1、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
2、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);(
3、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(JGJ522006);(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
4、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。
5、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7.5m,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
6、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3840m,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4501073.6m,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450730m,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7201073.6m,“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
7、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
8、井井筒设计净直径为7.5m,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C30C40;-134.4m-294.4m段内、外层井壁支护
9、厚度分别为850mm、750mm,混凝土标号C40C60;-294.4m-422.4m段内、外层井壁支护厚度分别为1050mm、950mm,混凝土标号C60C65;-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,
10、-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515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265325m,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
11、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106265m,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
12、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03m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591.0596.0m、676.65687.40m、735.2740.0m、774.0787.0m、792.8796.4m、837.6843.2m、845.0846.2m以及878.6884.0,942.2943.0,946.6963.8等层段,岩芯破碎,RQD=1040%,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
13、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126615.900.450.4089中砂岩砂质泥岩225636.650.650.6092粉砂岩粉砂岩324644.651.251.2096细砂岩砂质泥岩423659.301.101.0091砂质泥岩砂质泥岩522676.650.600.5998细砂岩砂质泥岩620799.801.401.40100砂质泥岩砂质泥岩718827.901.351.3096细
14、砂岩砂质泥岩817-2889.151.101.0091细砂岩砂质泥岩917-1893.400.550.5091细砂岩砂质泥岩1016-2900.450.950.9095中砂岩砂质泥岩1113-1998.455.605.4096细砂岩砂质泥岩1211-21070.252.702.6096砂质泥岩砂质泥岩1311-11073.050.4589砂质泥岩砂质泥岩1481166.252.602.5096细砂岩砂质泥岩156-21208.71.2(0.25)2.701.15(0.25)2.7099砂质泥岩砂质泥岩泥岩164-21242.903.453.3096细砂岩细砂岩174-11246.800.400
15、.40100砂质泥岩砂质泥岩184-11250.100.900.8594细砂岩泥岩1911324.954.50(0.50)2.304.30(0.50)2.3097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N2CH4CO2N2CH4CO225636.65.0.6596.521.182.306.15
16、0.140.13N2带24644.651.2570.0727.312.626.772.350.20N2-CH423659.301.1056.0042.411.255.623.120.10N2-CH422676.650.6077.9419.922.1312.522.550.26N2-CH420799.801.4039.3355.971.034.563.780.08N2-CH418827.901.3535.7361.782.484.283.960.18N2-CH417-2889.151.1042.8456.031.135.144.250.19N2-CH417-1893.400.5560.3437.
17、921.7410.794.330.22N2-CH416-2900.450.9553.2136.768.3010.14.781.02N2-CH413-1998.455.6022.9655.6121.433.325.252.01N2-CO211-21070.252.7049.2043.366.006.944.750.68N2-CH411-11073.050.4546.7950.522.414.274.820.22N2-CH481166.252.6089.552.706.227.450.250.48N2带6-21208.701.200.252.7033.4260.271.963.585.100.17
18、N2-CH44-21242.903.4521.8273.011.803.216.960.17N2-CH44-11250.100.905.7789.462.950.528.210.28CH4带11324.954.500.502.3036.5661.250.903.364.500.07N2-CH42、突出危险指标以W10m3/t、p10、f0.5、K15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27之间,突出危险性指标(K)在2.386.90值之间,不具备突出危险性。但由于干
19、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)24644.650.5423.7023659.300.8422.3820799.800.6323.1718827.900.6722.9917-2889.150.5846.9016-2900.450.5823.4513-1998.450.46715.2211-21070.250.48816.6781166.250.5259.6
20、26-21208.70.46715.224-2142.900.46715.224-11250.100.5259.6211324.950.5447.41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
21、层组及三个隔水层组,1、上部含水层组底界埋深99.80102.60m,可分上、中、下三段。(1) 上部上段含水层组厚度在23.6028.60m之间,上部为灰绿色、土黄色粘土,多气孔、虫穴、植根夹5mm左右砂礓,下部为粉砂,砂层累厚11.417.20m,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46.2049.0m,层厚19.4022.80 m,为土黄色
22、砂质粘土,局部灰绿色,夹12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99.80102.6米,厚53.6054.0米。夹土层310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21.8040.70m,占层组厚的40.3775.93%,根据顾桥水源勘探抽水结果:砂层纯厚一般为3040m,H=20.2121.63m,q=0.4373.862L/(
23、sm),K=3.1139.03,T=1619,M=0.250.73g/L,PH=7.38.4,导水系数100.32546.48 m2 /d,储水系数(6.2812.16)10-7,越流系数(1.753.03)10-6 m/时,全硬度3.769.06德国度,水质为重碳酸盐型,水质属HCO3CLK+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
24、水层资料,水力坡度为0.8/100002.92/10000,在自然状态下的流速为0.2510-3 3.1210-3 m/d,即0.25 mm/d 3.12 mm/d。2、上部隔水层组底界埋深105.6109.0m,层厚5.608.40m,由粘土及砂构成。粘土厚1.765.90m,为黄褐色,性粘,可塑性较好。砂层厚1.765.90m,本层粘土仅占层厚的33.270.24%,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105.60109.0m,底界埋深282.2284.7m,层组厚173.2177.4m,有砂层1628层,累厚
25、113.9150.5米,占组厚的64.2185.3%,夹土层1222层。累厚26.063.50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281.6284.0m,见2.40m厚粘土夹砾石,砾石砾径0.22cm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
26、.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390.4396.8m,层厚106.10114.4m。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57层,累厚15.2020.6m,占组厚的14.12619.181%,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
27、在329.1340.0m、342.7350.2m、351.2390.8m,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326.8340.0m、341.8345.6m、348.2383.4m、385.4391.6m,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
28、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390.4396.8m,底界埋深399.2404.4m,层厚8.8015.20m,以灰白色砾石为主,砾石层厚4.609.40 m,占组厚的35.9464.15%,坚硬易碎,呈块状、次梭角状,形状不规则,砾径0.25cm。进风井检查孔底部有5.60 m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239.0562.10m,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07L/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=13.3319.77m,q=0.2030.280L/s.m,K=0.2430.485m/d,T=2831,M=2.0982.380g/L,PH=8.088.20,硬度7.768.39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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