山东龙固矿北风井井筒及相关硐室掘砌施工组织设计修改.docx
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山东龙固矿北风井井筒及相关硐室掘砌施工组织设计修改
山东新巨龙能源有限责任公司
龙固煤矿北风井井筒及相关硐室掘砌
施
工
组
织
设
计
河南煤炭建设集团有限责任公司
二○一一年六月十八日
1.前言………………………………………………………………………
2.工程概况…………………………………………………………………
2.1概述……………………………………………………………………
2.2地质概况………………………………………………………………
2.3施工范围………………………………………………………………
2.4施工条件………………………………………………………………
3.施工总部署及施工方案…………………………………………………
3.1施工总部署和井筒掘砌作业方式……………………………………
3.2凿井机械化配套设备…………………………………………………
3.3新技术、新工艺、新材料、新装备的应用…………………………
4.凿井工艺…………………………………………………………………
4.1表土段试挖……………………………………………………………
4.2冻结段施工……………………………………………………………
4.3正常基岩段施工………………………………………………………
4.4与井筒相关硐室工程施工……………………………………………
4.5井筒过断层及围岩破碎带施工…………………………………………
4.6井筒过煤层施工………………………………………………………
4.7井筒基岩段防治水……………………………………………………
4.8井筒基岩段壁后注浆…………………………………………………
4.9高强度井壁砼配制方案及保证措施…………………………………
4.10冬、雨季及防风沙、防雷电施工措施………………………………
5.施工辅助系统……………………………………………………………
5.1提升系统………………………………………………………………
5.2压风系统………………………………………………………………
5.3排水系统………………………………………………………………
5.4供电系统………………………………………………………………
5.5悬吊钢丝绳选型………………………………………………………
5.6信号、通讯、照明及放炮电缆、电视和瓦斯监控系统……………
5.7通风系统………………………………………………………………
5.8吊盘……………………………………………………………………
5.9砼搅拌及输送…………………………………………………………
5.10排矸……………………………………………………………………
5.11测量……………………………………………………………………
6.施工准备和施工总平面布置……………………………………………
6.1施工准备………………………………………………………………
6.2施工总平面布置………………………………………………………
7.项目管理及劳动组织……………………………………………………
7.1项目管理………………………………………………………………
7.2劳动作业组织…………………………………………………………
7.3劳动力配备……………………………………………………………
8.工期安排及保证措施……………………………………………………
8.1凿井综合进度…………………………………………………………
8.2工程排队及工期………………………………………………………
8.3工期保证措施…………………………………………………………
8.4材料供应计划…………………………………………………………
8.5关键工序—钢筋绑扎保证措施………………………………………
9.质量保证体系及质量保证措施…………………………………………
10.信息化施工………………………………………………………………
10.1常规检测………………………………………………………………
10.2非常规监测……………………………………………………………
11.安全保证体系及安全保证措施…………………………………………
12.文明施工及环境保护措施………………………………………………
12.1文明施工措施…………………………………………………………
12.2环境保护措施…………………………………………………………
13.北风井井筒施工主要施工机械设备配备一览表………………………
1.前言
山东新巨龙能源有限责任公司位于鲁西南巨野煤田的中南部，东距巨野县城约20km，西距菏泽市约40km，行政区划属菏泽市巨野县管辖。
新巨龙能源有限责任公司龙固煤矿设计600万吨/年，2009年10月份建成投产，北风井是矿井新增工程，设计净Φ6.0m，总深度为746m，井筒所要穿过的冲积层厚度为675m，采用冻结法施工，冻结深度为730m。
北风井矿建工程主要包含北风井井筒及相关硐室的掘砌。
我们认为：
就本公司的技术水平、装备能力和近几年来积累的冻结立井井筒施工经验，我们完全有能力安全、优质、快速、高效地完成龙固煤矿北风井井筒及相关硐室工程的掘砌施工任务，并达到或超过业主对工期和质量的要求。
我们按照招标文件的要求，以十分认真的态度和对该项目高度负责的精神，编制了本工程施工组织设计。
施工组织设计大纲编制依据：
（1）《山东新巨龙能源有限责任公司北风井井筒冻结、掘砌及井筒装备工程招标文件》及投标答疑资料；
（2）《煤矿井巷工程质量验收规范》（GB50213-2010）；
（3）《煤矿井巷工程施工规范》（GB50511-2010）；
（4）《钢筋混凝土工程施工质量验收规范》；
（5）《钢筋锥螺纹接头技术规程》（JGJ109-96）；
（6）《煤炭工业建设工程质量技术资料管理规定》；
（7）《煤矿安全规程》（2011年版）；
（8）《钢筋混凝土工程检验评定标准》；
（9）《煤矿井巷工程质量验收评定标准》；
（10）《煤矿井巷工程施工质量标准及检验评级办法》；
（11）《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）；
（12）《钢筋焊接及验收规范》（JGJ18-84）；
（13）《工程测量规范》（GB50026-93）；
（14）《矿井质量标准化检验标准》；
（15）《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-86）；
（16）《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-88）；
（17）《建设工程施工现场供用电安全规范》（GB50194-93）。
2.工程概况
2.1概述
山东新巨龙能源有限责任公司位于鲁西南巨野煤田的中南部，东距巨野县城约20km，西距菏泽市约40km，行政区划属菏泽市巨野县管辖。
新巨龙能源公司龙固煤矿设计规模600万吨/年，2009年10月份建成投产，原有二主、一副、一风四个井筒，为提高通风能力，确定增加一个北风井。
北风井位于巨野县太平镇境内，龙固至太平县级公路的西侧，南距主井4.8km。
井筒设计净Φ6.0m，总深度为746m，井筒所要穿过的冲积层厚度为675m，采用冻结法施工，冻结深度为730m，正常基岩段为29m。
矿井瓦斯等级：
低瓦斯矿井。
北风井井筒采用冻结法施工，冻结深度为730m，非冻结段29m。
根据招标文件提供的图纸资料，北风井井筒技术特征详见表2-1、表2-2、表2-3、表2-4。
龙固煤矿北风井井筒井壁厚度表2-1
起止段高（m）
井壁厚度（mm）
说明
内壁
外壁
±0.000～-9.000
450
650
永久锁口段
-9.000～-160.000
450
450
冻结段
-160.000～-330.000
650
650
冻结段
-330.000～-480.000
850
850
冻结段
-480.000～-705.000
1100
1100
冻结段
-705.000～-717.000
2200
整体壁座
-717.000～-746.000
1250
正常基岩段
龙固煤矿北风井井筒冻结段泡沫塑料板、塑料薄板表2-2
使用区段（m）
外层泡沫塑料板厚度（mm）
夹层塑料薄板厚度（mm）
备注
-9.000～-100.000
1.5×2
外壁与冻土之间铺设聚苯乙烯泡沫塑料板；夹层铺设高密度塑料薄板。
-100.000～-330.000
50
1.5×2
-330.000～-675.000
75
1.5×2
龙固煤矿北风井井筒井壁砼强度表2-3
起止段高（m）
砼强度等级
说明
内壁
外壁
±0.000～-9.000
C30
C30
永久锁口段
-9.000～-100.000
C30
C30
冻结段
-100.000～-220.000
C40
C40
冻结段
-220.000～-410.000
C60
C60
冻结段
-410.000～-580.000
C70
C70
冻结段
-580.000～-705.000
CF80
CF80
冻结段
-705.000～-746.000
CF80
正常基岩段
龙固煤矿北风井井筒钢筋布置表2-4
起止段高（m）
外壁（圈）钢筋布置（mm）
内壁（圈）钢筋布置（mm）
竖筋
环筋
竖筋
环筋
-9.000～-160.000
Ф20@250
Ф20@250
Ф20@250
Ф20@250
-160.000～-330.000
Ф25@250
Ф25@250
Ф25@250
Ф25@250
-330.000～-480.000
2Ф25@250
2Ф28@200
2Ф25@250
2Ф28@200
竖筋连接筋Φ16@400×500
竖筋连接筋Φ16@400×500
-480.000～-705.000
2Ф25@250
2Ф32@200
2Ф25@250
2Ф32@200
竖筋连接筋Φ16@400×500
竖筋连接筋Φ16@400×500
-705.000～-717.000
壁座段：
竖筋2Ф25@200；环筋2Ф28@200；
竖筋连接筋Φ16@400×500
-717.000～-746.000
正常基岩段：
竖筋3Ф25@250；环筋3Φ28@200
竖筋连接筋Φ16@400×500
2.2地质概况
2.2.1地层
井筒检查钻孔穿过和揭露的地层自上而下有第四系、第三系、二叠系。
现分别叙述如下：
2.2.1.1第四系（Q）
厚152.6m。
本孔未取芯，根据测井资料，主要为细砂、粉砂、砂质粘土、粘土。
底部多为一层含铁锰质结核及姜结石的粘土层，隔水性良好，不整合于上第三系地层之上。
2.2.1.2第三系（N）
孔深675.60m，厚523m。
主要由厚层粘土、砂质粘土、粘土质砂及砂层组成，与下伏地层呈不整合接触。
根据取芯，取芯段含砂18层，砂层厚度40.0m,占取芯段厚度的8.4%，含粘土质砂5层，厚度18.60m，占取芯段厚度的3.9%，砂层多呈土黄，以粉砂、细砂为主，分选好；取芯段含砂质粘土32层，厚度147.7m，占取芯段厚度的31.1%，含粘土35层，厚度268.6m，占取芯段厚度的56.5%，粘土、砂质粘土以棕红、灰绿色为主，粘土层多以厚层及巨厚层产出，大部分呈微固结至半固结，含较多钙质结核及少量铁锰质结核，含块状、粒状及粉末状石膏，粘性及膨胀性较强，450m以下粘土大多易碎，吸水性强，易吸水膨胀，具可塑性。
第三、四系地层总深度675.6m。
其中：
粉、细砂层厚度430m；砂质粘土228m；粘土层25.6m，其中：
0～-8.7m段，厚8.7m；-505.2～-509.6m段,厚4.4m；565.7～-568.35m段，厚2.65m；-583.3～-588.85m段，厚5.35m。
2.2.1.3二叠系（P）
仅残存山西组。
山西组为该矿井主要含煤地层。
钻孔揭露厚度为104.40m。
岩性有浅灰至灰白色砂岩、灰黑色泥岩、粉砂岩及煤层。
其中，3煤为该矿井的主采煤层（位于井筒落底标高以下）。
本组以中砂岩、细砂岩为主，中、细砂岩占揭露厚度的59%。
3煤厚7.39（0.54）2.16m，黑色，以亮煤为主，夹镜煤及暗煤条带，玻璃光泽，块状，局部粉末状，内生裂隙发育，裂面见黄铁矿薄膜，阶梯状断口，为半亮型煤。
夹石为碳质泥岩。
泥岩呈灰黑色、灰色、深灰色、锈黄色，平坦状断口，均匀层理，局部含菱铁质结核，方解石脉充填，含少量植物碎片化石，部分含铝质高，风化裂隙发育。
粉砂岩为灰黑色，裂隙发育，含植物碎片化石，局部见滑面。
砂岩细～中粒，以浅灰色、灰白色为主，局部深灰色、锈黄等色，分选性中等～好，泥质胶结，成分以石英、长石为主。
733～736m间胶结程度差，硬度低，手搓易碎。
本组顶部为风化带，675.6～705.3m，厚29.7m。
其中：
强风化带厚18.20m，弱风化带厚11.5m。
岩性为泥岩、粉砂岩、细砂岩、中砂岩，呈锈黄、浅灰、灰、深灰等色，裂隙及滑面发育，风化较强烈，强风化带部分强度极低，松软易碎。
2.2.2构造
检查孔附近的地层较为平缓，通过岩芯测量地层倾角一般在4～10°之间，从检查孔取上的岩芯来看，基岩段的裂隙较为发育，孔深715m～730m中砂岩的裂隙发育尤为明显。
在揭露的地层中未见明显的挤压现象，没有发现地层的断失情况，本孔附近构造较为简单。
2.2.3水文地质
根据流量测井结果分析，基岩段只有一层含水层，深度范围为712.55～722.05m。
该含水层预计涌水量14.81m3/h。
井筒水文地质条件为简单型。
2.3施工范围
根据招标文件，龙固煤矿深度为746m的北风井井筒及相关硐室工程。
2.4施工条件
进场道路：
根据招标文件，进场道路已修通。
供电：
工广内的供电条件已具备，供电电压等级为35KV。
施工单位在井口自设临时变电所。
压风：
在井口附近自行安装压风机，满足供风要求。
供水：
施工和生活用水可由施工地点围墙外村庄水源井直接取水。
排水：
场区内施工单位自行施工临时排水沟，将工业废水和矿井涌水直接排入建设单位指定的排水沟渠。
通讯：
施工单位先期利用手机或大功率对讲机进行通讯联系，然后接入固定电话，安装一部12门电话程控机即可满足与建设单位、监理单位等之间的通讯联络。
3.施工总部署及施工方案
3.1施工总部署和井筒掘砌作业方式
龙固煤矿北风井井筒表土段和风化基岩段采用冻结法施工，基岩段采用普通凿井法施工。
采用Ⅴ型凿井井架。
施工单位进场后首先要进行北风井临时设施工程和凿井措施工程的施工，待北风井井筒表土段冻结具备试开挖条件后，即可进行北风井井筒的试挖工作，井筒试挖深度为20m，然后安装吊盘、封口盘并吊挂井内凿井设施等。
3.1.1冻结段施工
表土段及风化基岩段均采用冻结法施工。
冻结段外壁施工采用短段掘砌“滚班”平行交叉混合作业方式，即掘进和浇筑钢筋砼平行交叉作业，落模找正结束后，利用主提绞车下放砼，副提绞车排矸。
采用段高2.5m～4m的MJY型（段高及直径可调）单缝液压整体金属模板砌筑外壁，掘砌有效段高原则上按4m施工，除非在冻结壁未到井筒掘进荒径且围岩稳定性较差的情况下，方可考虑将掘砌段高缩短为2.5m。
冻结段内壁采用段高为1.4m的内爬式液压整体金属滑升模板一次套砌砼施工，除非在外层井壁通过信息化观测、分析确需提前套砌内壁时，方可停止外壁掘砌进行多次套砌内壁施工。
3.1.2正常基岩段施工
正常基岩段施工采用减震、弱冲、光底、中深孔光面爆破技术，短段掘砌混合作业的施工方案，适当时候砌壁、出矸平行交叉作业。
在每次掘够一个段高4m后，即可进行现浇钢筋砼砌壁施工。
此种方法既简化了施工工艺，又缩短了围岩暴露时间，有利于实现工种专业化及提高机械化程度和组织快速施工，且安全性好。
该施工方法的工艺流程如下：
出矸、清底
凿岩、爆破
出矸、扎筋
立模、浇筑砼、出矸
与井筒相关硐室工程施工拟采取与井筒同步施工的施工方案。
届时单独编制北风井井筒相关硐室工程的施工方案。
3.2凿井机械化配套设备
对凿井机械化配套设备的选型，在井筒断面允许的前提下，尽可能选用大型机械化凿井配套设备。
为此，对北风井井筒工程施工设备的选型以满足井筒快速施工、保证施工质量和安全为原则，尽量配备机械化程度较高的大型配套设备，北风井井筒凿井机械化配套设备具体配备如下：
凿岩：
选用一台SJZ-6.10型伞型钻架，配备6部YGZ70型凿岩机。
装岩：
二台HZ-6型中心回转抓岩机，一台YC60-8型小型挖掘机。
提升：
采用Ⅴ型凿井井架，两套单钩提升，主、副提绞车均选用JKZ-2.8/15.5型，均配备5m3和4m3吊桶。
这样最大限度地满足了表土段掘进提升要求，另外，又为冻结段施工利用主提升绞车下放砼，副提升绞车出矸平行交叉作业提供了技术保障。
排矸：
采用大容积溜矸槽储矸，自卸汽车排矸至甲方指定地点。
砌壁：
冻结段外壁采用段高2.5m～4m的MJY型单缝液压整体金属模板砌筑，掘砌有效段高原则上按4m施工，除非在冻结壁未到井筒掘进荒径且围岩稳定性差的情况下，方可考虑将掘砌段高缩短为2.5m。
内壁原则上当井筒掘至整体壁座底部时，采用段高为1.4m的内爬式液压整体金属滑升模板砌筑，除非在外层井壁通过信息化观测、分析确需套砌内壁时，方可停止外壁掘砌而进行多次内壁砌筑施工；正常基岩段砌壁采用段高4m的MJY型单缝液压整体金属模板，现浇砼采用3m3底卸式吊桶运送。
排水：
正常基岩段施工采用二级接力排水方式，即井筒施工中布置二台250QJ50-440型电动潜水泵二次接力将水直接排至地面，二台潜水泵均放置在井筒由稳车悬吊的水箱内，掘进工作面的积水采用风泵排至下部置放潜水泵的水箱内。
潜水泵、水箱及排水管路均采用稳车地面悬吊。
通风：
根据井筒断面和作业特点，为保证施工时有足够的新鲜风量，采用压入式通风方式。
冻结表土段选用二台2×15KW型对旋式风机（其中一台备用），配备一趟Ф800㎜高强胶质风筒向掘进工作面采用压入式通风方式即可满足需要，风筒选用二根钢丝绳井壁固定方式。
为了保证井筒正常基岩段的施工安全，选用二台2×30KW型对旋式风机（其中一台备用），配备一趟Ф800㎜高强胶质风筒向掘进工作面采用压入式通风方式即可满足需要，风筒选用二根钢丝绳井壁固定方式。
详见北风井井筒凿井机械化设备配备表3-1；北风井井筒凿井平面布置图及稳绞平面布置图。
附：
北风井井筒凿井平面布置图及稳绞平面布置图。
3.3新技术、新工艺、新材料、新装备的应用
为保证该矿井的建设速度，实现安全、优质、快速、高效的目标，必须立足于科技进步，积极推广应用新技术、新工艺、新材料和新装备。
根据该矿井的实际情况，结合我集团公司近几年来冻结立井井筒的施工实践经验，拟采用以下新技术、新工艺和新装备：
⑴以二台HZ-6型中心回转抓岩机装矸；选用一台SJZ6.10型伞型钻架，配备6部YGZ70型凿岩机打眼；采用大容积溜矸槽储矸，自卸汽车排矸至甲方指定地点；选用二台JKZ-2.8/15.5型提升绞车，均配备5ｍ3（4ｍ3）大吊桶出矸；一台YC60-8型小型挖掘机为主要特征的大型机械化配套设备作业线和立井井筒短段掘砌平行交叉混合作业的施工方法。
⑵正常基岩段采用减震、弱冲、光底、中深孔光面爆破技术。
⑶冻结段外壁及正常基岩段砌壁采用段高4m的MJY型单缝液压整体
北风井井筒凿井机械化设备配备表3-1
项目
北风井井筒
凿岩
一台SJZ6.10型伞型钻架，配6台YGZ70型凿岩机
装岩
二台HZ-6型中心回转抓岩机；一台YC60-8小型挖掘机
提
升
井架
选用Ⅴ型凿井井架
绞车
二台JKZ-2.8/15.5型提升绞车
容器
5ｍ3吊桶、4ｍ3吊桶各三个
翻矸
挂钩式翻矸方式
排矸
大容积溜矸槽、自卸汽车排矸
排水
二台250QJ50-440型电动潜水泵二级接力排水方式
通风
一趟Ф800㎜高强胶质风筒、二台2×30KW型对旋风机
测量
锤球式中线一套
砌壁模板
冻结段外壁及正常基岩段采用段高4m的MJY型单缝液压整体金属模板；内壁采用段高1.4m的内爬式液压整体金属滑升模板
砼搅拌站
二台JS-1500型自动计量砼搅拌系统
混凝土输送
3m3底卸式吊桶3个，砌外壁用；2m3吊桶3个，套内壁用
吊盘
二层吊盘
安全梯
一套
金属模板。
⑷内壁采用段高1.4m的内爬式液压整体金属滑升模板套砌砼。
4.凿井工艺
4.1表土段试挖
井筒冻结表土段试挖必须同时具备以下条件：
（1）井筒中的水文观测孔水位由开始缓升，后下降而趋于稳定，然后又开始稳定逐渐上升，直到迅速上升并溢出孔口，水位持续上升，且冒水7天后。
（2）由测温孔和水文孔观测资料分析，冻结壁已发展到设计厚度及强度，冻结单位已发出试挖通知书。
（3）表土段试挖中，证明冻结壁已实际形成并与上述的观测结果一致。
（4）冻结站冻结管去、回路盐水温差在3℃以内。
（5）封口盘安装完毕，提升系统、信号、通讯系统、砼搅拌运输系统、地面排矸系统及压风、供电系统等均已具备正常运行条件。
（6）各种施工材料及劳动力配齐备足。
井筒开挖除了满足上述条件外，还应该综合考虑井筒能满足连续施工的条件。
表土段试挖的主要目的是探查冻结壁的发展情况，并为井筒内凿井设备的吊挂准备足够的空间，采用钎探或槽探方法检查冻结壁冻结情况，同时搞好与冻结单位的协调和平衡，确保井筒冻结表土段“淌心”开挖。
冻结表土段试挖采用一台YC60-8型小型挖掘机挖土装罐，人工配合风镐刷帮整型的施工方法。
考虑到试挖时冻结壁一般不会扩展到井筒掘进荒径内，土层稳定性较差，故掘砌段高不宜过大，掘砌段高应控制在2.5m以内，试挖深度为20m。
试挖结束后，下放凿井吊盘，安装封口盘，吊挂井筒内各种管线、电缆等，经试挖证实冻结壁厚度及强度确已达到设计要求，并完成上述系统安装和吊挂后，井筒冻结表土段方可开始正式进行掘砌。
4.2冻结段施工
4.2.1冻结表土段施工
4.2.1.1掘进：
一般情况下，冻结表土段浅部冻结壁进入井筒掘进荒径较少，主要采用一台YC60-8型小型挖掘机开挖罐窝，人工配合风镐、铁铲等工具刷帮整型，利用二台HZ-6型中心回转抓岩机抓土装罐，先开挖井筒净径部分，然后采用风镐、风铲等工具逐段刷帮整型；当冻结壁进入井筒掘进荒径较少时，先挖井筒中间“淌心”部分，冻土部分主要采用风镐、D87型岩石破碎机挖掘并刷帮整型。
4.2.1.2装岩排矸：
冻结表土段采用一台YC60-8型小型挖掘机开挖罐窝，利用二台HZ-6型中心回转抓岩机抓土装罐，两套单钩提升绞车，均配5m3（4m3）吊桶出矸，采用人工挂钩式翻矸方式，矸石经溜矸槽直接溜入自卸汽车中，然后运至建设单位指定的排矸场地。
4.2.1.3外壁砌筑：
为了适应深部粘土段掘砌段高施工的需要，采用段高4m的MJY型（段高及直径可调）单缝液压整体金属模板砌筑外壁。
该种模板由直模和刃脚模板两部分组成，刃脚模板采用手拉葫芦悬吊于直模之下，并用其起落和操平找正。
直模部分由两段模板组成，高度分别为1.5m和2.5m，砌壁总高度为4m，能够适应冻结表土段不同土层对砌壁段高的不同要求。
砌壁模板由四台JZ-16/1000型稳车地面悬吊。
采用主提升绞车配备3m3底卸式吊桶下放砼，在吊盘下层盘上设分灰器，砼经分灰器、活节管直接溜入砌壁模板中。
在浇筑混凝土的同时，继续平行交叉开挖井筒外壁以内井心部分，采用副提升绞车提升矸石；井筒深部砼支护厚度较大时，可根据实际需要考虑采用主、副提升绞车同时下放砼。
井筒外壁竖筋采用螺纹接头连
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