依兰三矿回风立井冻结段外壁施工作业规程Word文档格式.docx
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第九节通风管理-29-
第十节瓦斯防治-30-
第十一节粉尘防治-31-
第十二节停送电、供电安全措施-31-
第一章工程概况
第一节编写依据
1、《中煤能源黑龙江煤化工有限公司依兰第三煤矿回风立井井筒掘砌工程施工组织设计》
2、中煤能源黑龙江煤化工有限公司依兰第三煤矿回风井井壁结构平、剖、断面图(S1701-118-1)
3、《煤矿安全规程》(2011年版)
4、《煤矿井巷工程施工规范》(GB50511-2010)
5、《煤矿井巷工程质量验收规范》(GB50213-2010)
6、《简明建井工程手册》(2003年版)
7、《中煤能源黑龙江煤化工有限公司依兰第三煤矿井筒检查孔水文综合柱状图》
8、《依兰三矿建设项目井筒检查孔完井报告书》等
第二节工程概况
依兰第三煤矿位于黑龙江省依兰县与方正县境内,东北距依兰县22km,行政隶属于依兰县与方正县管辖,由中煤能源黑龙江煤化工有限公司建设,中煤邯郸设计工程有限责任公司设计,矿井采用主、副、风三个立井开拓,中煤49处负责施工的风井井筒,井口设计标高+110.8m,设计深度710m,净直径7.0m,井筒为混合法施工,井深70m以上采用冻结法施工,冻结段支护方式为钢筋混凝土双层复合井壁,外壁(井深-11.5~-70m)为双层钢筋混凝土结构,壁厚350mm,掘进半径4.45m,外壁净半径为4.1m。
竖筋为Φ20@250,环筋为Φ20@200。
外壁砼强度为C50。
附:
图1-2-1冻结段井壁配筋平面图;
图1-2-2冻结段井壁结构剖面、配筋图。
图1-2-1冻结段井壁配筋平面图
图1-2-2冻结段井壁结构剖面、配筋图
第三节地质水文条件
一、地层
冻结段施工所包含地层为第四系、第三系。
(一)第四系(Q)
由冲洪积粘土、流砂、砾石等组成,厚22.36m。
(二)第三系(R)
主要由砂岩组成岩层颜色主要以灰白色为主,成分包含石英、长石等,其中夹杂少量泥质砂岩胶结性较坚实。
二、水文地质情况
根据《依兰三矿井筒检查孔水文综合成果图》所示井下涌水量如下:
第一段:
第四系孔隙潜水(0-24m)
涌水量为274.83m3/h;
第二段:
第三系裂隙承压水(35-136m)
涌水量为41.39m3/h;
第三段第三系裂隙承压水(136-200m)
涌水量为14.49m3/h;
第四段:
第三系裂隙承压水(200-355m)
涌水量为8.54m3/h;
第五段:
第三系裂隙承压水(355-640m)
涌水量为6.30m3/h;
第六段第三系裂隙承压水(640-783m)
涌水量为2.1m3/h。
三、含煤地层、瓦斯与地温
依据建设单位提供的《依兰三矿建设项目井筒检查孔完井报告书》,井田煤层、瓦斯与地温情况如下:
(一)煤层
本区含煤地层为第三系达连河组下部地层,此规程为冻结段外壁-11.5~-70m施工作业规程暂不考虑煤层揭露等相关施工,在施工前另行编写相关作业规程。
(二)瓦斯
跟据地质勘探资料显示该矿井为高瓦斯矿井,在建井过程中须引起高度重视。
(三)地温
根据矿方提供地质资料显示本矿井为地温正常区,无地热危害。
第二章施工准备工作
根据施工组织设计内容,对施工前人力资源配备、施工设备材料调运、风水电形成、地面生活、生产大临工程施工等准备工作进行了具体策划、组织和展开,保证工程开工条件的形成。
第三章施工方案
根据矿方提供的地质水文资料、井筒净径、深度、支护结构等并结合我单位多年冻结段施工经验及技术装备,采用综合机械化配套方案,短段掘砌混合作业方式。
表土层采用中心回转抓岩机配合挖掘机直接破土装罐和人工风镐、铁锹掘进刷帮。
表土层以下冻结基岩段采用SJZ-6.9型伞钻打眼,4.5m中深孔光面光底爆破,中心回转抓岩机装岩,两套单钩吊桶提升,座钩式自动翻矸。
4.0m高度液压伸缩整体下移式金属模板砌壁,一掘一砌。
混凝土采用溜灰管输送。
10—25t凿井绞车悬吊管线,井口集中控制系统。
第四章机械化作业线的设置
第一节凿井井架及翻矸设施
采用V型临时井架凿井。
为满足伞钻吊挂井架基础向上抬高300mm,天轮平台布置在距井架基础的+26.664m平台,在+10.300m翻矸平台上布置两个矸石溜槽,配备座钩式自动翻矸装置,矸石落地后铲车装运配合翻矸汽车排矸,矸石排到建设单位指定位置。
第二节封口盘和吊盘
一、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。
在封口盘下预留一个回风口。
二、吊盘
采用钢结构三层吊盘,井筒外壁施工时吊盘直径Φ7.9m,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中心回转抓岩机。
为保证吊盘的稳定性,在上、下层盘各设三套稳盘装置。
吊盘采用6台JZ-16/800A型凿井绞车悬吊。
第三节提升设备
一、提升机选型
采用两套独立单钩吊桶提升。
主提选用2JK-3.5/20型1000kw矿井提升机,副提选用1台JKZ-2.8/15.5型1000kw矿井提升机,主、副提分别配5m3吊桶提升。
提升机主要技术特征见:
表4-3-1;
表4-3-2:
表4-3-1提升机主要技术特征表
项目名称
主提升机
副提升机
备注
设备型号
2JK-3.5/20
JKZ-2.8/15.5
卷筒宽度
1.7m
2.2m
卷筒直径
3.5m
2.8m
钢丝绳直径
42mm
40mm
最大静张力
170KN
150KN
最大静张力差
115KN
钢丝绳最大速度
5.3m/s
4.3m/s
第一层时缠绕长度
349m
461m
第二层时缠绕长度
746m
931m
减速器传动比
20
15.5
额定功率
1000kw
1000kw
表4-3-2绞车提升能力表
吊桶
容积
提升机
提升高度
100m
5.0m3
82
69
合计
151
二、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,主、副提均选用Φ3.0m提升天轮。
三、提升钩头
主、副提均选用11t提升钩头。
四、凿岩与抓岩设备
(一)凿岩设备
采用国产SJZ-6.9型伞钻,配备YGZ-70型导轨式独立回转凿岩机。
伞钻重量及耗风量等主要技术参数见表4-3-3伞钻主要技术参数表。
表4-3-3伞钻主要技术参数表
项目
特征
型号
SJZ-6.9
适用井筒净直径(m)
Φ6.6-Φ9.8
总质量(kg)
8200
凿岩机型号及名称
YGZ-70导轨式凿岩机6台
钎头直径(mm)
Φ38~Φ55
钎尾规格(mm)
中空六角B25×
159
钎杆长度(mm)
5000
推进长度(mm)
4300
工作气压(Mpa)
0.5~0.7
工作水压(Mpa)
0.3~0.5
最大耗风量(m3/min)
68
收拢后外形尺寸(m)
Φ1.9×
7.7(直径×
高)
(二)装岩设备
井筒内布置1台HZ-6型中心回转抓岩机,单台生产能力为50~60m3/h。
中心回转抓岩机主要技术参数见:
表4-3-4,抓岩机主要技术参数表
表4-3-4抓岩机主要技术参数表
特征
备注
抓岩能力(m3/h)
50~60
压缩空气工作压力(Mpa)
压缩空气平均耗量(m3/min)
24
机器总重(kg)
8077
抓斗容积(m3)
0.6
抓片张开外径(mm)
≥2050
回转盘尺寸(mm)
1400×
1170
抓岩机各采用1台JZ-10/800型凿井绞车保护悬吊。
五、混凝土搅拌及运输系统
井口设集中砼搅拌站,通过Φ180mm输料管下放砼至吊盘下层盘的分砼槽内进行二次搅拌,然后采用埋线胶管入模。
溜灰管采用2JZ—25/1300凿井绞车悬吊。
混凝土砌筑采用4.0m高整体模板,模板设计为可拆卸式(分为3段、1.4m+1.4m+1.2m),施工至软弱岩层位置时,可适当缩短段高(将模板高度改为2.8m或2.6m)。
模板选用4台JZ-10/800凿井绞车悬吊。
六、凿井辅助系统
(一)排水
由于井筒70m以上采用冻结法施工,所以在施工时未考虑防治水,在井筒进入普通法施工时应采用二级排水方案,即井底工作面—吊盘—地面。
在吊盘中层盘上增设卧泵、水箱,安装二台DC50-80×
10型高扬程卧泵作为排水设备,一台运转,一台备用。
电机功率275KW,电压660V,单台排水能力为50m3/h,扬程800m。
排水管路采用一趟ø
108mm无缝钢管,一台2JZ-16/800A型凿井绞车悬吊。
工作面至吊盘水箱采用风动潜水泵,通过一趟3′胶管排水。
(二)压风、供水
井筒施工期间,建临时压风机房,布置2台20m3/min的和3台40m3/min压风机,供风能力160m3/min。
(主、风井伞钻同时打眼时最大需用压风量约136m3/min)保证井筒正常施工。
井筒通过一趟Φ160mm(PVC管、下部为Φ159mm钢管)向井下供风,井口附近设油水分离器和压风冷凝器。
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、供水管路采用一台2JZ-10/800型凿井绞车悬吊。
为确保安全,吊盘以下的风水管路悬挂必须加装保险绳。
(三)通风
选用2台FBD№7.5/2×
45kw对旋式风机,一台运转、一台备用,工作与备用风机之间可实现自动切换,井筒内布置一趟Φ1000mm强力胶质风筒,向井下压入式通风。
1、通风计算:
⑴工作面所需风量计算
①按工作面最多作业人数计算
Q0=4N=4×
30=120m3/min=2.0m3/s
N:
工作面最多作业人数,取N=30
②按放炮后排除炮烟使用量计算
Q1=7.8/t×
[A×
(SL)2×
k/P]1/3式中:
t:
爆破后通风时间,取30分钟
S:
井筒外壁断面取S=52.81m2
L:
炮烟吹出高度取L=70m
A:
工作面一次爆破炸药量取A=328.3Kg
k:
淋水系数取k=0.8
P:
风筒进出风量比取1.4
Q1=355.84m3/min=5.93m3/s
③按掘进工作面需最小风速计算
岩石掘进
Q掘1=SV=52.81×
9=475m3/min=7.92m3/s
V-最小风速度9m/min=0.15m/s
S-井筒断面积52.81m2
⑵局部通风机风量确定
Qf=Qj•ρ
Qf:
局部通风机风量m3/min
Qj:
掘进工作面需要风量m3/min
ρ:
风筒总漏风调整系数取1.3
Qf=475×
1.3=617.5m3/min=10.3m3/s
⑶风压计算
①风筒沿程摩擦风阻
R摩=6.5aL/d5
R摩-风阻Pa•s2/m6
a-摩擦阻力系数,0.0025Pa•s2/m6
L-风筒长度,70m
d-风筒直径,1.0m
计算得R摩=1.14Pa•s2/m6
②局部风阻
R局=n1ξγ/2gs2+n2ξγ/2gs2
n1-风筒接头个数:
7
n2-风筒转弯个数:
1
ξ-风筒局部阻力系数,0.09
γ-空气比重,1.29
g-重力加速度,9.81m/s2
s-风筒断面积,0.785m2
计算得R局=0.08Pa•s2/m6
③出口风阻
R出=0.1/d4
d-风筒直径,1m
计算得R出=0.1Pa•s2/m6
H局=(R摩+R局+R出)Q12/P效
=54.6Pa
P效-风筒有效风量率,85%
2、通风机主要技术参数:
型号:
FBD№7.5/2×
45KW对旋式通风机
风量:
420~780(m3/min)
全压:
1458~7580(Pa)
效率:
>
85%
本通风计算为回风井冻结段施工所需风量,不考虑揭煤通风且不代表全井筒通风量,风机选型根据全井筒需风量选定。
图4-3-1通风系统图:
图4-3-1通风系统图
七、安全梯
为防止在井筒突然停电或发生其它事故中断提升时能及时撤出井下工作人员,井筒内悬吊一个立井掘进安全梯,同时可乘25人,并靠近井壁悬吊。
在吊盘至工作面设置安全软梯供紧急时上下人员。
安全梯选用一台JZA-5/1000型稳车悬吊。
八、动力、照明及通讯
(一)动力、照明
井筒内布置一趟MY3×
35+1×
16动力电缆,作为施工动力、照明电源,电缆附在压风供水管上。
为保证工作面有足够的照明度,采用南京煤研所研制的DS-ZJD250新型煤矿立井专用照明灯,吊盘下层盘三盏,上层盘两盏,上层盘两盏。
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使用。
(二)通讯信号
凿井期间,井筒内悬吊二趟MY3×
10+1×
6橡套电缆用于井上下信号联系,电缆分别附在吊盘绳上。
井上下联系方式为:
井口信号房、井底和吊盘,在每趟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。
吊盘上安装气喇叭,用于吊盘与工作面联系。
井口信号房与绞车房之间设独立的信号,主、副提各设一套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,当吊桶提至距井口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。
另在井口、翻矸台、主副提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、井口与绞车房之间另设一趟直通电话进行应急联系。
在井筒施工中,安装一套瓦斯监测监控系统,由地面调度室进行监控。
九、施工设备、设施的安装
凿井悬吊设施的安装
(一)、凿井临时悬吊设施
在施工准备期内将井筒施工用井架、天轮平台、翻矸系统等悬吊设施安装完毕。
(二)、施工设备
在施工准备期内进行提升绞车、凿井绞车等井筒施工主要设备的安装。
(三)、二盘吊挂
为满足开工需要及井壁设计结构,应先掘砌井筒20m,以进二盘吊挂安装。
1、井架安装完毕,即开始进行天轮平台和翻矸台安装;
2、施工临时锁口,安装临时封口盘,利用已形成的提升系统进行井筒的施工,掘砌至井深30m;
3、在井口外组装好吊盘并平移至井筒;
4、吊挂好后利用吊盘安装封口盘;
5、“二盘”形成的同时,安装各种悬吊设备、管线及其它凿井设施,达到施工要求。
第五章施工方法
第一节基岩段施工
一、掘进施工
(一)挖掘、钻眼机具和爆破器材
根据我单位多年立井施工成果和技术装备及依兰三矿回风立井实际情况,井径段采用挖掘机挖土装罐为主,风镐、铁锹刷帮为辅,基岩段井筒采用钻爆法施工。
XFJD-6.9伞钻打眼,光面锅底爆破,炮眼深度4.5m,B25mm中空六角钢成品钎杆(软岩凿岩施工采用Φ32mm螺旋钻杆、羊角钻头配备55mm扩孔器),配合Φ55mm十字形钻头,选用水胶炸药,提高炮孔利用率,爆破岩石块适中等效果,以保证井筒成形取得光爆效果,药卷规格为Φ40×
500mm。
雷管选用6m长脚线毫秒延期电雷管。
根据岩性设计爆破参数,段号为1、3、5、7、9。
专用高频起爆器井上放炮。
选用液压伸缩整体下移式金属模板砌壁。
(二)爆破参数
根据井筒所穿过岩性及我单位施工经验,因此本设计按中硬岩f=4-6考虑,根据掘进断面8900mm编制爆破图表,施工中岩石硬度发生变化时,现场根据实际情况进行调整,以达到最优爆破效果。
1、炮眼深度
根据我单位施工全冻结井的经验,采用多打眼少装药的施工方法,模板高度定为4.0m,确定炮眼深度4.5m。
2、炮眼布置
采用直眼掏槽法,根据以往施工经验及计算炮眼布置如下:
掏槽眼:
6个;
辅助眼:
57个;
周边眼:
37个;
共计:
100个。
见:
表5-1-1基岩段施工爆破参数表,表5-1-2预期爆破效果表;
;
图5-1-1基岩段炮眼布置图。
表5-1-1基岩段施工爆破参数表
序号
眼别
眼数
(个)
眼深
(m)
角度
(°
)
装药量
起爆顺序
装药结构
(卷/眼)
(Kg/眼)
掏槽眼
6
4.7
90
4.2
Ⅰ
反向连接
2
辅助眼
13
4.5
5
3.5
Ⅱ
3
19
Ⅲ
4
25
Ⅳ
周边眼
37
92
2.8
Ⅴ
合计
100
451.2
328.3
表5-1-2预期爆破效果表
名称
单位
数量
炮眼利用率
%
89
每立方米原岩炸药消耗量
Kg/m3
1.3
循环进尺
m
4.0
每米井筒
炸药消耗量
Kg/m
82.1
循环爆破岩石
m3
248.7
8
每立方米原岩雷管消耗量
发/m3
0.4
循环用炸药
Kg
9
雷管消耗量
发/m
循环炮眼个数
个
10
每立方米原岩炮眼长度
m/m3
1.8
图5-1-1基岩段炮眼布置图
3、冻结基岩段钻爆掘进注意事项:
(1)施工过程中,积极与冻结单位联系索要冻结管布置图,周边眼布置时应对照冻结孔孔距分布图、偏斜图,对向井筒内偏斜的冻结管在掘进工作面要作明显标记,根据冻结管倾斜情况,及时调整周边眼位置,保证周边炮孔距冻结管不小于1.2m。
(2)控制总装药量,周边眼装药长度不应超过孔深1/2。
(3)放炮前要关闭全部冻结器的阀门,并暂停盐水循环;
放炮后应先检查盐水箱的水位以及井帮有无漏盐水现象,特别要查明靠近井帮的冻结管情况,当确无损坏时,方可恢复盐水循环。
(4)风动工具的防冻:
一是在井口安设离心式压风脱水器,利用离心原理将压风里的水份脱出,净化压风。
二是使压风管经过冻结沟槽,让压风预冷之后放掉冷凝的水分。
三是配齐配足风动工具,出现上冻后及时更换。
四是加强风动工具的维修保养,随时检修,确保正常运行。
4、装药结构及起爆顺序
装药结构:
采用反向连续装药结构,有瓦斯的时候采用正向装药结构。
起爆顺序:
从掏槽眼到辅助眼依次起爆,周边眼最末起爆,雷管从内向外逐次为1、3、5、7、9段起爆。
5、连线方式
雷管大并联连接方式,为降低爆破网路电阻,放炮母线四芯电缆并成两芯用。
(三)凿岩爆破作业
在钻爆作业中,爆破效果的好坏,不但直接影响掘进速度和井筒成型,而且决定了破碎岩块的块度及均匀程度,并且影响抓岩效率,欠挖或超挖都直接影响着支护工作的速度,材料消耗等指标,因此要严格按爆破设计要求施工,保证钻眼、装药、连线、放炮工作的质量,并根据岩层的实际情况,不断改善爆破图表以提高爆破效果,确保光爆成型。
1、钻眼
伞钻下井前的准备工作:
检查钻具各注油口是否灌满,油管各接头是否漏油,并开动马达试机,同时把各手柄放在中位,检查各部位螺丝是否松动,当检查确认钻具可正常工作时,才能下钻工作。
移钻下井:
将伞钻移位到井口上,用主提升钩头在调度绞车配合下,将挂在井架伞钻梁上的伞钻吊起,然后下至井底。
固定伞钻:
伞钻下井后,接好风水管路,调整伞钻立柱,支起支撑臂,然后将提升钢丝绳放松。
打眼:
打眼前必须按设计要求划出井筒轮廓线,点出炮眼位置,采取定人、定位、定眼、定机分区作业.
2、装药联线放炮
装药:
首先将炮眼内残渣用压风吹净,并检查炮孔深度是否符合设计要求,然后按爆破设计要求装填药卷。
装药结构及起爆顺序:
采用反向连续装药结构,自掏槽眼向外逐圈起爆。
联线放炮:
经检查装药无误后,即可进行联线工作。
放炮电缆四芯并两芯用,电缆下端悬吊在吊盘位置,再由两根铜芯电缆下至井底,电缆连接雷管导线,形成回路,将吊盘及其它设备提至安全高度,人员升到地面作安全撤离后,开启井盖门,进行放炮。
二、装岩、提升
岩石量及装岩能力:
按照预想爆破效果,每炮爆破后井筒松散矸石量约为250-300m3,中心回转装岩机装岩能力为50-60m3/h,满足快速施工要求。
抓岩机抓岩的顺序为:
抓出水窝(如局部有渗水)-抓出罐窝-抓取边缘矸石-抓井筒中间岩石。
三、冻结段外壁砌壁
井壁为钢筋砼支护结构,支护厚度为350mm,砼强度C50。
采用4.0m高单缝液压伸缩移动式整体金属模板砌壁,一掘一砌。
模板分直模和刃脚两部分,竖筋采用连接套连接,环筋采用绑扎。
表5-1-7井筒技术参数、钢筋及砼强度等级;
表5-1-8井筒砼配合比一览表。
表5-1-7井筒技术参数、钢筋及砼强度等级
井筒深度(m)
段高
砼强度等级
钢筋型号
外壁
内壁
竖筋
环筋
-11.5~-70
58.5
C50
Φ20
竖筋用连接套连接,环筋搭接长度≥35d。
表5-1-8井筒砼配合比一览表
强度
水泥
砂子
石子
水
BR-5
塌落
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- 依兰 回风 立井 冻结 外壁 施工 作业 规程