城郊矿井矿建设计课程设计

矿山建设工程 课程设计 2011年6月 ,> / , —»— 刖 目 在我国新的历史发展时期，煤炭工业是国民经济发展的战略重点。本世 纪末前期，煤炭产量要大幅度提高，其主要的途径之一是加快新井建设，使 大批的新井投产。要以提高经济效益为中心，努力缩短建设工期，争取早出 煤、多出煤。 井筒是通向地下煤炭宝藏的大门。井筒工程往往是影响矿井建设工期的 关键。尤其是立井井筒，其工程量虽仅占全矿井总工程量的百分之五左右， 但在目前，工期却占总矿井的百分之四十左右。因此缩短新井建设工期首要 问题是加快立井井筒的施工速度。 建国五十多年来，我国煤矿立井凿井技术的发展日新月异，凿井技术装 备也相应有了较大的改进，立井施工速度不断提高，取得了一定成就，积累 了许多可贵的经验。城郊矿井施工组织设计根据矿山建设工程专业理论知识 和近几年来煤炭系统各施工单位的实践经验，围绕如何加快立井施工速度这 一中心议题，编制了城郊矿井立井井筒（基岩段）施工组织设计。 本设计共十章，包括矿井概况、井筒基岩段施工方案、钻眼爆破工作、 装岩提升工作、支护、井筒施工辅助作业、井筒施工组织及施工进度、凿井 设备布置以及井筒安全技术措施。 在本设计编写过程中，得到了设计指导老师和同学们的积极帮助和支 持，我谨向这些老师和同学们表示衷心的感谢。 由于我的编写水平所限，设计中的缺点错误在所难免，望老师批评指正。 1矿井概况 1 2井筒基岩段施工方案 3 2.1井筒施工方案的种类 3 2.2井筒施工方案的确定 3 3钻眼爆破工作 4 3.1钻眼机具的选择 4 3.2爆破器材的选择 5 3.3爆破参数的确定 6 3.3.1炮眼深度的确定 6 3.3.2炮眼直径及药卷直径确定 6 3.3.3掏槽方式及炮眼的布置 6 3.3.4炸药消耗量计算 7 3.3.5 装药结构确定 8 3.3.6联线及起爆方式确定 8 3.4绘制爆破图表 8 3.5钻眼爆破安全技术措施 12 4装岩提升工作 14 4.1装岩工作 14 4.2提升 15 4.2.1提升方式的确定 15 4.2.2提升设备的选择 15 423稳绳、悬吊天轮及凿井绞车的选择 21 4.3排砰 25 5支护 27 5.1永久支护 27 6井筒施工辅助作业 29 6.1供风与供水工作 29 6.2通风工作 29 6.3排水工作 29 6.4其他 30 7井筒施工组织及施工进度 32 7.1掘砌循环图表的编制 32 7.2井筒施工劳动组织 34 7.3井筒施工速度 35 8凿井设备布置 36 8.1井筒悬吊设备汇总 36 8.2井内凿井设备布置 38 8.3天轮平台布置 38 9井筒施工安全技术措施 39 9.1职业健康安全保护措施 39 9.2冬季、雨季施工注意事项 39 9.2.1冬季施工要特别注意以下几点 39 9.2.2雨季施工要特别注意以下几点： 39 9.3井内主要设备设施的设置、运行、维修的安全措施 40 9.3.1吊盘在使用时的设置、运行、维修的安全措施 40 9.3.2保护盘（封口盘、固定盘）设置、运行、维修中的安全措施 40 9.3.3伞钻设置、运行、维修中的安全措施 41 9.3.4抓岩机设置、运行、维修中的安全措施 41 10质量保证和环境保护 43 10.1质量标准和控制要求 43 10.2作业技术措施和施工阶段的质量控制内容与方法。 43 10.3确定环境目标及指标 43 10.4制定环境管理方案 44 10.4.1废水排放 44 10.4.2噪声排放 44 10.4.3危险品控制 44 10.5环境保护措施 44 1矿井概况 城郊矿井地处黄淮冲击平原东部，地面标高+32.00~+34.00m。该地区 属半旱半湿气候，年平均气温14.3°C,月平均气温最高为26.7°C （7月份）， 月平均最低气温为-0.97°C （1月份）。年平均降雨量862.9 mm,降雨量多集 中在7〜8月份，最高洪水位标高为+34.79m。降雪期和冰冻期为每年12月 至翌年3月。最大冻土深度19cm。 成交矿井年生产能力240万吨，采用立井、二水平、上下山开拓方式。 根据矿井生产的要求，初期布置主井、副井和风井3个井筒，风井与副井形 成中央分列式通风系统。根据主井检查孔揭露，主井井筒所穿地层自上而下 有：二迭系下统山西组、下石盒子组、上统上石盒子组下段和第三、四系 （N+Q）。根据钻孔柱状图，主副井穿过的新生界松散厚度为293m,北一风 井为364m。主副井筒通过的基岩段主要由泥岩、砂岩、粉砂岩、砂质泥岩 组成（/=4〜5）,岩层倾角8°左右。井筒穿过的主要含水层是上石盒子组裂 隙承压水段，埋深354〜384m,最大涌水量为3曲h ；井筒穿过的煤层 为低瓦斯无突出危险的煤层。 城郊矿井主井净直径5.5m,全身600m,表土段300m,表土段井壁结构 为双层钢筋混凝土井壁，内壁厚400mm,外壁厚450mm,基岩段为普通混 凝土井壁，厚度400mm,混凝土标号C30,井内装备一对20t底卸式六绳箕 斗（异侧装卸），组合钢罐道，井筒内设动力电缆及通讯信号电缆各4趟， 副井净直径6.5m,全身565m,表土段320m,表土段井壁结构为普通混凝土 井壁，厚度450mm,混凝土标号C30,装备一宽一窄1.5t双层四车四绳罐笼、 组合钢罐道，设梯子间，井筒内敷设排水管（0250）两趟，压风管（0205） —趟、洒水管（巾150）—趟、动力电缆4趟和通讯信号电缆两趟。中央风井 净直径5.0m,全深440m,表土段360m,表土段井壁结构为单层钢筋混凝土 井壁，壁厚750mm,基岩段也为单层钢筋混凝土井壁，厚度550mm,混凝土 标号C30,井内装备梯子间、管路和电缆。城郊矿井井筒特征见表1-1。 矿井初期通风系统采用中央分列式，即先开一个北一风井， 担负矿井第一水平初期东、北两翼的回风。后期在北翼、西翼和东翼分别开 北二风井、西风井和东风井，形成分区式通风系统。通风容易时，最大负压 为2550Pa,最小负压为231&2Pa,通风困难吋最大负压值为3841Pa。 表1-1 《矿山建设工程》设计条件 序号 项目 4班 1 矿井名称 城郊矿井 2 生产能力 2.4Mt/a 3 井筒名称 主井 4 井筒净直径 5.5m 5 井筒深度 600m 6 表土段支护材料及井壁厚度 钢筋混凝土双层350mm, 400mm 7 基岩段支护材料及井壁厚度 混凝土 400mm 8 井筒内提升容器的类型及数量 箕斗一对 9 提升容器导向的结构类型和参数 组合罐道 10 井筒的提升方位角 25° 11 表土类型 第四纪冲击层 12 表土厚度 300〜350m 13 表土含水情况 300 m3/h 14 表土下方风化基岩带厚度 45m 15 基岩岩性 泥岩、砂岩 16 基岩厚度 300〜250 m 17 基岩岩层倾角 8° 18 基岩含水情况 360〜380, 30 m3/h 19 煤层含沼气的等级及突出危险程度 低瓦斯、无突出 2井筒基岩段施工方案 2.1井筒施工方案的种类 (1) 掘、砌单行作业 井筒施工时，将井筒划分为若干段高，自上而下逐段施工。在同一段高 内，按照掘、砌先后顺序交替作业称为单行作业。由于段高的不同，单行作 业又分为长段单行作业和短段单行作业。井筒段高需要根据井筒穿过岩层的 性质、涌水量大小、临时支护形式、井筒施工速度确定。 (2) 掘、砌平行作业 掘、砌平行作业也有长段平行作业和短段平行作业之分。长段平行作业, 是在工作面进行掘进作业和临时支护，而上段，则由吊盘自下而上进行砌壁 作业。这种作业方式的井筒装备复杂、设备用量多、施工组织工作和安全作 业复杂。 (3) 掘、砌混合作业 井筒掘、砌工序在时间上有部分平行时称混合作业。采用这种作业方式 时，井内凿井装备全部集中在吊盘以下15〜20m井段范围之内，且掘、砌作 业就在离工作面3〜5m范围内完成，有利于不同深度的井筒在各种围岩条件 下组织施工，因而这种作业方式较广泛的适应性。 2.2井筒施工方案的确定 通过以上比较，考虑到掘、砌平行作业施工难度大，安全隐患多，又因 单行作业需临时支护，掘、砌工序转换时需集中排水清底，增加辅助环节、 辅助时间和人力物力消耗，且成井速度慢，决定不采用掘、砌平行作业和掘、 砌单行作业。而混合作业方式恰好克服了上述两种方式的不足，易于实现机 械化，可以取得较高的施工速度和较好的经济效益，所以采用混合作业方式。 3钻眼爆破工作 3.1钻眼机具的选择 手持式凿岩机打眼速度慢（每台约3〜4m/h）,劳动强度大，眼孔质量较 难掌握，特别在硬岩中打深眼更困难，故它只适用于断面较小，岩石不很坚 硬的浅眼施工，难以满足深孔爆破和快速施工的需要。 伞形钻架具有结构紧凑，机动灵活，钻眼速度快的优点，目前已成为我 国立井中深孔爆破的主要钻眼设备。 因城郊矿井主井基岩段荒径为6.3m,故选用FJD—6型伞钻，YGZ—70 型凿岩机。主要参数见表3-1 表3-1 伞型钻架技术特征 名称 FJD-6A 适用井筒直径/m 5.5-8.0 支撑臂数量/个 3 支撑范围/m ①5.1-9.6 动臂数量/个 6 钻眼范围/m 01.34-6.8 推进行程/m 4.2 凿岩机型号 YGZ—70 使用风压/MPa 0.5-0.6 使用水压/MPa 0.4-0.5 2 • -1 总耗风量/加•min 50 收拢后外形尺寸/mxm 01.65-7.2 总质量/t 7.5 钎子及钎头 ZK55SiMnMo> 钎头直径 55mm 一字 型 3.2爆破器材的选择 (1) 炸药的品种及规格 由于城郊矿井井筒基岩段主要由砂岩、泥岩组成，涌水30加3/",低瓦 斯无突出，而水胶炸药是一种由氧化剂水溶液为载体，加入胶结剂、可燃剂、 敏化剂等添加剂组成的硝胺类含水炸药。这种炸药预备了主井爆破要求的抗 水性强、装岩密度高、使用安全、威力大的特点。城郊矿井井筒基岩段炸药 选用T330型水胶炸药，采用两种规格药卷：①(^45X400mmX719g用于掏 槽眼和辅助眼爆破；②(^35 X400mmX435g用于周边眼光面爆破。 (2) 雷管品种及规格 城郊矿井井筒基岩段雷管采用8号毫秒延期电雷管。雷管参数:最小发火 电流0.35A,脚线长度5m,脚线电阻2.2 Q,桥丝电阻3Q,雷管全电阻Y =5.2。，连线方式为并联。 3.3爆破参数的确定 3.3.1炮眼深度的确定 按工程要求，井筒掘进直径为6.3m,掘进速度不低于80m/月，炮眼深 度： 30xlx 0.85 x 0.85 式中1 —炮眼深度，m,取炮眼深度为4m； L——井筒施工计划月进度，m,取80m； N——每月实际作业天数，平行作业取30d,锚喷永久支护单行作业取 25〜27d,浇灌混凝土单行作业时取18〜20d,本设计作业方式取30d； n—日完成循环数，一般浅眼每日2〜4个循环，中深眼每日1〜2 个循环，本设计作业方式取1个循环； 耳—炮眼利用率，一般取0.8-0.9,本设计作业方式取0.85； 71——月循环率，考虑到难于遇见的事故影响（如地质变化、机电事 故等），取0.8-0.9,本设计作业方式取0.85。 3.3.2炮眼直径及药卷直径确定 药卷直径①45mm,炮眼直径①50mm。 3.3.3掏槽方式及炮眼的布置 根据立井中深孔掏槽眼类型和适用条件，结合该井筒该段地层属中硬 岩石，裂隙不甚发育的具体条件，为了达到好的爆破效果，选用二阶掏槽； 第一阶掏槽眼深度为2.2m,第二阶掏槽眼深度为4.2m。采用直眼环形掏槽,炮眼环形布置。3.3.4炮眼数目的确定 (1)