附近设一套砼集中搅拌站备用,在固定盘接砼,采用底卸式吊桶下料。
6.砌壁:
内壁砌筑采用14套(2套备用)金属装配式模板,冻结段砌外壁采用1套MJY3.6系列液压整体模板。
7.排水:
吊盘上层盘上用1台MD50-80×8型排水泵,配套电机功率220KW,供电电压1.14KV。
在井筒施工至一水平前吊盘上采用MD50-80×8水泵,一水平马头门施工完毕后,将一水平马头门作为腰泵房,将此台水泵移至腰泵房,重新利用钢丝绳敷设一趟电缆至腰泵房,悬吊于封口盘钢梁上。
吊盘上再布置一台MD50-80×4水泵,此台水泵向一水平腰泵房排水,配套电机功率为110KW,供电电压1.14KV。
上层盘安装5m3水箱1个,配一趟Φ159×8mm无缝钢管形成排水系统。
排水管采用井壁固定方式。
当井筒内涌水小于5m3/h时由风泵配合吊桶排水,当涌水量大于5m3/h时由吊盘上的水泵排水。
8.通风:
副井选用四台FBD№.7.52×45kw型对旋式局部通风机,配备二趟Φ1000mm胶质风筒,采用压入式通风。
井筒机械化装备见表3-1、3-2。
表3-1二号副立井井筒主要施工机械化设备配备表
项目
装备情况
副立井
凿岩
FJD-6A型伞钻,配YGZ70型凿岩机6台
装岩
HZ-6中心回转抓岩机二台
提升
井架
Ⅴ型井架
绞车
JKZ-3.5/20、JKZ-2.8/15.5各一台
容器
5m3及4m3矸石吊桶
翻矸
座钩式自动翻矸
排矸
装载机、自卸式汽车排矸
排水
采用二级排水吊盘上布置一台MD50-80×4卧泵,上水平马头门内布置2台MD50-80×8卧泵。
通风
2趟Ф1000mm胶质风筒,FBD№.7.5对旋风机4台(2×45Kw)
测量
锤球法
砌
壁
模板
整体下滑单缝液压式模板
段高4.0m
搅拌
站
计量站
PLD-2400一套
搅拌机
JS-1500一台
混凝土输送
3.0m3底卸式吊桶
吊盘
副井两层吊盘直径Φ9100一套
安全梯
五段一套
表3-2红柳煤矿井筒施工试验和检测仪器设备表
序号
仪器设备名称
型号规格
数量
国别产地
制造
年份
已使用台时数
用途
备注
1
水平仪
S3
1
苏州
2012
2
经纬仪
J2
1
苏州
2012
3
计量装置
PLD-2400
1
方圆
2007
4
矿用锚杆拉力计
LDZ200
3
常州
2011
5
扭矩扳手
0-500NM
3
江阴
2011
6
锚索张拉仪
MS15-180/63
3
江阴
2011
7
比长钢尺
600
1
2009
8
比长钢尺
50
2
2011
9
钢卷尺
5
10
2011
第四章凿井施工方案及施工工艺
4.1井筒掘砌施工方案
红柳煤矿二号副立井0m~579.3m段为冻结法施工,579.3m~808.1m段为普通法施工。
井筒冻结期间完成地面临时设施和凿井措施工程,具备开挖条件后,首先开挖井筒上部30m(含锁口),然后安装吊盘、固定盘、锁口盘,吊挂井内管线等,为井筒正式开工做好准备(即完成上部30m井筒段掘砌,装好三盘,吊挂管线,标志施工准备结束,井筒转入正式掘砌施工)。
井筒掘砌作业方式,使用立井混合作业施工法。
与井筒相关的其它硐室及开口采取与井筒同时施工的方案。
附图:
井筒结构图1,2,3,4、2号副立井井壁平面图
4.2井筒施工工艺
4.2.1冻结段开挖条件
当井筒冻结段具备下列条件,方准开挖:
1.井筒中的水文观测孔水位由开始缓升后下降而趋于稳定,然后又稳定开始逐渐上升,直到迅速上升并溢出孔口。
2.由测温孔和水文孔资料分析,冻结壁已发展到设计厚度。
3.经过试挖,证明冻结壁已实际形成并与上述的观测结果一致。
4.去、回路盐水温差在2℃以内。
5.凿井施工设备及设施已安装完毕。
4.2.2临时锁口施工
二号副立井临时锁口深度7.0m,净径11.7m。
上部0.5m段采用砖混结构,以方便安装封口盘,0.5m以下采用素砼结构,厚度400mm,砼强度为C40。
采用短段掘砌施工,一掘一砌,掘支段高3.0m(视冻结情况及土层性质进行适当调整掘支段高)。
施工时,采用人工配合挖掘机环形台阶法或分块挖掘法挖掘,先挖掘锁口净径部分,再分块开槽刷帮并及时打点柱进行临时支护,必要时采取井圈背板临时支护措施。
锁口施工前,在井口附近备3-5架井圈及相应配件,以备急用。
锁口施工上口预留封口盘梁窝及各管路、风筒等通过口。
砌壁采用1.0m高金属组装模板,采用活节管从封口盘通过地面混凝土溜槽接搅拌机下口直接下料。
锁口施工结束后,利用铺板及钢梁对井口进行简易封口,并安装冻结表土段外壁砌筑模板。
该段浇注砼使用商品砼,经活节管入模。
4.2.3表土层段施工
1.掘进
表土段采用人工使用风镐配合小挖掘机挖土装罐(在井内吊挂形成后,使用大抓装罐),采用5m3和4m3吊桶提升,翻矸台自动座钩式翻矸,经溜矸槽溜入落地矸石仓,然后由装载机装入自卸汽车排到业主指定排矸地点。
2.砌壁
砌筑采用整体金属下滑钢模板,模板由地面稳车悬吊。
该模板加工成两段,在稳定土层中,采用3.6m大段高砌壁,在不稳定土层中采用2.5m小段高砌壁,以缩短围岩暴露时间。
外壁竖筋采用直螺纹链接,环筋均采用铁丝绑扎。
立模工艺为:
在工作面挖够一个段高后,先用中线检查掘进尺寸符合设计要求后,工作面找平后再绑扎钢筋,最后落直模找正固定后浇灌砼。
搅拌站设在井口附近,在井内吊挂系统没形成前,搅拌好的砼经溜槽溜至井口,由人工攉至临时加工的接灰盘,再经活节管对称入模。
在井内吊挂系统形成后,采用HTD-3.0型底卸式吊桶下料,底卸式吊桶接料后通过铺设的轨道人工推至井口,由提升钩头提升下井。
吊盘上设分灰器,砼卸到分灰器内,经8″钢丝铠装耐磨胶管对称入模。
入模砼使用插入式风动震捣器分层震捣。
4.2.4井筒基岩段施工
井筒基岩段掘砌作业方式,选用立井混合作业施工法。
此工法在掘砌循环中不需临时支护,砌壁出渣交叉进行,配以大段高整体钢模。
在每循环掘砌出渣后,随即进行永久支护。
简化了施工工艺、缩短了围岩暴露时间,利于工种专业化,利于提高机械化程度和快速施工,且施工安全性好。
该施工方法的工艺流程如下:
凿岩、爆破—出矸、找平—立模浇筑—出矸、清底
1.井筒基岩段掘进
井筒基岩段采用钻爆法掘进。
在井深50米前因放炮安全距离不够,采用手抱钻打眼放小炮,掏槽眼深度2.2m,其余炮眼深度2.0m,二掘一砌。
井深50米以后采用FJD-6A型伞钻钻眼,一掘一砌,设备及材料为:
FJD-6A型伞钻配YGZ-70型凿岩机和25×4700mm六角中空合金钢钎,Φ55mm十字型合金钻头,T220岩石抗冻水胶炸药,抗杂散毫秒延期电雷管,脚线长度10m。
采用光面、光底、减震、弱冲深孔爆破技术,详见基岩段掘进爆破图表:
图4-1、4-2,表4-3、4-4、4-5、4-6。
表4-3副立井井筒冻结基岩段预期爆破效果
序号
爆破指标
单位
数量
1
炮眼利用率
%
90
2
掘进断面
m2
126.6
3
每循环进尺
m
3.6
4
每循环爆破实体岩石量
m3
455.76
5
每循环炸药消耗量
kg
709.65
6
单位原岩炸药消耗量
kg/m3
1.56
7
每循环雷管消耗量
个
241
8
单位原岩雷管消耗量
个/m3
0.52
9
每循环炮眼长度
m
965.6
表4-4副立井井筒冻结基岩段爆破参数表
炮眼
名称
炮眼
序号
炮眼
数目
圈径
(m)
眼深
(m)
眼距(mm)
倾角
(度)
装药量
起爆
顺序
延期时间(ms)
雷管
段别
卷/眼
kg/圈
掏槽眼
1-8
8
1.8
4.2
690
90
5
48
Ⅰ
1
辅助眼一
9-20
12
3.4
4.0
880
90
5
72
Ⅱ
3
辅助眼二
21-40
20
5.1
4.0
800
90
4
96
Ⅲ
5
辅助眼
41-64
24
6.7
4.0
875
90
4
115.2
Ⅲ
5
辅助眼
65-94
30
8.3
4.0
870
90
3
108
Ⅳ
7
辅助眼
95-132
38
9.7
4.0
800
90
2
91.2
Ⅳ
7
辅助眼
133-180
48
11.1
4.0
725
90
2
115.2
Ⅳ
7
周边眼
181-241
61
12.5
4.0
640
87
1.5
64.05
Ⅴ
9
合计
241
709.65
备注:
采用T220抗冻水胶炸药。
周边眼用φ35mm药卷,长600mm,重0.7kg/卷;其它眼用φ45mm药卷,长600mm,药卷重1.2kg/卷。
毫秒延期电雷管起爆。
表4-5副立井井筒基岩段预期爆破效果
序号
爆破指标
单位
数量
1
炮眼利用率
%
90
2
掘进断面
m2
88.2
3
每循环进尺
m
3.6
4
每循环爆破实体岩石量
m3
317.5
5
每循环炸药消耗量
kg
550.8
6
单位原岩炸药消耗量
kg/m3
1.73
7
每循环雷管消耗量
个
156
8
单位原岩雷管消耗量
个/m3
0.49
9
每循环炮眼长度
m
625.6
表4-6副立井井筒基岩段爆破参数表
炮眼
名称
炮眼
序号
炮眼
数目
圈径
(m)
眼深
(m)
眼距(mm)
倾角
(度)
装药量
起爆
顺序
延期时间(ms)
雷管
段别
卷/眼
kg/圈
掏槽眼
1-8
8
1.8
4.2
705
90
5
48
Ⅰ
1
辅助眼一
9-22
14
3.6
4.0
805
90
5
84
Ⅱ
3
辅助眼二
23-42
20
5.4
4.0
890
90
4
96
Ⅲ
5
辅助眼三
43-68
26
7.2
4.0
865
90
4
124.8
Ⅲ
5
辅助眼四
69-102
34
8.8
4.0
810
90
3
122.4
Ⅳ
7
周边眼
103-156
54
10.5
4.0
600
88
2
75.6
Ⅴ
11
合计
156
550.8
备注:
采用T220岩石抗冻水胶炸药。
周边眼用φ32mm药卷,长600mm,重0.7kg/卷;其它眼用φ45mm药卷,长600mm,药卷重1.2kg/卷。
毫秒延期电雷管起爆。
2.井筒基岩段排矸
装岩采用HZ-6型中心回转抓岩机,提升容器为5m3/4m3座钩式吊桶,矸石吊桶提升到倒矸台后,采用座钩式自动翻矸,矸石经溜槽直接落地,然后定时用装载机集中装入自卸式汽车运出。
3.井筒基岩段砌壁
砌壁选用MJY3.6型整体金属下滑钢模板(带刃脚),砌壁段高为3.6m,与深孔光爆相结合,实现了一掘一砌正规循环作业。
模板由地面稳车悬吊,实行集中控制,该模板整体强度大,不易变形,接茬严密无错台,单缝式液压脱模机构操作方便。
拌好的砼直接装入3.0m3底卸式吊桶,由提升钩头提升下到吊盘上的分灰器内,由三根钢丝铠装胶管对称入模。
风动振捣器分层振捣。
4.内壁施工
井筒内壁采用金属装配式模板自下而上一次套壁施工。
当外壁掘砌至整体浇筑段上平位置时,采用锚网喷支护向下掘进井筒,至整体浇筑段下平时自下而上进行套壁。
采用金属装配式块模倒模法施工时,采用14套金属组装模板(段高1.0m)循环倒用,利用吊盘和辅助盘施工,模板倒换采用大抓绳从辅助盘提到吊盘下层盘组装。
上层吊盘作为铺设聚乙烯塑料板及分灰器放灰的施工盘,下层吊盘作为绑扎钢筋、稳模、砼入模振捣施工的操作盘。
辅助盘用六根钢丝绳(Φ28左右)悬吊在吊盘下(辅助盘为双层刚性结构,由处设计加工),作为拆模及井壁修饰、洒水养护的工作盘。
砼由底卸式吊桶下料至上吊盘经分灰器入模。
5.与井筒相关硐室的施工
硐室施工必须执行先探后掘,提前对硐室掘进方向进行探水,探水深度超过硐室掘砌深度10m,在硐室掘进荒断面布置3个孔。
钻进探水孔时注意观察孔内情况,如果涌水量大于5m3/h,立即停止打眼,埋设孔口管并关闭阀门,与矿方协商下一步的施工方案。
如钻孔内无水或单孔涌水量小于5m3/h时,则每探一个孔注浆一个孔。
为保证马头门、管子道、行人通道等硐室施工的整体性,采取和井筒同时施工的方案,井筒施工到相关硐室顶板上方1m时,先砌好上部井筒井壁
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- 红柳 煤矿 二号 立井 工程施工 组织设计
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