顾桥矿东进风井井筒掘砌工程.docx
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顾桥矿东进风井井筒掘砌工程
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、《淮南矿业（集团）有限责任公司顾桥煤矿东进风井井筒及相关硐室掘砌工程》施工合同、施工设计图纸；
2、矿山井巷施工：
（1）、《煤矿井巷工程质量验收规范》（GB50213-2010）；
（2）、《煤矿井巷工程质量检验评定标准》（MT5009-94）；
（3）、《煤矿井巷工程施工规范》（GB50511-2010）；
（4）、《煤矿安全规程》（新版）；
（5）、《防治煤与瓦斯突出规定》（2009年版）；
（6）、《煤矿防治水规定》（2009年版）；
（7）、《建设工程监理规范》（GB/T50319-2013）；
（8）《煤矿建设安全规范》（AQ1083-2011）；
（9）、国家、省市和行业相关法律、法规、规范要求。
3、混凝土结构工程：
（1）、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2011）；
（2）、《混凝土质量控制标准》（GB50164-2011）；
（3）、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）；
（4）、《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52－2006）；
（5）、《混凝土外加剂》（GB8076-2008）；
（6）、《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119-2003）。
4、钢筋连接
（1）、《钢筋焊接与验收规范》（JGJ18-2003）；
（2）、《钢筋焊接接头试验方法》（JGJ/T27-2001）；
（3）、《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499-2007）；
（4）、《钢筋等强度剥肋滚轧直螺纹连接技术规程》（QYJ107-2010）。
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行政区划隶属安徽省淮南市凤台县管辖，位于安徽省淮南市凤台县城西北，东距凤台县县城约20km。
矿门紧靠凤（台）～利（辛）公路，交通方便。
顾桥煤矿于2007年4月28日投产，2010年矿井核定生产能力为9.0Mt/a。
为了保证正常采掘接替和解决矿井下山开采、高地温、高地压、高瓦斯等问题而启动顾桥矿安全改建及二水平延深工程项目。
其主要内容为：
中央区新增深部进风井、东区新增进风井及回风井、井底车场及大巷、一水平至二水平延深巷道等相关工程，并配套“一通三防”、降温及其他辅助设施。
东进风井工程位于凤台县丁集乡境内的顾桥矿东区工广内（矿井中央区工业场地向东约3km），由煤炭工业合肥设计研究院设计。
设计在工广内布置东进风井和东回风井2个井筒，两井筒中心东西相距90m，南北相距35m。
东进风井井口场地自然标高+23.5m，设计标高+25.6m，井筒深度1063.6m，净直径Ф7.5m，井底水平标高暂定为-1000m，位于13-1煤层底板约25m。
为实现井筒安全、高效掘砌，井筒采用“上冻下注”法施工，即表土段采用冻结法施工（冻结深度475m），基岩段采用地面预注浆加固围岩和封水，预计井筒注浆段剩余漏水量小于6m3/h。
井筒地面预注浆工程由安徽煤田三队施工，井筒冻结工程由中煤三建淮南工程处施工，监理单位是河南工程咨询监理公司。
东进风井井筒基岩段地面预注浆工程采用“内圈直孔+外圈Y型孔+L型孔”注浆方式，内圈直孔直孔段8个，布孔圈径13m；“Y”型孔4/8个，地面布置4个，注浆段8个，地面布孔圈径暂定38～40m，注浆段钻孔落点圈径13m；L型孔布孔4个，利用“Y”型孔，在830m处打分叉钻孔，注浆落点进入车场靶域。
注浆起止深度为450～1073.6m，总注浆高度为623.6m，共划分为10个段高共划分为10个段高。
其中内圈直孔注浆起止深度为450～730m，与冻结段重合25m，段高总长280m，划分5个段高（岩帽段），分二轮施工；“Y”型分支孔注浆起止深度为720～1073.6m，“Y”型分支孔注浆与内圈直孔在孔深720m处对接,注浆段重合10m，划分为5个段高，段高总长353.6m，分二轮施工；在Y孔施工结束，利用“Y”型孔，在830m处打L型钻孔，四台钻机各施工1个，一轮施工。
内圈直孔2013年8月20日开工，预计12月底施工结束，随即撤出钻机进行冻结灰土盘施工，2014年1月初冻结造孔开工，预计3月底施工完毕，2014年4月初正式送冷，7月初井筒具备试挖条件。
东进风井主要用于东一采区及二水平北一采区13-1、11-2煤层开采时的进风和部分辅助运输。
井筒内布置1套900mm轨距1.5t双层四车1宽1窄罐笼、梯子间、压风管1趟、洒水管1趟。
预计东进风井于2014年7月16日正式开挖。
二、工程内容及工程特点
1、工程内容：
顾桥煤矿东进风井井筒及相关硐室掘砌工程。
2、井筒特点：
东进风井井筒设计净直径为Φ7.5m，井筒全深1063.6m，设计表土及风化基岩段为冻结法凿井，基岩段采用地面预注浆法施工，新生界表土层厚度（地表标高）404.9m，基岩风化底界面（地表标高）451.6m，井筒风化带厚度46.7m，井筒冻结深度475m。
井筒中心坐标，X=3632295.000，Y=39463280.000，地表自然标高+23.5m、设计井口标高+25.6m。
井壁结构为：
冻结段设计为内、外双层钢筋混凝土井壁，+25.6m~+19.6m段为永久锁口段，+19.6m～-134.4m内、外层井壁支护厚度分别为550mm、550mm，砼标号C30~C40；-134.4m～-294.4m段内、外层井壁支护厚度分别为850mm、750mm，混凝土标号C40~C60；-294.4m～-422.4m段内、外层井壁支护厚度分别为1050mm、950mm，混凝土标号C60~C65；-422.4m～-435.4m段为整体浇筑段，井壁支护厚度为2000mm，混凝土标号C65；-435.4m～-437.4m为井壁支撑圈，井壁支护厚度为1200mm，混凝土标号C65；冻结段-14.4m~-184.4m段外壁外铺设25mm聚苯乙烯泡沫塑料板；-184.4m~-378.8m段外壁外铺设50mm聚苯乙烯泡沫塑料板。
+19.6m~-424.4m段内、外层井壁间铺设两层高密度塑料薄板，单层厚度为1.5mm。
基岩段设计为单层素混凝土井壁，-437.4m～-674.4m段井壁为单层素混凝土，支护厚度550mm，混凝土等级为C40；-674.4m～-1038.0m段井壁为单层素混凝土，支护厚度650mm，混凝土等级为C45。
3、相关硐室工程
管子道开口5m、-1000m井筒连接处（马头门硐室）、清理斜巷开口5m。
三、井筒地质及水文地质资料
（一）、井筒地质
顾桥矿井位于淮南复向斜之中部，属陈桥背斜东翼与潘集背斜西部衔接带，煤系地层总体形态为一走向近南北，倾向东倾角多为5°~15°的反“S”型单斜构造。
煤系地层之上覆盖新生界巨厚松散冲积层，厚在265~325m，东南薄，西北厚，主要由松散的砂、砾、砂质粘土组成。
底部有片状分布在基岩面上，岩性为灰白、紫红色砂岩、砾岩，偶夹薄层固结粘土的碎石层。
煤系地层主要为二叠系厚度大于954m，划分为七个含煤段。
底部以海相泥岩与太原组分界。
本区的6-2煤层和8煤层位于二叠系下统下石盒子组；其中8煤层位于下石盒子组第二含煤段上部。
本区第二含煤段厚106~265m，平均厚111m，含煤9层，平均总厚8.54m，含煤系数7.69%。
底部为中粗砂岩，具冲刷特征，其上有花斑泥岩与铝质泥岩，是煤岩对比的标志。
（二）、构造
本区地层倾角平缓，近于水平，仅5°-6°，总的趋势为一单斜构造，走向近南北，倾向东，近于水平，属构造简单类型。
本次综合矿井各阶段三维地震资料，对工广区内13-1煤、11-2煤等高线形态及趋势进行拟合修正，通过相邻钻孔地层对比发现，工广范围内，在13-1煤层构造图上有落差0～3m的FDS36断层存在；此外，本矿与丁集矿井田边界附近，有F103-2、F103-3、FDS31三条断层存在，由于断层处在工广的外围，对井筒的建立不产生影响。
值得注意的是，在井深591.0～596.0m、676.65～687.40m、735.2～740.0m、774.0～787.0m、792.8～796.4m、837..6～843.2m、845.0～846.2m以及878.6～884.0，942.2～943.0，946.6～963.8等层段，岩芯破碎，RQD=10～40%，泥岩滑面发育，砂岩裂隙富集，应引起重视。
（三）、煤层
东区工广25煤以下各煤层发育齐全，共有19层煤，其中≥0.80m的可采煤层13层。
和以往勘探成果对比，煤层的厚度、结构、特征均较吻合，层位正常。
具体煤质指标及见煤情况见表
东进风井检查孔见煤情况表
序号
煤层
底板深度（m）
厚度（m）
采长（m）
长度
采取率（%）
顶板
底板
夹矸
1
26
615.90
0.45
0.40
89
中砂岩
砂质
泥岩
2
25
636.65
0.65
0.60
92
粉砂岩
粉砂岩
3
24
644.65
1.25
1.20
96
细砂岩
砂质
泥岩
4
23
659.30
1.10
1.00
91
砂质
泥岩
砂质
泥岩
5
22
676.65
0.60
0.59
98
细砂岩
砂质
泥岩
6
20
799.80
1.40
1.40
100
砂质
泥岩
砂质泥岩
7
18
827.90
1.35
1.30
96
细砂岩
砂质
泥岩
8
17-2
889.15
1.10
1.00
91
细砂岩
砂质
泥岩
9
17-1
893.40
0.55
0.50
91
细砂岩
砂质
泥岩
10
16-2
900.45
0.95
0.90
95
中砂岩
砂质
泥岩
11
13-1
998.45
5.60
5.40
96
细砂岩
砂质
泥岩
12
11-2
1070.25
2.70
2.60
96
砂质
泥岩
砂质
泥岩
13
11-1
1073.05
0.45
89
砂质
泥岩
砂质
泥岩
14
8
1166.25
2.60
2.50
96
细砂岩
砂质
泥岩
15
6-2
1208.7
1.2（0.25）
2.70
1.15（0.25）
2.70
99
砂质
泥岩
砂质
泥岩
泥岩
16
4-2
1242.90
3.45
3.30
96
细砂岩
细砂岩
17
4-1
1246.80
0.40
0.40
100
砂质
泥岩
砂质
泥岩
18
4-1
1250.10
0.90
0.85
94
细砂岩
泥岩
19
1
1324.95
4.50（0.50）
2.30
4.30（0.50）
2.30
97
细砂岩
砂质
泥岩
泥岩
（四）、井筒检查孔煤层瓦斯和瓦斯突出危险指标
1、煤层瓦斯
井筒检查孔共见真厚≥0.8m厚的煤层13层，其中采集真厚≥0.5m厚以上的煤层瓦斯样17个，瓦斯突出样13个。
各煤层瓦斯含量、成分比例及成分分带见瓦斯测试成果表。
瓦斯样测试成果汇总表
煤层
底板
深度
（m）
厚度
（m）
瓦斯成份（%）
瓦斯含量mL/g
瓦斯
分带
N2
CH4
CO2
N2
CH4
CO2
25
636.65.
0.65
96.52
1.18
2.30
6.15
0.14
0.13
N2带
24
644.65
1.25
70.07
27.31
2.62
6.77
2.35
0.20
N2-CH4
23
659.30
1.10
56.00
42.41
1.25
5.62
3.12
0.10
N2-CH4
22
676.65
0.60
77.94
19.92
2.13
12.52
2.55
0.26
N2-CH4
20
799.80
1.40
39.33
55.97
1.03
4.56
3.78
0.08
N2-CH4
18
827.90
1.35
35.73
61.78
2.48
4.28
3.96
0.18
N2-CH4
17-2
889.15
1.10
42.84
56.03
1.13
5.14
4.25
0.19
N2-CH4
17-1
893.40
0.55
60.34
37.92
1.74
10.79
4.33
0.22
N2-CH4
16-2
900.45
0.95
53.21
36.76
8.30
10.1
4.78
1.02
N2-CH4
13-1
998.45
5.60
22.96
55.61
21.43
3.32
5.25
2.01
N2-CO2
11-2
1070.25
2.70
49.20
43.36
6.00
6.94
4.75
0.68
N2-CH4
11-1
1073.05
0.45
46.79
50.52
2.41
4.27
4.82
0.22
N2-CH4
8
1166.25
2.60
89.55
2.70
6.22
7.45
0.25
0.48
N2带
6-2
1208.70
1.20
0.25
2.70
33.42
60.27
1.96
3.58
5.10
0.17
N2-CH4
4-2
1242.90
3.45
21.82
73.01
1.80
3.21
6.96
0.17
N2-CH4
4-1
1250.10
0.90
5.77
89.46
2.95
0.52
8.21
0.28
CH4带
1
1324.95
4.50
0.50
2.30
36.56
61.25
0.90
3.36
4.50
0.07
N2-CH4
2、突出危险指标
以W＞10m3/t、Δp＞10、f＜0.5、K＞15作为初步评价煤层有瓦斯突出危险的标准，则有13-1、11-2、6-2、4-2煤层具有瓦斯突出危险。
其余煤层由于坚固性系数（f）值增大，瓦斯放散初速度（△P）相对变小，在2～7之间，突出危险性指标（K）在2.38～6.90值之间,不具备突出危险性。
但由于干扰指标的因素较多，且如果瓦斯在局部地段聚集，煤层则会具备产生瓦斯突出危险性的条件，因此，实际生产中，应注意煤层瓦斯的区域突出威胁性。
具体评价成果见表。
瓦斯突出危险指标汇总及评价表
煤层
底板深度（m）
坚固性系数（f）
放散初速度（△P）
突出危险性指标（K）
24
644.65
0.54
2
3.70
23
659.30
0.84
2
2.38
20
799.80
0.63
2
3.17
18
827.90
0.67
2
2.99
17-2
889.15
0.58
4
6.90
16-2
900.45
0.58
2
3.45
13-1
998.45
0.46
7
15.22
11-2
1070.25
0.48
8
16.67
8
1166.25
0.52
5
9.62
6-2
1208.7
0.46
7
15.22
4-2
142.90
0.46
7
15.22
4-1
1250.10
0.52
5
9.62
1
1324.95
0.54
4
7.41
注：
该矿井为高瓦斯矿井。
（五）、地温概况
进风井检查孔完成准稳态的井温施测，根据淮南地区恒温带深度30m，温度为16.8℃,本孔地温曲线中性点深度457m,温度为30.0℃。
井底1340m时岩温56.7℃,本孔地热增温率为3.05℃/100m。
（六）、井筒水文地质与井筒涌水量预测
一）、井筒新生界水文地质特征
进风井新生界层厚度为404.4mm，综合利用周边相邻回风井检查孔、九补4、十补4和十南补6孔进行对比，将工广区的新生界松散层划分为上、中、下三个含水层组及三个隔水层组，
1、上部含水层组
底界埋深99.80～102.60m，可分上、中、下三段。
（1）上部上段含水层组
厚度在23.60～28.60m之间，上部为灰绿色、土黄色粘土，多气孔、虫穴、植根夹Φ5mm左右砂礓，下部为粉砂，砂层累厚11.4～17.20m，锈黄色，疏松～松散，含粉土。
一含富水性较弱，易受污染，属农业灌溉和居民饮用水源。
一含属潜水～半承压水，受大气降水及地表水体渗入补给，水位变化具有季节性，与大气降水密切相关。
地下水以垂直运动为主，层间迳流微弱，排泄方式主要是人工开采、地面蒸发、植物蒸腾和地表河流。
（2）上含中段隔水层组
底界埋深46.20～49.0m，层厚19.40～22.80m，为土黄色砂质粘土,局部灰绿色，夹1～2层粉细砂，土黄色，含少许泥质，可塑性一般。
井田内，本层以灰黄色砂质粘土为主，全区分布较稳定，天然状态能起隔水作用。
（3）上含下段含水层组
底界埋深99.80～102.6米，厚53.60～54.0米。
夹土层3～10层，单层粘土厚度大。
本段砂层以灰绿色、黄褐色中细砂、细砂为主，底部为中粗砂，含巨粒，土黄杂灰色，松散，含泥质团块。
上段有厚层砂质粘土，浅灰绿色杂棕黄色，致密，局部可塑，含钙质零星分布。
本段砂层累厚21.80～40.70m，占层组厚的40.37～75.93%，根据顾桥水源勘探抽水结果：
砂层纯厚一般为30～40m，H=20.21～21.63m，q=0.437～3.862L/（s·m），K=3.11～39.03，T=16～19℃，M=0.25～0.73g/L，PH=7.3～8.4，导水系数100.32～546.48m2/d，储水系数（6.28～12.16）×10-7，越流系数（1.75～3.03）×10-6m/时，全硬度3.76～9.06德国度，水质为重碳酸盐型，水质属HCO3—CL—K+Na型。
可见，本段水量充沛，并存在上部含水层越流补给，为矿区供水水源。
上含下段属冲积平原型孔隙承压水，地下水迳流方式为侧向层间迳流，补给来源以侧向和上含上段越流补给为主，水位随上含上段按季节变化，与中含砂层有水力联系。
排泄方式主要是人工开采、侧向水平迳流以及向中含砂层的越流补给。
综合淮南矿区上含下段含水层资料，水力坡度为0.8/10000～2.92/10000，在自然状态下的流速为0.25×10-3～3.12×10-3m/d，即0.25mm/d～3.12mm/d。
2、上部隔水层组
底界埋深105.6～109.0m，层厚5.60～8.40m，由粘土及砂构成。
粘土厚1.76～5.90m，为黄褐色，性粘，可塑性较好。
砂层厚1.76～5.90m，本层粘土仅占层厚的33.2～70.24%，隔水屋在十补4，十南补6及九补4相对变薄，隔水性能变弱，上含下段与中含上段存在微弱水力联系。
3、中部含水层组
顶界埋深105.60～109.0m，底界埋深282.2～284.7m，层组厚173.2～177.4m，有砂层16～28层，累厚113.9～150.5米,占组厚的64.21～85.3%，夹土层12～22层。
累厚26.0～63.50米。
本段以黄褐色、灰绿色中砂、细砂为主，疏松或松散。
进风检在281.6～284.0m，见2.40m厚粘土夹砾石，砾石砾径0.2～2cm不等，分选及磨圆度一般。
井田内，本段以粗中砂为主，次为细砂和粘土质砂，疏松～松散，主要成份为石英，含较多钠长石及少量白云母片，局部钙质胶结成“砂盘”。
顶部及中部夹薄层粘土、砂质粘土多层，水平分布比较稳定，部分层次具隔水作用。
属于承压自流水。
顾桥矿中含下段抽水结果：
H=24.231m，q=0.577L/（s.m），K=12.14m/d，M=2.439g/L，T=23℃，PH=8.2，水质为Cl-Na型；邻区丁集水2孔上段抽水结果：
H=22.737m，q=0.553L/（s.m），K=1.318m/d。
中部含水层顶底均有稳定的粘土层相隔，形成半封闭的静水盆地，补给排泄条件均很差。
在自然状态下与上、下含水层均无水力联系，储存量受区域调节。
4、中部隔水层组
底界埋深390.4～396.8m，层厚106.10～114.4m。
以灰绿色、灰白色或紫红色砂质粘土为主，见铁锰质侵染，中下部钙质富集，底部粘土为灰褐色，固结较好,本层夹粉砂或粉细砂5～7层，累厚15.20～20.6m,占组厚的14.126～19.181%，本组是中部含水组与下部含水组间的良好隔水层。
对比中隔土层发现，东回风井检查孔在329.1～340.0m、342.7～350.2m、351.2～390.8m，分别出现段高为10.9m、7.5m及39.60m的中厚层粘土，粘土灰褐色或灰绿色，致密，可塑性一般，未见含钙方面的描述；而东进风井检查孔在相对应的位置，即孔深326.8～340.0m、341.8～345.6m、348.2～383.4m、385.4～391.6m，分别出现段高为13.2m、3.8m、35.2m及6.2m的中厚层砂质粘土，呈灰绿或紫红色，含钙质成分较高，可塑性一般或差，见铁锰质侵染，局部夹砾石，砾径0.2-2cm。
鉴于上述对比，本报告认为，东进风井、东回风井在相同井深出现的土层均属同一层段的粘土层，具有良好的一一对应关系，只是两孔粘土的纯度存在差异，这可能为地层的相变所致，而粘土中含钙量的多少有无，则反应出工广范围内，中隔土层中钙质分布的不均匀性。
粘土中钙质含量在短距离出现较大变化的特性，应引起建设方重视。
5、下部含水层组（砾石层）
顶界埋深390.4～396.8m，底界埋深399.2～404.4m，层厚8.80～15.20m，以灰白色砾石为主，砾石层厚4.60～9.40m,占组厚的35.94～64.15%，坚硬易碎，呈块状、次梭角状，形状不规则，砾径0.2～5cm。
进风井检查孔底部有5.60m厚的粘土夹砾石覆盖于基岩界面之上。
井田内，本层又称“碎石层”，埋藏深度由239.0～562.10m，片状分布在基岩面上，不受古地层限制，岩性为灰白、紫红色砂岩、含砾砂岩、砾岩，偶夹薄层固结粘土。
谢桥1井田抽水2次，涌水量0～7L/h。
本组直接覆盖在煤系地层之上，为矿坑顶板充水含水层。
据邻区丁集矿下含抽水结果：
H=13.33～19.77m，q=0.203～0.280L/s.m，K=0.243～0.485m/d，T=28～31℃，M=2.098～2.380g/L，PH=8.08～8.20，硬度7.76～8.39德国度，水质属Cl-K+Na型。
下部含水层以储存量为主，补给水源贫乏，近于封闭
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