主副井施工组织设计.docx
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主副井施工组织设计
主、副斜井掘进工程
施工组织设计
二00九年五月十日
目录
编制依据及编制原则……………………………………………
第一章工程概况…………………………………………
第二章施工准备………………………………………
第三章施工方案及凿井系统设置………………………
第四章循环作业方式及劳动组织………………………
第五章主要施工设备选型及计算………………………
第六章工程进度计划及保证措施…………………
第七章质量目标及工程质量保证措施…………………
第八章安全技术措施……………………………………
第九章文明施工、环保与消防…………………………
第十章主要经济技术指标………………………………
第十一章施工中需要补充的专项安全技术措施………
一、编制依据
(1)《和丰鲁能煤电化开发有限公司沙吉海矿井井筒掘进工程施工合同》及相关施工图纸、技术资料等。
(2)《矿山井巷工程施工及验收规范》、《煤矿井巷工程质量检验评定标准》、《煤炭建设工程质量技术资料管理规定与评级办法》、《组合钢模板技术规范》、《混凝土强度检验评定标准》、《混凝土外加剂应用设计规范》、《煤炭工业煤矿井巷工程建设安装工程单位工程质量保证资料评级办法》、《煤矿建设安全规程》、《矿山安全法》、《煤矿安全规程》等与本标工程有关的国家及部颁现行的各种技术规范、规程、规定。
(3)企业自身施工综合能力。
二、编制原则
(1)根据沙吉海矿井斜井工程特点并结合我处技术实力,确定合理的施工方案。
(2)在可靠、实用的基础上,采用先进的施工工艺和技术装备,提高工作效率,促进技术进步。
(3)注重节能、减少定员、缩短施工工期,以减少和控制成本,提高经济效益。
(4)积极采用新技术、新工艺,确保工程质量和工期目标的实现。
(5)在整个施工过程中,要积极合理地采用和推广国内外行之有效的先进技术和先进施工组织管理经验,依靠科技进步实现快速、优质、安全、高效的目的。
第一章工程概况
第一节工程概况
和丰鲁能煤电化开发有限公司沙吉海煤矿位于新疆和布克赛尔蒙古自治县城东南63km,新疆和什托洛盖和什东-沙吉海矿区的南部,行政区划属和布克赛尔蒙古自治县管辖。
矿井设计生产能力:
初期1.50Mt/a,鉴于矿井内资源量丰富开采条件,开采技术条件好,虽受当前市场的限制,但具备扩产的条件,故设计在主要环节(主井、副井、风井)留有扩产至5.0Mt/a的余地。
井筒特征表
序
号
井筒特征
井筒名称
备注
主斜井
副斜井
1
井筒坐标
经距(X)
5164266.75
5164198.45
纬距(Y)
15469095.79
15469077.49
2
提升方位角(°)
152
152
3
井筒倾角(°)
16
18
4
井口标高(m)
+827.0
+826.75
5
水平标高(m)
第一水平
+522.7
+550.0
最终水平
6
井筒深度或斜长
(m)
第一水平
1124
915.6
最终水平
7
井筒直径或宽度
(m)
净
5.2
5.4
掘进
5.44
5.64
8
井筒断面积
(m2)
净
18.87
20.01
掘进
20.79
22.27
9
砌壁
厚度(mm)
120
120
材料
锚喷
锚喷
10
井筒装备
带式输送机、架空乘人装置
双钩串车
附:
主斜井井颈及明槽开挖平剖断面图;主斜井井颈平剖断面图;主斜井井颈配筋图;主斜井井筒平剖断面图;
副斜井井颈及明槽开挖平剖断面图;副斜井井筒平剖断面图;副斜井井筒配筋图;。
第二节自然地理
井田位于准葛尔盆地西北边缘,和什托洛盖含煤拗陷沉积盆地东段,库伦铁布克背斜的北翼,井田总体地势为北高南低,属低山丘陵地貌,海拔标高为+800~+1062m,相对高差10~20m。
井田属内陆干旱气候区,受西北环流与北冰洋极地气团及地形的影响,光热资源丰富,多风少雨,蒸发量是降雨量的13倍之多,昼夜温差大。
井田属低山丘陵地貌,基岩裸露,第四系覆盖较少,地势总体北高南低,东高西低,地形有利于自然排水。
位于井田西部的阿勒泰地区煤矿四号井以西的冲沟,其最高洪水位标高为+818m。
井田内无常年性河流,气候干燥,降雨量少,蒸发大。
进入到春季融雪期或夏天的雨季,雪融水或阵雨、暴雨易在地表形成暂时性地表水流,在顺地形坡度或冲沟向下游渲泄的同时,可通过地表风化、构造裂隙、火烧层等入渗补给地下水。
由于暂时性地表水流具有时间短、速度快的特点,对地下水的补给主要表现在瞬间补给,其补给量较少。
第三节煤岩赋存特征及工程地质
一、煤岩特征
岩层及各煤层的顶底板岩石饱和状态下抗压强度及其它力学指标均较差,总体上说明岩层及各煤层的顶底板岩石稳固性属差—坏的类别。
需特别强调的是,岩层及各煤层顶底板岩石主要结构体形式为薄层状、碎块状,层理、节理等结构面较发育,泥质含量高,岩石内部聚合力较小,层间结合力较弱,且主要可采煤层均位于地下水位以下。
在此状态下,各煤层顶底板岩石因受地下水的影响,强度降低,且极易软化。
而通过钻探取出的煤芯样为碎块状—粉末状,亦为不稳定岩层。
因此,在今后开采过程中,应采取有效措施,加强煤层顶板及其煤层自身的管理力度,在施工中,应短掘短砌,防止围岩的移动。
同时还应防止煤层底板底鼓现象的发生,注意加强排水,特别在采区跨度大于10米时,应及时支护和衬砌,严防顶板坍塌冒顶。
二、煤层瓦斯、煤尘
根据矿方资料,为低瓦斯矿井。
井田煤层由浅至深,瓦斯含量有增高趋势,煤层易自燃,煤尘具爆炸性危险。
三、工程地质
通过井筒检查钻控制的情况,共控制了编号煤层8层,各煤层的顶板岩石为砾岩、中粗砂岩、泥质粉砂岩、细砂岩、粉砂岩夹层。
泥质粉砂岩、粉砂岩为泥质、粉砂质结构,薄层-中厚层状构造,常见有水平层理、缓波状层理,岩石极软。
细砂岩、中砂岩、粗砂岩为粒状结构,块状构造,多为泥质充填,常见有平行、板状、楔状交错层理,岩石较软。
控制的各煤层的底板岩性为泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩。
泥质粉砂岩为泥质粉砂状结构,薄层-中厚层状构造,层理、节理发育,多泥质充填,岩石极软。
仅个别层位以中砂、细砂、粉砂岩为底板时,属次软岩石。
第四节地质构造
井田位于和什托洛盖中新生代凹陷盆地中—东部,和什托洛盖复式向斜的北翼,库伦铁布克背斜的南翼。
岩层呈单斜状态产出,地层走向为北东—南西向,倾向南东,侏罗系地层倾角7°-28°,由东向西由缓变陡;井田断裂构造简单,断裂不发育,井田通过二维及三维地震解释了两个孤立断点、解释断层3条:
2号(B级)断点:
正断层,位于11勘探线南部,倾角66°,落差50m;3号(A级)断点:
正断层,位于14勘探线南端于勘探边界交点处,倾角63°,落差30m。
全区共解释断层3条,其中正断层2条,逆断层1条。
其中F1断层:
为逆断层,位于井田西南部8线ZK8-102号孔北约170m,走向北北东,倾向北北西,倾角45-55°,落差0-50m,区内延展长度2480m;
F2断层:
为正断层,位于井田中部,11线ZK1102号孔南约30m,走向北东,倾向北西,倾角60-65°,落差0-16m,区内延展长度790m;
F3断层:
为正断层,位于11线中部,ZK113号孔北约80m,走向北东,倾向南东,倾角60-65°,落差0-18m,区内延展长度800m,根据地震控制与解释成果,井田构造属简单类型。
第五节水文地质
矿床充水主要源于第Ⅴ含水层裂隙孔隙含水层的补给。
据ZK1201、ZK1202钻孔抽水试验资料:
单位涌水量q=0.0049~0.0068l/s²m(q<0.1l/s²m),渗透系数K=0.0025~0.0082m/d,水患威胁程度属富水性小的含水层。
由此可知第Ⅴ含水层透水性较差,富水性较弱。
井田属顶底板直接充水、水文地质条件简单的煤矿床,水文地质勘探类型为二类一型。
另据井田附近生产井调查的资料,矿井排水量在10-300m3/d之间。
由此充分地说明了矿井内赋煤地层富水性较弱,从而进一步说明各含水层之间的水力联系不密切。
第二章施工准备
一、施工准备工作
目前工业广场“三通一平”尚未形成。
根据招标文件要求,施工范围内的临时道路、临时供电、供水、通讯及场地平整,由施工单位负责解决。
1、施工供电:
施工采用临时电源,柴油机发电。
斜井主要用电电压为380V、660V、1140V三种,故发电后进行变压至合适电压等级。
附:
临时供电系统图;
井筒施工负荷统计表。
2、施工压风:
在井口附近建两井共用临时压风机房,向工作面送压风。
3、供水:
施工及生活用水采用从60km外汽车拉水,工广内建临时蓄水池;后期使用永久供水管路的水作为施工水源。
4、地面排水:
修筑临时排水沟与工业广场排水系统连通,排入指定位置。
5、生活设施:
根据建设单位划定的建设范围,进行大临设施布置。
6、排矸:
井下采用皮带运输。
地面采用汽车排矸,矸石排运距离小于1km。
7、通讯:
在施工准备期采用移动电话与外界联系,有条件时增设直拨电话,在生活区内设自动电话内交换机。
二、临时工业广场布置
根据矿井施工工艺和劳动组织要求,为满足施工生产和施工人员生活需要,进行临时建筑的规划和施工。
施工总平面布置遵循以下原则:
1、经济实用,方便生产生活,各临建的相互位置符合施工工艺需求;
2、尽量避免人流、物流的交叉干扰,避免器材、设备的长距离搬运;
附:
主副斜井施工大临工程用地一览表;
主、副斜井施工临时工业广场平面布置图。
第三章施工方案及施工方法
第一节表土及风化基岩段施工
一、施工方案
根据两斜井井筒设计技术特征、相关技术资料及我处以往类似斜井施工经验,对该斜井掘砌施工方案进行选择和优化,为保证井筒掘砌施工技术的可靠性、先进性及其施工的持续稳定性,确定井筒施工方案如下:
1、明槽段施工
明槽段选用PC600-7型挖掘机挖土、10吨自卸汽车排土、HBT-60A型砼输送泵输送混凝土,配内、外钢模板整体连续浇筑砼。
施工过程中,根据实际开挖土层情况作适当调整。
同时分别视土层稳定情况采用支撑加固或台阶木桩法护坡,以减少开挖工程量,确保边坡稳定。
在明槽段施工期间,视实际情况考虑设地面降水水井和工作面超前降水小井排水。
2、井颈段施工
本段主斜井采用EBZ160CD综合掘进机掘进,U型钢棚背板临时支护;副斜井采用爆破掘进,放小炮震动和多台风镐掘进,U型钢棚背板临时支护。
主斜井使用综掘机自带的刮板机向胶带运输机上装矸,通过胶带运输机将矸石运至井口;副斜井利用LDWZ160A挖斗装碴机往胶带运输机上装矸,通过胶带运输机将矸石运至井口。
各井胶带输送机将矸石卸至井口后,由铲车装矸汽车排矸,运至矿方指定位置。
井壁均用长7.5m模板台车进行混凝土砌筑。
混凝土装入自制运砼车,通过提升绞车运至井下,利用砼输送泵入模。
当通过地质构造及围岩破碎带时,采用管棚注浆法对围岩进行加固,同时采用超前支护、缩短棚间距的方式加强临时支护。
二、施工方法
(一)、明槽开挖
明槽开挖采用机械挖方为主,人工挖掘为辅进行,明槽工作面配备一台PC600-7型挖掘机和10T自卸汽车,挖掘机挖土,汽车排土,挖掘机和汽车下坑作业,以加快挖掘速度。
在保持边坡稳定的前提下,适当放大边坡角度,设观测点观测边坡变形情况。
施工时根据具体情况采取支撑加固法或台阶木桩加板桩法护坡,减少开挖和回填量,明槽分层开挖,汽车从明槽汽车道进出。
明槽挖出后,开始从下向上挖基础,砌碹,基础槽及底板应夯实,砌碹模板采用钢模板,砼输送泵入模浇注。
明槽段井筒砼浇注砌碹完成,砼达到设计强度后,即进行明槽回填,以机械为主、人工为辅,回填前,在井筒外侧铺设一层油毡防水,采用土质好的黄土分层对称均匀回填,逐层夯实,每层松铺厚度不大于30cm,回填料粒径不大于50mm。
(二)、井颈段施工
掘进时,主斜井采用综合掘进机掘进,U型钢棚背板临时支护;副斜井采用一次爆破挖掘法挖掘,放小炮震动和多台风镐掘进,U型钢棚背板支护。
当地层松散和稳定性差时,采用超前钢管棚注浆法作临时支护,掘支段长1~2m,7.5m长滑模砌筑台车砌筑。
排水:
施工中,在工作面设置1~2台BQF-50/25风动潜水泵向设置在工作面附近的临时水箱(容积约5m3)排水,再利用潜水泵接力将水排至地面。
当涌水量大于10m3/h必须进行工作面预注浆。
砌碹:
砌碹采用整体模板台车砌筑。
砼按照设计配合比经设在井口附近的砼搅拌站拌和后,用砼输送车运至井下,再由砼输送泵入模。
(三)、支护形式
1、一次支护
掘进后工作面先进行一次支护,支护形式为架设25U型钢,钢架外面使用钢筋砼背板背紧,然后喷砼封闭。
钢筋砼背板规格:
长×宽×高为1300×100×50mm。
25U型钢棚距1m,两架之间设拉筋9道,拉筋采用Φ18mm钢筋,25U型钢底鞋采用12mm厚、250×250mm钢板制成。
2、二次支护
在工作面后60~70m位置绑扎钢筋,利用模板台车砌筑,进行二次支护。
环筋采用Φ18mm,@300×300mm,纵向筋Φ16mm,@300×300mm。
3、砼支护工艺:
①、砼墙基础,应清理浮碴直至实底,基础槽内不得有积水。
②、按照设计要求绑扎钢筋。
③、支模前要对中、腰线进行检查,将模板台车下放到位撑开,严格按中腰线进行调整固定。
④、混凝土的搅拌,通过井口料场自动计量配料机将水泥、砂子、石子、外加剂等放入料斗内,通过JS—750型搅拌机搅拌,搅拌时间不得低于1.5min。
利用砼输送泵将搅拌好的混凝土输送入模。
⑤、根据砼强度和围岩压力大小确定巷道模板和碹胎的拆模期,浇筑砼的拆模期不应少于1d。
第二节基岩段施工
一、施工方案
(一)机械化配套作业施工方案
为确保快速、优质、安全施工,实现多工序平行交叉作业,确定基岩段井筒采用斜井机械化配套作业线施工。
主斜井采用EBZ160CD综合掘进机掘进,一次成巷作业法施工。
副斜井采用中深孔光面爆破、全断面掘进,一次成巷作业法施工。
两井每循环进尺均为2.5m,每日三个循环。
工作面机械化配套作业线布置如下:
主斜井采用综合掘进机掘进;副斜井采用人工凿岩平台作为工作面作业平台,分上下两层作业,工作面布置10台YT-27型风动凿岩机,上层布置4台,下层布置6台。
装、排矸:
主斜井工作面由EBZ160CD综合掘进机上自带的刮板机直接向胶带运输机上装矸;副斜井工作面配LDWZ160A型挖斗装碴机向胶带运输机上装矸。
两井筒内各布置一套TD75胶带运输机系统负责矸石运输。
矸石运至地面后,用ZL-50型装载机配10T自卸汽车排矸。
为方便材料运输和人员上下,两井口各布置一台JK-2.5/20型矿井提升机,选用18×7-ф22-170钢丝绳作为提升绳,分别配1.5吨矿车串车(每钩3辆)及人行车。
砌碹:
砌碹采用金属模板,砼按照设计配合比经设在井口附近的砼搅拌站拌和后,装入砼运输车,利用提升机运至井下,利用砼泵直接入模。
(二)综合防治水
1、直接堵漏:
对于工作面涌水压力小、水量在0.5m3/h以下的集中出水点,在出水点处安设导水管,并采用直接堵漏技术直接堵水。
2、工作面强排:
当风化基岩及基岩段工作面涌水量较小时(小于20m3/h),在工作面附近安装一临时水箱,利用风泵将工作面涌水排到水箱内,再利用D46-50×7卧泵将水箱内的水排至地面。
3、工作面预注浆:
当风化基岩及基岩段工作面涌水量较大或有强含水层时,则采用工作面预注浆法通过含水层,注浆长度30~40m,利用潜孔钻机钻眼,水泥-水玻璃单双液预注浆。
(三)、特殊地层施工
井筒在穿过软岩破碎带、膨胀性泥岩层时,为了加快施工进度,保证井壁施工质量,确保施工安全,在井筒穿过软岩破碎带,膨胀性泥岩层等不良地层时,应根据不同情况,分别采取如下措施:
(1)增加周边眼数量,缩小其间距及抵抗线,减少装药量。
(2)井筒断面心爆破,借助风镐等刷井帮。
(3)严格控制水对井帮围岩的侵蚀,工作面中心设集水坑,及时排除积水,保证井底工作面干燥无积水。
二、施工方法
(一)凿岩方式
1、主斜井
(1)采用综掘机沿顶底板截割并通过自带的刮板运输机自行装矸,由胶带运输机运至井口。
(2)生产产工艺流程:
开机前准备→掘进机割、装、运→运料、清浮矸→临时支护→锚网支护→下一个循环。
(3)检修工艺流程:
检修前准备→检修掘进机各部位、加油、更换截齿,检修各部刮板输送机、带式输送机及输送机延伸,其他工作→正常掘进。
(4)掘进机截割工艺:
掘进机采用横向往复式截割,截割时将截割头调至井筒中,由井筒下中部开口进刀,左右摆动先割出槽窝,然后由下向上进行截割,进刀深度以0.5m为宜,截够2.5m后进行临时支护、锚网喷一次支护。
如此循环进行。
2、副斜井
(1)凿岩机具及配备
基岩段采用多台YT-27型风动凿岩机同时钻眼,Φ22m,L=3200mm中空六角钢钎,Φ42mm“一”字型合金钢钻头,全断面掘进一次成巷,双楔形掏槽,掏槽眼深3.0m,其它眼深2.8m,光面爆破。
(2)爆破器材
选用2#煤矿许用硝铵炸药,1~5段毫秒延期电雷管,KBF-200型放炮器起爆,水泡泥充填,黄土炮泥封口。
(3)爆破参数
按照工期要求和光面爆破参数确定设计,为满足中深孔爆破要求掏槽采取双楔形掏槽。
①、炮眼设计深度
根据围岩地质条件和循环进度安排,井筒掏槽眼深3000mm,辅助及周边眼深2800mm,施工期间可根据具体情况适当调整炮眼深度。
②、炮眼布置
采用双楔形掏槽,周边眼间距不大于300mm,施工过程中根据围岩具体条件和光面爆破要求调整周边眼间距。
③、装药及起爆顺序
a、装药结构
为了提高爆破效率,采取反向偶合连续装药结构,若遇煤层时必须采用正向装药结构。
b、起爆顺序
一次爆破成型,爆破从掏槽眼至内层辅助眼、帮部周边眼依次起爆,最后起爆底眼,确保光爆效果。
c、连线方式
为避免产生瞎炮,全部采用大串联连线方式。
00
(4)钻爆施工
①钻爆工艺
钻眼前准备→钻眼→检查瓦斯(过煤层时)→装药联线→检查瓦斯(过煤层时)→撤人放警戒→爆破→检查瓦斯及爆破效果→洒水消尘、维护顶板→出矸→临时支护→打顶锚杆→打帮锚杆。
②钻爆工序要求:
a、钻眼前,必须详细检查迎头10m范围内的支护,发现问题及时处理。
b、必须依据中腰线在工作面按炮眼布置标定眼位。
c、严禁钻眼与装药平行作业和严禁在残眼内钻眼,并坚持湿式钻眼。
d、爆破要严格执行“一炮三检”和“爆破三连锁”制度。
e、爆破采用先拉槽后刷帮压顶的方法,反向装药(过煤层时正向装药),串联式联线方式,使用毫秒电雷管,每眼使用2个水炮泥。
f、爆破前工长必须派专人在所有通往爆破地点和贯通地点的各个通道口爆破撤人距离以外安全有掩护的地点设置警戒。
每一警戒点搁2人放警戒,设好警戒后,一人负责警戒,另一人返回通知已设好警戒。
只有每个警戒点的警戒员都通知后才可装药爆破,爆破后警戒员只有接到撤除警戒的命令后才能撤警戒。
附:
副斜井炮眼布置平剖图;
副斜井爆破参数表、预期爆破效果表。
(二)支护
1、临时支护
临时支护采用锚杆前探梁。
每根前探梁分别用两道吊环固定在紧靠工作面的两排锚杆上,前探梁上用木板梁(3500—4000mm×150mm×50mm)维护,木板梁两端伸出前探梁不小于20cm。
前探梁采用直径75.5mm,长3.0m以上的钢管制作。
吊环直径125mm,长12cm的钢管(管式吊环)制作。
穿前探梁时,必须有专人监护顶板及巷帮。
2、永久支护
基岩段设计采用锚网喷+砼砌碹支护形式。
⑴一次支护
锚网喷为一次支护,金属网采用Φ6.5mm,网格为100×100mm。
锚杆采用Φ18mm螺纹钢,长度为2200mm,全长锚固。
托板为100mm×100mm×8mm球形托板,药卷为Φ23mm×600mm树脂药卷。
支护工艺
①、敲帮问顶,操作人员站在永久支护下,用不小于2.5m长的长柄工具处理干净顶帮的活矸(煤),并进行敲帮问顶。
确保无问题后,人员站在已形成的永久支护下,挂联一片顶网。
顶网联好后,在紧靠迎头两排锚杆上好吊卡,施工人员及时顶起网,沿前探梁前移,并及时用木板梁护住前探梁上顶板,板梁与前探梁间用木楔背紧。
顶板护好后,撤出迎头所有人员,由外向里打顶锚杆。
②、上前探梁时,不少于5人,1人观察顶板并协调指挥、
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