赵庄二号东回风井施工组织设计.docx

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赵庄二号东回风井施工组织设计

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）

前言

赵庄二号井东回风立井工程，位于山西省长治市长子县慈林镇布村东北，具有良好的铁路及公路运输条件，太原—焦作电气化铁路及227省道场地的西侧通过，距离227省道约800米，距东天良火车站约1000米，交通便利。

赵庄二号井东回风立井施工工程包括立井井筒、安全出口、风硐和井底连接处等工程的施工，该工程施工组织设计根据晋城煤业集团赵庄二号井东回风立井工程施工招标文件及招标图纸编制。

本施工组织设计编制依据：

（1）北京圆之翰煤炭工程设计有限公司设计的赵庄二号东回风立井井壁结构、风硐结构、安全出口结构、井底连接处平、剖、断面图：

S、S、S、S；

（2）《煤矿安全规程》（2004年版）；

（3）《煤矿井巷工程质量检验评定标准》（MT）；

（4）《矿山井巷工程施工及验收规范》（GBJ213-90）；

（5）《煤矿建设安全规定》（试行）。

1工程概况

1.1地质条件

地层情况：

第四系（Q）：

层厚2m。

岩性为粘性土。

二叠系上盒河子组（P2s）：

层厚299.18。

岩性主要为灰白、灰绿色砂岩，杂色斑块泥岩、砂质泥岩等。

二叠系下石盒子组（P1x）：

层厚54.39m。

岩性主要为灰白、浅灰色砂岩，灰色、浅灰色泥岩。

二叠系山西组（P1s）：

层厚71.98m。

岩性主要为灰—灰黑色砂、泥岩互层，夹数层煤。

局部植物化石含量丰富，为重要的含煤地层。

水文地质：

上石盒子组、下石盒子组及山西组地层均存在含水层。

含水层段水均具有一定的承压性。

预计涌水量基岩风化带为165.05m3（其中井壁段上口部分42.833m，基岩段365.937m）；井底水窝4.5m；安全出口，平面长度23.6m；风硐，长度12.245m；井底连接处，距井筒内壁两侧长各4m。

井筒技术特征见表1。

赵庄二号井东回风立井井筒技术特征表1

序号

名称

单位

技术特征

备注

1

井口

坐标

X

m

Y

m

5

Z

m

+1336.000

2

井筒净直径

m

4.500

3

表土及基岩风化带段

净断面

m2

15.9

掘进断面

m2

29.2223.76

长度

m

14.000

4

基岩段

掘进断面

m2

22.1

净断面

m2

15.9

长度

m

150.45

5

1、2号壁座

长度

m

1.650、1.650

净断面

m2

15.9

6

下井底

连接处

长度

m

9.25

7

支护

方式

表土及基岩风化带段

钢筋混凝土、厚度500800mm、C20

基岩段

混凝土、厚度400mm、C20

1、2号壁座

钢筋混凝土、C20

8

附属

工程

安全出口长度21.3m.

长度23.6m、壁厚250mm；风硐：

长度12.245m、壁厚300mm；井底连接处两侧各4.0m长度共计8.0m、壁厚500mm，以上附属工程均采用钢筋混凝土支护、强度C30

9

总工程量

m

177（井筒长度）

不包括附属工程

2施工方案

2.1井筒施工方案

赵庄二号井东回风立井井口坐标X=.56,Y=539707.49，水文地质条件简单，根据我处多年立井施工技术水平和经验，确定井筒风化基岩段采用普通法施工，基岩段采用立井混合作业法施工。

2.2凿井设备的选型与布置

设备选型和布置原则：

（1）选用定型的先进设备；

（2）综合配套合理，安全可靠；

（3）给施工创水平留有富余量。

根据以上原则，按照立井混合作业快速施工机械化作业线配备凿井设备。

东回风立井井筒施工采用一套单钩提升系统，选用JK—2.520型提升机，配座钩式3m3吊桶。

装岩选用一台HS—4型长绳悬吊抓岩机；井筒工作面设置两台BQF-II型风泵排水；II型加高井架，井架加高1.7m，基础加高0.8m。

凿岩选用FJDG－5型伞钻配D70型风动凿岩机。

采用三层吊盘，吊盘上设置一台MD50-80×6型卧泵。

表土及风化基岩段砌壁采用6套段高为1.0m的金属组装模板；井筒基岩段砌壁选用MJY-3.05.0型单缝式整体液压金属模板。

布置一趟胶质风筒和一趟安全梯。

井筒内布置压风、排水、供水管路各一趟，井壁固定；风筒采用悬吊方式。

详见凿井平面布置图，稳绞平面布置图，稳绞立面布置图。

3施工工艺

3.1临时锁口施工

回风立井井筒利用上部的8m，井筒净径为5m，浇注500厚的C30砼作为临时锁口，临时锁口标高+983.600m。

在临时锁口位置的井壁上口直接铺设封口盘,封口盘下与井壁间用红砖封堵，砌紧后用砂浆抹平封严。

3.2表土及风化基岩段的施工

井架、天轮平台、翻矸台安装完毕，提升绞车、各类稳车具备运行条件后，即开始表土段的开挖。

在开挖井筒的同时,将安全出口及风硐一同挖出，并与井筒一同稳模浇灌。

该段施工采用人工挖掘，吊桶排渣，潜水泵排水、块装模板砌壁，砌壁段高1.5m。

安全出口及风硐拆模清理完后用栅栏封闭，禁止人员入内。

井筒掘砌8m后安装锁口盘，井筒掘砌25m后安装吊盘。

风化基岩段采用钻爆法施工，浅部主要以松动炮为主，炮眼深度不大于1.8m，辅以风镐掘进。

短段掘砌，矸石采用长绳悬吊抓岩机装入吊桶，提升出井，砌壁采用1.5m段高的块装模板；硬度较大时采用炮眼深度不大于3m中深孔钻爆法施工，根据围岩情况可适当采用锚喷网临时支护（采用φ22×1800mm树脂锚杆，锚杆间排距800mm×800mm，8#铁丝机织网4000mm×1000mm，喷射C20砼厚度为50mm）井筒砌壁采用MJY-3.65.0整体下滑液压金属模板，一次浇注段高不大于3m。

3.3井筒壁座施工

1#、2#壁座与井筒相应位置同时掘出，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，利用吊模，由下向上与井壁共同浇注。

砼强度C30。

3.4基岩段施工

赵庄二号井东回风立井井筒基岩段施工采用我公司立井混合作业一级工法施工。

随着凿井技术的不断发展和完善，该工艺不但技术先进，设备配套合理，且具有充分的可靠性。

3.4.1凿岩

赵庄二号井东回风立井井筒凿岩采用FJDG—5型伞钻配5台D70型风动凿岩机，φ55mm“十”字型合金钢钻头。

钻眼深度：

3.0—3.2m，爆破循环进尺2.7m。

爆破材料选用SJ-YII-4高威力水胶炸药，采用直径φ45mm药卷，雷管选用5m长脚线毫秒延期电雷管，按照光面、光底、弱震、弱冲的要求进行光面爆破。

基岩段爆破图表见炮眼布置图、表2、表3、表4。

3.4.2装岩与排矸

赵庄二号井东回风立井采用一台HS-4型长绳悬吊抓岩机,抓岩能力不小于30m3，在井筒掘进到连接处位置时，进行连接处掘砌施工。

井底连接处采用钻爆法掘进，人工攉矸至井筒内，利用抓岩机配合2m3吊桶出矸；井筒荒壁采取锚网喷临时支护，待连接处掘进完毕后，绑轧钢筋，与井筒同时进行砼浇筑，底卸式吊桶下料，壁厚500mm，砼强度C30。

3.6凿井作业制度

东回风立井井筒基岩段凿井实行混合滚班作业制度，每18小时一个循环，正规循环率93.5%，地面辅助工实行“三八”制作业，单进101米月。

见作业循环图表。

3.7煤层瓦斯探放

当井筒施工接近煤层时，应按照地测部门提供的立井工作面距煤层的准确位置，在距煤层10m位置开始打钻探放瓦斯。

设置2个探孔排放瓦斯，并测定瓦斯压力（P）,查明煤层赋存情况及煤层突出危险性。

探孔深度18m，距井筒中心1.5m对称布置。

当工作面掘进遇到煤线或接近地质破碎带时，也必须经常检查瓦斯。

瓦斯浓度＜1%时方可继续掘进。

如果发现瓦斯大量增加或其它异状时，都必须立即撤人停掘，进行处理。

探放前应编制具体的施工措施或作业规程。

3.8井筒防治水

根据地质水文资料，井筒风化基岩段0-180m涌水量达165m3，相对静水位为22.70m。

所以井筒施工至20m时对工作面进行探水预注浆。

探水预注浆分两次，每次探注长度为80m。

结合我处赵庄二号副立井井筒施工揭露含水层情况，东风井基岩段厚层中粗砂岩都含水，施工时提前10m对工作面进行工作面预注浆。

永久井壁采用壁后注浆堵水；砼浇注过程中采用导水管导水，避免淋水入模。

4凿井主要辅助系统

4.1提升系统

4.1.1凿井井架

东回风立井选用IIG型井架，井架加高1.7m。

该井架加高设计由中国矿大机电学院完成。

4.1.2提升设备

东回风立井选用JK—2.520型提升机，配3.0m3吊桶。

提升设备选型及有关技术参数见表5。

凿井提升设备选型及技术参数

表5

序号

项目

回风立井

备注

1

提升机

Jk—2.520

2

最大静张力KN

90

3

最大静张力差KN

90

4

电机转速（rpmmin）

720

5

电机功率（kw）

487

6

最大提升速度（ms）

4.7

7

选用钢丝绳（直径）

φ32

18×7-1670多层不旋转

8

提升容器（m3）

3

9

天轮规格

φ2500

10

钢丝绳终端荷载（kg）

7190

11

悬绳重量（kg）

1756

12

合计提升质量（kg）

8946

13

钢丝绳破断力总和（kg）

73314

14

钢丝绳安全系数

8.2

4.1.3提升钢丝绳选择、校核：

（1）钢丝绳的最大悬垂高度

H0=Hsh+Hj=408.77+19.84=428.61m取440m

Hsh—井筒深度408.77m

Hj—井口水平至天轮平台高度19.84m

（2）提升物料荷重按3m3吊桶考虑

Q=KmVTBrg+0.9（1-1ks）VTBαsh=5670kg

Km—吊桶装满系数0.9

VTB—标准吊桶容积m3

rg—岩石松散重量1600kgm3

ks—岩石松散系数2

αsh—水容重1000kgm3

（3）提升容器自重（按3m3吊桶、11t钩头考虑）

QZ=1049+215+240+160.45=1520.45kg

（4）提升钢丝绳终端荷载

Q0=Q+Qz=7190.45kg

（5）钢丝绳单位长度重量Ps（kgm）

Ps=7190.45（110δBma-440）=3.5kgm

式中δB—钢丝绳钢丝的抗拉极限强度170kgf

ma—钢丝绳安全系数取7.5

（6）选择钢丝绳

据PsB≥Ps查表2-1-79选择钢丝绳型号为18×（特）PSb=3.99kgm

（7）以最大终端载荷验算提升钢丝绳安全系数

m=Qd（Q0+H0PSB）≥ma

Qd—钢丝绳破断拉力总和73314kgf

M=73314（7190.45+440×3.99）=8.2>7.5

考虑伞钻时，按伞钻5500kg考虑，其安全系数为：

Ma=73314（5500+440×3.99）=10.1＞6.5

考虑提升人员，按每次提升8人考虑校核安全系数

m=73314（8×75+215+240+160.45+440×3.99）=24.7>9

经计算主提升绳选用18×（特）钢丝绳符合安全规程规定

（8）最大静张力验算

施工到440米时最大静张力验算

Qjmaax=Q0+H0PSB=7190.45+440×3.99

=8946.05kg＜9000kg符合要求　

（9）提升机电机功率验算

3m3吊桶：

P0=（Q0+Q+PSbH）VmB102η=（7190.45+440×3.99）×4.7

（102×0.85）=485kw<487kw（提升机电机功率）满足使用

伞钻5500kg

P0=（Q+PSbH）VmB102η=（5500+440×3.99）×4.7

（102×0.85）=393kw<487kw（提升机电机功率）满足使用

4.1.4过卷距离验算

选用IIG型加高井架，翻矸台至天轮台高度为Hl=11.43m

过卷距离为L=11.43-1.5-2.89-1.733-0.95-0.59=3.77m

提升选用JK-2.520型提升机，Vmax=4.7ms，过卷高度为6.21m，根据规程规定，吊桶提升，其过卷高度不得小于规定数值的12，所以经验算绞车过卷距离符合要求。

其它悬吊钢丝绳经计算选型见钢丝绳选用一览表6。

钢丝绳选用一览表

表6

序号

名称

钢丝绳型号

长度（m）

安全系数

备注

1

提升钢丝绳

18×（特）

1×650

见计算过程

2

吊盘绳

18×

3×560

左右

3

模板钢丝绳

18×

3×560

4

抓岩机绳

18×

1×700

5

安全梯绳

18×

1×560

6

稳绳

6×19-24.5-155

2×560

左右

7

动力电缆悬吊绳

18×

1×560

8

放炮电缆悬吊绳

18×7-20

1×560

4.1.5提升能力计算

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。

使用3m3吊桶提升

VmB—提升机最大提升速度4.7ms

α—速度系数0.5

H—提升高度m

θd—井下摘挂钩、卸载休止时间90s

100米时提升循环时间：

T1=2［VmBα+（H-40）VmB］+54+θd=188s

100米时提升能力：

AT1=3600×0.9×VTBKT1=41.36h3h

VTB—标准吊桶容积3m3

K—提升不均匀系数1.25

300米时提升循环时间：

T1=2［VmBα+（H-40）VmB］+54+θd=258s

300米时提升能力：

AT1=3600×0.9×VTBKT1=30.14h3h

使用2m3吊桶提升

300米时提升循环时间：

T1=2［VmBα+（H-40）VmB］+54+θd=280s

300米时提升能力：

AT1=3600×0.9×VTBKT1=18.51h3h

400米时提升循环时间：

T1=2［VmBα+（H-40）VmB］+54+θd=325s

400米时提升能力：

AT1=3600×0.9×VTBKT1=15.95h3h

经详细计算，东回风立井为15.95米3时,能保证18h完成一个掘砌循环。

计算结果见表7。

东回风立井不同深度提升能力表（表7）

类别

吊桶容积（m3）

提升速度（ms）

不同深度的提升能力（m3h）

100m

300m

400m

主提

3.0

4.7

41.36

30.14

4.2压风系统

4.2.1用风量计算

凿井期间主要风动设备的用风量统计见表8。

回风立井凿井期间用风量统计表（表8）

设备

型号

单台耗风量（m3min）

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

FJDG-5

7

5

35

抓岩机

Hs—4

17

1

17

风镐

C10

1.2

4

4.8

风动泵

BQF-II

5

1

5

1

5

1

5

振动器

2.5

3

7.5

合计

40

26.8

12.5

矿井总耗风量的计算：

Q=αβγ∑nkq=53.24m3min

α—管网漏风系数1.1

β—风动机械磨损使耗风量增加的系数1.1

γ—高原修正系数1.1

n—同型号风动机具使用数量5台

k—同型号风动机具同时使用系数1.0

q—风动工具耗风量7m3min

根据计算矿井最大耗风量为53.24m3min，故选用SA-120A型空压机二台，SA-250A型空压机一台。

4.2.3压风管路选择：

d=20√Q=145mm

Q—管道计算压风流量53.24m3min

根据最大用风量，选用φ159×4.5mm无缝钢管可以满足系统要求。

4.3排水系统

为确保井筒施工安全，东回风立井设计在吊盘上设置一台MD50-80×6型卧泵排水，经φ108×4.5mm无缝钢管排至地面，卧泵排水能力50m3

按风速计算用风量：

Q=60×0.15×19.63=176.7m3min

按炸药量计算用风量：

Q=7.8÷60÷t（A（SL）2k）13

=7.8÷60÷20×（80×（19.36×408.77）2×0.6）13

=93.8m3min

选用JBT-28型风机满足要求。

4.5供电系统

根据甲方提供的10KV双回路供电条件，拟在该东回风立井负荷中心附近建10KV6KV临时变电所一座，采用箱式变电站集中供电。

设置两台S7—KV主变压器，一台KBSG—31560.69KV下井专用变压器，一台KBSG—20060.69KV风机专用变压器，一套ZXB12（6）0.4-2*500箱变，供给工广动力及照明生活等的低压用电。

供电系统图见附图，施工期间用电总负荷为1242KVA，施工用电负荷统计见表9。

4.6信号、通信、照明

4.6.1信号：

井口至提升机房、吊盘、倒矸台及两个稳车群之间均设置各自独立的声光信号系统。

4.6.2通信：

在井口附近设置10门电话交换机，井筒吊盘上设置抗噪声防爆电话机，通过井口交换台与地面及井下各重要场所进行通信联系，项目部安装28门程控电话自动交换机，以满足生产调度指挥之用，工地安装一部程控外线电话。

4.6.3照明：

井口和稳车群照明设备为自镇式水银灯，井筒内在吊盘下吊设新型DKS250127型竖井矿用投光灯。

4.7砼搅拌系统

在井口附近设置一个不小于400m2砂、石料场，场内设有石子冲洗装置。

设立砼搅拌站，配一套电脑计量自动上料系统，一台JW—1500型搅拌机。

砂石用铲车装入PLD-1600型电子自动计量系统料仓，由料仓皮带经转载皮带输送进搅拌机上料斗，同时按比例加入水泥，通过该上料斗送入搅拌机搅拌，井口布置直线形轨道，由底卸式吊桶将配置好的砼送入井下分灰器入模。

4.8供水系统

井筒施工用水由水源井内深井电潜泵将水抽送到工广内水箱，然后由水箱接管供给，井内悬吊一趟φ57×3.5mm供水管，吊盘上设置释压水箱，以稳定压力水供伞钻使用。

施工用电负荷统计表

表9

序号

设备名称

台数

设备容量

需用系数

CDΦ

tgΦ

计算容量

安装

使用

安装

工作

有功功率（KN）

无功

功率（kvar）

视在功率（kva）

一

地面高压

1

提升机

1

1

475

475

0.7

0.85

0.75

333

250

416

2

压风机

1

1

250

250

0.75

0.75

0.88

188

165

250

二

地面低压

1

稳车群

12

12

311

311

0.4

0.8

0.75

124

93

155

2

压风机

2

1

240

120

0.75

0.75

0.88

90

79

120

3

工广

20

18

200

150

0.8

0.95

0.7

120

84

147

4

局部通风机

2

1

60

30

0.7

0.75

0.88

21

19

28

5

调度绞车

2

2

50

50

0.4

0.5

1.73

20

35

40

6

开门绞车

2

2

6

6

0.4

0.5

1.73

2

4

5

7

上料系统

1

1

90

90

0.7

0.75

0.88

63

55

84

三

井下

卧泵

2

1

320

160

0.75

0.85

0.62

120

74

141

总计

45

40

2002

1642

1081

858

1380

建井期间最大同时利用系数

取0.9

Pmax=k∑y∑Pmax=1081×0.9=973（kw）

Qmax=k∑w∑Qmax=858×0.9=772（kvav）

Smax=（P2max+Q2max）12=（9732+7722）12=1242（KVA）

4.9设备、器材配备

井筒施工主要设备和器具配备见表10。

施工设备和器具供应计划

表10

序号

设备名称

能力

数量

规格型号

备注

一

提升机悬吊设备

1

凿井井架

1座

IIG型钢管井架

2

提升机

1台

JK-2.520

3

吊盘凿井绞车

16t

3台

JZ

4

稳绳凿井绞车

10t

2台

JZ

5

钢模凿井绞车

10t

3台

JZ

6

抓岩机凿井绞车

10t

1台

JZ2T—10600

7

安全梯凿井绞车

5t

1台

JZA2—51000

8

动力电缆

10t

1台

JZ

9

放炮电缆

5t

1台

JZ2—5400

10

吊桶

3m3

2只

座钩式

1.6m3

2只

1.6m3底卸式

11

钩头

11吨

1个

12

提升天轮

1个

φ2500

13

悬吊天轮

2个

单槽φ1000

22个

单槽φ600

二

凿岩设备

1

伞钻

1台

FJD-5

2

钻机

5台

D70

三

装矸、排矸设备

1

抓岩机

1台

Hs-4

2

调度绞车

2台

JD-25

3

井盖门绞车

2台

慢速自制

4

装载机

1台

ZL—50B

5

翻斗汽车

11t

2台

斯太尔

四

模板

1

金属组装模板

5套

2

整体模板

1套

MJY-3.05.0

五

砼搅拌系统

1

电子自动计量系统

1台

PLD—1600

2

搅拌机

1台

JW-15OO

六

压风设备

1

压风机

2台

SA120A

1

压风机

1台

SA250A

七

通风设备

1

局扇

28KW

2台

JBT62-2

2

风筒

500m

φ800

八

排水设备

1

卧泵

50m3h

2台

MD50-80*6

2

风动泵

25m3h

2台

BQF—II

九

供电设备

1

106KV开闭所

2套

KYBS-10（60

2

电容补偿柜

2套

GZBB

3

箱变

1套

ZXB-10（6）0.4-2*500

4

变压器

2台

S7—

5