第三章 矿井建设施工方案及施工组织

第三章 矿井建设施工方案及施工组织第一节 井筒施工方案及施工组织3.1.1 表土施工方案的选择：1表土层地质特征：根据李村矿井主井、副井井筒检查钻孔地质报告所揭露的地 层，自上而下为：第四系黄土覆盖层、第三系、二迭系上统上石盒子组，二迭系 下统下石盒子组、二叠系下统山西组、石炭系上统太原组地层。根据含水介质的岩型组合、空隙类型及含水特征，矿区内可划分为三大含水 岩系，即：第三、第四系松散岩类空袭含水岩系；石炭、二叠系碎屑岩夹碳酸盐 岩裂隙含水岩系；寒武、奥陶系碳酸盐岩裂隙岩溶含水岩系。本次井筒开拓仅穿 越前两个含水岩系。由地址柱状图可知：李村矿井的工业场地处第四系冲积层厚度为90m左右，其 下部含有砾石层；风化基岩根据邻近矿井情况厚度为55m左右，表土层不稳定； 冲积层埋深120.50m,强风化埋深131.50m,中风化埋深137m,弱风化埋深171.30m。 第四系及风化基岩均为含水层，第四系含水丰富，风化基岩含水性差异较大。2 施工方案比较：2、1 普通法施工：适用条件：普通法施工适用于表土层坚实稳定、结构均匀、且含水量较小或 渗透性弱。优点：成本较低；准备工作简单；工序简单，便于操作；施工速度快。缺点：使用局限性大。李村矿的表土段不稳定，涌水量大，不可采用普通施工法。2、2 注浆法：适用条件：裂隙含水岩层或岩溶溶洞，裂隙宽度大于0.15-0.2 mm,含水砂 砾层，中粗砂层，细砂、流砂层；含水层距地表较浅、较厚，或含水层虽薄，但 分层距离较近，注浆深度一般为500m左右。含水砂层埋深小于50m，层厚10m 左右。优点：可在施工准备期进行，有利于缩短建井工期；作业条件好、安全。缺点：注浆深度大，要求钻孔技术较高，需分段止浆，工艺较复杂；孔深， 需要大型钻机设备。李村矿的表土段地质特征为粘土，其次为泥岩、砂岩，注浆效果不佳，因此 不可以采用注浆法。2、3 钻井法： 适用条件：以表土层为主的井筒施工；煤系岩层，其层厚约占全井深度1/4 左右；岩石层虽较厚，但钻井直径较小，扩孔次数不多。以钻一次、扩一至二次 为最佳；地质条件复杂，如表土层中的含水流砂层、膨胀性粘土较厚，岩石层涌 水量较大的井筒施工。优点：施工速度快。 缺点：成本高，所需设备较多。 钻井法施工的全部作业均在地面进行，李村矿主井井筒直径较大，需要增加扩孔次数，影响钻井速度；其次钻井法施工在埋深达120.50m的冲积层可取得较 好效果，但遇到泥岩、砂岩层时钻速较低、刀具费用较高，成本加大；最后工业 场地狭小，不能安装大型设备。故不采用钻井法施工。2、4 沉井法：适用条件：在不含有卵石、漂石，底部有隔水粘土层，总厚度在100m左右 的不稳定表土层中。优点：需用设备极为简单，工艺简便，容易操作，准备期短易上马，工期短， 成本低，井壁质量好。缺点：适用条件受限制，因井内不灌水，井内外压力不平衡。容易引起涌砂 冒泥，地面塌陷，安全性较差。李村主井表土段和风化基岩段厚180m,厚度过大，立井垂直度要求较高，深 沉井不宜准确掌握掘进部位，井筒的偏斜和下沉速度不宜控制，可靠性较差，故 不选用沉井法。2、5 混凝土帷幕法： 适用条件：适用于下列地层的立井、斜井或其它地下工程的施工：粗砂、粉 砂等各种流砂层；卵石含水松散地层；粘土含水地层；各种互层，特殊复杂地层。目前施工深度宜在100米以内，以下地层不宜采用：岩溶地层，严重漏浆地层， 含承压水水头较高的砂砾地层。优点：施工较简单；施工准备工作和施工工艺较简单；设备和机具及其用电量均比较少；因此，准备工作期限比较短，有利于缩短建井工期。适应性强，封底可靠，可以有效地通过含有卵石、砾石、粉砂或地下水大等复杂冲击地层；还可以根据需要使混凝土帷幕嵌入稳定地层内一定深度，开挖井筒时不需要另做封 底工作。工艺技术较为成熟质量较为可靠。 钢材、木材耗用量较小。需要的大 宗材料水泥、砂子和石子易就地解决，有利于降低工程成本。改善了井筒开 挖作业环境。缺点：施工深度浅，有局限性。 李村矿矿井井深较深，不能采用混凝土帷幕法。2、6 冻结法： 适用条件：松散不稳定的冲积层、裂隙含水岩层、松软泥岩、含水量和水压 特大的岩层；地下水含盐量不大，且地下水流速较小时（流速vl710m/s），均可 使用冻结法。井筒直径大小和深度基本上不受限制。优点：对地质和水文条件复杂的含水层、淤泥层、破碎带以及基岩含水层等 的适应性强，施工安全可靠，为立井最常用冻结方案；整个冻结馆内盐水一次循 环，克服温差过大引起短管现象；可利用盐水正反循环达到初期加强上部冻结和 后期加强下部冻结；冻结器结构和工业、供液管安装均简单。缺点：施工工艺复杂，设备较多，管材消耗多，成本较高，工期准备时间长。 根据地质报告和以上各种施工方案的对比，确定主井井筒表土及风化基岩段 均采用冻结法施工，冻结段采用钢筋砼双层井壁，基岩段采用普通法施工。 3冻结法施工方案的设计：3、1 冻结方案的选择：1）一次冻结全深的方案 特点：1、从地面到需要冻结的深度一次冻结。2、全部冻结管都穿过不稳定含水底层，一般插入不透水基岩 10 米以上。3、来自冷冻站的低温盐水进泵压入 干管，经供夜管输入冻结管底部，并沿环形空间上升，经回液管到集液管、干管 返回盐水箱内，如此反复循环，与地层经行热交换，以达到冻结的目的。适用条件：1、适用于各类地层。2、不宜采用其他冻结方案的地层。3、冻 结设施能满足积极冻结期最大需冷量的要求。2）差异冻结方案 特点：1、冻结管采用长短管间隔布置，下部长管间距较上部冻结管的孔间距大一倍，为使上下冻结壁的交圈时间和厚度相适应，可适当加大长管的供液管 直径，采用正循环，而短管采用反循环。2、上部利用长短管共同冻结，尽快形 成冻结壁，给井筒提前开挖创造条件，下部由于冻结管间距大，冻结壁较薄，减 少了井筒下部的冻土挖掘量。适用条件：1、上部为含水丰富的冲积层，含水量较大，需要冻结，但地压， 水压不大。2、冲积层以下的基岩厚度占井筒总深度的比例小，且与冲积层有水 力联系。3）局部冻结方案特点：1、较一次冻结全深节约冷量，成本低。2、井下打钻工程量小，但施 工条件较差，技术要求高。3、打钻及冻结工作 必须等井筒施工到一定深度后进 行，延长井筒施工工期。4、在井内安装盐水管路不方便。适用条件：1、上部冲积层含水少和稳定性好，而下部含水性土层多，稳定 性差。2.井筒穿过的地层只有中部或下部有少量厚度较小的不稳定含水层。4）分期（段）冻结方案特点：分期冻结是将一个井筒所需冻结深度，分为两段或两段以上进行顺序 冻结，当上段冻结一定时间并转入井筒掘砌后，再开始下段冻结。使用条件：1、当冲积层较厚，中部较好的隔水层，可作为分期冻结的止水 底垫 2、冻结基岩段占冻结总深度的比例较大。根据李村矿地址柱状图、地层结构和水文地质，选用一次冻结全深冻结管不 变径的冻结方法。3、2 冻结深度的确定：井筒检查孔资料表明，主井冲击层底板埋深为120.50m，强风化埋深131.50m, 中风化埋深137m，弱风化埋深171.30m,风化基岩根据邻近矿井情况厚度为55m 左右。冲击层底部基岩风化严重，且两者有水力联系，冻结深度要穿过基岩风化 带，深入不透水基岩 10m 以上，这样做的目的是使冻结壁底部形成“冻结底垫” 防止底部透水事故的发生。选取15m，主井冻结深度暂定为190m。3、3冻结壁厚度的确定：1）盐水温度降低盐水温度对加快冻土扩展速度和提高冻结壁强度、稳定性有一定作用， 但也相应的要降低冷冻设备的制冷效率和加大冷冻站的制冷量。根据国内的经 验，设计层位的盐水温度一般可按冲击层厚度及井筒净直径选取。并根据不同深 度的冻结壁承压需要选用冻结期的盐水温度，已达到有效的利用冷源，提高经济 效益。参考建井手册，冲击层厚度100m120m6.0m， 设计层位盐水温度参考-22C-27C。选取积极冻结期盐水温度为-27C,维护冻 结期盐水温度为-24 Co2）钻孔偏斜率和终孔间距钻孔偏斜率直接影响布置圈的直径和终孔间距。参考建井手册，冲击层埋深 100m120.50m200m 时钻孔偏斜率取 0.2%0.25%，终孔间距取 2.0m2.3m。 主井井筒冻结较深，钻孔偏斜率选取0.2%，并每隔50m进行观测。终孔间距为2.2m。3）冻结壁平均温度根据选取的冻结孔间距L=1.3m盐水温度Ty=-27C初选冻结壁厚度E=2.4以 及预计的井帮温度Tn=1C计算冻结壁平均温度。其中根据地压值和井筒掘进直 径初选冻结壁厚度E选取2.4m，根据0.13H计算地压值P=0.13H=15.64MP。初 步设计冻结壁平均温度为-8C。4）冻结壁厚度计算参考建井手册，极限抗压强度b在冻结壁平均温度为-8C和砂土情况下为 110MP；安全系数k 一般取22.5，取2.2；允许抗压强度b 由Q = ?二50MP；k按拉麦的第四强度理公式：-1)=2.73m。其中R -井筒掘进n半径，为井筒净半径与井壁厚度之和。其中净半径3.25m，内壁厚0.55m，外壁厚 0.5m。根据计算结果和经验，取井筒冻结壁厚度2.8m。表3-1 冻结壁计算参数表序号参数名称单位参数值1控制层地板埋深m120.502地压值MP15.643冻结壁平均温度C-84冻土极限抗压强度MP1105冻土允许抗压强度MP506安全系数2.27冻结壁厚度m2.84简述施工方案和施工工艺4、1破土：1）试挖 ：主井筒表土段试挖必须同时具备以下条件:1 水文观测孔内的水 位已有规律的上升并冒水； 2测温孔的温度降至设计要求值，证实含水层的冻结 壁已交圈； 3 按不同地区、地层的冻结速度以及冻结壁的平均温度推算，在井筒 掘砌过程中，每一岩层的冻结壁厚度和强度均能符合设计要求。2）开挖前的准备工作:包括四通一平；临时工业建筑已交正常使用，并能适 应井筒施工的需要；锁口、井口盘、井口棚、固定盘和凿井吊盘、稳绳盘施工安 装；提升信号系统安装完毕；压风系统安装完毕；混凝土搅拌运输系统运转正常； 冻结壁交圈后1020天后试挖及技术培训。3）正式开挖: 主井筒表土段正式开挖必须同时具备以下条件：1 根据水文 孔和测温孔资料，确认全部含水层的冻结壁均已交圈；2通过试挖已证实冻结壁 已有一定的厚度，按冻土扩展速度推算，不同深度的冻结壁厚度和强度可以适应 掘进速度要求；3 正式开挖前的准备工作已全部就绪。4、2提升与排矸：主立井井筒施工选用V型井架，采用二套单钩提升系统，提均选用JKZ-2.8 /15.5型提升机，配3.0m3吊桶。首先挖掘机靠近井壁，与抓岩机同时挖罐窝， 然后在吊桶两侧对吊桶集中装土，抓岩机在罐侧装土，挖掘机边松土边装土，两 个吊桶交替提升运输。松动爆破时，配以大抓装罐。翻矸台为座钩式自动翻矸，经溜矸槽溜入落地矸仓，然后由自卸汽车排到业 主指定的排矸场地。4、3 排水：冻结法施工最大特点是防止井筒内部的涌水和径流，实现打干井，所以表土 施工不设排水设施，但为了适应下部基岩段的施工，在井筒中应设置排水管和深 水泵。4、4 临时支护：主井井筒表土段采用短段掘砌单行混合作业，故不需临时支护。4、5 段高确定： 影响掘进段高的主要因素为：岩层性质，地压与冻结壁强度，冻结管偏斜和 掘砌速度。井深50m以内，一般冻土未扩入荒径，井帮稳定性差，易引起片帮坍塌，采 用短段掘砌，段高3m；井深50m100m范围内，一般冻土已接近或扩入荒径以 内，冻结壁的厚度和强度的储备系数较大，井帮稳定性好，采用段高掘砌 3m； 井深150m以下，尽管冻土扩入井内较多，但由于冻结孔间距较大以及部分冻结 管偏斜而靠近井帮，或偏入井内，使冻结壁有效厚度减薄，强度受到削弱，加上 地压大，冻结壁强度的储备系数较小，尤其是粘性土层的流变特性更为显著，井 帮易于变形和片落，掘进段高为 3m。4、6永久支护（壁座、锁口）的施工：1）锁口施工：井壁冻结完成后进行临时锁口施工，根据现场实测,主立井井 口标高为+936.80m,因此主立井临时锁口标高定为+9367.2m，主立井井筒利用上 部的7m。采用短掘短砌，浇注采用金属组装模板，段高3m，浇注500厚的C25 素砼作为临时锁口。为防止井壁下滑，设防滑壁墩。锁口安排在井筒冻结交圈前 施工。在临时锁口井壁上口直接铺设封口盘，挖掘机留置于井下。待井筒施工完 成后进行永久锁口2）外层井壁施工方法、施工材料：主井筒表土段外壁砌壁采用整体下滑液 压金属模板，模板下部刃脚设有钢筋出口，搭接钢筋长度埋在土里并整平，用以 钢筋搭接；搅拌站设在井口，通过溜槽将混凝土溜至2m3底卸式吊桶下至井下。 吊盘上设分灰器，砼卸至分灰器内，再经由 3 根 8 分钢丝铠装耐磨胶管对称入模。 入模砼使用插入式风动震动棒振捣。3）壁座施工：主井筒壁座掘进与井筒同时进行，矸石清理完毕，经技术人 员验收壁座尺寸满足设计要求后，开始绑扎壁座钢筋，绑扎按由外向里的顺序进 行，钢筋绑扎完，经甲方验收合格后，由下向上与井壁共同浇注。4）内层井壁施工方法、施工材料：为保证内层井壁的质量和施工速度，主 井筒冻结段内壁采用十套金属组装模板套壁，浇注前，按设计要求绑扎钢筋，然 后自下向上连续浇注内壁到锁口盘下口。在吊盘上盘下放钢筋，中盘连接钢筋， 下盘稳模浇筑。下盘下部挂设辅助盘，用于拆模施工。每个班组拆、立、浇注三 模（即3m）,每个圆班连续浇注9 m。下料采用底卸式吊桶下到上吊盘，经分灰 器对称入模；砼添加水泥用量3%5%的JQ-P8型硅质抗裂密实防水剂。4、7 施工期的确定：主井表土及风化基岩段外壁进度130m/月，套内壁进度300m/月，综合进度 90.7m/月。表土及风化基岩段63天。3.1.2 井筒基岩施工方案：1 井筒施工掘砌作业方式：1、1 掘、砌单行作业：优点：工序单一,设备简单,管理方便,当井筒涌水量小于 40m3/h 任何工程地 质条件均可使用。特别是当井筒深度小于400m，施工管理技术水平薄弱，凿井设 备不足,无论井筒直径大小,应优先考虑采用掘砌单行作业。由于煤矿立井穿过的 岩层多数为较松软、破碎或含水丰富的岩层，而这种施工方式允许在掘进后及时 进行永久支护， 适应性强。缺点：这种作业方式掘砌交替频繁， 井壁接茬多， 井壁的整体性和封水性有所 降低。1、2 掘、砌平行作业：优点：它是在有限的井筒空间内，上下立体交叉同时进行掘砌作业，空间、时 间利用率高， 成井速度快。缺点：井上下人员多， 安全工作要求高， 施工管理较复杂， 凿井设备布置难度 大。1、3 掘、砌混合作业： 优点：这种施工工艺井帮围岩暴露时间短，能充分利用围岩自身稳定性，施 工安全，不需要临时支护，简化了施工工序，辅助时间少，并能实现工种专业化， 有利于发挥工人的操作技术水平，保证施工质量,提高正规循环率。缺点：这种作业方式掘砌交替频繁，井壁接茬多，封水性能差，施工管理要 求高。1、4 掘、砌、安一次成井： 优点：能利用永久罐梁来固定施工管路,简化了井内吊挂,也为利用永久井塔 和提升机凿井提供了有利条件,它能有效地缩短整个井筒的施工期限 ,并能在最 短的时间内过渡到平巷施工,有利于加快全矿井的建设。缺点：施工装备逐渐重型化, 目前使用较少。李村矿主立井井筒基岩段深度超过400m,井筒净直径大于5.5m，凿井设备 充足，施工技术及管理水平较强，根据建井手册及以上方案对比，施工采用掘砌 混合作业工法施工。2 施工设备及设施的选型：2、1凿岩设备和爆破器材的选择：凿岩采用FJD-9型伞型钻架配9台YGZ-70型风动凿岩机进行，4.5m六棱中 空钻杆，（p 55mm “十”字型合金钻头，炮眼深度4.04.2m,爆破循环进尺3.6m。爆破采用中深孔光面，炸药选用T330型高威力水胶炸药，药卷直径采用p45mm和p 35mm两种；雷管选用6m长脚线毫秒延期电雷管，最后一段延期时间不 超过130ms；按光面、光底、弱震、弱冲的要求进行光面爆破。为防止瞎炮，起 爆采用研制的大功率直流电源放炮器。2、2 抓岩设备：主立井采用HZ 6型中心回转抓岩机，全机由抓斗、提升机构、回转机构、 变幅机构、固定装置和机架等部件组成。李村矿主井井筒净直径6.5m，故选用2 台抓岩机。2、3 支护设备：主立井基岩段单层井壁段选用 MJY3.68.2 型单缝式整体移动液压金属 模板砌壁。T80m-509m为双层井壁，外壁选用MJY 3.6 / 9.1型单缝式整体 移动液压金属模板砌壁，施工至509m时，再从下向上套内壁，采用10套金属组 合模板，段高1.0m，循环倒用。2.4其他主要施工设备计划表：序号设备名称规格型号数量备注1凿井井架V1座2主提绞车JKZ-2.8/15.51台3副提绞车JKZ-2.8/15.51台4空压机SA-120A3台5凿井绞车JZ2-25/13008台JZ2-16/8009台2JZ2-16/8002台JZ2-10/60012台JZA2-5/10002台6提升天轮屮 30003个屮 25001个7凿井天轮屮 100018个屮60034个单屮6004个双8吊桶3 m32个9抓岩机HZ-62台10挖掘机CX55B2台11卧泵MD50-80*82台12开闭室KYBS-10 (6)2所13箱式变电站ZXB-10(6)/0.4-2 *6301台14主变电器S9-2500/10/62台15下井变电器KBSG-630/10 (6)/0.691台16风机专用变电器KBSG-315/10 （6）/0.691台17通风机BKJ-62-21台18搅拌机JS-15OO4台19电子自动计量系统PLD-16002套20钻机TXUT502台21注浆泵YSB-250/1201台YSB-130/161台QZB-50/601台3 施工方法和施工工艺：3、1掘进：凿岩方法采用钻眼爆破:1）爆破条件:序号名称内容1井筒名称李村矿主井井筒2井筒深度566.8m3掘进直径和断面7.5m S=44.2m24岩石类型表土占21.2%，砂岩占35.29%,泥岩占43.28%，煤0.23%，分f8及f6两类4瓦斯等级咼瓦斯矿井5涌水情况取大为400m3/h6钻眼方式六臂伞钻7炸药类型水胶炸药8炮眼直径55mm9雷管类型毫秒延期电雷管2）爆破参数：眼号炮 眼 倾 角()炮眼深度炮眼位置装药量161.690716717321PF162.426909015283354222948558620324982871183432446.1807.0607.4742090每 个 炮 眼4.03.4403.92420.4403262454.6858mmmm800740990804970830903.93.687=i907第三季度I4346650571950700亠 第一季度400500850700200每 个 药 包 数 个64434皿5 东禅13炮眼 药量 kg4.883.253252443252.443252.44110.576.680.44每圈 装药 量kg29.2819.532.519.525234.1671548.80460.4214.96装 药 系 数0.670.530460.340460.426_起 爆 顺 序1.2备注1第二 组数为 f6时 的爆破 参数2在井 筒掘进 断面中 心另设 一空心 眼，不 埋放炸 药3) 炮眼布置见附图一4) 爆破预期效果：序号爆破指标单位数量1炮眼利用率%87.92每循环进尺m3.433每循环爆破实体岩石量m3159.744每循环炸药消耗量kg310.74 (198.66)5单位原岩炸药消耗量kg/ m31.94 (1.24)6每米井筒炸药消耗量kg/m90.59 (57.90)7每循环炮眼长度m477.4(325.4)8单位原岩炮眼长度m/ m32.99(2.04)9每米井筒炮眼长度m/m139.59(94.87)10单位原岩雷管消耗量个/ m30.7611每米井筒雷管消耗量个/m32zj-niiSBflil41 rin 芦trm 呱nn勾wJIuuu 吋包3、2 装岩：主井井筒净直径6.5m，故选用一台抓岩设备。抓岩机的操作要与井筒爆破、砌筑井壁协调进行。路线如下：吊盘下部悬吊（正在爆破施工）f （爆破通风结束）抓岩机下放f （吊桶到达位置）开始抓岩 f （抓岩结束）抓岩机提升至吊盘底部悬吊f （找平）砌筑井壁。3、3 支护：主井井筒采用掘、砌混合作业，段高较小，不需临时支护。基岩段采用素混凝土支护，支护厚度为500mm ,混凝土强度等级为C35。施 工时先按井筒设计的内径立好模板，然后将地面搅拌好的混凝土，通过管路送至 浇灌的地点，浇铸而成。这种井壁具有可靠、成型规整、封水性好、便于机械化 施工的优点。主立井基岩段单层井壁段选用 MJY3.68.2 型单缝式整体移动液 压金属模板砌壁。T80m-509m为双层井壁，外壁选用MJY 3.6 / 9.1型单缝 式整体移动液压金属模板砌壁，施工至 509m 时，再从下向上套内壁，采用 10 套金属组合模板，段高1.0m，循环倒用。3、4 辅助工作：Q提升和排矸提升方式的选择依据以下要求：矸石提升系统首先应能满足抓岩生产率和立 井快速施工的要求；然后也应满足车场巷道施工时矸石提升的要求（未改绞前的 提矸要求）；此外,凿井提升所需的安装时间要短,操作要方便,要能保证井上下安 全生产。吊桶容积的选择：吊桶初步选择两个3m3座钩式吊桶。提升设备的提升能力， 是按照提升循环时间图计算后不同深度时的提升能力。抓岩机将矸石装入吊桶提升出井，由各自的翻矸台自动翻矸系统经溜槽 溜至地面，自卸汽车运到排矸场地。排矸公路自矿井工业场地西门起，与工 业场地围墙平行向南布线，然后折向西南至矿井排矸场地，公路全长1.6km。 该公路按厂外道路四级标准设计，路基、路面宽度。Q通风主井井筒施工工作面用风量计算如下：按人数计算用风量：Q=4X30=120m3/min按风速计算用风量：Q=60 X 0.15m/s X 33.2 m2=298.5 ms/min按炸药量计算用风量：Q=25X200.7kg=5017.5 ms/min通风方式选择、设备选型、供风系统及悬吊方式：主井采用压入式通风。选 用两台2BKJNq6/30型2 X 30kw风机，风机风量为600260 ms/min，配屮800mm 胶质风筒，风筒用钢丝绳固定悬吊在封口盘上。为降低风机噪音对周围环境的污 染，局扇安装消音器，将局扇安装在井口专用机房内，风筒从封口盘进入井下。Q排水根据李村矿主、副立井井筒招标文件提供的有关地质水文资料，井筒涌水量 较大。考虑到涌水量的不确定性和安全需要，在工作面利用一台或二台 BQF-30/25型风泵，将水抽到吊盘上的5 m3的水箱内，用设置在吊盘上的MD50-80X8型卧 泵排水至地面。排水管选用屮108X4.5mm无缝钢管。为了满足施工过程中各种设备的悬吊，可在井壁内埋设吊挂管路的专用悬臂 钢梁，这种悬吊方式承载力大，安全可靠，而且一根钢梁可以吊挂多种设备。Q压气供给凿井期间用风量统计表设备型号单台耗风量 (m3/min)打眼抓岩砌壁使用 台数耗用量使用 台数耗用量使用 台数耗用量伞钻FJD-97642风动 马达3.513.5抓岩机HZ617234风镐C101.244.8风动泵BQF-II5151525振动器2.5410合计4150.543.515压风管与地面空气压缩机房布置方位相一致。钢管可由卡子固定于井壁上，一直到井下工作面。 供电、照明和通讯供电：供电方式：根据甲方提供的供电条件，采用10KV双回路供电，拟在主井井口 负荷中心附近建10kV/6KV临时变电所一座，采用箱式变电站集中供电。设备选型：设置KYBS-10(6)KV开闭室两个，ZXB-10(6)/0.4-2*630箱变一座, 安装S9-2500KVA /10/6KV主变压器两台，一台KBSG-630/10 (6) /0.69KV下井动 力变压器、一台KBSG-315/10 (6) /0.69KV风机专用变，分别向井上、下施工动 力设备、照明及生活设施供电。信号照明：在井口设信号室，采用KJTX-SX型成套信号系统，井下信号经井口信号室转 到绞车房，井口及绞车房均有声光指示系统，并具有信号显示记忆功能。井口和 吊盘配有探头，绞车房内通过电视监控系统可以对井口、吊盘及施工迎头进行监 控。主立井井口和稳车群设置自振式水银灯，井筒内在吊盘下均设置一台新型DKS250 / 127型竖井矿用投光灯。通讯：主立井井筒吊盘上设置抗噪音防爆电话机，通过井口交换台与地面、井下各 重要场所进行通信联系，项目部安装40门程控电话自动交换机，以满足生产、调 度、指挥之用。对外通过安装直拨电话进行联系。井内电缆悬吊布置：管路和电缆的布置原则：( 1)管路、缆线以及悬吊钢丝绳均不得妨碍提升、 卸矸和封口盘上轨道运输线路的通行;井口通过车辆及货载最突出部分与悬吊钢 丝绳之间距不应小于100mm。另外，管路位置应充分考虑建井第二时期管路的使 用。(2)风筒、压风管和混凝土输送管应适当靠近吊桶布置,以便于检修,但管路 突出部分至桶缘的距离，应不小于500mm;超过500m时,宜采用井壁固定吊挂。此 外，风筒、压风管、混凝土输送管应分别靠近通风机房、压风机房、混凝土搅拌 站布置，以简化井口和地面管线布置。另外，压风管的位置不要影响梁窝开凿。(3) 照明、动力电缆和信号、通讯、放炮电缆的间距不得小于300mm，信号与放炮电 缆应远离压风管路,其间距不小于1.0m，放炮电缆须单独悬吊。成井速度：本次设计的炮眼深度是4m,炮眼利用率是90%，循环进尺是3.6m，每个循 环是24个小时，正规循环率90。大体上分成钻眼爆破、出矸找平、立模砌壁 和出矸清底这四个大工序，且分成4个班，实行四六制，每个班工作6个小时。 每个月的成井速度是97m。主井基岩段外壁循环作业图：序号工序名称时间 (min)1234567891011121314151617181920211交接班20 112凿眼260|L3装药联线60L-I4放炮通风、安检20I5交接班206出矸280|17交接班2018找平、脱、立模50L19浇筑砼230LII10交接班20111出矸180112刷帮、清底100L备注：循环进尺3.6m，正规循环率89%。3.1.3井筒安装工作：凿井平面布置图：见附图二序号名称规格单位数量备注1主提吊桶3 m3台1座钩式2副提吊桶3 m3台1座钩式3抓岩机HZ-6台24卧泵MD50-80*8台15压风管 159x4.5趟1600m井壁固定6供水管e 57x3.5趟1600m井壁固定7注浆管e 57x3.5趟1无缝管井壁固定8排水管e 108x10趟1600m井壁固定9动力电缆U3x70+1x16趟1600m10放炮电缆U3x16+1x6趟1600m11信号电缆U3x6+1x4趟4600m12通信电缆U3x6+1x4趟113照明电缆U3x6+1x4趟1600m14风筒e 800胶质趟2封口盘悬吊附图二：主井平面布置图1井筒永久装备工作的内容： 包括罐道梁、罐道、井底支承结构、钢丝绳终端设施以及过卷装置、托罐等 井内装备的安设。其中罐道和罐道梁是井筒装备的主要组成部分。1、1 罐道梁的安装： 首先将凿井用的吊盘改造成安装罐道梁用盘，吊盘的层间距和罐道梁的层距 是一致的。下层盘钻锚杆眼，上层盘安装罐道梁。1、2罐道安装： 罐道安装时在吊架上进行的，先安装中间并列两侧，再安装两边单侧罐道， 最后用罐道水平间距尺检查。2 安装方案： 井筒安装可分一次安装和分次安装两种方式。其安装方向也分由上向下和由下向上两类。一次安装又具体分为分段循环一次安装法和逐层连续一次安装。2、1 一次安装：优缺点：工时利用率较高，施工速度快；避免了工作盘的上下多次起落,减 少了辅助作业时间；有利于提高工程质量；工作组织较复杂，但近来由于采用树 脂锚杆固定井筒装备，为一次安装提供了有利条件；需要设备设施较多，吊盘要 有活动折页，结构复杂。2、2 分次安装：优缺点：简单、安全；能适应各种罐道梁层格布置；但安装设施需两次改装、 施工工序重复、繁琐、施工时间长。根据主井施工设备及施工条件，安装方案选取一次安装。第二节 井巷过渡期3.2.1 主副井贯通方式及贯通通道的确定：井筒施工安排风井提前两个月施工，主、副井共用一个冻结站，副井积极冻 结期结束后，施工期间，主井开始积极冻结，待副井施工 42 天后，主井开始施 工，由施工工期可知，主副风井可以同时施工到井底。主、副井到底后，应尽早安排短路贯通，以便为提升、通风、排水、运输和 供电等设施的改装创造条件。选择临时贯通巷道时,应考虑的原则是：(1)主副井之间的贯通距离最短(尽 可能直线),弯曲最少,便于车场施工初期两井之间的运输调车；(2)巷道位置要 考虑主井临时改装时的提升方位和二期工程(过渡期)重车主要出车方向；(3) 应充分利用矿井设计中原有的辅助硐室和巷道 ,如无辅助硐室和巷道可利用 ,则 应注意所开临时巷道在今后生产期间的充分利用,以减少施工费用；(4)与永久巷 道或硐室之间应留有足够的安全岩柱(特别是在煤层中开巷)。组织巷道快速施工,清理撒煤硐室通道作为贯通巷道，由副井施工队施工， 与副井井底车场南侧贯通。贯通通道如图所示：主副井短路贯通临时巷道示意图1副井马头门；2副井；3液压硐室；4贯通巷道；5主井；6清理撒煤 硐室3.2.2 主副井提升设备改装方案和施工的技术措施：1提升设备改装的原则：1）保证过渡期短，使井底车场及主要巷道能顺利地早日开工；2）使主副井井筒永久装备的安装和提升设施的改装互相衔接；3）改装后的提升设备应能保证井底车场及巷道开拓时期全部提升任务。2提升设施的改装方式的选择： 提升设施的改装有两种方式：主井-副井-主井改装方式和副井-主井改装顺 序。主井-副井-主井改装顺序，改装方案的特点是:随着主副井提升的交替转换, 提升能力在不断增加,副井吊桶提升为井下施工服务的时间很短 ,待主井换用临 时罐笼后,基本上可以满足井底车场施工的需要。到车场施工全面展开,井下机电 安装已经开始,需要更大的提升能力时,副井的永久罐笼已交付使用了。副井-主井改装顺序，这个方案的最大不足之处是吊桶提升为车场施工服务 的时间过长,尽管可在井底设有临时卸矸台,但是提升仍受限制,大型设备下放不 方便,人员上下也不安全。根据以上所述，第一种方案较第二种方案有很大的优势。概括为：能很好 的满足矿井提升能力的要求；为矿井的人员及材料提升可靠的安全保障；方 便和加快大型设备的下放和提升。综上所述，本次设计选用主井-副井-主井改装顺序的方式。3 施工的技术措施：两个井筒同时到底后， 1）主井改装为临时罐笼（多用钢丝绳罐道）。同时, 副井向主井短路贯通,副井暂用 V 形矿车通过溜槽向副井吊桶内翻矸。因为设计 凿井设备布置时已考虑到提升改装这个因素 ,改装工作只一两个月左右即可完 成。 2）一旦主井临时罐笼能正常运行,可以担负井下施工的提升任务后,副井即 停下来,进行永久提升设施安装,包括:换永久井架（或井塔）；安永久提升机；装 备井筒,挂罐笼；试运转等；并一次建成井口房。用钢井架,一般提升机,此阶段 约需五六个月左右；用井塔,多绳摩擦轮提升机,一般需时 1 年左右。 3）副井安 装完毕能担负井下施工任务时,主井再拆去临时罐笼,进行永久提升设备安装。其 中为了保证贯通后的提升能力,副井投入使用的时间至迟应在主副井与风井贯通 前。3.2.3 过渡期的运输、通风、排水系统及设备的改装措施：1 运输系统的改装：本次设计的井巷过渡期运输与运输系统的变化，按照时间顺序，可以分为三 个阶段。1、1 主副井未贯通前：主副井到底后，在进行主副井贯通巷道掘进时，一般用吊桶提升。当运输距 离在7.0m以内时，可将矸石直接装入吊桶，当运输距离大于7m时，应铺设轨道 以便运输。1、2副井吊桶提升期： 这一时期是指主副井贯通后主井正在进行改装，运输距离一般在 30-100m， 故多采用V形矿车，其容积为0.6m3，运输比较轻便灵活。巷道的各直角交叉点 处可铺设调车用的转盘。矸石用V形矿车翻装到吊桶内，地面的排矸运输系统与 凿井时期相同。1、3主井临时罐笼提升期：这一时期是指主副井贯通后主井正在进行永久改装，有若干个工作面，运输 距离在 200-300m 以上，这时已经使用了临时罐笼，采用 1tU 型矿车。同时设有 临时翻罐笼进行翻矸。从翻罐笼到排矸场之间用V型矿车进行运输排矸。直到副 井永久安装完毕，才停止主井临时罐笼提升，使用副井永久罐笼提升，这时井上 下运输工作可以大为改善。2 通风系统的改装：当主副井未贯通前，仍然是利用原来凿井时的通风设备进行 通风，但需将风筒接长到各掘进工作面。主副井贯通后，应迅速改装通风设施， 使之形成主井进风，副井出风系统。通风设施的改装方案为：将主副井内原有的风筒分别拆除,然后将主要通风机移到井下主副井贯通联 络巷内,仍保持主井进风，副井出风的通风系统。如下图所示：22图43 主副井贯通后通风设施的改装1主井；2副井；3局部通风机这个方案,虽然增加改装工作,但便于密闭,能增加有效风量,两个井筒内均 无风筒,通风阻力较小,对井筒改装工作也有利。对独头巷道,可以安设局部通风 机辅助通风。在设计通风系统时,应注意同时串联通风的工作面数最多不超过 3 个。超过 时,各工作面爆破顺序必须由里到外先后进行,人员应同时全部撒出。有时为了改 善通风效果,避免多工作面串风,可采用抽出式通风或增开辅助巷道。尽量避免把 风门设置在运输繁忙的巷道内。3排水系统的改装：由立井掘进过渡到井底车场及平巷掘进的排水工作是比较简单的,一般可分 为3 个主要阶段。1 主副井联络巷未贯通前 ,仍然利用原有的凿井吊泵 ,分别由主副井水窝往 外排水。2 主副井贯通后 , 主井提升设备改装阶段。拆除主井排水吊泵 , 主井涌水用卧 泵排到副井井底,共同利用副井吊泵往外排水,涌水量大则改用卧泵排水。3 主井临时罐笼提升 ,副井进行永久装备阶段。可在副井马头门处安设临时 卧泵,从副井井底吸水,经敷设在联络巷道和主井井筒中的排水管将水排出地表。 这时,井底车场和平巷掘进的涌水都汇集到主副井井底。当涌水量甚大时,需要把 主、副井联络巷扩大一段,作为临时泵房和变电所,同时开凿一个临时小水仓。在副井永久装备完成前,一般井下中央水泵房和管子道应已完工 ,此时可以 利用永久水仓、水泵房和副井井筒中的永久管道进行排水。主副井井底的水,利 用卧泵排到巷道水沟中再流入永久水仓。4其他系统的改装：在井底车场施工时,还要解决好井下的压风供应、供电及供水等工作。车场 施工全面展开后,所用压风量大于两个井筒施工时的用量,而主副井交替改装后, 压风也只能由一趟管路供应。所以最初选用的管道直径 ,不应小于 150mm。 在井筒掘进之前选择压风机时 ,应考虑车场及采区巷道施工期间对压气的需要 量。主副井贯通后,井下耗电量大为增加,除要供应临时水泵、局部通风机和装岩 机外,还有施工水仓和清理斜巷用的绞车等。这些设备多为 380V 的电源。因此为 了从地面送高压电,井底车场内应设临时变电所 ,最好和临时水泵房一起设在等 候室中。为保证湿式钻眼,供水工作也不能忽视。若从地面供水,井内应设专门供 水管路,若直接从井下取水,必须注意水的清洁,以免堵塞管路,影响正常钻眼工 作。3.2.4 井巷过渡期施工队组安排：在刚掘进到井底时，由 2 个队分别在副井沿空重车线，重点是短路贯通的施 工，并且同时进行主井改装；待贯通后就可以增加施工队组，本次设计定成 4 个队组，此时用主井临时罐笼提升，然后进行提升、通风、排水、运输、供电等 设施的改造，在主井轻重车线进行施工，同时进行副井的永久改装；最后待副井 永久改装完成后就用副井提升，此时的提升能力已经比较大，所以用 9 个队组进 行施工。第三节 井底车场巷道及硐室的施工3.3.1 井底车场巷道及硐室施工概况：1 安排的原则：1、1井底车场巷道施工安排原则： 车场巷道施工顺序的安排除应保证主副井短路贯通及连锁工程项目不间断 地快速施工外,同时还必须积极组织力量,掘进一些为提高连锁工程的掘进速度 和改善其施工条件所必须的巷道。如:尽快形成环形运输系统，提高运输能力； 沟通通风环路,改善通风条件，改变独头通风的困难；沟通排水系统,改善工 作面掘进条件等。1、2北底车场硐室施工安排原则：Q与井筒相毗连的各种硐室（如马头门、装载硐室、井底水泵房等）在一般 情况下应与井筒施工同时进行, 箕斗装载硐室的安装应在井筒永久装备施工之前 进行。9各机械设备硐室的开凿顺序应根据使用先后和安装工程的需要来安排。一般为了早日利用永久排水设备而应尽先施工井下变电所、水泵房和水仓, 煤仓 和翻笼硐室工程比较复杂,设备安装需要的时间较长,所以也应尽早施工。其它如 电机车库、消防列车库、炸药库等应根据对它们的需要程度不同分别安排。93 服务性的硐室,如等候室、调度室和医疗室等，其施工先后对建井工作影 响不大,一般可作为平衡工程用。但为了改善通风、排水和运输系统,有时也应提 早施工。94 在车场内每掘到巷道或硐室的交叉点处若不能一次筑成时 , 应向交叉道 掘进 5m 左右, 并砌好这段巷道, 以免时间长容易造成片帮垮落, 以便于以后增开 掘进工作面。2 井底车场巷道及硐室施工顺序： 矿井井巷工程按照主、副、风三个井筒到底后依次展开的井巷连锁工程分为 三个施工区进行排队。2、1 主井施工区：主井井筒箕斗装载硐室马头门临时改绞清撒硐室及通道与副井 贯通。主1 施工队：主井井底连接处（南）主副井联络巷主井临时改绞 清撒硐室（南）清撒硐室南通道（辅助运输巷）1 号交岔点及调车线 南翼轨道运输石门；主2 施工队：主井井底连接处（北）清撒硐室（北） 清撒巷道（北） 沉淀池入口交岔点及清撒北巷道沉淀池硐室水仓入口交岔点 水仓入口斜坡段内水仓管子道；主3 施工队：主变电所通道主变电所主排水泵房硐室通道主排 水泵房硐室外水仓吸水井、配水井、配水巷。2、2 副井施工区：副井井筒马头门重车线、空车线与主井贯通临时改绞。副1 施工队：副井井底连接（南）及控制配电硐室主副井联络巷矸 石重车线、材料空车线2 号交岔点井底车场绕道（南）3 号交岔点 人车存车线南翼一号进风石门；副2 施工队：副井井底连接（北）矸石空车线、材料重车线4、5、 6、7 号交岔点车场绕道南翼二号进风石门；副3 施工队：等候室北通道井下急救站井下工具备品保管站等 候室等候室南通道进风通道南翼轨道运输石门延伸上仓皮带 运输机斜巷煤仓上口硐室1 号煤仓2 号煤仓。2、3 中央风井施工区：中央风井井筒马头门临时改绞。风1施工队：井底连接车（南北各10km） 临时改绞主风井联络巷 机车修理充电间及个联络巷煤仓下口检修斜巷；风 2 施工队： 1 号回风石门；风 3 施工队： 2 号回风石门；风 4 施工队： 3 号回风石门。3.3.2 井底车场施工进度概况：见附图1 井底车场施工进度计划表3.3.3 井底车场施工进度总图：见附图2 井底车场施工进度总图第四节 采区巷道施工3.4.1 移交生产前采区的开拓工程量和工程特点：1 开拓工程量：工程名称运输顺槽回风顺槽进风顺槽联络巷开切眼采区变电所采区变电所通道采区泵房变电所泵房变电所通道( )123%o9%3%9%岩石硬度系数101010101010巷道长度495050502860117022035203020断面形状矩形矩形矩形矩形矩形半圆拱半圆拱半圆拱半圆拱采区开拓工程量表掘进体积(m3)巷道支护掘进断面积(m2)17.519.813.39.925.56.86.8ULr岩方式866259999050050115835100703442603136厚度(mm)锚杆(根/m)(kg锚杆锚杆锚杆锚杆锚杆混砌锚喷混砌锚喷30010030010018201715221111锚索0锚索0锚索0锚索11121314151617181920泵房硐室通道吸水井配水井配水巷吸水井、配水井壁龛管子道水仓入口水仓入口交岔点水仓斜坡段水仓总计9%o20半圆拱90903%o9%o3%o3%o3%o253%o2020半圆拱半圆拱半圆拱半圆拱半圆拱半圆拱半圆拱4213014204半圆拱半圆拱6.89.611.311.311.3563.4混砌300136192226锚喷100118018017050310474.61469混砌混砌混砌混砌锚喷混砌锚喷混砌混砌200200200200120250150250250计535总0.2 工程特点：采区特征表序号项目名称单位指标1采区走向长度m24002采区倾斜长度m24603米区面枳Km25.904开采煤层3号煤层5煤层厚度m0.885.8，平均 4.766煤层倾角度根据地震资料，一般35,局部达12227可米储量Mt25.33采区巷道包括采区车场、采区上山、区段运输平巷、回风平巷、溜煤眼等，其中大多是沿煤层、半煤层中掘进。其