大兴三矿立井井筒施工设计.docx
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大兴三矿立井井筒施工设计
前言
煤炭工业是国民经济中的基础工业，它为许多重要工业部门提供原料和能源。
我国能源结构以煤为主的格局在今后较长的一段时间内不可能改变，国民经济的发展将对煤炭产量的增长提出更高的要求。
而煤炭工业生产的发展，又取决于煤炭工业基本建设及开拓延深工作能否及时地、持续不断地提供生产煤炭的场地。
为了将煤从地下采出，首先要从地表开始，开凿一系列的井筒、硐室与巷道到达煤层，这便是矿山基本建设的主体工程，也就是矿建工程。
要想迅速增加煤炭产量，缩短建井期限，必须合理设计井巷工程，不断提高机械化施工水平，组织井巷快速施工。
本设计将拟建矿井铁法三矿作为设计对象，主要针对立井施工的方法进行了施工设计，将成熟的施工经验和最新的科学技术结合在一起，注重理论与实践的有机结合，缩短建井工期，快速、优质、高效、低耗、和安全地完成井巷工程任务，阐述了施工的步骤和方法。
由于编者水平有限，设计中难免有错误和不当之处，恳请老师能给予批评或指正，在此先道一声谢谢！
1井田概况
1.1矿区概况
1.1.1交通位置
大兴井田位于铁法煤田的西南部，隶属辽宁省铁岭市铁法区小明、蔡牛镇所辖，地理坐标为：
东经123°33′15″～123°36′35″，北纬42°21′36″～42°25′27″。
该井田北与大隆井田毗邻，以Ｆ15、Ｆ16号断层及7－2煤层－525米等高线为界，东邻晓南井田以Ｆ3、Ｆ3－1、Ｆ2、Ｆ35号断层为界，西界为Ｆ55、Ｆ56号断层，南以煤层最低可采厚度边界线为界。
南北走向长6.4公里，东西宽3.2公里，面积为20.48平方公里。
本区东部有长（春）－大（连）铁路，可由铁岭车站及沈阳－大青专次列车直通该矿区，并且在矿区各井田均有矿用铁路线相连。
另外该区有沥青路面公路多条，四通八达，相距铁岭市约32公里，每天有通往沈阳、抚顺、彰武等地的客车，另有通往沈阳、辽阳的列车，交通运输十分便利。
1.1.2自然地理及气候特征
井田的地貌成因类型可分为剥蚀堆积和冲洪积两种类型。
第一种地貌成因类型，由残坡积层和坡洪积层组成。
位于井田西南角的孤山子一带。
是由残坡积层所构成的低山丘陵，地面标高一般为75～104.6米，最大地面相对高差29.6米，而在东北部左家岗子和西南部后孤山子一带，则由坡洪积层所构成的平缓平原，地面标高一般70～83.00米左右，最大地面相对高差13.00米。
第二种地貌成因类型，由冲洪积层组成。
位于井田中部的四家子一带，是由该层所构成的较高平坦平原，地面标高一般64.30～75.00米左右，最大相对高差10.70米。
总之该井田地面标高64.30～110.00米，最大相对高差45.7米，平均地面标高73.14米，一般相对高差8.84米。
该井田内无较大河流，仅在井田中部有两条季节性小河，一是辽河屯小河，另一个是四家子小河，两条小河都是雨季河水增多，枯季几乎断流。
本区处于平原内，多风少雨，春旱冬寒，属大陆性气候，一般春、秋、冬三季多风，冬季多西北风，春季多西南风，大至8～9级，小至2～3级，有“三天不刮，不叫铁法”之说法。
降雨多集中在每年的七、八份，年降雨量最大达到1065.8毫米（1959年）。
蒸发量最大值达到2028.4毫米（1962年）。
年平均气温7度左右，最高达到35.8℃（1962年6月16日），最低达到－34.3℃（1965年1月11日）。
历年冻土深度一般在110厘米左右，冻土一般时间为当年10月至翌年5月，本区地震强度6级左右。
3、矿区经济条件
井田隶属辽宁省铁岭市铁法区小明、蔡牛镇所辖，区内人口少，居住相对集中，以农业为主，手工业、工业、运输业为辅。
土地肥沃，雨季雨量充沛，粮食能自给自足。
农民生活较富裕，经济蓬勃发展。
多年来由于附近井田的开发开采对区内的经济发展起到了积极的推动作用，同时也为该井田煤炭资源的开发提供了更广阔的前景。
井田处于辽北大、中城市的中心地带，建筑材料充足，砖瓦、砂石、水泥、可就近购买，完全可以满足矿井建设和生产的需要。
1.2井田地质特征及矿井储量
1.2.1井田地层情况
井田地层皆同区域地层，地表仅出露有黑云母安山岩，粗面岩，正长斑岩，其它均被第四系所掩覆。
据钻孔资料所见有中生界侏罗系、白垩系及新生界第四系，由下而上分述如下：
（一）中生界（ＭＺ）
1）侏罗系上统阜新组（Ｊ3ｆ）,为井田内唯一含煤地层，本组分为四段：
（1）底部砂砾岩段（Ｊ3ｆ１）
该段赋存较深，仅于煤田北部柏家沟及三家子局部地区有出露。
下部以灰绿色、暗褐色砂砾岩为主，分选不好，砾石成分以花岗片麻岩、石英岩砾为多，砾径一般为20～25厘米，最大1米左右。
上部以灰色、深灰色砂岩为主，夹有砾岩，组成成分较杂，砾径一般0.5～5厘米，具波状及斜波状层理。
该段厚约500米左右。
（2）下含煤段（Ｊ３ｆ２）
由灰黑色、灰白色、灰色砂岩、泥岩和煤层、炭泥岩组成。
仅在井田西部和南端岩石为杂色，深灰色的粗砂岩，含砾砂岩及砂砾岩和少许泥岩、煤层，其岩石碎屑以长石、石英岩为主，泥质胶结，并有辉绿岩呈复式岩床侵入。
该段厚约130～200米，一般厚160米。
产有Coniopteris（布列雅－锥叶蕨）、Nilssonia（东方焦羽叶）等植物化石。
该段共含煤22层，分别为12－1、12－2、12上、12、13－1、13、14－1－1、14－1－2、14－1、14－2、15－2－1、15－2－2、15－2－3、15－2、15－3－1、15－3、16－1、16－2、16上、16、17－1、17－2煤层，其中12、13、14－1、15－2、16层煤为本井田主要可采煤层，其余均为局部可采煤层。
（3）中部砂岩、泥岩段（Ｊ３ｆ３）
本段为灰白色、灰色细砂岩夹粗砂岩、泥岩组成，层理发育，胶结致密，硬度略大，厚度40～70米，一般50米左右。
（4）上含煤段（Ｊ３ｆ４）
由灰、灰白、灰黑色砂岩、泥岩、含砾砂岩、砾岩及煤层组成，夹有菱铁矿结核体，具斜波状层理。
局部亦有辉绿岩呈复式岩床侵入该段。
该段厚150～300米，一般约200米左右。
产有Coniopteris等化石。
该段共含煤23层，分别为2－1、2－2、2－3－1、2－3、3－3、4－2－1、4－2－2、4－2－3、4－2上、4－2、6、7－2－1、7－2－2、7－2－3、7－2上、7－2、8、9－2、9－3、9、10－1、10－2煤层，其中2－3、4－2、7－2、8、9为本井田主要可采煤层，其余均为局部可采煤层。
2）白垩系下统孙家湾组（Ｋ１ｓ）,本组最大特征是以颜色区分为两段：
（1）下部灰绿色砂岩段（Ｋ１ｓ１）
夹有灰色粗砂岩、泥岩及不等粒砂砾岩层，泥质胶结，厚度300米左右，并与侏罗系呈假整合或平行不整合接触。
（2）上部紫色砂岩、砾岩段（Ｋ１ｓ２）
本段以紫色为最大特征，以不等粒砂砾岩、砾岩和砂岩组成，间夹薄层泥岩，胶结为泥质松软。
本井田该层多被无芯钻进，厚约150～300米。
（二）新生界
第四系（Ｑ）：
上部由黄色或灰褐色的亚粘土所组成，含少量铁锰质结核，全井田皆有分布。
下部以砂、砂砾石为主，中夹砂层，底部较粗，一般砾径5毫米左右，平均厚度15米左右，与白垩系呈不整合接触。
以上配钻孔综合柱状图加以说明：
1-2钻孔综合柱壮图
Figure1-2-strongcomprehensiveplan
表1-2褶曲一览表
编号
褶曲名称
位置
走向
长度
km
两翼地层倾角
宽度
m
E1-1
向斜
东一采区
530~396孔连线
NW
60~80°
1~1.6
5°~12°
400~700
W1-1
向斜
西一采区
888~82427孔
NE
25°
0.8~0.9
6°~10°
500~700
W1-2
向斜
西一采区
178~585孔连线
NE
60°
0.5
4°~10°
400~600
W1-3
背斜
主付井附近
890~79410孔
NW
80°
0.7
5°~10°
300
E2-1
背斜
东二采区
89453~86444孔
NW
70°
1.1
5°~15°
400~600
1.2.2水文地质情况
该井田可分为三个含水层
1）第四系砂砾孔隙承压含水层
该层赋存于粘土及亚粘土下部，主要由黄色及灰白色砂及砂砾所组成的冲洪积层。
成分以石英、长石、花岗片麻岩砾为主，一般砾径2～5毫米，最大砾径20～30毫米。
分选性一般，部分带有棱角，上细下粗。
除3线以北的西北角局部存在一般厚2～8米的含水层外，1～5线基本不存在该含水层。
主要是在中部5～9线和9～13由西向东呈扁豆状分布于沿河两侧。
一般厚度2～18米，最大厚度20.17米（174孔），最小厚度1.90米（622孔），平均厚度8.58米。
其底板最大深度27.93米（624孔），最小深度6.76米（173孔），平均深度19.82米。
13线以南的西南角出现局部坡洪积砂砾孔隙承压含水层，一般厚度2～16米。
最大厚度18.10米。
总之，该层最大厚度20.17米（174孔），最小厚度1.50米（731孔），平均7.75米。
含水性，据959孔抽水试验ｑ＝0.309公升秒·米，Ｋ＝13.92米日。
水位标高66.55米。
水质为HCO3—CaKNa型水。
该层水主要补给来源为大气降水，在枯季排泄于地表水。
2）白垩系玄武岩、砂砾岩裂隙承压弱含水层
该层顶板与第四系底板呈不整合接触，其底板与侏罗系含煤组顶部泥岩隔水层顶板相接。
其岩性上部主要由紫红色粗砂岩、砂砾岩及中期喷发玄武岩复合层所组成。
下部则由灰绿色粗砂岩、砂砾岩复合岩层所组成。
而上、下两部又均夹泥岩、粉、细砂岩复合隔水夹层。
井田北部（7线以北），基本围绕3线的473、611两个孔变厚160～440米。
中部（7～12线）东西两侧较厚，中间较薄，一般在200米左右。
南部（12～15线），向南逐渐增厚80～560米，一般厚400米左右。
总之，该层最大厚度576.28米（南排8号孔），最小厚度1.76米（950孔），平均厚度225.41米。
其底板最大深度710.24米（737孔），最小深度364.90米（989孔）。
该含水层之间夹泥岩、粉、细砂岩复合隔水夹层，起很大相对隔水作用。
最大厚度437.29米（628孔），最小厚度21.35米（950孔），平均厚度210.49米。
含水性按垂直分带：
上覆40.20～79.03米深的强风化带，简易水文观测消耗量比较大，一般大于5m3H以上，富水性较强。
根据井田抽水试验，其含水性可分为南北两部，南强北弱。
位于强风化带下部，属于中部的次弱风化带。
深度170～260米，含水性较弱。
按井田抽水试验钻孔，其含水性可分为南北两部，也是南强北弱。
位于次弱风化带下部，也就是白垩系含水层下部，深度487.22米。
含水性很弱，也同样可分为南北两部，南强北弱。
总之，该含水层补给来源主要靠上部水的垂直微弱渗透，排泄趋向深部，迳流条件差。
3）侏罗系含煤组粗砂岩及砂砾岩裂隙承压微弱直接充水含水层
该层顶板为侏罗系含煤组顶部泥岩隔水层底板，底板为17－1层煤底板。
其岩性主要由灰白色粗砂岩、砂砾岩复合岩层所组成。
赋存于4、7、14、15层煤顶板和上、下煤组之间的河床相及粗砂岩,砂砾岩。
由井田四周向中南部随底板加深（630.88～1257.00米）而增厚20～200米。
该层最大厚度215.83米，最小厚度1.45米，平均厚度79.87米。
最大深度1257.00米，最小深度630.88米。
该含水层之间夹泥岩、粉、细砂岩复合隔水夹层，起很大的隔水作用。
其最大厚度417.95米，最小厚度32.92米，平均厚度284.67米。
含水性：
按井田钻孔抽水试验，该含水层可分为北部微弱区和
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