1、晋城煤业集团赵庄二号井东回风立井施工组织设计中煤五公司第一工程处 1前 言赵庄二号井东回风立井工程，位于山西省长治市长子县慈林镇布村东北，具有良好的铁路及公路运输条件，太原焦作电气化铁路及 227 省道场地的西侧通过，距离 227 省道约800 米，距东天良火车站约 1000 米，交通便利。赵庄二号井东回风立井施工工程包括立井井筒、安全出口、风硐和井底连接处等工程的施工，该工程施工组织设计根据晋城煤业集团赵庄二号井东回风立井工程施工招标文件及招标图纸编制。本施工组织设计编制依据：（1）北京圆之翰煤炭工程设计有限公司设计的赵庄二号东回风立井井壁结构、风硐结构、安全出口结构、井底连接处平、剖、断面
2、图：S10401-118-01、S10401-118-02、S10401-118-03、S10401-119-01；（2） 煤矿安全规程 （2004 年版） ；（3） 煤矿井巷工程质量检验评定标准 （MT5009-94） ；（4） 矿山井巷工程施工及验收规范 （GBJ213-90） ；（5） 煤矿建设安全规定 （试行） 。晋城煤业集团赵庄二号井东回风立井施工组织设计中煤五公司第一工程处 21 工程概况1.1 地质条件地层情况：第四系（Q）：层厚 2m。岩性为粘性土。二叠系上盒河子组（P 2s）：层厚299.18。岩性主要为灰白、灰绿色砂岩，杂色斑块泥岩、砂质泥岩等。二叠系下石盒子组（P 1x）
3、：层厚 54.39m。岩性主要为灰白、浅灰色砂岩，灰色、浅灰色泥岩。二叠系山西组（P 1s）：层厚 71.98m。岩性主要为灰灰黑色砂、泥岩互层，夹数层煤。局部植物化石含量丰富，为重要的含煤地层。水文地质：上石盒子组、下石盒子组及山西组地层均存在含水层。含水层段水均具有一定的承压性。预计涌水量基岩风化带为 165.05m3/h，下石盒子组+山西组为 15.10m3/h。瓦斯量：该矿井为低瓦斯矿井。由项目技术负责人负责向建设方索取地质水文资料。1.2 工程量及工程技术特征赵庄二号井东回风立井井筒矿建工程包括:立井井筒、安全出口、风硐和井底连接处等工程的施工。立井井筒井深 408.77m（其中井壁
4、段上口部分 42.833m，基岩段 365.937m） ；井底水窝 4.5m；安全出口，平面长度 23.6m；风硐，长度 12.245m；井底连接处，距井筒内壁两侧长各 4m。井筒技术特征见表 1。赵庄二号井东回风立井井筒技术特征 表 1 序号 名 称 单位 技术特征 备注X mY m 51 井口坐标Z m +1336.0002 井筒净直径 m 4.500净断面 m2 15.9掘进断面 m2 29.22/23.763表土及基岩风化带段 长度 m 14.000掘进断面 m2 22.1净断面 m2 15.94 基岩段长度 m 150.45长度 m 1.650、1.6505 1、2 号壁座 净断面
5、m2 15.96 下井底连接处长度 m 9.25表土及基岩风化带段钢筋混凝土、厚度 500/800mm、C20基岩段 混凝土、厚度 400mm、C207 支护方式1、2 号壁座 钢筋混凝土、 C208 附属工程安全出口长度 21.3m.长度 23.6m、壁厚 250mm；风硐：长度 12.245m、壁厚300mm；井底连接处两侧各 4.0m 长度共计 8.0m、壁厚 500mm，以上附属工程均采用钢筋混凝土支护、强度 C309 总工程量 m 177（井筒长度） 不包括附属工程晋城煤业集团赵庄二号井东回风立井施工组织设计中煤五公司第一工程处 32 施工方案2.1 井筒施工方案赵庄二号井东回风立井
6、井口坐标 X=3986643.56,Y=539707.49，水文地质条件简单，根据我处多年立井施工技术水平和经验，确定井筒风化基岩段采用普通法施工，基岩段采用立井混合作业法施工。2.2 凿井设备的选型与布置设备选型和布置原则：（1） 选用定型的先进设备；（2） 综合配套合理，安全可靠；（3） 给施工创水平留有富余量。根据以上原则，按照立井混合作业快速施工机械化作业线配备凿井设备。东回风立井井筒施工采用一套单钩提升系统，选用 JK2.5/20 型提升机，配座钩式3m3吊桶。装岩选用一台 HS4 型长绳悬吊抓岩机；井筒工作面设置两台 BQF-II 型风泵排水；II 型加高井架，井架加高 1.7m，
7、基础加高 0.8m。凿岩选用 FJDG5 型伞钻配 D70 型风动凿岩机。采用三层吊盘，吊盘上设置一台 MD50-806 型卧泵。表土及风化基岩段砌壁采用 6套段高为 1.0m 的金属组装模板；井筒基岩段砌壁选用 MJY-3.0/5.0 型单缝式整体液压金属模板。布置一趟胶质风筒和一趟安全梯。井筒内布置压风、排水、供水管路各一趟，井壁固定；风筒采用悬吊方式。详见凿井平面布置图，稳绞平面布置图，稳绞立面布置图。3 施工工艺3.1 临时锁口施工 回风立井井筒利用上部的 8m，井筒净径为 5m，浇注 500 厚的 C30 砼作为临时锁口，临时锁口标高+983.600m。在临时锁口位置的井壁上口直接铺
8、设封口盘,封口盘下与井壁间用红砖封堵，砌紧后用砂浆抹平封严。3.2 表土及风化基岩段的施工井架、天轮平台、翻矸台安装完毕，提升绞车、各类稳车具备运行条件后，即开始表土段的开挖。在开挖井筒的同时,将安全出口及风硐一同挖出，并与井筒一同稳模浇灌。该段施工采用人工挖掘，吊桶排渣，潜水泵排水、块装模板砌壁，砌壁段高 1.5m。安全出口及风硐拆模清理完后用栅栏封闭，禁止人员入内。井筒掘砌 8m 后安装锁口盘，井筒掘砌 25m后安装吊盘。风化基岩段采用钻爆法施工，浅部主要以松动炮为主，炮眼深度不大于 1.8m，辅以风晋城煤业集团赵庄二号井东回风立井施工组织设计中煤五公司第一工程处 4镐掘进。短段掘砌，矸石
9、采用长绳悬吊抓岩机装入吊桶，提升出井，砌壁采用 1.5m 段高的块装模板；硬度较大时采用炮眼深度不大于 3m 中深孔钻爆法施工，根据围岩情况可适当采用锚喷网临时支护（采用 221800mm 树脂锚杆，锚杆间排距 800mm800mm，8#铁丝机织网 4000mm1000mm，喷射 C20砼厚度为 50mm）井筒砌壁采用 MJY-3.6/5.0 整体下滑液压金属模板，一次浇注段高不大于 3m。3.3 井筒壁座施工1#、2#壁座与井筒相应位置同时掘出，矸石清理完毕，经技术人员验收壁座尺寸满足设计要求后，开始绑扎壁座钢筋，绑扎按由外向里的顺序进行，钢筋绑扎完，经甲方验收合格后，利用吊模，由下向上与井
10、壁共同浇注。砼强度 C30。3.4 基岩段施工赵庄二号井东回风立井井筒基岩段施工采用我公司立井混合作业一级工法施工。随着凿井技术的不断发展和完善，该工艺不但技术先进，设备配套合理，且具有充分的可靠性。3.4.1 凿岩赵庄二号井东回风立井井筒凿岩采用 FJDG5 型伞钻配 5 台 D70 型风动凿岩机，55mm“十”字型合金钢钻头。钻眼深度： 3.03.2m，爆破循环进尺 2.7m。爆破材料选用 SJ-YII-4 高威力水胶炸药，采用直径 45mm 药卷，雷管选用 5m 长脚线毫秒延期电雷管，按照光面、光底、弱震、弱冲的要求进行光面爆破。基岩段爆破图表见炮眼布置图、表 2、表 3、表 4。3.4
11、.2 装岩与排矸赵庄二号井东回风立井采用一台 HS-4 型长绳悬吊抓岩机,抓岩能力不小于 30m3/h，矸石装入 3m3吊桶提升出井后，经翻矸台座钩式自动翻矸，由溜槽落入地面矸石仓，集中用 ZL-50B 型装载机，装入 11t 自卸汽车运至指定的排矸场地。3.4.3 砌壁赵庄二号井东回风立井选用 MJY-3.0/5.0 型单缝式整体下滑液压金属模板砌壁。模板伸缩设有液压装置，下口设有斜面接茬刃脚，上口留有砼浇注口。该模板具有刚度大、不变形的特点，可以有效地达到井壁接茬平整、密实，砼入模后，采用 23 台风动插入式高频震动棒振捣，确保井壁质量。砼的配合比施工前应现场取料，送当地有资质的实验部门进
12、行实验并设计塌落度，施工时按实验室提供的砼配比下料，及时调整塌落度。3.5 井底连接处施工井底连接处底板标高回风立井为+574.830，单侧长度均为 4m，在井筒掘进到连接处位晋城煤业集团赵庄二号井东回风立井施工组织设计中煤五公司第一工程处 5置时，进行连接处掘砌施工。井底连接处采用钻爆法掘进，人工攉矸至井筒内，利用抓岩机配合 2m3吊桶出矸；井筒荒壁采取锚网喷临时支护，待连接处掘进完毕后，绑轧钢筋，与井筒同时进行砼浇筑，底卸式吊桶下料，壁厚 500mm，砼强度 C30。3.6 凿井作业制度东回风立井井筒基岩段凿井实行混合滚班作业制度，每 18 小时一个循环，正规循环率93.5%，地面辅助工实
13、行“三八”制作业，单进 101 米/月。见作业循环图表。3.7 煤层瓦斯探放当井筒施工接近煤层时，应按照地测部门提供的立井工作面距煤层的准确位置，在距煤层 10m 位置开始打钻探放瓦斯。设置 2 个探孔排放瓦斯，并测定瓦斯压力(P),查明煤层赋存情况及煤层突出危险性。探孔深度 18m，距井筒中心 1.5m 对称布置。当工作面掘进遇到煤线或接近地质破碎带时，也必须经常检查瓦斯。瓦斯浓度1%时方可继续掘进。如果发现瓦斯大量增加或其它异状时，都必须立即撤人停掘，进行处理。探放前应编制具体的施工措施或作业规程。3.8 井筒防治水根据地质水文资料，井筒风化基岩段 0-180m 涌水量达 165m3，相对
14、静水位为 22.70m。所以井筒施工至 20m 时对工作面进行探水预注浆。探水预注浆分两次，每次探注长度为80m。结合我处赵庄二号副立井井筒施工揭露含水层情况，东风井基岩段厚层中粗砂岩都含水，施工时提前 10m 对工作面进行工作面预注浆。永久井壁采用壁后注浆堵水；砼浇注过程中采用导水管导水，避免淋水入模。4 凿井主要辅助系统4.1 提升系统4.1.1 凿井井架东回风立井选用 IIG型井架，井架加高 1.7m。该井架加高设计由中国矿大机电学院完成。4.1.2 提升设备东回风立井选用 JK2.5/20 型提升机，配 3.0m3吊桶。提升设备选型及有关技术参数见表 5。凿井提升设备选型及技术参数表
15、5晋城煤业集团赵庄二号井东回风立井施工组织设计中煤五公司第一工程处 6序号 项 目 回风立井 备注1 提升机 Jk2.5/202 最大静张力 KN 903 最大静张力差 KN 904 电 机转速(rpm/min) 7205 电机功率 (kw) 4876 最大提升速度(m/s) 4.77 选用钢丝绳（直径） 32 187-1670 多层不旋转8 提升容器 (m3) 39 天轮规格 250010 钢丝绳终端荷载(kg) 719011 悬绳重量(kg) 175612 合 计提升质量(kg) 894613 钢丝绳 破断力总和(kg) 7331414 钢丝绳安全系数 8.24.1.3 提升钢丝绳选择、校
16、核：（1）钢丝绳的最大悬垂高度H0 = Hsh+Hj = 408.77+19.84=428.61m 取 440 mHsh 井筒深度 408.77 mHj 井口水平至天轮平台高度 19.84 m（2）提升物料荷重按 3 m3吊桶考虑Q = KmVTBrg+0.9（1-1/ks）V TB sh = 5670kgKm 吊桶装满系数 0.9VTB 标准吊桶容积 m3rg 岩石松散重量 1600kg/m 3ks 岩石松散系数 2 sh水容重 1000kg/m 3（3）提升容器自重（按 3 m3吊桶、11t 钩头考虑）QZ = 1049+215+240+160.45 = 1520.45kg（4）提升钢丝绳
17、终端荷载Q0 = Q+Qz = 7190.45kg（5）钢丝绳单位长度重量 Ps（kg/m）Ps= 7190.45/（110 B/ma-440）=3.5 kg/m式中 B 钢丝绳钢丝的抗拉极限强度 170kgf晋城煤业集团赵庄二号井东回风立井施工组织设计中煤五公司第一工程处 7ma 钢丝绳安全系数 取 7.5（6）选择钢丝绳据 PsBPs 查表 2-1-79 选择钢丝绳型号为 187-32-1670（特）P Sb=3.99kg/m （7）以最大终端载荷验算提升钢丝绳安全系数m = Qd/（Q 0+H0PSB） m a Qd 钢丝绳破断拉力总和 73314 kgfM =73314/（7190.4
18、5+4403.99）=8.27.5考虑伞钻时，按伞钻 5500kg 考虑，其安全系数为：Ma =73314/（5500+4403.99）=10.16.5考虑提升人员，按每次提升 8 人考虑 校核安全系数m =73314/（875+215+240+160.45+4403.99）=24.79经计算主提升绳选用 187-32-1670（特）钢丝绳符合安全规程规定（8）最大静张力验算施工到 440 米时最大静张力验算Qjmaax = Q0+H0PSB = 7190.45+4403.99=8946.05kg9000kg 符合要求 （9）提升机电机功率验算3m3吊桶：P0=（Q 0+Q+PSbH）V mB
19、/102=（7190.45+4403.99）4.7/（1020.85）=485kw 487kw（提升机电机功率） 满足使用伞钻 5500kgP0=（Q +P SbH）V mB/102=（5500+4403.99）4.7/（1020.85）=393kw 487kw（提升机电机功率） 满足使用4.1.4 过卷距离验算选用 IIG型加高井架，翻矸台至天轮台高度为 Hl=11.43m过卷距离为 L=11.43-1.5-2.89-1.733-0.95-0.59=3.77m提升选用 JK-2.5/20 型提升机，Vmax=4.7m/s，过卷高度为 6.21m，根据规程规定，吊桶提升，其过卷高度不得小于规定
20、数值的 1/2，所以经验算绞车过卷距离符合要求。其它悬吊钢丝绳经计算选型见钢丝绳选用一览表 6。晋城煤业集团赵庄二号井东回风立井施工组织设计中煤五公司第一工程处 8钢丝绳选用一览表表 6序号 名称 钢丝绳型号 长度(m) 安全系数 备注1 提升钢丝绳 187-32-1770（特） 1650 见计算过程2 吊盘绳 187-32-155 3560 左/右3 模板钢丝绳 187-28-155 35604 抓岩机绳 187-28-155 17005 安全梯绳 187-20-170 15606 稳绳 619-24.5-155 2560 左/右7 动力电缆悬吊绳 187-26-170 15608 放炮电缆
21、悬吊绳 187-20 15604.1.5 提升能力计算提升设备的提升能力，是按照提升循环时间图计算后不同深度时的提升能力。使用 3 m3吊桶提升VmB 提升机最大提升速度 4.7 m/s 速度系数 0.5H 提升高度 md 井下摘挂钩、卸载休止时间 90s100 米时提升循环时间：T1=2VmB/+（H-40）/ VmB+54+d=188s 100 米时提升能力：AT1=36000.9VTB/KT1=41.36 h3/hVTB 标准吊桶容积 3m3K 提升不均匀系数 1.25300 米时提升循环时间：T1=2VmB/+（H-40）/ VmB+54+d=258s300 米时提升能力：AT1=36
22、000.9VTB/KT1=30.14h3/h使用 2m3吊桶提升300 米时提升循环时间：晋城煤业集团赵庄二号井东回风立井施工组织设计中煤五公司第一工程处 9T1=2VmB/+（H-40）/ VmB+54+d=280s300 米时提升能力：AT1=36000.9VTB/KT1=18.51h3/h400 米时提升循环时间：T1=2VmB/+（H-40）/ VmB+54+d=325s400 米时提升能力：AT1=36000.9VTB/KT1=15.95h3/h经详细计算，东回风立井为 15.95 米 3/时,能保证 18h 完成一个掘砌循环。计算结果见表 7。东回风立井不同深度提升能力表(表 7)
23、4.2 压风系统4.2.1 用风量计算凿井期间主要风动设备的用风量统计见表 8。回风立井凿井期间用风量统计表(表 8)矿井总耗风量的计算：Q=nkq=53.24 m 3/min 管网漏风系数 1.1不同深度的提升能力(m 3/h)类别 吊桶容积 (m3) 提升速度 (m/s)100m 300m 400m主提 3.0 4.7 41.36 30.14打 眼 抓 岩 砌 壁设备 型号 单台耗风量 (m3/min) 使用台数耗用量使用台数耗用量使用台数耗用量伞钻 FJDG-5 7 5 35抓岩机 Hs4 17 1 17风 镐 C10 1.2 4 4.8风动泵 BQF-II 5 1 5 1 5 1 5振
24、动器 2.5 3 7.5合计 40 26.8 12.5晋城煤业集团赵庄二号井东回风立井施工组织设计中煤五公司第一工程处 10 风动机械磨损使耗风量增加的系数 1.1 高原修正系数 1.1n 同型号风动机具使用数量 5 台k 同型号风动机具同时使用系数 1.0q 风动工具耗风量 7m3/min 根据计算矿井最大耗风量为 53.24m3/min，故选用 SA-120A 型空压机二台，SA-250A 型空压机一台。4.2.3 压风管路选择：d=20Q =145 mmQ 管道计算压风流量 53.24m3/min根据最大用风量，选用 1594.5mm 无缝钢管可以满足系统要求。 4.3 排水系统为确保井
25、筒施工安全，东回风立井设计在吊盘上设置一台 MD50-806 型卧泵排水，经1084.5mm 无缝钢管排至地面，卧泵排水能力 50m3/h，扬程 480m；工作面用风动泵 BQF-II 型排水至吊盘上 5m3水箱。4.4 通风系统东回风立井采用压入式通风，风机选用一台 JBT-28 型风机，配一趟 700mm 可伸缩胶质风筒，风筒用钢丝绳固定悬吊在封口盘钢梁上。风机设置在距井口 30m 处。为降低风机噪音对周围的影响，风机将安装消音装置。井筒施工工作面用风量计算如下：按人数计算用风量：Q=430=120m 3/min按风速计算用风量：Q=600.1519.63=176.7 m 3/min按炸药量计算用风量：Q=7.860t（A（SL） 2k） 1/3=7.86020（80（19.36408.77） 20.6） 1/3= 93.8 m3/min选用 JBT-28 型风机满足要求。4.5 供电系统根据甲方提供的 10KV 双回路供电条件，拟在该东回风立井负荷中心附近建 10KV/6KV 临时变电所一座，采用箱式变电站集中供电。设置两台 S7
