沙章图矿井主井井筒施工组织设计.docx
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沙章图矿井主井井筒施工组织设计
第一章工程概况
第一节 矿井概况
一、矿井位置、交通
1、井田地理位置
沙章图井田地处内蒙古自治区鄂托克前旗境内,东距鄂托克前旗西约70km,西距银川市约40km,行政区划隶属鄂托克前旗新上海庙镇管辖。
该井田位于鄂尔多斯上海庙矿区西部芒哈图勘查区(即石炭二叠系成煤区)的北部。
井田所在的上海庙西部矿区西部和南部均为内蒙古与宁夏两省交界,其中南部以省界与宁东能源化工基地相邻,在麻黄矿井以北,两矿工广相距5.2公里。
沙章图井田地理坐标:
东经106°34′21″~106°37′00″;北纬38°20′28″~38°24′30″。
2、交通位置
公路:
沙章图井田南侧有敖银县级公路(银川~敖勒召)东西穿过,距本井田约8km;银青高速公路从上海庙西矿区南侧通过,距本井田11.7km;上海庙西矿区内的主要交通道路网架已基本形成。
铁路:
矿区北部有东乌铁路,西部有包兰铁路南北向通过,南部有大古铁路及在建的太中(银)铁路东西向通过。
上海庙矿区铁路专用线北接东乌铁路的三北羊场车站,南至太中银铁路上的梅花井车站,铁路专用线正线全长约143km。
目前从上海庙经济技术开发区至三北羊场段铁路已经试通车。
二、地形地貌
本井田位于毛乌素沙漠西南边缘,呈低缓丘陵地貌,东高西低,海拔标高一般为1180~1260m;最低点位于井田北部,海拔标高为1180.5m,最高点位于井田东北部,海拔标高为1263.1m,最大高差82.60m。
井田内植被覆盖良好,有少量随季风流动的垄状及新月状沙丘。
三、地面水系
上海庙西矿区内无常年地表径流,在该区南端长城煤矿南侧的边沟有水流,自东而西流经横城矿区北端,在临河汇入黄河,流量一般为2.58~40.5L/s,随季节性变化。
四、气象特征
本区属中温带半干旱大陆性季风气候,冬季严寒,夏季酷热,昼夜温差悬殊。
年最高气温41.4℃,最低气温-28℃。
无霜期短,约在5月中旬至9月低。
最大风力达8级,一般为4~5级,多为北及西北风,春季时有沙尘暴天气。
冰冻期自每年10月下旬至翌年3月下旬,最大冻土深度为1.09m。
五、地震情况
本区位于鄂尔多斯盆地西缘断褶带中部,属吴忠地震活动带,地震动峰值加速度为0.20g,地震基本烈度为Ⅷ度,地震震中多分布在黄河沿岸。
1010~1991年间发生地震11次,震级4.9~5.5级之间,近期弱震时有发生,地震活动在空间上以吴忠、灵武两地相互转移,呈一密集的地震分布,近期与历史上的地震活动位置比较接近,反映了构造活动至今仍在持续进行。
第二节 井筒设计简述
沙章图矿井由北京大地工程开发有限公司设计,采用立井开拓方式,设主井、副井和风井三个井筒。
井田南北长约3.2~9.4公里,东西约0.5~3.5公里,面积为21.64平方公里。
矿井地质储量32712万吨,备用区面积27.4平方公里,资源储量39626万吨;合并考虑设计可采储量23102万吨。
设计规模300万吨/年,设计服务年限59.2年。
主井井筒净直径5.5m,净断面23.76m2,深度740m。
井筒内装备一套30t箕斗,玻璃钢罐道,冷弯方钢罐道梁,兼作辅助进风井。
详见主井井筒特征表。
主井井筒特征表
序号
内容名称
单位
主井
1
井口
坐标
经距Y
m
36377279.496
纬距X
m
4249759.615
2
井口设计标高
m
+1248.000
3
井口自然地坪标高
m
+1245.99
4
表土深度
m
216
5
井筒深度
m
740
6
冻结深度
壁座深度
m
267
冻结深度
m
275
7
净直径/最大荒经
m
5.5/7.906
7
净断面/最大荒断面
m2
23.76/49.07
8
井壁
厚度
冻结表土段及风化基岩
mm
1153~1203
基岩段
mm
暂定为600
9
井壁结构
冻结段
90m以上双层钢筋砼,90m以下四层钢筋砼,壁座三层钢筋砼
基岩段
10
装载硐室标高
待定
11
联络巷标高
待定
12
井底清理撒煤巷标高
待定
第三节 地层及水文地质概况
一、地层概况
井筒检查孔揭露地层自上而下有:
第四系、第三系、二叠系、石炭系。
沙章图主井从上而下穿过地层为:
1、第四系(Q)
第四系假整合于第三系地层之上,深度、厚度为:
深度15.95m、厚度15.95m。
底部为古河道、现代河流冲积的卵石、砾石沙土;中部为冲淤积的黄沙土;顶部为现代风积沙丘及沙土层。
本统属河漫滩相~牛轭湖相沉积。
2、上第三系(N)
上第三系与下伏二叠系地层呈不整合接触,上第三系深度、厚度为深216m、厚200.05m。
主要岩性为砂质粘土及粘土,棕红色。
团块状构造,半胶结,致密,具塑性,其次为棕红色砂土,细砂为主,粘土次之,半胶结状。
本段属河流相沉积,分布较稳定,与下伏地层不整合接触。
3、二叠系(P)
揭露深度、厚度为720.65m、厚度504.65m。
岩性主要由粉砂岩、砂岩、泥岩、杂色泥岩和煤组成。
本段上部为河湖相沉积,下部为陆相过渡相沉积。
顶部与第三系呈不整合接触,底界与下伏地层石炭系呈连续沉积、整合接触。
二、水文地质
根据地质资料提供,井筒所穿过地层的含水层包括:
1、第四系松散孔隙含水层(Q)
主要由风积沙和黄土组成,孔底深15.95m,底部砂砾石层发育不均,透水性好,富水性弱,水位埋深8.48~16.00m,水量很小,水质矿化度0.814~1.000g/L,PH值为7.78~8.05,属Cl•SO4-Na型水,是牧民及牲畜饮水的主要来源。
2、新近系下部砂砾石层含水层(N2)
该含水层位于新近系砂质粘土下部,孔底深216m,砂砾石层厚度15.45m。
半胶结,较疏松,砾径2~50mm,最大达150mm。
滚圆度差,孔隙发育,透水性好,富水性中等-弱,为本区富水性最佳的含水层。
3、二叠系下统下石盒子组砂岩承压含水层(P1xs)
岩性主要为粉砂岩,砂岩次之,少量泥岩和煤层。
底板埋深为孔644.35m,含水层厚度为84.73.5m。
岩性以灰白色细、中砂岩及灰色粉砂岩、泥岩为主。
砂岩裂隙发育不均,局部多垂直裂隙,富水性为弱等,其地下水处于封闭~半封闭环境,以储存量为主,在不与其它含水丰富的含水层发生水力联系时,水量小且易于疏干。
4、二叠系下统山西组砂岩含水层(P1s)
为本区主要含煤地层之一。
岩性主要为砂岩(约占44%),粉砂岩次之,少量泥岩和煤层。
底板埋深为720.65m,含水层厚度为25.63m。
岩性组合由灰白、深灰色细-粗粒砂岩,灰、灰黑色粉砂岩、泥岩及煤层组成。
砂岩裂隙发育不均,局部多发育垂直裂隙,富水性为弱等,其地下水处于封闭~半封闭环境,以储存量为主,在不与其它含水丰富的含水层发生水力联系时,水量小且易于疏干。
5、涌水量预计
井筒穿过多层含水层,采用抽水试验取得的水文地质参数估算全井筒涌水量为:
38.7m3/h。
主井各含水层涌水量预计见下表
含水层名称
涌水量预计结果(m3/h)
新近系砂砾层
9.3
上石盒子组上部风氧化带
7.7
上石盒子组中部
2.8
上石盒子组下部
2.9
下石盒子组
11
山西组
4.8
太原组一至四灰
0.2
合计
38.7
根据《煤炭建设井筒水文地质工作规定》(暂行)中的井筒水文地质条件分类方案,该矿井井筒水文地质条件为简单类型。
三、井筒穿过的煤层
本区含煤地层为山西组和太原组,主采煤层为太原组9煤层与山西组51、53煤层,52煤与10煤局部可采,其它煤层均不可采。
1、51煤(位于山西组)
检查孔揭露厚度1.72m,黑色、条痕褐黑色、弱玻璃光泽,块状为主、碎块状次之,少量粉末状,内生裂隙发育,亮煤为主,暗煤次之,属半亮型煤。
2、53煤(位于山西组)
检查孔揭露厚度0.30(0.33)2.91m,黑色、条痕褐黑色、弱玻璃光泽,块煤为主、少量粉末状,灰分较高,亮煤为主,暗煤次之,属半亮型煤。
3、9煤(位于太原组)
检查孔揭露厚度1.44(0.16)2.85(0.10)0.27m,黑色、条痕褐黑色、沥青光泽,块状为主,灰分较高,暗煤为主,亮煤次之,属半亮型煤。
4、10煤(位于太原组)
检查孔揭露厚度0.99m,黑色、条痕褐黑色、沥青光泽,块状,灰分较高,暗煤为主,亮煤次之,属半亮型煤。
四、构造
本次检查孔所揭露地层的倾角一般在10~20°,显示在沙炳梁背斜上,检查孔作于背斜东翼,未发现断层,与设计的资料基本吻合。
五、风氧化带
检查孔揭露强风氧化带岩石以土黄色、紫斑杂色泥岩、粉砂岩、粗砂岩为主,多为碎块状,其中粗砂岩裂隙发育未充填。
弱风化带以紫斑杂色,泥岩、粉砂岩及土黄色粗砂岩为主,其中上部破碎,下部岩石较完整。
检查孔在施工过程中,未发现漏水现象。
主井检查孔强风氧化底界深度225.72m、厚度9.72m,弱风氧化带底界深度244.32m、厚度18.60m,合计28.32m。
六、井筒穿过第四系、上第三系地层的工程力学性质
从检查孔取芯看,第四系松散层未固结,主要为软塑性粘土、砂质粘土及松散的粉砂、细砂。
粘土可塑性强,膨胀量大。
中部岩性以砂层为主,砂层厚度大,结构松散,下部以未固结粘土为主,其厚度大,可塑性强,膨胀量大,局部遇水易崩解松散。
底部为半固结状砂质粘土、粘土及粘土夹砾石,可塑性差,对井筒冻结施工不利。
上第三系松散粘土层厚度大(最大为35.40m),而且粘土所占比例较大,遇水易崩解松散,工程地质条件较复杂。
第四系为未固结岩层,上第三系为未固结或弱固结岩层。
第三、第四系厚度为216m。
松散层厚度较大,一般强度较低。
其中粘土层所占比例较大,粘土可塑性强,膨胀量大。
在冻结段施工时要引起重视,根据地质报告提供的粘土位置,提前考虑防片帮、膨胀的措施,确保施工安全和质量。
七、瓦斯样测试
主井检查孔孔共取瓦斯样5个,委托安徽煤田地质测试中心做煤质的工业分析和煤层气含量试验。
测试结果见下表。
瓦斯检测报告
煤层
工业分析
煤层气分析(常温脱气)ml/g
水分(%)
灰分(%)
挥发分(%)
N2
CO2
CH4
C2-4
5-1煤
2.86
8.95
38.17
0.09
0.00
0.00
5-3煤
2.94
14.56
32.96
0.09
0.14
0.00
9煤
2.15
8.61
39.21
0.49
1.58
0.00
10煤
2.64
18.24
36.38
0.15
0.04
0.00
根据化验结果,所取煤样中主要为氮气,CH4含量甚微。
八、基岩工程地质特征
主井检查孔二叠系基岩段总厚为486.50m,占63%;粉砂岩厚度183.83m,占38%;泥岩厚度125.27m,占26%。
煤层厚度6.52m,占1.3%。
从野外岩芯鉴定可以看出,强、弱风氧化带均由黄褐色中粗砂岩组成,风化裂隙发育,风化强烈。
弱风化带可见淋滤现象,裂隙面呈锈黄色。
岩石的抗压强度大小,按砂岩、粉砂岩、泥岩排序。
砂岩因胶结物的变化,物理力学性质差异比较大,当中砂岩为泥质胶结时,遇水后易碎,强度较低。
若为硅质胶结,则强度较高。
岩石抗压强度统计结果详见表。
岩石抗压强度统计表
表
孔号
层位
泥岩(MPa)
粉砂岩(MPa)
细砂岩(MPa)
中砂岩(MPa)
粗砂岩(MPa)
灰岩(MPa)
副
检
强风
化带
3.57-3.84
3.68
7.85-9.26
17.08
弱风
化带
1.69-2.12
17.08
3.75-4.23
3.95
风化带
下
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