杜达铅锌项目混合井井筒施工组织设计070809.docx

1、杜达铅锌项目混合井井筒施工组织设计070809第一章 工程概况1.1 杜达项目概况1.1.1 建设地点、交通及通讯情况巴基斯坦杜达铅锌矿为新建矿区，2004年被巴国定为EPZ特区（出口加工区）。位于巴基斯坦俾路支省南部拉斯贝拉(Lasbela)地区的坎拉杰(Kanraj)山谷中，海拔约550m，向南逐渐降低与印度河平原相连。当地属于亚热带气候，夏季最高气温为45，冬季最低气温为5，雨季为78月份，年降雨量约为190mm。近40年来，最大年降雨量为247mm。矿区的主导风向为西、西南风，平均风速1.42.8m/s。项目所在地来往交通较为便利，南距巴国最大港口城市卡拉奇市直线距离135km，公路距

2、离200km.，其中120 km为柏油路面，80 km为砂石路面。目前，巴国正在改修砂石公路为高等级公路。从卡拉奇到北京每周四有国航班机往返，周一、五有巴航班机往返。从北京乘国航班机清早出发，当天可到矿区。从矿区出发，四五个小时到公司驻卡拉奇办事处，当晚乘机，第二天清晨可飞回北京。大型设备和大宗材料可从天津新港或上海黄埔港集港装船海运至卡拉奇，有固定的船期，正常海运到货时间约30-50天。目前现场设有卫星通讯系统，可上网、传真、电话等。1.1.2 项目背景及项目近况杜达铅锌项目总投资8000万美元，由中国冶金科工集团公司、湖南株冶有色金属有限责任公司、湖南黄沙坪铅锌矿三方共同出资，在巴基斯坦国

3、成立中冶集团杜达矿业有限公司（英文名称MCC Duddar Minerals Development Company ltd.简称MDMD）对项目进行管理。项目获得了国家开发银行贷款支持，并委托给北京有色工程设计研究总院进行设计。设计矿山采用“混合竖井+箕斗斜井”联合开拓方式，分为上部和下部两个相对独立的采区，上部采区箕斗斜井为主提升斜井，下部采区混合竖井为主提升井。混合竖井承担全矿的人员、材料、设备及+100m以下的矿石、废石的提升，并为全矿提供新鲜风流，风流量165m3/min。矿山设计采选能力为66万吨/年,即采选日处理能力2000吨/天。其中上部采区设计采出矿能力为800-1000吨/

4、天，下部采区设计采出矿能力为1200-1500吨/天；上部采区计划于2008年12月投产，下部采区计划于2012年12月出矿并达产。主要产品为铅精矿、锌精矿。目前杜达铅锌项目已完成基本设计和大部分施工图设计，自备电厂已投产、回风斜井已竣工，矿区生活营地、提升斜井、选矿厂及其它工程正在进行施工。1.2 工程范围、方式及工程概况1.2.1 工程范围本次施工工程为混合竖井及旁侧系统工程。工程范围包括：A、竖井井筒、马头门的掘砌及装备安装；B、地面竖井井塔及提升设施安装；C、井底水仓工程；D、粉矿回收系统；E、竖井上部转载系统（含皮带机安装）；F、下部采区溜破卸载系统；G、竖井坑内车场；H、100、-

5、300中段水泵房、变电所、排泥硐室。其中，A项提供施工图设计，其余工程提供初步设计深度图纸或工程量。随着工程的进展，设计院逐步提交施工图。1.2.2工程特征混合竖井工业场地位于选矿工业场地以西200米的山顶上，通过折返公路与选矿工业场地主干公路相连。山顶地势平坦，面积近40000平方米，平场量少。基建土石方按发包方指定地点排放，产权归发包方所有。工业场地西侧，在尾矿库和拉比河之间的山谷可做为前期废石堆放场。业主提供6kv电源至井口100m以内。生活用水及施工用水由业主提供至一级供水网。二次接电、接水由承包方负责。压风由承包方自行解决。1.2.2.1 混合竖井井塔、上部转载系统、提升系统、竖井井

6、筒及装备 （1）混合竖井位于矿体的下盘，井筒中心坐标：X=10392.264 Y=4711.223。井口建二层井塔181421m，第一层为导向轮设置层，第二层为提升机大厅层。大厅层以下采用现浇钢筋混凝土框架结构，大厅层以上采用钢结构，墙体采用混凝土空心砌块。主要建筑材料用量估算：建筑面积：550m2,建筑体积：5600m3,混凝土：1200m3,钢筋用量：255t，钢材：24t电气设备用房：14x9x10 m(两层),采用钢框架结构，楼板采用钢梁上铺混凝土楼板。墙体采用混凝土空心砌块。主要建筑材料用量估算：混凝土：建筑面积：280m2,建筑体积：1400m3,钢材：115t,钢筋：5t；混凝土

7、18m3。混合井提升机为JKM44 多绳提升机，主电机为ZKTD 型直流电动机，1150kW，低速直联拖动。提升机大厅内设32t/8t 桥式起重机供安装和检修使用。机房与井口马头门之间的井筒旁侧设矿石仓和废石仓各一个，仓顶设分配小车。提升矿石时，箕斗卸下的矿石经过分配小车进入竖井上部矿石仓，提升废石时，分配小车移动，使箕斗卸下的废石经过分配小车进入竖井上部废石仓。在箕斗卸载点采用固定式卸载曲轨卸载。矿石仓和废石仓底部各安装1 台振动给矿机装载。混合井上部矿仓和地表矿仓转载站之间设1条胶带输送机，混合井胶带机带宽1000mm，速度1.25m/s，正常运量150t/h，运输能力200t/h，电机功

8、率37kW。胶带机尾部位于竖井矿仓底部，硐室标高+553.8m，头部位于转载站矿仓顶部，矿仓顶标高+570.5m。胶带机水平长度226m，高差18m，胶带倾角4.55。胶带机通廊有坑内和地表两部分，通廊宽度均为3.3m，地下部分，约148m，地表部分为不封闭通廊，约66m。胶带机尾部位于混合井矿仓底部，胶带机头部位于转载站矿仓顶部。胶带机运输矿石时，竖井矿石仓底部的振动给矿机向胶带机给矿，胶带机运输废石时，竖井废石仓底部的振动给矿机向胶带机给矿。坑内胶带机通廊和+553.70人行通风材料平硐将由已在现场的施工队伍施工至距井筒中心16米后停止掘砌，交付承包方施工。胶带机的安装调试也由承包方完成。

9、（2）混合竖井采用箕斗与罐笼互为平衡提升系统，空心方钢罐道，井内还布置有梯子间、电缆、排水管（2根）、供水管和排泥管。井内布置有梯子间、电缆、排水管和供水管（159mm10mm）。混合竖井筒净直径5.5m，支护厚400mm，井颈段采用钢筋砼支护，支护厚度600-800mm。竖井井深1019m，其中提升机房标高+620m，井口马头门标高约+553.5m，井底标高-399m，箕斗提升高度954m，最低服务中段为-300m。井口马头门与厂区之间设有轨运输平硐，人员、材料及设备经平硐到达井口马头门，利用罐笼运到井下各个中段。混合竖井主要提升+100m 以下各中段的矿石，提升能力1500t/d，同时负担

10、提升全矿的废石、人员、材料和部分设备。混合竖井在+200m、+100m、0m、-100m、-200m、-300m设双侧马头门。分别在-330m、-355m、-399m 设大件道马头门、箕斗装矿硐室、粉矿回收马头门，-399m水平上方（井筒最下层梯子平台处）设一安全通道口。在井筒正掘期间，除旁侧系统工程根据施工方案需连续施工外，发包方在掘砌其它中段马头门时，需再掘3自然米车场平巷。（3）竖井提升系统采用全自动运行和手动运行两种方式。提升系统设有运行监视保护系统，在-355m皮带道箕斗装矿点、+553.5m 井口、+620m提升机房和箕斗卸矿点均设有摄像监视系统。提升机控制室和井口信号房可以直接监

11、视上述各工作地点的工作情况。1.2.2.2 井底水泵房及粉矿回收系统混合井井底排水泵房设在-399m井底。泵房内设D25-305 型水泵2 台。1 用1 备。井底污水排到-300m 中段水仓。井底排水管路为89mm5mm无缝钢管。经混合井筒从-399m 敷设到-300m。混合井粉矿回收设在-399m 井底。不定期回收粉矿。粉矿装入YFC0.7-6 翻转式矿车，人工推入粉矿回收电梯，提升到-355m 装矿皮带道标高以上，人工推出矿车至装矿带式输送机上方，直接卸到带式输送机上。粉矿回收电梯采用3t 井下矿用电梯。电梯井筒断面为4.3m2.85m，井深72m 左右。电梯井井底水窝设QWN-25-10

12、 型潜水排污泵1 台，不定期排水。直接排到混合井井底水仓。1.2.2.3 水仓井下排水采用接力排水系统。在+100m 和-300m竖井附近设有排水泵房。-300m 泵房排水管路从-300m 经竖井敷设到100m，将水排到100m 中段水泵房。100m 泵房排水管路从100m 经竖井敷设到井口。设计的正常排水能力为220m3/h，最大排水能力为320m3/h。共设2根管路， 1根工作，1根备用，规格273mm10mm。水仓淤泥由排泥系统排出地表。1.2.2.4 溜破卸载系统混合竖井系统0m 以下设主矿石溜井和主废石溜井各一条， 矿石经主矿石溜井多次转载在-330m 破碎站破碎后，经-355m 装

13、矿皮带道再装箕斗提升至箕斗转载站，再经上部矿仓、皮带道转运到地表。经同样路线运行，废石经废石溜井、-355m 皮带道装箕斗提升，再转至地表。矿石溜井暂按长100m 采用衬板加固，其它不考虑加固。破碎站设置1台低矮式破碎机，原矿仓、成品矿仓和破碎站均采用钢筋混凝土支护。原矿仓和成品矿仓净直径均为5m，支护采用300mm厚的钢筋混凝土，内壁以稀土耐磨钢或铸锰钢加固。破碎站除尘排水通过1 台SQ28-402 型排砂潜水泵经混合竖井排到-300m 水仓。排水管路为89mm5mm 无缝钢管。提升系统装矿皮带道设在-355m。装矿系统由振动给矿机、带式输送机和计重漏斗组成。计重漏斗采用液压控制。两条溜井均

14、采用反井钻机分段一次成井，已指定分包单位施工。成井断面2.5m，除贮矿段外，不再扩刷。反井钻机施工最高天井段高200m。更加详细的施工技术要求及调整，由发包方和承包方及指定分包单位协商提出，承包方作为总包与指定分包单位实施。除井筒由指定分包单位施工外，井筒上下水平的掘砌到位、硐室的开挖支护、风水电的到位和计量、设备的提放、反井施工时与主井施工的协调、通风及反井施工的及时出碴等等均由承包方总包负责。施工前五个月，由承包方与反井施工单位根据而不违背反井施工单位与发包人签定的深反井施工合同，双方签订指定分包协议。卸载站初期设在0m、-100 运输水平，硐室和基础均采用钢筋混凝土支护。-300m 至-

15、355m水平之间设人行天井，采用喷射混凝土支护，喷厚50mm，井内设梯子。1.2.2.5 坑内车场泛指竖井马头门车场和矿石井、溜矿井装卸转载车场。根据设计院下一步提交的施工蓝图，车场相关设计数据将做出调整。对于坑内车场，除在前期阶段为形成竖井提升及自动装卸载能力而作为相关措施工程施工外，均在竖井永久设备调试运行后施工。1.3 水文、工程地质情况竖井工勘由北京中矿建设工程有限公司完成。竖井勘察孔孔位的坐标高程与混合井相一致，该孔于2006年10月21日开始施工，至2006年12月30日终孔，钻进深度1028.60m。工勘报告内容摘要如下：1.3.1 地层杜达矿区主要分布在冈纳古陆（Gondwan

16、land）沉降和盆地形成期间的海浸运动所堆积的侏罗系碳酸盐岩和碎屑岩。本次竖井勘探孔揭露到的地层的侏罗系Loralaj(JL)和Spingwar组（JS），二者呈构造接触。侏罗系Loralai(JL)；为杜达矿区出露最广的地层之一，地表所见岩性：下部为青灰色中厚层至厚层含炭微晶泥灰岩，生物碎屑灰岩夹薄层泥灰岩，厚约110-130m；上部为灰黄钙质页岩，泥质页岩与青灰色中薄层泥质灰岩或生物碎屑灰岩互层，厚度大于100m。钻孔揭露到该地层视厚度224.76m(见附图)，所见岩性为中风化浅灰色、青灰色、黑灰色、黑色含炭泥灰岩，以厚层状为主，微晶结构。岩石中常见有方解石细脉、星点、斑点状、浸染状黄铁矿

17、。新鲜岩较坚硬，而含泥质，炭质较高的黑色微晶泥质灰岩。具有易崩解性，岩芯放置于地表，经过一段时间后，便崩解成片状或板状碎块。岩层倾向W，倾角50-55，走向NW355左右。侏罗系Spingwar组(JS)：出露于矿床西部一条背斜的西冀，为矿区最老的地层。厚度400米。其岩性为灰黄色，紫灰色钙质砂岩，石英砂岩，薄层页岩青灰色微晶泥灰岩，含炭泥岩。砂岩中层理发育。钻孔揭露该地层视厚度803.84m,(224.76-1028.60m)未揭穿。其岩性为黑色，黑灰色含炭微晶泥岩,与灰白色中细粒石英砂岩互层。形成黑。白相间的条带状。局部含星点状黄铁矿。岩层倾向W，倾角45-55局部因褶曲构造倾角30(附图

18、1)。，岩层走向为NW357左右。1.3.2 构造杜达矿区位于印度板块和伊/阿富汗板块碰撞带的西缘，褶皱和断裂构造都很发育。混合井位于一背斜的西冀，该背斜为NNE向，向南倾状，其核部由JS地层组成。竖井勘探钻进所揭露的主要构造破碎带有：孔深度 151.22-170.62m构造破碎带与孔深度182.22-224.762m构造破碎带之间虽夹有一层石英砂岩,青灰色黑色含炭微晶泥质灰岩,但该层构造形迹及影响仍为明显,因此两个构造带实际上是同一条构造带。该构造带沿其JL与JS接触带展布，规模较大，地表无出露，属一条隐伏构造带。构造带的岩性为黑色，青灰色，灰白色泥灰碎裂岩，及碳酸盐胶结的断层角砾岩。构造裂

19、隙极为发育，隐形裂隙及微型裂隙也很发育，形成裂隙密集带。该构造带蚀变强烈，蚀变特征表现为硅化、脱钙化、岩性性脆，蚀变后的岩性较原岩硬。矿化特征明显，黄铁矿呈星点状，浸染状展布。铅锌矿化也甚为明显，矿化带视厚度大于10米。孔深度343.59-371.29m构造破碎带，位于JS中，视厚度27.70m，主要构造物为黑色含炭泥岩碎裂岩、泥质、炭质胶结角砾岩，角砾呈棱角状，粒径0.1-5cm左右，角砾母岩成分为泥质灰岩，石英砂岩及黑色泥岩，泥质物充填。该破碎带虽然具有一定规模，但地表无出露，属隐伏构造，受层位控制。位于JS的其余构造破碎带的原岩矿物成分，结构构造都还清楚，岩层产状尚能辨认，只是岩石碎裂，

20、被裂隙切割成大小不同的块体，岩块棱角明显，这类破碎带属于层间挤压破碎带，或断裂构造影响带，一般规模较小，严格受层位控制。构造产物都以石英砂岩碎块，碎裂岩为主，伴有少数断层角砾岩。1.3.3 地下水通过钻探中的水文地质观测和钻探岩芯水文地质编录，钻孔分层抽水试验结果表明，混合井所在地段地下水几乎只赋存于构造破碎带中，不但规模小且富水性弱。克拉里河床在混合井地段的标高为519.10m;地下水位标高分别为598.23m、616.36m，高出河床标高79.1397.26m，因此混合井的所有承压含水带与河水无水力联系。抽水试验结果表明，混合井地段含水带的涌水量虽然很小，但渗透压力较大。水质分析结果表明，

21、混合井378m以下构造裂隙承压含水带的水质类型为c1SO4Na型水，水温2830，不随气温变化，保持恒温；矿化度为6135mg/L。总硬度143 mg/L，属软水微硬水。PH8.16，属弱碱性水。水化学特征反映混合井构造带中地下水运流距离较长，渗透速度小，交替强度弱的特点及浓缩作用强烈的地下水化学环境。1.3.4 岩石工程地质特征拟建的混合井在已勘察完工的1028.60m内，分布着：JL中风化浅灰色、青灰色、黑灰色、黑色含炭泥灰岩，以厚层状为主，微晶结构，较硬岩，致密，局部性脆，视密度一般为27162768/kgm-3;真密度为27632869/kgm-3。岩芯采取率为98.04，岩芯多呈长柱

22、状。RQD值为93.58%,说明岩石质量指标较好，岩体完整。JS中黑色、黑灰色含炭泥岩；灰白色中细粒石英砂岩；黑色泥岩与灰白色砂岩互层岩，它们以厚层状或巨厚层状为主，硬岩致密，性脆。根据12组岩样测定结果：说明泥灰岩、泥岩、石英砂岩遇水浸泡时其抗压强度仍较稳定，属不软化岩石。测得其内摩擦角为25.434.5。；内凝聚力c1736Mpa。弹性模量平均值132.041000Mpa；泊松比平均值为0.29。其工程地质特性较好。根据工程原岩应力测试结果分析表明：孔深度327333米分段的最大主应力和最小主应力之比为3.45:1；孔深度640656米分段最大主应力和最小主应力之比为2.76:1；孔深度9

23、56965米分段的最大主应力和最小主应力之比为3.31:1。从测试结果看，原岩应力比较大，且随着深度的增加，地应力呈现增加的趋势。构造破碎带工程地质特征：勘探孔揭露到的构造破碎带，其共同特点是都具有强烈的挤压破碎，岩石呈破碎结构、角砾状结构。由于构造围岩多为含泥、含碳较高的泥质灰岩、泥岩，经构造破碎后，在地下水的作用下，容易软化或泥化。尤其是岩石属极软岩呈散体结构的构造破碎带，岩石质量很差。井筒掘进到此类构造破碎带时，容易造成坍塌、滑移、边坡的塑性挤出，还有压缩变形的可能。因为含有承压水，会加剧失稳。1.3.5 结论（1）此次混合井选址，避开了深大断裂带，选定的井位位于矿床西部的一孤山上，是适

24、宜的，山上也满足建筑设计布局的需要。（2）山顶无第四系覆盖层，基岩裸露，地表出露的为中风化的微晶泥灰岩石，坚硬致密，强度较高。混合井井口边坡稳定型较好，也不存在山洪爆发和泥石流的威胁。（3）厚度巨大的JL JS中岩石基本质量等级为2级，其工程地质性能良好，为稳定围岩。（4）混合井的水文地质条件相对简单，钻孔单位涌水量0.01l/s.m，富水性极弱。竖井勘探孔抽水试验表明，混合井揭露的构造裂隙承压水含水带的静止水位高与克拉里河床标高相对高差为79.13-97.26m，明显高于河床。因此与河流无水力联系，不存在突出和充水威胁。矿床内两条斜井已进行疏干排水，混合井地段高于斜井井底标高并与于之有水力联

25、系的含水带将陆续被疏干。在干燥少雨的水文气象条件下，在构造围岩泥、碳质含量较高的地质背景下，地下水的补给来源不足和运流速度缓慢排泄不畅的前提下，构造裂隙含水带不可能有大的动储量。 总之地下水对混合井掘进不存在充水威胁。混合井场地水文地质条件复杂程度属简单，地下水对混凝土结构具有弱腐蚀性，对钢结构有中等腐蚀性。（5）构造破碎带岩石质量较差，裂隙密度大，混合井掘进到构造破碎带中时，需要加强支护。竖井勘探孔揭露的构造破碎带层数较多，它们都是矿床的次一级构造，其胶结，充填程度不尽相同，主要充填物为软岩，极软岩，岩石破碎、松散裂隙发育密集，加上承压地下水的作用，可以促使构造破碎带的物质软化和泥化，它们是

26、工程地质的薄弱环节，在井筒掘进到构造破碎带中时，围岩可能会失稳，发生掉块、片帮，底版隆起，井壁鼓出等现象，从而形成较大的塌落围岩压力，造成边坡蠕动或滑动，设计时要考虑加强受力支护，以便提高岩体的稳定性。含碳、含泥灰较高的泥岩，JS中的灰绿色泥岩，暴露时间过长会风化崩解，当井筒掘进到此类层位时，要进行抗风化支护。（6）JL JS中存在脆性岩，井筒掘进遇到此段岩层时，可能会产生冲击地压，要预防岩爆。（7）平均岩石坚固性系数为f = 7。主要施工设备表序号设备名称型 号 规 格数量生产厂家制造年份功率kw目前所在地及状态进场时间备注1提升绞车JKZ-2.8/15.51洛矿07年10002提升绞车JK

27、-3/201锦州07年7103井架G型1自制07年4钩头11t 2宿州07年5吊桶333宿州07年6底卸式吊桶2.433宿州07年7稳车JZ2-25/13006徐州07年558稳车JZ2-16/8004济南05年559稳车JZA-5/10001济南90年1110空压机LA-250/8.5-402阜新07年25011空压机LA-130/8.5-201阜新07年13012整体模板MJY1自制07年13抓岩机HZ-41太原07年14卧泵DC50-8083淄博07年20015卧泵DC50-8063淄博07年16016提升天轮TXG-2.52宿州07年17伞钻FJD-6.7A1宣化07年18风钻YT-2

28、920沈阳07年19对旋风机4522淮南07年30220对旋风机3022淮南07年30221对旋风机1524淮南07年15222扒矸机P-60207年23吊盘1自制24装载机LW-540F1厦工07年25土建绞车JK-26合肥07年26气动注浆泵2ZBQ-11.5/32镇江07年27调度绞车JD-11.42徐州07年11.428水平仪S3129经纬仪J2130自卸汽车8t207年31砼振动器ZNQ-506自制32砼分料器QFH3自制33搅拌机JS-5002方圆07年34配料机PLD-8001方圆07年35天轮单0.819宿州07年36天轮单0.651宿州07年37喷浆机Z-2宿州07年386kv高压开闭所KYBS61座徐州07年39630kvA箱变ZXB6/0.4/0.69-6301徐州07年40800kvA箱变ZXB6/0.4-8002徐州07年41低防开关BKDZ-630 630A142低防开关BKDZ-400 400A743磁力启动器BQD7-80844磁力启动器BQD7-80N245磁力启动器BQD7-200G446照明综保BZZ-4.0447自动启动器XJ01-250/66048齿轮排污泵BQF-1130常州0749搅拌机JS-25050插入振动器HZGX-502051木工机械MI-105152砂浆搅拌机350153交流电焊机BX1-3302