顾桥煤矿中央风井施工组织设计.docx
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顾桥煤矿中央风井施工组织设计
淮南矿业（集团）有限责任公司
顾桥煤矿中央回风井井筒掘砌工程
施
工
组
织
设
计
中煤三建第七十一工程处
二OO三年四一日
施工组织设计目录
第一章概况
一、工程概况
二、工程内容及工程技术特征
三、井筒地质及水文地质
第二章施工准备
一、技术准备
二、施工队伍准备
三、施工现场准备
四、施工技术装备与材料供应安排
第三章施工方案的选择
一、冻结段施工方案
二、基岩段施工方案
三、与井筒相连接的相关工程施工方案
第四章施工工艺
一、采用“四新”加快施工速度
二、试挖及临时锁口施工
三、井筒冻结段施工
四、基岩段施工
五、与井筒连接处相关工程施工
六、临时改绞
七、关键部位施工技术及处理特殊地质变化技术措施
（一）井筒通过冻结段较厚膨胀粘土层的预防措施
（二）基岩段防治水措施
（三）井筒通过不稳定岩层及断层破碎带的施工
（四）井筒揭煤施工
八、突发事件应急措施
第五章施工辅助系统
一、提升系统
二、井筒悬吊设施
三、井口及地面辅助设施
第六章井筒施工凿井设施选型计算
一、提升设备的选型
二、临时改绞主提升绞车选择计算
三、悬吊设备的选型
第七章施工组织与管理
一、施工组织管理机构
二、施工管理
第八章施工进度计划与进度控制
一、工期安排
二、工期保证措施
第九章施工技术安全措施、灾害预防和安全保证体系
一、安全工作目标
二、安全管理体系
三、安全管理措施
四、施工安全技术措施
五、灾害预防
第十章工程质量检测管理措施和质量保证体系
一、施工质量保证措施
二、质量保证体系
第十一章文明施工及环境、职业健康保证措施
一、文明施工及环境保护措施
二、文物保护措施
三、职业健康保护措施
第十二章冬雨季施工措施及地下管线等保护加固措施
一、冬雨季施工措施
二、地下管线及其它地上地下设施保护加固措施
前言
编制本施工组织设计大纲的指导思想是：
贯彻执行国家及本行业部门有关建设方针和技术政策，采用先进的科学技术，充分利用本处的施工能力和技术经验，提高矿井建设的综合效益，在确保安全和工程质量的前提下，合理安排施工顺序及工程进度。
本着工期短、效率高、质量优、效益好的原则，建设本矿井。
严格贯彻我处通过了的质量、环境、职业健康安全三体系即ISO9001、ISO14001、GB/T28001标准《管理手册》、《程序文件》中的相关规定，确保工程施工的每一个阶段、每一个环节、每道工序处于受控状态，从而确保工程质量。
本施工组织设计的编制依据是：
1、《谢桥煤矿新增井筒掘砌工程招标文件》及招标文件答疑、施工设计图纸；
2、《矿山井巷工程施工及验收规范》（GBJ213-90）；
3、《煤矿井巷工程质量检验评定标准》（MT5009-94）；
4、《钢筋混凝土工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）；
5、《煤矿安全规程》[2001]；
6、国家、省市和行业相关法律、法规、规范要求；
7、在不违反国家和省市地方相关规定的前提下，双方另有约定时列入补充条款。
第一章概况
一、工程概况
淮南矿业（集团）有限责任公司顾桥煤矿，位于安徽省淮南市风台县境内，由煤炭工业合肥设计研究院设计，设计生产能力5.0Mt/a，预留10.0Mt/a的生产能力，采用立井开拓方式，工广内布置主、副、回风三个井筒。
井筒表土段均采用冻结法施工，基岩段均采用地面预注浆封水。
中央回风井井筒设计净直径Φ7.5m，井筒全深810.6m。
二、工程内容及工程技术特征
1、工程内容
回风井井筒工程掘砌810.6m。
风井井底车场连接部两侧各25m，风道出口3m，安全出口2m。
2、井筒技术特征
回风井井筒坐标为x=3632270.00，y=39459950.00，z=25.5，井筒净径为Φ7.5m，井深810.6m。
表土及风化基岩带设计为三层钢筋砼井壁，支护厚度为1000～1800mm（包括2层泡沫塑料板和2层聚烯塑料板），砼标号C30～C55；基岩段采用单层砼井壁，支护厚度为500mm，砼标号C30；冻结深度370m，在井筒-334.4m～-336.4m段设置井壁支撑圈，并与井筒-319.4m～-336.4m段的井筒井壁整体浇筑段一同施工。
在井筒标高-15.4m～-114.4m、-214.4m和-319.4m处连内层井壁周围均匀布置四根Φ60×7无缝管作为注浆管，在内壁套壁结束后适当时间进行壁后注浆。
三、地质概况
本井田被新生界松散层覆盖，主要地层有奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、第四系等，含煤地层为石碳二叠系。
回风井井筒穿过新生界以粘土为主，局部夹砾石层并见钙质粘土及固结状粘土。
风井表土段深度322.2m，风化带深度357m井筒均穿过石盒系组的24煤顶板至13煤底板的层段。
风井穿过含水层为10层。
地质及其特点
中央回风井位于顾桥勘探区十线与十北线之间。
通过检查孔揭露探明井筒地层（即井筒围岩）有新生界地层和二叠系上石盒子组地层（即淮南煤田的第三、第四、第五、第六和第七含煤段）。
新生界地层：
风井新生界厚度为313.50m，在中央井筒分布趋势为西厚东薄，岩性以松散的粘土，与下伏二叠系煤系地层呈不整合接触关系。
二叠系地层：
井筒穿过上石子组的24煤顶板至11底板的层段，风井筒的厚度是515.88m。
其底界深度为829.38m。
该组地层完全是煤系地层，其主要征是：
上部（基岩面至24煤）：
主要由灰色、青灰色的砂质泥岩、泥岩和灰白色、浅灰色中细砂岩或石英砂岩及花斑泥岩组成。
局部砂岩有被流水浸蚀现象，呈土黄色。
顶部34.80~51.90m不同程度被风化、风化带性以花斑泥岩为主。
含1-2层薄煤层，煤质较差。
中部（24煤至17-1煤）主要由灰色、灰绿色砂质泥岩、泥岩和花斑泥岩及灰色、灰白色砂岩组成，夹薄层砂砾岩，砂岩比较高，含2-3层薄煤层和碳质泥岩，煤质较差。
下部（17-1煤至11煤底板）：
主要由灰色、深灰色砂质泥岩、泥岩、花斑泥岩和灰白色砂岩、石英砂岩组成，砂岩比例较高，含本区主采煤层13-1煤和11-2煤，煤层发育稳定，煤质较好。
风井井筒检查孔深度829.38m，检查孔基岩段厚度为515.88m，其中砂岩148.80m，含量为28.84%。
风化带厚度为31.90m，起止深度为313.50-355.40m。
据抽水试验：
基岩段混合含水层静水位标高为24.33m，恢复水位标高为22.49m，最大降深为42.89m，涌水量是0.875l/s，单位涌水量q=0.0204l/s·m，渗透系数K=0.150m/d，水温24℃，水质参数：
PH=8.6，水质类型：
CL-1HCO-3SO4-2—K+1+Na+1，矿化度：
1.8999g/l。
本井筒基岩段共计10个含水层，采用地面预注浆治理含水层。
表1-1井筒技术特征表
序号
名称
中央风井井筒
1
井口
坐标
X
3632270.00
Y
39459950.00
2
井口自然标高
+24.5
3
井口设计标高
+25.5
4
井筒设计深度（m）
810.6
5
注浆深度（m）
810.6
6
净径（m）
7.5
7
表土段厚度（m）
322.2
8
风化带厚度（m）
34.8
9
表土段井筒最大荒径（m）
8.6~11.1
10
表土段井壁结构
钢筋混凝土
11
冻结深度（m）
370
12
基岩段井筒荒径（m）
8.5
13
基岩段井壁结构
素混凝土
14
车场水平（m）
-780
第二章施工准备
一、技术准备
1、组织技术与管理人员认真审阅图纸，学习技术规范，组织图纸会审，并在此基础上编制实施性施工组织设计、施工技术措施、项目质量计划、填报项目开工报告，准备好各种技术资料和表格，开工前对技术人员、管理人员及施工人员做好技术交底。
2、组织测量人员做好接点复测工作，按业主提供的导线、水准点进行全面复核校验，进行井口十字基桩的布设。
3、试验人员尽早进行试验、检验和各种强度砼配合比的试验。
二、施工队伍准备
1、为确保本工程施工速度和工程质量，特在本处内精选素质好、经验丰富、从事过二次以上类似工程施工的施工队伍进场施工。
2、根据施工进度情况，按总体施工计划，陆续组织各作业队、各岗位、各工种人员进场，所有人员在上岗前10天到岗，以便了解现场情况，按本公司通过的质量、环境、职业健康安全三体系即ISO9001、ISO14001、GB/T28001标准。
以及ZM71QEO-CX-2005《培训控制程序》要求组织学习培训。
三、施工现场准备
第一批人员进场后，要及时开展进场四通一平的准备工作，施工必需的生活、办公、卫生、生产等临时设施，工广临时设施布置，遵循“方便实用、文明施工、节约用地、安全可靠、兼顾环保、CI达标、尽可能避开永久建筑物”的原则，井筒施工大临平面布置图见表2-1，地面大临工程一览表见表2-2。
四、施工技术装备与材料供应安排
我处施工技术力量雄厚，装备精良，有充足的大型矿井施工成套机械化设备，主要机械设备表见表2-3。
由处机电、试验、材料供应部门组织设备、仪器、周转材料等调运工作，确保施工设备、试验、检验设备、测量设备等迅速进场。
其余设备和周转材料根据工作进度工程进展情况，按计划陆续进场。
组织物资供应人员进行市场调查，按本公司通过的质量、环境、职业健康安全三体系即ISO9001、ISO14001、GB/T28001标准，以及ZM71QEO-CX-2005《物质采购控制程序》，选择合适的供应商，落实货源，安排订货计划，设立堆放场地，搭设库房等。
表2-2井筒施工大临工程一览表
序号
工程名称
结构形式
工程量
备注
单位
数量
1
主提绞车房
轻钢结构
M2
278
2
副提绞车房
轻钢结构
M2
278
3
绞车、稳车设备基础
砼
M3
750
4
机电修车间
轻钢结构
M2
90
5
材料库
轻钢结构
M2
120
6
井口配电
轻钢结构
M2
120
7
井口值班
轻钢结构
M2
80
8
钢筋棚
钢筋防雨棚
M2
60
9
砂、石料场
砼铺地
M2
500
10
职工宿舍
轻钢结构
M2
980
11
食堂
轻钢结构
M2
200
12
浴室
轻钢结构
M2
180
13
更衣室
轻钢结构
M2
60
14
办公室
轻钢结构
M2
120
15
厕所
轻钢结构
M2
60
16
临时变电所
轻钢结构
M2
200
表2-3主要施工机械设备表
序号
设备名称
型号规格
国别
产地
额定
功率
数量
合计
自有
租赁
新购
1
凿井井架
Ⅴ型
1
1
2
主提升机
2JKZ-4.0/15
洛阳
2000
1
1
3
副提升机
JKZ-2.8/15.5
洛阳
1250
1
1
4
提升天轮
TXG-3.0
宿州
2
2
5
吊桶
4.0/3.0m3
宿州
4
2
2
6
底卸式吊桶
DX-3.0
宿州
4
4
7
钩头
11t
2
2
8
稳车
JZ-16/1000
济南
55
5
4
1
9
稳车
JZ-10/600A
济南
22
1
1
10
稳车
JZA-5/1000A
济南
11
1
1
11
稳车
JZ-25/1300A
济南
45
10
5
5
12
悬吊天轮
1.0m重型单槽
宿州
19
10
9
13
悬吊天轮
1.0m重型双槽
宿州
2
2
14
悬吊天轮
0.6m单槽
宿州
2
2
15
装载机
ZL-50
徐州
1
1
16
自卸汽车
10t
长春
4
4
17
搅拌机
JS-500
方园
1
1
18
喷浆机
ZP-Ⅳ
江西
3
4
2
2
19
砼震动器
ZNQ-50
方园
16
16
20
砼分料器
QFH
自制
2
2
21
整体模板
MJY3.8m
自制
1
1
（续上表）
序号
设备名称
型号规格
国别
产地
额定
功率
数量
合计
自有
租赁
新购
22
注浆机
HFV-C
日本
2
2
23
变压器
S11-500/6/0.4
合肥
2
2
24
变压器
KS9-315/6/0.4
合肥
2
2
25
高压柜
XGN
合肥
12
10
2
26
低压柜
GGD2
合肥
3
3
27
电容补偿柜
GR-1-01
合肥
2
2
28
低防开关
QJZ-80
合肥
4
4
29
低防开关
KBZ-400
合肥
4
4
30
地质钻机
ZDY650
重庆
1
1
31
调度绞车
JD-11.4
徐州
11.4
4
4
32
电焊机
BX5-400
合肥
2
2
33
单级泵
3BA-9/7.5
长沙
7.5
2
2
34
排水泵
DG85-80×12
博山
440
4
2
2
35
吊盘
自制
1
1
36
激光仪
江西
1
1
37
轮锯机
11Kw
合肥
11
1
1
38
车床
17Kw
合肥
17
1
1
39
钻床
5.5Kw
合肥
5.5
1
1
40
砂轮机
S3SL-300
合肥
3
1
3
41
空气锤
C41-65
徐州
30
1
1
42
伞钻
SJZ6.9
张家口
1
1
43
抓岩机
HZ-6
太原
2
2
44
局扇
FBD-Ⅱ-NO7.1
侯马
2×30
4
2
2
45
风钻
YT-28
沈阳
10
10
46
风泵
BQF-50/25
常州
5
5
47
挖掘机
CX55B
凯斯
1
1
第三章施工方案的选择
中央风井井筒工程施工，优选最佳施工方案，最大限度地推广采用新技术、新工艺、新材料、新设备，严格按照我处通过的ISO9001国际质量管理体系、ISO14001环境管理体系及GB/T28001职业健康安全管理体系运行，确保工程施工的每一阶段、每一环节、每一工序都处于受控状态，以实现安全、快速、优质、高效。
根据井筒的技术特征及工程地质水文条件，为加快井筒施工速度，采用“四大一深”，即“大绞车”、“大吊桶”、“大抓岩机”、“大模板”和“中深孔爆破”和防爆无尾挖掘机清底等工艺进行施工。
井筒穿过含水层、断层破碎带时，坚持“有疑必探、先探后掘”的原则，进行工作面打钻预注浆，以确保施工安全。
详见表3-1立井施工机械化配套方案。
一、冻结段施工方案
采用在井筒工作面布置一台CX55B型凯斯无尾挖掘机挖土、HZ-6型中心回转抓岩机抓土装罐，配以人工用铁锹、高效风铲、风镐掘进刷帮、两套单钩提升、金属整体模板砌筑外壁。
内壁施工采用液压滑模砌筑，底卸式吊桶下放混凝土。
二、基岩段施工方案
采用钻爆法掘进，伞钻钻眼、中深孔爆破，中心回转式抓岩机装岩出矸，防爆无尾挖掘机清底，两套单钩提升，整体金属模板砌壁，底卸式吊桶下放砼，井筒预先布置一路瓦斯抽放管，以备揭煤施工的需要。
表3-1立井施工机械化配套方案
序号
项目
施工设备配套方案
1
井筒直径、深度
井径7.5m，深度810.6m
2
作业方式
混合作业、短段掘砌平行作业
3
凿岩机钻架
采用SJZ6.9型伞钻，配YGZ-70（6）
4
抓岩机
采用HZ-6中心回转抓岩机2台
5
主提升机
采用2JKZ-4.0/15一台
6
副提升机
采用JKZ-2.8/15.5一台
7
提升吊桶
主、副提采用4m3吊桶排矸；采用DX-3.0m3底卸式吊桶下放混凝土。
8
凿井井架
Ⅴ型凿井井架
9
凿井稳车
采用JZA-5/1000一台；JZ-10/600A一台；JZ-16/1000五台；JZ-25/1300十台
10
液压整体金属移动模板
采用MJY-7.5/3.8型
11
排水泵
在吊盘上安设100DG100×10型卧泵排水。
12
通风
采用FBD-Ⅱ-NO7.1型2×30kw对旋式风机，两路Ф800mm强力胶质风筒。
风筒采用井壁吊挂的方式固定。
13
通信、信号控制台
采用KJTX-SX-1型1套
14
照明设备
采用Dd250/127型2台
15
测量
采用全站仪、经纬仪、水准仪
16
翻矸方式
采用自动卸矸
17
防水排水
当涌水量大于10m3/h时，采取注浆封水治水措施
18
揭煤施工
利用新技术快速测定瓦斯压力，利用在井筒中布置的Ф273mm聚乙烯瓦斯抽放管路，使用抽排法揭煤。
管路采用井壁吊挂的方式固定。
19
清底
防爆无尾挖掘机清底
三、与井筒相连接的相关工程施工方案
与井筒相连接的相关工程均采用普通钻爆法掘进，随井筒掘砌一并施工，井筒与井底车场连接处的施工，可利用耙矸机耙矸，将破碎矸石先耙入井筒内，再由抓岩机配合吊桶出矸；利用钢木组合模板砌筑。
第四章施工工艺
施工中坚持以人为本，发挥人才优势，组织科研攻关小组，克服施工技术难题。
积极采用新工艺、新技术、新设备、新材料，严格按照我处通过的ISO9001国际质量管理体系、ISO14001环境管理体系及GB/T28001职业健康安全管理体系运行，确保工程施工的每一阶段、每一环节、每一工序都处于受控状态，确保工程质量。
一、采用“四新”加快施工速度
1、新工艺
采用CX36B型凯斯无尾防爆挖掘机挖土、SJZ-6.9型伞钻打眼、HZ-6型中心回转抓岩机抓岩、MJY型整体金属大模板砌壁、液压滑摸套砌内壁，大绞车、大吊桶、座钩式自动翻矸、自卸汽车排矸、防爆无尾挖掘机清底等配套的机械化作业新工艺。
2、新技术
采用深孔、光面、光底、减震、弱冲爆破技术。
SZQ-IR-150型潜孔钻机钻眼探水（钻眼速度每小时2m），注浆封水，新型凿井专用风机通风排烟，新型煤矿通讯与信号装置通讯指挥联络调度等新技术。
3、新材料、新设备
采用电磁雷管，新型抗冻早强剂，高照度DGC175/127型隔爆投光灯、凿井专用风机、伞钻、大抓、中心回转式抓岩机、大模板、防爆无尾挖掘机等新材料新设备。
二、井筒试挖及临时锁口的施工
1、井筒试挖
把井筒施工所必要的临时工程和凿井设备设施安装等工作全部完成后，再根据冻结实际情况，适当选择井筒开挖时机，一般认为在水文观测孔的各层水位均已有规律的上升并冒水，最后一层水位持续溢出水7天后，测温孔温度降至设计要求值，证实冻结壁已全部交圈，即可进行试挖。
试挖采用挖掘机，由井中向周边扩展，利用在井中挖超前小井，集控静积水，台阶式挖掘以防片帮。
试挖时直接采用整体金属大模板砌壁，施工5m后，在地面组装双层吊盘，悬吊入井，可作为临时封口保护盘。
试挖15m后，即可进行封口盘的封口工作。
通过试挖，证实冻结壁已具有一定的厚度和强度，足以抵抗预挖深度的地压以及能保证施工的连续性，即可进行正式开挖。
2、临时锁口施工
根据井筒施工图纸，暂定临时锁口深度为6m，井壁结构为内圈砌筑370mm厚红砖，外围浇注200mm厚素砼，标号为C30。
为防止临时锁口渗漏水流入井下，把临时锁口下部与永久井壁重合交接500mm高。
临时锁口砌筑时，采用组合拼块模板辅以木托底板及刃角支模，搭设平台人工翻灰砌壁，临时锁口标高可由现场定。
三、井筒冻结段施工
根据井筒穿过的地层及井筒技术特征，在保证施工安全、质量的前提下，把握有利时机，组织快速施工。
1、冻土掘进及外壁砌筑
采用在井筒工作面布置一台CX36B型凯斯无尾挖掘机挖土，HZ-4型中心回转抓岩机抓土装罐，人工用铁锹、风镐和高效风铲配合。
主提升采用2JKZ-4.0/15凿井专用绞车，副提升采用JKZ-2.8/15.5绞车，各配一套单钩4.0m3吊桶提升，（副提升考虑施工到800m深度后，更换3m3吊桶），井筒平均提升能力为60.31m3/h。
井壁采用2.5m高MJY整体金属模板，配以0.3m高环形斜面接茬模板浇筑混凝土，采用DX-3m3底卸式吊桶下放砼，经分灰器浇进模板，分层振捣，实行短段掘砌平行混合作业。
每个段高的掘砌时间控制在20h以内。
为加快施工速度，矿建四个专业班滚班作业，其中三个掘进班负责井筒掘进、钢筋绑扎、整体金属模板下放校正等工序，一个砌壁班负责浇砼。
在下层吊盘周圈安装一圈ø54mm钢管作为供风管，均匀布设20对闸阀，通过1寸胶管下放至工作面可同时连接20台风镐在相应的区位进行作业，避免了风管在工作面相互交叉影响，改善了施工环境。
在冻结段掘进过程中，要加强对井筒中的水文观察孔的保护。
随着井筒的下掘，把水文管按一定长度分段气割拆除，并用钢纱网把水文管口覆盖扎紧，防止管口掉入泥块等杂物造成堵塞。
掘进时的地面排矸，采用座钩式自动翻矸，10吨自卸汽车排矸到指定位置，在井口、翻矸台、绞车房、吊盘下设置工业电视监控装置，及时了解工程施工情况，确保安全高效。
2、采取综合措施施工较厚冻胀粘土层
对于较厚粘土层，可采取加强冻结（井帮温度应不高于-8℃）、缩短段高、使用高性能砼砌壁等综合措施进行治理。
在粘土层施工时，先挖超前小井，释放压力，然后沿周边均匀对称开帮。
对较厚粘土层应及时测定井帮的位移量。
当变形过快或膨胀量较大时，在外壁与井帮间增铺聚苯乙烯泡塑板，或架设U型钢支架、背板作临时支护。
同时将砌壁模板高度调整（2.5m改为1.5m），加快掘砌施工进度，把每段高施工循环时间控制在20h以内，以缩短粘土暴露时间，减少粘土膨胀量确保冻结管的安全。
为增强井壁早期强度，浇筑砼时掺入FS抗冻型高效减水早强剂，通过以往实践证明，掺入这种早强剂的砼，其一天强度、三天强度分别达到设计标准强度的58.5%和88.5%。
根据我们在华东地区山东、安徽两省施工的含较厚粘土层的多对井筒的观察，粘土冻胀力一般在三天后开始明显显现，模板刃角处井壁与粘土层中的泡沫塑料板厚度才明显被挤压减少。
这样粘土的冻胀力在施工的前三天由泡沫塑料板的被压缩部分“释放”和减速缓，三天后井壁砼强度达到设计强度，能够抵抗粘土层冻胀力。
4、过冻结基岩段施工
当井筒掘进进入冻结基岩风化带后，风镐风铲挖掘困难时，需采取钻爆法施工。
采用SJZ6.9型伞钻打眼，多台风钻
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