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1、某矿井主副井井筒掘砌工程施工组织设计1 前言五沟矿井隶属于皖北煤电集团,位于淮北市濉溪县境内，设计生产能力0.6mt/a，立井开拓，在工业场地内有主、副、风井三个井筒。通过公开竞标，我处承建主、副井井筒及相关硐室的施工，为确保安全、快速、高效地完成该工程，特编写该施工组织设计以指导施工。 施工组织设计编制依据：（1）皖北煤电集团五沟矿井主副井掘砌工程招标文件及其招标答疑材料；（2）五沟矿井主副井井壁结构简图、工业场地总平面布置图；（3）皖北煤电集团五沟矿井井筒检查孔地质报告；（4）矿山井巷工程施工及验收规范（GBJ213-90）；（5）混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）
2、；（6）钢筋锥螺纹接头技术规程（JGJ109-96）；（7）煤矿井巷工程质量检验评定标准（MT5009-94）；（8）煤矿安全规程（2004年版）；（9）煤矿建设安全规定（试行）。2 工程概况2.1 概述五沟矿井隶属于皖北煤电集团，设计生产能力0.6mt/a，立井开拓，在工业广场内布置有主、副、风井三个井筒，井筒表土段采用冻结法施工。其中主井净直径为5.0m，深度为473.7m，表土厚度273.85m,采用临时井架凿井；副井净直径为6.0m，深度为503.7m，表土厚度272.2m,采用永久井架凿井 （技术特征见表2-1）。 井筒技术特征表 表2-1序号项 目单位技术参数主井副井1井口坐标Xm
3、3714041.0003714041.213Ym39466314.00039466195.800zm28.70028.7002井底标高m-445.000-475.0003井筒深度m473.700503.7004井筒直径m5.06.05冻结深度m3403096井壁厚度冻结段外壁mm400550450600内壁mm600700基岩段mm3505004007砼标号冻结段C30、C40、C45C50基岩段 C30 C40 2.2 工程地质及水文地质2.2.1工程地质井筒穿过的地层有第四系、上第三系和二叠系上石盒子组、下石盒子组等。第四系为未固结岩层，与下伏上第三系呈假整合接触，上第三系为未固结或弱固结
4、岩层，第四、第三系统称为新生界松散层。岩性主要为细砂、粉砂、粘土质砂、砂质粘土和粘土，夹少量的砂岩盘。主井松散层厚度273.85m，其中粘土层厚度175.7m，占到64%；副井松散层厚度272.2m，其中粘土层厚度167.6m，占到62%。粘土可塑性强，膨胀量大。主井较厚的粘土有7层（见表2-2-1），其中第三层厚度8.9m，自由膨胀率最大达111%。副井较厚的粘土有4层（见表2-2-2），其中第三层厚度64.4m，自由膨胀率最大达122%。 主井表土段粘土层统计表 表2-2-1序号起止深度厚度（m）塑性指数含水率（%）重度（KN/m3）自由膨胀率（%）152.7063.1010.4264.2
5、85.321.13113.00121.908.904163.00180.5017.55183.30193.5010.26194.40220.3025.97221.30244.9023.6 副井表土段粘土层统计表 表2-2-2序号起止深度厚度（m）塑性指数含水率（%）重度（KN/m3）自由膨胀率（%）164.683.218.62142.6152.59.93163.30227.7064.44230.2244.914.7二叠系地层岩性主要为泥岩、砂岩、粉砂岩和煤层。除上石盒子组底部K3砂岩较硬外，其余岩性较松软。其顶部为厚17.11-18.67m的风氧化带，和上部新生界地层呈不整合接触。主井井筒穿过
6、二叠系基岩段厚度199.85m，其中粉砂岩厚度63.67m，占31.86%；砂岩厚度31.04m，占15.53%；泥岩厚度101.39m，占50.73%；煤层厚度3.75m，占1.88%。副井井筒穿过的二叠系基岩段厚度231.5m，其中粉砂岩厚度70.66m，占30.52%；砂岩厚度26.72m，占11.54%；泥岩厚度128.48m，占55.5%；煤层厚度5.64m，占2.44%。通过对岩石的岩性特征和物理力学性质分析，泥岩及粉砂岩抗压强度低，多属软岩类，岩体质量较差；砂岩胶结良好，坚硬致密，岩石抗压强度较高，稳定性较好，但局部砂岩由于受应力挤压，岩芯破碎，岩石质量较差；浅部基岩风氧化带岩石
7、质量差。此外检查孔还揭露了F3断层，预计主井井筒揭露的破碎带深度为346350.05m，副井为285.0288.0m。破碎带附近岩石均有不同程度的受挤压现象，一直到上部的风氧化带岩石均破碎强烈。综上所述，井筒表土段深，且具膨胀性粘土占比例较大；而井筒基岩段由于受构造的影响，岩石受不同程度的应力影响，整个井筒工程地质条件较差。2.2.2水文地质井筒穿过的含水层主要由表土段含水砂层和二叠系砂岩含水层组成。由于井筒表土段采用冻结法施工，因此对其含水层情况不再赘述。井筒穿过的二叠系含水层为3煤上、下K3砂岩裂隙含水层，为多层结构的砂岩裂隙含水层（段），主要岩性为细砂岩、粉砂岩及煤层。主井含水层总厚度3
8、6.74m，主要含水岩层为四层细砂岩，埋深分别为389.35391.3m、403.8405.3m、413.6416.35m、421.65426.09m。副井总厚度48.05m，主要含水岩层为五层细砂岩及一层中砂岩，埋深分别为385.08386.63m、387.98389.13m、400.13402.88m、404.08409.53m、415.34418.64m、427.59433.13m，含水岩层总厚度19.69m。地下水主要储存和运移在以构造裂隙为主的网络之中，由于砂岩裂隙发育具有不均一性，因此富水性也强弱不一。临近矿井生产实际表明，K3砂岩层段裂隙发育极不均匀，局部地段富水性较强，其中许疃
9、矿、卧龙湖矿、刘桥一矿和童亭矿在井筒和巷道揭露K3砂岩时多次突水，突水量分别为194m3/h、100m3/h、245m3/h和85m3/h，造成淹井事故，因此在施工中应引起高度重视。根据井检孔地质报告，主、副井井筒预计井筒涌水量分别为64m3/h、50m3/h。2.2.3煤层、瓦斯与地温主井井筒穿过的煤层主要为31煤及三层煤线。31煤埋深398.5401.35m，煤层顶、底板均为泥岩。煤的瓦斯成分以CH4、N2和CO2为主，其中CH4含量5.06ml/gr。副井井筒穿过的煤层主要为2煤、31煤、4煤及三层煤线。其中2煤底板埋深280m，厚1.3m，煤层顶板泥岩，底板为细砂岩；4煤底板埋深474
10、.57m，厚0.8m，顶板粉砂岩，底板为泥岩。2煤及4煤均未取样。31煤埋深398.5401.35m，煤层顶、底板均为泥岩。煤的瓦斯成分以CH4、N2和CO2为主，其中CH4含量4.35ml/gr。地温：本矿井属地温正常区，主副井地温梯度分别为2.36/百米、2.67/百米。2.3 施工条件用地、水源、供电、进场道路已具备，其他施工条件进场后自行考虑，业主可以协调解决。3 井筒装备和施工方案3.1 施工总部署和井筒掘砌作业方式 主副井井筒表土段均采用冻结施工方案，主井利用临时井架凿井，副井利用永久井架凿井。项目部人员进场后，首先完成地面临时设施和凿井措施工程。井筒冻结具备开挖条件后，首先掘砌临
11、时锁口，进行试挖23m，安装三盘和井内吊挂设施。冻结段外壁掘砌采用短段掘砌方式,掘砌有效段高2.2m。冻结段内壁采用多套金属组装模板，自下而上进行筑壁。普通基岩段采用立井混合作业施工法。该施工方法的工艺流程如下：凿岩、爆破出矸、找平立模、浇注出矸、清底与井筒相关的硐室安排与井筒同时施工。3.2凿井机械化装备在井筒施工中，根据业主提供的条件，凿井装备的选择以满足井筒快速施工、保证施工质量和安全为原则，井筒机械化配备如下：凿岩：主副井分别选用国产FJD-4G伞型钻架，配YGZ-70型凿岩机。装岩：主井布置一台HZ-6中心回转抓岩机，装矸能力可达50m3/h；副井两台HZ-6中心回转抓岩机，装矸能力
12、可达100m3/h。提升：主井采用型加高钢管凿井井架，选用两套单钩提升，主提选用JK-2.5/20单滚筒提升机，配3.0m3吊桶单钩提升，副提选用2JK-3.01.5（改）双滚筒提升机，配2m3吊桶单钩提升；副井选用两套单钩提升，主副提皆选用JK-2.5/20单滚筒提升机，配3.0m3吊桶单钩提升。排矸：采用落地矸石仓，装载机转载，自卸汽车集中排矸。砌壁：冻结段外壁砌筑采用YJM型单缝液压整体金属模板,砌壁段高2.2m。普通基岩段采用段高4.0m整体金属模板。套内壁采用12套金属组装模板循环倒用，每套模板高度1.1 m。砼主井采用1.6 m3底卸式吊桶下料，副井采用2.0 m3底卸式吊桶下料。
13、排水：为了确保井筒施工安全，主副井内吊盘上各布置一台DC807型卧泵、4m3水箱一个，用于基岩段排水，扬程511 m时，排量可达66.2m3/h。通风：主井井筒布置一趟700mm高强度胶质风筒，副井井筒布置一趟800mm高强度胶质风筒，地面分别选用一台BKJ66-11N05.6型风机压入式通风。具体配备情况见表3-1井筒凿井装备一览表。井筒凿井设备布置详见附图SZ13-02-01、SZ14-02-01。 井筒凿井装备一览表 表3-1项 目主 井 井 筒副 井 井 筒凿 岩FJD-4G型伞钻，配YGZ70型凿岩机4台FJD-4G型伞钻，配YGZ70型凿岩机4台装 岩HZ-6型中心回转式抓岩机一台
14、HZ-6型中心回转式抓岩机两台提升井架型加高钢管凿井井架永久井架绞车主提JK-2.5/20；副提2JK-3.01.5（改）主副提JK-2.5/20 容器3 m3吊桶1个和2m3吊桶1个3 m3吊桶2个翻 矸表土段挂钩式、基岩段座钩式翻矸表土段挂钩式、基岩段座钩式翻矸排 矸矸石地仓、装载机、自卸式汽车排矸矸石地仓、装载机、自卸式汽车排矸排 水一台DC50807型卧泵一台DC50807型卧泵通 风一趟700mm胶质风筒、一台BKJ66-11N05.6型风机一趟800mm胶质风筒、一台BKJ66-11N05.6型风机测 量锤球式大线一套锤球式大线一套砌壁模板外 壁段高2.2m整体悬吊金属模板段高2.2m整体悬吊金属模板内 壁金属组装模板金属组装模板基岩段段高4.0m整体悬吊金属模板段高4.0m整体悬吊金
