回风立井井筒施工组织设计Word格式文档下载.docx
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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
由重庆市工程技术设计有限公司设计。
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)
井口标高(Z)
+706.750
2
井筒倾角
º
90
3
井底标高
324.75
4
井筒深度
382
5
井筒直径
净直径
mm
5m
掘进直径
7000/6000/5200
6
支护方式
(相对标高)
±
0.00~-4m
1000(C35)
双层钢筋砼
-4m~-42m
400(C35)
-42m~-382m
100(C30)
锚网喷
7
断面
净断面
m2
19.625
掘进断面
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),落底二叠系下统山西组(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)、下统山西组(P1s)。
(瓦斯排放1#孔柱状附后)
3、上统上石盒子组(P2s)
井田内本组地层上部多被剥蚀,井田内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。
本组地层在井田内残留厚度为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)
与下伏山西组整合接触,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。
为区内良好标志层,本组下部含煤1~2层,均不可采,与下伏山西组地层连续沉积。
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、下统山西组(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号煤层为井田内主要可采煤层,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,连续沉积于太原组之上。
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砂岩与下伏太原组整合接触。
与下伏太原组相比,本组内无石灰岩,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陶系上马家沟组、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,井田内奥灰水位标高约+454~+456m,回风立井标高为+327.80m-+706.75m,局部带压,带压值为0-1.27MPa,因本区域奥陶系灰岩富水性弱,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内容
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
钢丝绳直径
28mm
最大静张力
最大静张力差
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。
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
井筒内布置一趟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,井筒内悬吊一趟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。
另设一趟直通电话。
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电话进行应急联系。
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有限公司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
=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
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
1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
19+FC-Φ24-170
Ps=1.99kg/m
钢丝绳破断力总和:
Qd=35800kg
钢丝绳自重:
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:
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×
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:
Ps=2.71kg/m
Qd=54700kg
每米重Q绳=395.2×
2.71=1071
②单根钢丝绳悬吊总重
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
N—根据井下巷道掘进时最多人数定员,取6人。
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,㎡。
19.62=294.3m3/min
2、按掘进巷道最高风速计算:
Q高=4×
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
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×
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》规定的范围。
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。
井筒施工供电系统图。
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
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- 回风 立井 井筒 施工组织设计