沁城煤矿主斜井井筒工程.docx
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沁城煤矿主斜井井筒工程
贵州能发高山矿业有限责任公司
高山煤矿主斜井工程
施
工
组
织
设
计
河南煤炭建设集团有限责任公司
二00九年六月八日
·
第一章：
矿井概况······················································2
第一节：
矿井自然概况与工程概况·········································2
第二章：
工程地质及水文地质·············································2
第一节：
矿井瓦斯、煤尘地温、煤的自燃发火倾向··························2
第二节：
地层···························································3
第三节：
区域构造特征···················································4
第四节：
水文地质·······················································5
第三章：
施工方案与施工顺序·············································8
第一节：
井筒设计参数···················································8
第二节：
施工方案与施工顺序·············································8
第四章：
施工工艺·······················································8
第一节：
施工工艺·······················································8
第二节：
主斜井联络平巷及躲避硐施工·····································10
第三节：
主斜井井筒过煤段及过断层地质构造带施工·························10
第四节：
井筒基岩段防治水···············································11
第五节：
冬、雨季及防风沙、防雷电施工措施·······························12
第五章：
辅助生产系统···················································12
第一节：
提升系统·······················································12
第二节：
排水系统·······················································15
第三节：
压风系统·······················································15
第四节：
供电系统·······················································16
第五节：
通风系统·······················································16
第六章：
施工准备和施工总平面布置·······································17
第一节：
施工准备·······················································17
第七章：
劳动组织·······················································17
第一节：
管理组织形式···················································17
第二节：
劳动组织与作业方式·············································18
第三节：
劳动力配备·····················································18
第八章：
施工排队和工期·················································18
第一节：
进度指标·······················································18
第二节：
工程排队和工期·················································18
第三节：
工期保证措施···················································18
第九章：
质量保证体系及质量保证措施·····································21
第一节：
质量目标·······················································21
第二节：
质量保证体系···················································21
第三节：
质量控制与质量保证措施·········································21
第十章：
安全保证体系及安全技术保证措施·································30
第一节：
安全目标·······················································30
第二节：
安全保证体系···················································30
第三节：
安全技术保证措施···············································30
第十一章：
文明施工及环境保护措施·······································34
第一节：
文明施工措施···················································34
第二节：
环境保护措施···················································35
第一章矿井概况
第一节矿井自然概况与工程概况
贵州能发高山矿业有限责任公司高山煤矿主斜井工程位于贵州省黔西县协和乡，黔西至泰来公路从井田中部穿过，运距36km左右，井田中心至贵毕公路钟山站约18km，交通较为便利。
区内地势相对平缓，总体特征是南东高，北西低，属以岩溶地貌为主的低中山。
最高点在石板井附近大垭口南，标高为+1497.00m，最低为水淹坝一带，标高为+1228m，相对高差269.00m，一般海拔标高为+1300—+1420m。
含煤地层呈反向斜坡，长兴组地层在南东部形成陡崖，三叠系地层玉龙山段喀斯特地貌发育，九级滩段地层多形成独立的山峰。
区内地表水体不发育，仅以小溪沟为主。
主要地表水体是下木垅水库，以小溪沟水汇聚而成，容量为3×105m3。
当地河流最低侵蚀面标高为+900m，位于井田北部榨革河，距井田中部约6km。
根据黔西县气象局资料，从1992年至2001年最高气温35.1℃（1994年8月5日），年最低气温-5.8℃（2001年1月31日），年平均气温6～22.9℃,历年平均气温14.1℃，历年平均降雨量1050.7mm（1992～2001年），随着年平均气温的升高，年平均降雨量也随之增加。
雨季为每年的5～9月。
日最大蒸发量137.5mm（1996年7月1日），月最大蒸发量239.6mm（1992年8月），年平均蒸发总量为1146.9mm。
平均相对湿度82%。
区内气候宜人，温暖潮湿，冬无严寒，夏无酷暑。
主斜井设计总工程量1198.723m（含1180水平主副井联络巷20m）。
井筒设计为直墙半园拱形断面，坡度为15.5°净宽×净高=4.7m×3.85m，净断面为15.3㎡，其中表土段长度为166m，采用钢筋砼支护形式；茅口灰岩段206.9m，采用喷浆支护；穿断层段20m，采用混凝土支护；煤系地层段785.823m及联络巷，采用锚网喷支护。
第二章工程地质及水文地质
第一节矿井瓦斯、煤尘地温、煤的自燃发火倾向
2.1.1瓦斯
井田内瓦斯平均含量为11.89ml/g.r，矿井瓦斯等级高瓦斯矿井（按突出矿井设计）。
依据煤层瓦斯含量推测，瓦斯风化带距地表垂深74m左右。
瓦斯梯度：
煤层埋藏深度每增加37m，瓦斯含量增高1ml/g.r。
瓦斯增长率：
煤层埋藏深度增加100m，瓦斯含量增加3.12ml/g.r。
2.1.2煤尘
在地质报告中对4、5、9号煤层进行了煤尘爆炸试验，试验数据表明，煤层煤尘无爆炸危险性，试验结果见表1。
表1煤尘爆炸性试验成果表
Mad
Aad
Vad
Vdaf
4
1.92
28.06
8.02
11.59
0
0
无爆炸性
5
1.99
12.40
6.94
8.11
0
0
无爆炸性
9
2.10
18.56
6.85
8.64
0
0
无爆炸性
2.1.3地温
地质报告对4-2、2-1钻孔进行了简易测温，其中9号煤层底板标高为+996.44m（4-2），地
温为20.6℃，无高温区。
地温梯度为0.65℃～1.76℃，平均为1.21°，本矿井属地温正常区，矿井无热害的可能。
2.1.4煤的自燃发火倾向
本井田内为变质程度较高的无烟煤，根据地质报告，本矿井煤层无自燃发火倾向。
第二节地层
矿区内及邻近区出露的地层由下至上有：
下二叠统茅口组，上二叠统龙潭组，长兴组，下三叠统夜郎组，茅草铺组及第四系地层，见表2。
茅口组（P1m）：
主要为一套碳酸盐岩沉积，主要出露在井田南部外围杨柳沟背斜轴部，岩性为灰色厚层状灰岩，岩溶裂隙发育，厚度不详。
区内有4个钻孔揭露该地层（1-2、3-1、3-2、5-2），揭露厚度4.32m～15.93m。
龙潭组（P2l）：
主要为一套海陆交互相含煤碎屑岩沉积，为本区含煤地层。
以细碎屑岩为主，夹煤层及灰岩，含煤20层左右，其中可采煤层4层。
产腕足类瓣鳃类动物化石以及大羽羊齿、磷木等植物化石，平均厚度133.63m。
与下伏地层呈假整合接触。
长兴组（P2c）:
为一套海相碳酸盐岩沉积，主要岩性由深灰色燧石灰岩、灰岩组成。
中部普遍夹一层厚0.20m左右的薄煤层。
全层富产腕足类动物化石。
厚度26.52m～32.01m，平均厚度29.94m。
表2矿区地层简表
地层系统
厚度（m）
岩性
系
统
组
段
第四系
5.00
残积、堆积层
三
叠
系
下统
茅草铺组
第一段T1m1
出露不全
中厚层状灰岩，夹浅灰色、灰绿色泥质灰岩
夜郎组
九级滩段T1y3
59.33
暗紫色，泥质粉砂岩、粉砂岩
玉龙山段T1y2
345.29
浅灰色灰岩、泥质灰岩，上部夹鲕粒灰岩
沙堡湾段T1y1
8.04
浅灰色钙质泥岩、泥质粉砂岩
二
叠
系
上统
长兴组P2c
29.92
深灰色遂石灰岩、灰岩，夹薄层泥灰岩
龙潭组P1l
133.63
深灰色碎屑岩、灰岩夹煤层
下统
茅口组P1m
出露不全
灰色厚层状灰岩
夜郎组（T1y）:
主要由泥质灰岩、灰岩及粉砂岩、泥质粉砂岩组成。
根据岩石颜色、岩性、灰岩发育情况等特征，分为三段：
沙堡湾段：
浅灰色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩为主，局部夹钙质泥岩，夹2～4层片状蒙脱石泥岩，底部普遍夹一层0.20m左右蒙脱石泥岩与下伏地层长兴组分界。
全层厚度6.66m～10.32m，平均厚度8.04m。
玉龙山段（T1y2）：
灰色、浅灰色灰岩、泥质灰岩、鲕状灰岩。
上部为一层厚层状灰岩，中部夹鲕状灰岩，下中为薄层状泥质灰岩。
产瓣鳃类、腹足类动物化石。
本区1～2钻孔揭露该地层，厚度345.29m。
九级滩段（T1y3）：
暗紫色夹紫绿色泥质粉砂岩为主，夹细砂岩、粉砂岩。
产王氏克氏蛤，全层厚度58.73m～59.92m，平均厚度59.33m。
茅草铺组（T1m）:
区内出露不全，仅见下部灰色中厚层状灰岩。
底部夹浅灰色、灰绿色薄层状泥质灰岩，厚度不详。
第四系（Q）：
以残积物、堆积物为主，多为风化产物，厚度0.70m～11.50m，一般5.00m。
2.7.2区域构造
本区大地构造位于杨子准地台（I）黔北隆起（II）毕节北向构造变形区（Ⅳ）。
构造单元位于黔北煤田西南部，磨盘山向斜中部及杨柳沟背斜北西翼，向北为F2断层和老熊坡背斜。
褶曲：
老熊坡背斜：
为不对称背斜，轴向NNE，核部地层P1m，西翼地层倾角约60°，东翼地层倾角较缓20°，被F2断层斜切为南北两部分。
杨柳沟背斜：
为一对称背斜，轴向NE，核部地层P1m，两翼地层倾角20°。
磨盘山向斜：
为一不对称的宽缓向斜，轴向NE～NNE，核部地层T1m，北东翼倾角10°～12°，南东翼倾角18°～20°。
断层：
F2：
正断层，走向NE，倾向NW，倾角60°。
切割老熊坡背斜，坡坏磨盘山向斜北西翼。
第三节区域构造特征
区域范围内以NNE、NE向构造较发育。
从互相切割的关系来看，NNE向的构造先形成，被NE向的构造破坏和改造。
断层以高角度的北东向正断层为主。
背斜核部构造较复杂，地层倾角较陡。
向斜核部构造较中等，两翼地层倾角较平缓。
在平面上的展布形成向斜宽缓、背斜紧闭的隔档式构造型式。
井田构造：
本井田位于杨柳沟背斜北西翼、F1断层南东盘。
地层走向北东，倾向北西，浅部倾角18°～20°，深度倾角逐渐变缓12°左右，整体呈单斜构造。
断层：
区内发现断层9条，落差大于30m的5条，小于30m延伸长度小于200m的断层2条，钻孔揭露隐伏断层2条，断层性质多为正断层。
断层特征见表1-2-2。
表1-2-2主要断层特征表
断层
名称
性质
走向
倾向
倾角
（º）
落差
（m）
控制程度
F1
正
NE-SW
NW
71
60
地面有观测点
F2
正
NE-SW
NW
61
30
地面有观测点
F3
正
NE-SW
NW
60
20～40
地面有观测点，切割P2c、T1y1+2
F4
正
NE-SW
NW
60
90～110
地面有观测点，5-1孔断薄P2c地层，3-1钻孔断失4-15号煤层，1-1钻孔断失B3-14号煤层
F5
正
NE-SW
NW
67
40
地面有观测点，切割P2c、T1y地层
F6
正
NE-SE
SW
66
35
地面有观测点，切割P2c、T1y地层
F7
逆
NE-SW
NW
71
30
地面有观测点
F302
逆
4
重复9号煤层，煤芯具揉皱现象，顶、底板岩芯破碎，见擦面
F303
逆
10
重复P2c部分地层，岩芯破碎
褶曲：
长槽背斜：
为对称背斜，位于井田北西部。
北起水淹坝、张家沟头，南至王家槽。
轴部延伸方向NE～SW，区内延伸长度3.1km，轴部地层T1y3，两翼地层为T1m1，倾角8°～12°。
营盘山向斜：
为一不对称向斜，位于井田中部（区域上为磨盘山向斜）。
南起甲化北至杜家垭口，轴部延伸方向NE～SW向，延伸长度4.3km，轴部地层T1m1，两翼地层T1y3，SE翼地层较陡，倾角30°～40°，NW翼地层倾角较缓10°～12°。
构造规律及对煤层的影响：
断层影响：
F4断层发育在含煤地层顶部，在1勘探线以西，至5勘探线以东逐渐消失，断层落差变化大，断层倾角60°左右，F3为F4分支断层，落差20m～40m，倾角60°左右，F1为F2区域大断裂派生断层。
本区的断层对煤有一定的破坏作用。
褶曲影响：
井田内发育次一级向、背斜，本区地层与构造形态空间展布一致，大体呈NE-SW向展布，控制煤层赋存的空间展布。
总体来看，本区断层以正断层为主，断层走向为北东向，与主要褶曲构造轴线方向基本一致，且主要分布于井田浅部，对煤层整体赋存破坏性较小。
施工的12个钻孔有4个孔见断层，占30%，断层是对煤层起破坏作用的主要影响因素。
区内构造复杂类型为中等。
井田工程地质复杂程度
井田地层岩性纵向及横向变化较大，部分地段构造发育，软弱夹层普遍存在于地层中，局部地段岩石破碎易发生矿山工程地质问题。
因此，井田工程地质复杂程度为中等。
第四节水文地质
（一）区域水文地质：
本区位于榨革河汇水型水文地质单元的补给区，地下水主要为大气降水补给，在可溶岩出露区大气降水通过落水洞、漏斗等岩溶负地形迅速贯入地下，补给地下水；在非可溶岩出露区，大气降水则通过岩石的细小裂隙或孔隙渗入地下，补给地下水。
地下水迳流排泄受岩性、构造及地形地貌的控制，地下水局部的迳流方向各异，但总体侧由南向北东方向迳流，在可溶岩地区地下水多以管道及暗河的形式集中迳流，遇地形适宜处排出地面，沿途明流、伏流交替出现，最终汇入榨革河；在非可溶岩地区，地下水多沿裂隙、孔隙呈脉状流及分散流的形式短距离迳流，以下降泉水及散流的方式排泄于地表，最终汇入榨革河。
各地层水文地质特征见表3。
（二）井田水文地质特征：
井田内地层出露面积为7.84km2，碳酸盐岩占58.6%、碎屑岩占41.4%，碳酸盐岩与碎屑岩相间展布。
其水文地质条件与区域水文地质条件略有差异。
地层富水性
茅口组（P1m）：
分布于井田东南边界线一侧，井田内出露面积仅0.03km2，占地层总面积的0.4%。
岩性主要为灰岩。
岩溶地貌发育，调查岩溶点8个，主要为漏斗、落水洞等。
区内未见泉点出露。
该层共有4个钻孔揭露，其中3-1、3-2、5-2钻孔发生漏水。
据区域水文地质资料该层含碳酸盐岩岩溶水，富水性强。
水质类型为：
SO4-Ca·（K+Na）、SO4-Ca·Mg及Hco3-Ca·Mg型。
长兴组（P2c）：
分布与龙潭组相同，出露面积约0.04km2，占地总面积的0.5%。
岩性以灰岩为主。
地面上常形成陡壁。
调查有泉点4个，调查时总流量的27l/s，一般流量0.07l/s～0.11l/s。
该层施工12个钻孔，仅1-1、2-1两孔发生漏水，在3-2号钻孔中进行抽水试验，无水。
据上述资料该层在井田含岩溶裂隙水，有富水性。
为矿坑间接充水含水层。
水质类型为：
SO4-Ca·Mg型。
沙堡湾段（T1y1）：
分布于井田东部部，出露面积约0.13km2，占地层面积的1.7%。
岩性以泥质粉砂岩及泥岩为主。
调查泉点1个，调查时流量0.03l/s施工12个钻孔，均无漏水现象，富水性弱（属隔水层）。
表3区域地层水文地质特征简表
地层单位
厚度（m）
水文地质特征
第四系（Q）
坡积、残积物。
含孔隙水，富水性中等
茅草铺组（T1m）
灰岩。
含岩溶管道水，富水性强。
九级滩段（T1y3）
59.33
细粒碎屑岩、泥岩。
富水性弱（隔水层）。
玉龙山段（T1y2）
345.29
灰岩、含泥质灰岩。
含岩溶管道水，富水性强。
沙堡湾段（T1y1）
8.04
粉砂质泥岩、泥岩。
富水性弱（隔水层）。
长兴组（P2c）
29.94
灰岩。
含岩溶裂隙水，富水性中等。
龙潭组（P2l）
133.63
泥质粉砂岩、泥岩、粉砂质泥岩、煤。
富水性弱。
茅口组（P1m）
灰岩。
含岩溶管道水，富水性强。
玉龙山段（T1y2）：
分布于井田中部，出露面积约3.6km2，占地层总面积的45.9%。
地貌上多为脊状山，溶洞、落水洞、漏斗等岩溶微地貌发育。
调查泉点7个，调查时总流量0.42l/s，一般流量0.02l/s～0.15l/s，多为季节性泉，枯季部分泉水干涸。
该层施工11个钻孔，其中1-2、2-1、2-2、2-3、3-1、3-3、4-1、4-2、5-2等9个钻孔发生漏水，1-2、3-1、3-3、4-1等4个钻孔见溶洞，最大者高为7.97m，钻孔见洞率为36.4%。
据以上资料，该层在井田内平、枯季地下水量小。
富水性弱，但在雨季可直接接受大气降水补给，渗入系数达0.30～0.50（经验值）。
为矿坑的间接充水含水层。
九级滩段（T1y3）：
分布于井田北西部，沿营盘山向斜轴出露，面积约3.0km2，占地层总面积的38.3%。
地貌上多为斜坡。
岩性以泥质粉砂岩及泥岩为主。
调查泉点20个，调查时总流量0.69l/s，一般流量0.001l/s～0.18l/s。
枯季多干涸，富水性弱（属隔水层）。
茅草铺组（T1m）：
零星分布于营盘山向斜轴部，出露面积约0.8km2，占地层总面积的10.2%，地貌上多形成“冒顶”，落水洞、干溶洞等岩溶微地貌发育。
调查泉点13个，调查时总流量3.93l/s，一般流量0.01～0.61l/s，个别泉可达2.5l/s，如9号泉（调查日期：
2002年12月5日）。
含碳酸盐岩岩溶裂隙水，富水性弱。
水质类型为：
Hco3-Ca型。
第四系（Q）：
为残积、坡积物，分布于细粒碎屑出露的斜坡地段，透水性较好。
调查泉点2个。
调查流量分别为0.07l/s及0.32l/s。
为季节性泉，枯季干涸，富水性弱。
（三）断层水文地质特征：
井田内主要发育北东向断层，规模较大。
其余断层无明显方向性且多为北东向断层的派生小断层，一般规模小对井田水文地质条件影响不大。
现将北东向断层叙述如下：
F2正断层：
位于井田西部，切割T1m地层于T1y3地层中消失，断距及规模较小。
断层带多为细粒碎屑岩及泥质物充填，仅见一个泉点（7号）出露，流量为0.13l/s（调查日期：
2002年12月4日）。
该断层富水性弱，导水性差。
F3、F4正断层：
F3断层是F4断层的分支断层，最大间距100余m，两断层水文地质条件类似，故合并叙述。
位于井田东南侧，切割T1y2、T1y1、P2c、P2l及P1m诸地层，断层规模大，因主要发育于T1y1、P2c、P2l地层中，因此断层带多被细粒碎屑岩及泥岩充填。
断层带上泉水出露较少且流量小。
调查一般流量为0.01～0.16L/s。
该断层有3个钻孔揭穿（1-1、3-1、5-1钻孔）其断层带均未发生漏水，仅在断层带附近裂隙发育偶有漏水现象，如1-1号孔。
详见表4。
表4钻孔揭穿F4正断层漏水情况统计表
孔号
揭穿层位
揭穿深度（m）
断层带漏水情况
说明
1—1
P2l
75
不漏水
该孔于含煤地层中47.1m处漏水
3—1
P2l/P1m分界
145
不漏水
断层下盘距断层约8m的P1m地层漏水
5—1
T1y1与P2c
120
不漏水
以上资料说明该断层富水性弱，导水性差。
F302、F303两隐伏断层：
F302断层规模小，发育于含煤地层中，3-2号孔对其进行抽水试验，无水。
说明该断层富水性弱，导水性差。
F303断层规模较大，发育于含煤地层中，向浅部切穿P2c地层于T1y1地层中消失，深部消失于含煤地层中，3-3号孔揭穿时，回次水位及消耗液均无明显变化，说明该断层富水性弱，导水性差。
地表水、地水下动态变化
本次勘查周期短未能进行系统的长期观测，仅在勘查周期内对地下水地表水进行了长观。
从降雨与流量的关系曲线中不难看出，井田的地下水，地表水动态受降雨控制明显，并且具有滞后现象。
充水因素分析：
⑴大气降水：
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