回风立井井筒工程施工设计方案.docx
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回风立井井筒工程施工设计方案
回风立井井筒施工组织设计
前言２
第一章工程概况４
第二章凿井施工方案及机械化作业线配置７
第三章凿井设备选型计算及辅助系统设置１０
第四章施工准备工作及施工总平面布置１９
第五章井筒及相关硐室施工工艺２２
第六章劳动组织及循环作业方式２８
第七章进度计划与工期保证措施２９
第八章资源配置及主要经济技术指标３１
第十章安全技术措施３８
第十一章文明施工、环保、消防措施４９
前言
在认真分析井筒掘砌工程施工有关图纸及地质资料的基础上，根据本工程设计的特点，结合我公司施工装备和技术能力，编制此项工程的施工组织设计，选用了行之有效的设备和先进可靠的施工技术、施工工艺，井筒施工采用混合作业方式。
工程质量目标：
井筒施工矿建工程合格。
安全管理目标：
无重伤、无死亡，实现文明施工。
我们在本工程的建设中，将主动接受建设单位的监督和指导，强化企业管理，积极采用新技术、新材料、新设备、新工艺，以一流的管理，一流的施工技术和装备，创造出一流的施工质量和速度，按工期要求，保质保量地完成此项工程的施工。
一、编制原则：
1、认真执行国家的各项建设方针和技术政策，在确保施工安全、工程质量和工期目标的前提下，科学合理地组织施工。
2、积极推广应用新技术、新工艺、新设备、新材料，优化施工方案，合理安排施工顺序，组织平行交叉作业，加快施工准备工作进度。
3、提高机械化程度水平，改善工作环境和劳动条件，提高劳动生产率，缩短建井工期。
4、合理安排资源和劳动组织，有计划、有重点地组织人力和物力，确保各项经济技术指标的全面实现，以获得良好的社会经济效益。
5、控制临时工程，降低工程成本。
6、搞好文明施工和环境保护。
二、编制依据及编制原则：
1.依据回风立井井筒剖面图：
118-1~5及其相关图纸
2.《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001
3.《煤矿安全规程》（2013年新版）
4.《煤矿井巷工程施工及验收规》（GBJ213-90）
5.《煤矿井巷工程质量检验评定标准》（MT5009-2010）
6.《混凝土结构工程施工质量验收规》（GB50204-2002）
7.《工程建设标准强制性条文矿山工程部分》（建标[2001]92号）
8.《混凝土质量控制标准》（GB50164-92）
9.《煤炭建设工程质量技术资料管理规定与评级办法》（2008年版）
10.《建井工程手册》（2003年版）
11.《凿井工程图册》（1998年版）
12.其它与本工程有关的国家及部颁现行的各种技术规、规程、规定。
第一章工程概况
一、矿井简介
某县枣岭乡店沟村，行政区划属河津市下化乡、枣岭乡管辖。
地理坐标为东经110°34′46″~110°38′45″，北纬35°46′21″~35°47′23″。
该立井原直径4米，扩刷为直径5米，净断面19.62㎡，井深382米。
为确保回风立井按时完成进度及确保安全，特制定本施工组织设计。
二、工程特征
由市工程技术设计设计。
井口绝对标高为+706.75m，井筒深度382m，原井筒净径φ4.0m，现刷扩为净直径5m。
立井井筒中设计有引风道、安全出口及壁座。
井筒主要技术特征表如下：
技术特征表
序号
井筒特征
单位
井筒名称
回风立井井筒
1
井口坐标
纬距（X）
m
经距（Y）
m
井口标高（Z）
m
+706.750
2
井筒倾角
º
90
3
井底标高
m
324.75
4
井筒深度
m
382
5
井筒直径
净直径
mm
5m
掘进直径
mm
7000/6000/5200
6
支护方式
（相对标高）
±0.00～-4m
mm
1000（C35）
双层钢筋砼
-4m～-42m
mm
400（C35）
双层钢筋砼
-42m～-382m
mm
100（C30）
锚网喷
7
断面
净断面
m2
19.625
掘进断面
m2
38.465/19.62/28.26
三、地面相对位置、建筑物及煤层赋存属性：
回风立井地面位于工业广场西侧，属于低山丘陵地带，地表v字型沟壑发育，多为黄土层覆盖。
井筒坐标为X=3961324.589，Y=19464973.799，地面标高为+706.75，井筒深度382m。
回风立井断面形式为圆形，采用砼现浇支护，净径4.0m，净断面积12.6m2。
1、临近采掘情况及对回风立井刷扩的影响：
回风立井位于回风大巷南部间距约19m，与现用中央水仓副水仓间距约7.6m，与中央水仓副水仓联巷间距约6.5m，与瓦斯排放1#孔间距约90m，南部为原小窑巷道（已密闭）间距约30m，对回风立井刷扩影响不大。
2、煤（岩）层赋存特征
该井筒为穿层井筒，根据地质报告及临近瓦斯排放1#孔地质资料情况，开口地层为二叠系上统上石盒子组（P2s），落底二叠系下统组（P1s）2#煤层底板，穿过的地层由上至下分别为二叠系上统上石盒子组（P2s）、下石盒子组（P1x）、下统组（P1s）。
（瓦斯排放1#孔柱状附后）
3、上统上石盒子组（P2s）
井田本组地层上部多被剥蚀，井田局部出露本组的下部及中部地层，大部分被新生界第四系地层覆盖。
本组地层在井田残留厚度为86.65～275.20m，平均248.69m，与下石盒子组地层连续沉积。
井筒穿过该地层厚度约271.6m。
由灰绿色中细粒砂岩，灰紫、灰绿色砂质泥岩、泥岩组成。
砂岩厚度变化较大，一般呈透镜状。
下部以黄绿色中～粗粒砂岩为主，夹黄褐色、暗紫色砂质泥岩及泥岩条带，偶见夹灰黑色砂质泥岩薄层，局部含植物叶片化石。
4、下统下石盒子组（P1x）
与下伏组整合接触，岩性主要由灰、灰绿～黄绿色，局部为紫红色泥岩、砂质泥岩、铝质泥岩及灰白色中细粒砂岩组成，该组厚度86.00～146.15m，平均126.52m。
井筒穿过该地层厚度约106.2m。
本组上部为一层灰色、深灰色泥岩，具紫红色色斑，含铁质鲕粒且不均匀，颜色鲜艳，故称为桃花泥岩。
为区良好标志层，本组下部含煤1～2层，均不可采，与下伏组地层连续沉积。
底部为K8砂岩，为浅灰色、灰白色中细粒砂岩，钙质胶结，中厚层状，具交错层理，局部顺层富集云母碎片。
5、下统组（P1s）
由灰～灰白色中细粒砂岩及深灰、灰黑色砂质泥岩、泥岩和煤层组成，为本井田主要含煤地层。
煤自上而下编号为2、3号共2层煤，据本次利用的17个钻孔揭露，2号煤层为井田主要可采煤层，其余煤层均不可采。
底部砂岩K7砂岩，厚0.55～3.45m，平均2.32m，为灰白色中细砂岩，局部相变为粉砂岩，连续沉积于组之上。
全组厚14.75～44.50m，平均32.84m左右。
与下伏地层呈整合接触关系。
井筒穿过该地层厚度约12.05m，落底2#煤层底板。
本组为一套陆相含煤岩系，岩性主要为灰、深灰色、灰黑色粉砂岩、砂岩、泥岩和煤。
厚22.55～44.50m，平均为32.84m。
含煤2层，其中2号为稳定煤层，厚度4.88～7.47m，平均6.20m，全区可采，其余煤层均不可采。
以K7砂岩与下伏组整合接触。
与下伏组相比，本组无石灰岩，多砂岩，色略浅，交错层理发育，植物化石丰富为其特点。
K7砂岩，为一层中细粒砂岩，成分以石英为主，长石及黑色矿物次之，缓波状及脉状层理，钙质胶结，厚度0.55～3.45m，平均厚度2.32m。
本组下部以泥岩，粉砂岩为主，间夹不稳定薄煤层3号煤，含大量植物化石。
一般K7砂岩顶到3号煤层间距2m左右，最大为6.60m。
上部以灰色，黑灰色砂质泥岩、泥岩及2号煤层为主。
2号为稳定煤层，全区可采，厚度4.88～7.47m，平均厚度6.20m。
6、地质构造
根据相邻巷道揭露情况及地质报告分析：
回风立井刷扩施工中不会揭露断层、陷落柱等影响生产的地质构造。
7、水文地质
7.1主要含水层情况
①碎屑岩类裂隙含水岩组主要为K7、K8、K10三层砂岩含水层及层间砂岩裂隙水，其富水性弱，易于疏干，井筒局部地段淋水或渗水，对刷扩影响不大。
②碎屑岩类碳酸盐岩类裂隙含水岩组分布于全井田，为岩溶裂隙含水层，有三层发育良好且易被水溶解的海相石灰岩（K2、K3、K4），含水层厚度15.03m~24.26m，富水性弱，根据S401水文孔抽水资料，静止水位标高502.877m，单位涌水量0.000179L/s×m，渗透系数0.00098m/d，对井筒刷扩没有影响。
③碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组主要为奥系上马家沟组、峰峰组灰岩，是煤系地层之基底，埋于井田深部，据S401水文地质钻孔资料，静止水位标高+454.487m。
水位单位涌水量0.0021L/s×m，渗透系数0.0135m/d，本区奥灰水水流缓慢，水力坡度小，约6.4×10-4，井田奥灰水位标高约+454~+456m，回风立井标高为+327.80m-+706.75m，局部带压，带压值为0-1.27MPa，因本区域奥系灰岩富水性弱，对井筒刷扩没有影响。
7.2涌水量情况：
工作面刷扩期间预计正常涌水量约5m3/h，最大涌水量约10m3/h。
主要水源为K7、K8、K10三层砂岩含水层及层间砂岩裂隙水，无水害威胁。
第二章凿井施工方案及机械化作业线配置
一、施工方案的确定
根据图纸设计、井筒净径、深度、支护结构、地质水文条件及我公司立井井筒综合机械化配备情况，表土段及基岩段采用光面爆破掘进，短段掘砌混合作业方式，风钻打眼，采用2.5米中深孔光面光面爆破，一套单钩吊桶提升，一掘一砌（基岩段锚网喷时为二掘一喷）。
井口设混凝土集中搅拌站，两台JS-750型强制式搅拌机，配自动计量上料装置，施工采用2m³吊桶下料。
遇软地质条件差的弱岩层（f<2）时，支护形式采用锚网喷进行临时支护，然后混凝土浇筑永久支护。
过含水层依据实际涌水量，超过10m3/h要及时进行工作面预注浆堵水。
以确保施工安全。
二、机械化作业线配置
（一）、机械化作业线配置方式及容
1、凿井井架设施
采用临时井架凿井。
天轮平台布置在临时井架的+12m平台，爆破的矸石落到井底由耙矸机运送至刮板机经主皮带运送至地面。
2、封口盘和吊盘
（1）封口盘
采用钢结构，盘面用δ6mm网纹钢板铺设，各悬吊管线通过口，设专用铁盖门，并用胶皮封堵严密。
（2）吊盘
采用钢结构双层吊盘，吊盘直径Φ4.7m，盘间距为4m，采用四根立柱连接。
上层盘为保护盘。
下层为工作盘并悬吊。
为保证吊盘的稳定性，在上、下层盘各设三套稳盘装置。
3、提升设备选择
（1）、提升机选型
采用一套独立单钩吊桶提升。
提升机选用2JK-1.6型矿井提升机；提升选用2m3吊桶。
提升机主要技术特征及绞车提升能力见下表:
提升机主要技术特征表
项目名称
提升机
备注
设备型号
Z01000-3-7
卷筒宽度
1.6m
卷筒直径
1.6m
钢丝绳直径
28mm
最大静力
最大静力差
钢丝绳最大速度
3.4m/s
第一层时缠绕长度
第二层时缠绕长度
减速器传动比
额定功率
120Kw
（2）、提升能力计算
井筒掘进出矸，提升分别采用2.0m3吊桶提升，根据单钩吊桶提升速度计算。
提升机
型号
吊桶容积m3
绳速m/s
提升高度（m）
100
200
300
400
2JK-1.6
2.0
3.4
提升能力（m3/h）
120
60
40
30
（3）、提升天轮
根据安全规程规定，提升天轮直径与钢丝绳最粗钢丝之比不得小于900，与钢丝绳直径之比不得小于60。
经计算，提升选用Φ1.8m提升天轮，符合设计要求（>60）。
（5）、提升钩头：
选用11t提升钩头。
4、凿岩与装岩设备
（1）凿岩设备
采用YT-28型风钻，人工操作，光面爆破，爆破矸石落到井底由耙岩机装至刮板机到主皮带运送至地面。
（2）装岩设备
耙岩机采用钢丝绳钢丝绳牵引式耙岩机，后接3部40T刮板机，运送至主皮带。
5、混凝土搅拌及运输系统
根据施工场地实际情况，设置独立的井口混凝土搅拌站,布置一台JS-750型强制式搅拌机，配PLY-1500电子自动计量上料系统。
2m³吊桶下放混凝土，风动振动器振捣混凝土。
6、凿井辅助系统
（1）压风、供水
井筒施工期间，压风接矿方地面现有压风机，通过一趟Φ108mm钢管向井下供风。
选用一趟Φ57mm×4无缝钢管由地面向井下供水，与压风管共用一台稳车悬吊，为保证向工作面稳压供水，在管路底部安设减压阀。
压风、供水管采用二根6×19+FC-φ28mm-170钢丝绳（左右捻各一根）,一台2JZ-10/800型凿井绞车悬吊。
（3）通风
回风立井经过改造为进风井，施工期间风量满足施工需求。
7、动力、照明及通讯
（1）动力、照明
井筒布置一趟U3×35+1×10动力电缆，作为施工动力、照明电源，电缆附在压风、供水悬吊绳上。
为保证工作面有足够的照明度，采用DS-ZJD250新型煤矿立井专用照明灯，吊盘下层盘三盏，上层盘二盏。
井口采用防爆白炽灯照明，工作面及吊盘上每班另配备5～10盏矿灯供突然停电或装药时用。
（2）通讯信号及电视监控电缆
凿井期间，井筒悬吊一趟Ｕ3×10+1×6橡套电缆作为井上下信号联系，电缆附在吊盘绳上。
井上下联系方式为：
井口信号房、绞车房和吊盘，在信号电缆上都单独设打点器将信号互相传送，同时以声光显示。
井口信号房与绞车房之间设独立的一趟信号，提升设一套KJTX-SX-1型煤矿专用通讯信号装置。
在提升绞车深度指示器上设行程开关，当吊桶提到距井口80m位置时，信号灯在井口信号房显示，告知井口信号工及时把井盖门打开。
另设一趟直通。
并在井口、提升绞车房配备电视监视系统，并与微机联网，项目部和井口调度室可进行电视监控。
井下与井口、井口与绞车房之间设直通进行应急联系。
附：
井筒施工平面布置图；
井筒稳绞平面布置图；
井筒稳绞立面布置图；
井筒主要施工机械设备表。
第三章凿井设备选型计算及辅助系统设置
一、井筒概况：
霍州煤电集团腾晖煤业回风立井井筒井深为382m，原净井径Φ4.0m，现刷扩为井径Φ5.0m，井筒施工布置单钩提升（2m3吊桶一个），压风供水管一趟（附动力、照明电缆）、信号电缆附在吊盘绳上（详见回风立井井筒平面布置图）。
施工设备情况:
临时井架，天轮平台高度：
12m。
提升机型号为：
2JK-1.6，配电机功率为：
120kw，最大提升速度为3.4m/s；主提吊桶（2m3）自重7kg，容重5458.8kg，载人重960.00kg（12人）。
地面安装4台10T稳车作为悬吊使用，分别悬吊风、水管路、照明电缆一台，三台悬吊吊盘。
根据上述参数，主提均选用11t钩头。
二、提升系统计算
1、提2m3吊桶时的钢丝绳选择
①钢丝绳最大悬垂高度（H0）
H0=Hj+HT+H1式中：
Hj—井深，382mHT—天轮平台高度，12m；
H1-天轮出绳点与天轮平台间的高度，1.2m
H0=382+12+1.2=395.2m取H0为395.2m
②吊桶载重（Q）
Q=Km×rg×Vtb+0.9（1-1/KS）Vtb×Vsh＝3840kg式中：
Km————装满系数，取0.60
rg————混凝土搅拌料松散容重，一般取2500.00kg/m3
Vtb————吊桶容积，2m3
KS————松散系数，取KS=1.8
Vsh————水容重，取1050.00kg/m3
③钢丝绳终端荷重（Q1、Q2、Q3）
2立方吊桶自重：
700kg滑架重：
115kg钩头重：
143kg
提料时：
端荷重（Q1）=吊桶总重+附件总重
=3840+700+115+143=4798kg。
提人时：
按吊桶人数12人计算，每人80kg
端荷重（Q2）=吊桶自重+吊桶载人重+附件总重
=700+960+115+143=1918kg。
④提升钢丝绳的选择计算
Ps=Q0/（110σB/ma–H0）式中：
Q0————钢丝绳终端荷重（Q1、Q2、Q3），4798kg
σB————钢丝绳钢丝的极限抗拉强度，取150～190gf/mm2
σB=170gf/mm2
ma———钢丝绳安全系数，提人时：
ma≥9，提物料时：
ma≥7.5
选择钢丝绳：
PSB≥PS PS———每米钢丝绳标准重量
H0:
钢丝绳最大垂直高度取400m。
H0=井深+天轮平台高+天轮出绳点与天轮平台间的高度=395.2m
Ps物=3.4kg/mPs人=1.23kg/m
试选钢丝绳：
6×19+FC-Φ28-170
绳单位长度重量：
PsB=2.71kg/m
钢丝绳自重为：
H0×2.71=1071kg。
⑤安全系数校核
提混凝土料时：
Q0=端荷重+钢丝绳自重
=4798+1071=5869kg
提人时：
Q0=端荷重+钢丝绳自重
=1918+1071=2989kg
查表得钢丝绳破断力总和Qd=54700kg。
提升安全系数计算
料：
ma=54700÷5869=9.3>7.5
提人时：
ma=18.3>9
符合《煤矿安全规程》要求。
2、提升机的选择计算
根据目前现有提升机型号：
2JK-1.6/20120KW
筒直径的校验（D）
依据D=60ds=60×28=1680mm＞1600mm；
ds——为钢丝绳直径，mm
提升机选用2JK-1.6型矿用提升机，配置120KW电机，提升速度为3.4米/秒，2m3吊桶，6×19+FC-Φ28-170钢丝绳。
④提升能力计算
a、当加减速度相等时，提升一次循环时间（T1）
T1=［2VMB/a+（H0-40）/VMB］+54+θd式中：
VMB————运行最大速度，3.4m/s，据提升机提升最大速度和《煤矿安全规程》限值确定。
H0————提升高度，m
θd————一次提升休止时间，取60～90s，此取90s
a————提升加速度，取1.2m/s
T1=［2×3.4/1.2+（400-40）/3.4］+54+90=258s
b、提升能力计算（最深时的提升能力）
AT=3600·Km·VTB/（K·T1）式中：
Km————吊桶装满系数，取0.9
VTB————标准吊桶容积，2m3
K————提升不均匀系数，取1.25
T1————一次提升循环时间，258s
AT=20m3/h
⑤天轮直径的选择:
据D=60×ds=60×28=1680mm
根据计算选择天轮直径1800mm的提升天轮MZS-1.1-2.5
三、井筒悬吊系统的选型及验算
（1）、吊盘（3绳悬吊）选择计算
1）、吊盘钢丝绳的端荷重（二层盘）
吊盘总重：
11610kg
工具重：
500kg
人员重：
960kg
吊盘绳总端荷=吊盘重+工具人员重
=11610+500+960
=13070kg
每根钢丝绳的端荷总重：
13070/3=4356.7kg
2）、钢丝绳的选择
①钢丝绳选择：
Ps=Q0/（110αB/ma-H0）=3.29kg/m
试选钢丝绳：
6×19+FC-Φ24-170
绳单位长度重量：
Ps=1.99kg/m
钢丝绳破断力总和：
Qd=35800kg
钢丝绳自重：
H0×每米重Q绳=395.2*1.99=786.4kg
②单根钢丝绳悬吊总重
单根钢丝绳端吊重+单根钢丝绳自重
4356.7+786.4=5143.1kg
③安全系数校核
m=钢丝绳破断力总和/悬吊总重=35800/5143.1=6.96＞6.00
符合安全规程规定
（2）、压风管、供水及电缆悬吊绳选择计算
1）、压风、供水管路钢丝绳端吊重：
①压风管：
Φ108×410.26Kg/m
②供水管：
Φ57×45.23Kg/m
③风管管部分重=382×10.26=3919.3kg
供水管部分重=382×5.23=1997.8kg
④卡具单重：
7.06Kg个数：
63个总重：
444.8kg
⑤管接头：
压风管接头个数：
63个单重:
6.77kg
供水管接头个数：
63个单重:
2.64kg
总重：
592.83kg
⑥供水管路的水重：
截面积×高×水容重=1008kg
⑦动照电缆重量：
型号：
3×10+1×101.6kg/m
总重：
632.3kg
⑧端吊重=3919.3+1997.8+444.8+592.8+1008+632.3=8595kg
2）、钢丝绳选择：
①试选钢丝绳：
6×19+FC-Φ28-170
绳单位长度重量：
Ps=2.71kg/m
钢丝绳破断力总和：
Qd=54700kg
钢丝绳自重：
H0×每米重Q绳=395.2×2.71=1071
②单根钢丝绳悬吊总重
单根钢丝绳端吊重+单根钢丝绳自重
8595+1071=9666kg
③安全系数校核
单根钢丝绳破断力总和/单根钢丝绳悬吊总重=54700/9666=5.7＞5.00
符合安全规定
四、其他辅助系统的验算及设置
1、通风计算
根据设计图和井下生产条件可知，井筒净断面19.62m2，同时起爆炸药最大数量55.2kg，掘进迎头最多同时工作及检查人数为6人。
1、按炸药使用量计算：
Q掘=25A
式中：
Q掘—掘进工作面实际需要风量，m3/min；
A—按工作面一次爆破所用的最大炸药用量，取55.2kg
则：
Q=25×55.2=1380m3/min
3、按工作人员数量计算：
Q掘=4N
式中：
Q掘—掘进工作面实际需要风量，m3/min；
N—根据井下巷道掘进时最多人数定员，取6人。
则：
Q=4×6=24m3/min
按掘进巷道最低风速计算:
Q低=0.25×60×S净
式中：
S净—掘进工作面设计净断面积，㎡。
Q低=0.25×60×19.62=294.3m3/min
2、按掘进巷道最高风速计算:
Q高=4×60×S净
式中：
S净—掘进工作面设计净断面积，㎡。
Q高=4×60×19.62=4708.8m3/min
3、按照风速进行计算：
Q低＜Q掘＜Q高即：
294.3m3/min＜4140m3/min＜4708m3/min
式中：
Q掘—掘进工作面风量，m3/min；
Q低—最低允许风量；
Q高—最高允许风量，
4、回风立井的风每秒实测为2.8m/s，根据断面计算
Q高=2.8×60×19.62=3296.1m3/min
根据上述计算，进风井立井掘进工作面生产期间所需风量取最大值为1380m3/min，故确定该掘进迎头需风量为1380m3/min。
通过计算及综合因素分析，立井掘进工作面生产期间需配风量为1380m3/min，符合《煤矿安全规程》规定的围。
Q低＜Q掘＜Q高即：
294.3min＜1380m3/m3/min＜4708.8m3/min
故：
回风立井的风满足作业使用。
三、通风系统：
地面新风→迎头→井筒→地面
2、供电系统设置情况
供电系统接矿方地面10KV变电站，井口高压供电采用双回路电源供电，局扇供电实行双电源双局扇，自动切换。
附：
井筒施工供电系统图。
附：
主要设备用电负荷统计表。
3、施工测量
矿方提供近井测量基点和井筒十字桩坐标资料，我单位负责使用和保护。
（1）测量原则及要求
①配备能胜任此项工作的人员和测量仪器，在监理工程师监督下
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