毕业设计（论文）-山西省阳泉市保安煤矿立井井筒施工组织设计.doc

I 摘摘 要要 本设计是关于山西省阳泉市保安煤矿立井井筒施工组织设计。本井田东翼 风井包括进风井和回风井，两个井筒都要穿过基岩段,施工过程有很大的相似 性。本论文主要的内容有， （工程概况，地质情况概述，支护说明书，施工方 法及工作组织，凿井辅助系统，质量保证体系及技术措施，井筒施工辅助系统， 安全技术措施等施工过程）的详细介绍。其中施工组织为重点，炮眼布置图， 以及一些必要的系数都是根据实际情况得到的。 设计分为三个部分， （井筒基岩段施工，副井、风井灰岩段施工，安全技 术措施） 。虽然进风井和回风井都是基岩段施工，但是遇到的地质情况施工情 况有所不同，处理方法也不相同，所以这里分开来介绍。 井筒建设是一个复杂的施工过程，由于穿越地层比较深，经过很多不同的 地质情况，需要工程人员随机应变，不同的情况不同对待。另外工程步骤烦琐， 人员设备繁多，而工作面狭小，管理比较困难。 关键词：关键词：东翼风井；基岩段；井筒；施工；炮眼；支护 II Abstract This design is about the security of Shanxi Yangquan Coal mine Shaft Construction Design.The Ida Wells, East Wind, including wells and return air inlet Well, the two shaft must pass through bedrock section, the construction process are very similar. The main contents of this paper, (project overview Overview of geology, support manuals, construction methods and work organization, drilling support systems, quality assurance system and technical measures Facilities, construction of auxiliary shaft systems, security technology measures during construction) in detail. Among the construction organization as the key point, and some necessary swamplthis arrangement of coefficient is according to the actual situation. Design is divided into three parts (shaft bedrock paragraph construction, shaft, ventilation shaft limestone construction, security, technical measures). Although progress Air Shaft Air Shaft and construction are the rock section, but the geological conditions encountered in the construction of different treatment methods are not the same Therefore, separate description here. Shaft construction is a complex construction process,as compared across the strata deep,through many different geological situations,needs work Process staff responses,different treatment of different situations.Another project steps cumbersome,numerous personnel and equipment,while the narrow face,Management more difficult. Keywords:East Wing ventilation shaft; rock segment; shaft; construction;borehole;support III 目目 录录 第一章第一章 绪绪 论论.1 第二章第二章 矿区概况及井田地质特征矿区概况及井田地质特征.2 2.1 矿区概况.2 2.1.1 地理位置与交通.2 2.1.2 自然环境.2 2.1.3 矿井附近的工农业情况.4 2.1.4 水源、电源、劳动力及建材来源.5 2.2 井田地质特征.6 2.2.1 地层.6 2.2.2 构造.6 2.2.3 煤层及煤质.6 2.2.4 水文地质特征.10 2.2.5 瓦斯、煤尘和自燃.13 2.3 开采方法.14 第三章第三章 井筒特征井筒特征.15 3.1 主井.15 3.2 副井.16 3.3 风井.18 第四章第四章 支护设计支护设计.19 41 临时支护.19 42 永久支护.19 第五章第五章 施工方法及工作组织施工方法及工作组织.20 51 施工方案.20 52 施工方法.20 5.2.1 主井井筒掘进.20 IV 5.2.2 休息硐室.23 5.2.3 坚硬岩石段施工.25 5.2.4 装岩.31 5.2.5 提升、排矸.31 第六章第六章 井筒施工辅助系统井筒施工辅助系统.32 61 提升.32 62 排水.32 63 通风.32 64 排矸.33 65 放炮电缆.34 66 通讯、信号、照明电缆.34 67 砌壁模板.34 68 混凝土输送.34 69 安全梯.34 6.10 工作组织和劳动力配备.34 第七章第七章 质量保证体系及技术措施质量保证体系及技术措施.36 71 施工质量检测及技术措施.36 7.1.1 质量标准.36 7.1.2 质量保证技术措施.37 72 安全技术措施.38 7.2.1 放炮.38 7.2.2 砼浇筑.41 7.2.3 提升与吊挂.42 7.2.4 通风.44 7.2.5 放坠物.44 7.2.6 防片帮.45 7.2.7 清底.46 V 7.2.8 打眼.46 7.2.9 其它.49 第八章第八章 矿井建设对环境的影响及主要防治措施矿井建设对环境的影响及主要防治措施.51 81 矿井建设对环境的影响.51 82 主要防治措施.51 8.2.1 大气污染防治.51 8.2.2 水污染防治.51 8.2.3 噪声防治.52 8.2.4 固体废物处理.52 8.2.5 地表塌陷防治.52 8.2.6 绿化.52 结结 论论.53 参考文献参考文献.54 致致 谢谢.55 VI xx 大学本科毕业设计（论文） 第一章 绪论 1 第一章 绪 论 立井施工组织，就是对立井施工进行科学的、合理地组织。目前主要解决 的问题是如何在立井施工中充分有效地利用时间和空间。立井施工组织在立井 施工管理中有着非常重要的作用，这是由立井施工的特点决定的。 立井井筒施工组织设计可以使井筒施工各方面的工作联系成一个有机的整 体，有条不紊地顺利进行。所以它是指导井筒施工的主要技术文件，是立井井 筒开工的必备文件之一。按煤炭部规定，没有批准的立井井筒单位工程施工组 织设计，立井井筒工程不得开工。经批准的立井井筒施工组织设计，可以作为 下列工作的依据： 1）编写年度计划的依据； 2）进行施工准备及安排施工任务的依据； 3）组织劳动力、物资和设计图纸供应的依据； 4）考核施工单位的依据。 立井井筒施工组织设计的内容，应包括以下几个方面： （1）工程概况。主要是立井井筒设计技术特征、工程量及施工条件； （2）地质、水文条件。包括岩层特征、地质构造、水文条件等； （3）施工方法的选择。详述施工方法，采用的施工技术、工艺、设备、 辅助生产系统； （4）施工技术措施。包括施工循环图表、爆破图表、支护方式选择、质 量标准及保证质量的技术措施； （5）立井井筒施工准备期矿、土、安三类工程的统筹安排，人、财、物 的使用计划，井筒施工工期及工程排队； （6）施工安全技术措施。主要是根据工程特征采用的灾害、事故预防措 施（水、火、瓦斯、冰冻、片帮、坠落、重大机电事故的预防措施）和综合防 尘； （7）提高功效、降低消耗的措施； （8）劳动组织形式及劳动力的配备； xx 大学本科毕业设计（论文） 第一章 绪论 2 （9）主要技术经济指标。 xx 大学本科毕业设计（论文） 第二章 矿区概况及井田地质特征 2 第二章 矿区概况及井田地质特征 2.1 矿区概况 2.1.1 地理位置与交通 阳泉市保安煤炭集团有限责任公司位于山西省阳泉市正南 2km 处。行政区 划属阳泉市郊区义井镇管辖，井田位于阳泉市郊区义井镇南庄村平定镇后沟 村冶西镇西坡村一带，地理坐标为东经 11330531133504，北 纬 374749375027，井田东西宽约 3.7km，南北长约 3.8km。 矿区有铁路专用线在白羊墅车站与石太线铁路接轨，全长 7.5km。阳（泉 市）平（定县）二级公路从南庄工业广场东北方向 1.5km 处通过，与阳泉市南 外环路相接，保安煤炭集团有限责任公司煤矿居住区东距阳泉市南外环路仅 300m，由南外环路可与 307 国道相连。太（原）旧（关）高速公路在保安煤 炭集团有限责任公司煤矿东西两侧 810km 分别有平定和坡头两个出入口，经 太旧高速公路可通往河北、山东等地。石（家庄）太（原）铁路从保安煤炭集 团有限责任公司煤矿北边 3km 处（阳泉东站）通过，交通十分便利（见交通位 置图） 。 2.1.2 自然环境 1、地形地貌 井田位于太行山中部西侧，亦即山西高原东部之山岳丘陵地带，地表基岩 广泛出露，经长期风化剥蚀，梁岭连绵，沟谷纵横，形成侵蚀型低山丘陵地貌。 总的地势为西高东低，地形最高点位于井田西南部，海拔 1136.6m，最低点位 于井田东北部，海拔 708.0m，地形相对高差 428.6m。 xx 大学本科毕业设计（论文） 第二章 矿区概况及井田地质特征 3 xx 大学本科毕业设计（论文） 第二章 矿区概况及井田地质特征 4 2、河流水系 xx 大学本科毕业设计（论文） 第二章 矿区概况及井田地质特征 5 井田内没有大的河流，仅有一些季节性溪流，向北汇入桃河支流西峪河。 3、气象地震 据统计资料，阳泉地区 1955-1990 年平均降水量为 566mm，最高年降水量 为 886.4mm，最低年降水量为 240.4mm。降水多集中在每年的七、八、九三个 月，占全年的总降水量的 74-98%。多年平均蒸发量为 1885.9mm，最大可达 2381.9mm，最小为 1319.1mm。蒸发量大于降水量 2-3 倍，属于大陆性半干旱气 候。年平均气温为 10.7。一月份最低，平均为-4，极端最低气温为-25。 七月份最高，平均 24.3，极端最高气温为 40.2。区内春冬季节多西北风。 夏季多东南风，秋季多西风。风速历年平均为 1.7m/s，瞬时最大风速为 35m/s（1989.8.24） 。历年平均绝对湿度为 8.9 毫巴，最低为 1 毫巴。 根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001） ，本井田地震动峰值加速度 为 0.1g，地震烈度属 VII 度区。 2.1.3 矿井附近的工农业情况 井田东邻南庄村煤矿；南接阳泉矿务局五矿、苇池煤矿；西与大阳泉煤矿 相连；西北部为神峪、大阳泉煤矿；东北部为煤层露头及古空区（见四邻关系 图） 。 xx 大学本科毕业设计（论文） 第二章 矿区概况及井田地质特征 6 阳泉市保安煤炭集团有限责任公司煤矿四邻关系图阳泉市保安煤炭集团有限责任公司煤矿四邻关系图 2.1.4 水源、电源、劳动力及建材来源 矿井用水生活用水由阳泉市自来水公司直接供给，工业用水为井下排水。 完全满足矿井生产、生活需要。 矿井采用双回路供电，一路来自何坡电厂，另一路来自阳泉变电站。矿区 位于太行山中部西侧的人口稠密区，劳动力资源比较丰富。土产建筑材料砖、 瓦、石子和料石均可就地供应，钢材、木材和水泥等物资可经公路及铁路直接 运至矿井工业广场。 xx 大学本科毕业设计（论文） 第二章 矿区概况及井田地质特征 7 2.2 井田地质特征 2.2.1 地层 井田位于沁水煤田阳泉矿区东南部边缘，地表基岩大面积出露，结合钻孔 揭露情况，本井田主要含煤层为石炭系中统本溪组（C2b） 、上统太原组（C3t） 和二叠系下统山西组（P1s） 、下统下石盒子组（P1x） 、上统上石盒子组、第四 系中上更新统（Q2+3） 、全新统（Q4） 。 2.2.2 构造 井田位于沁水坳陷东部边缘的北段。通过地表露头、钻孔及巷道揭露，井 田内地层倾向多变，总体倾向北西，倾角不大，一般在 5左右。局部呈小园 丘形或马鞍形的小褶曲，形成幅度不大的波状起伏。断层规模不大，一般落差 10m 以内。走向以北东向为主，少数为北西向。井田内陷落柱较发育。 2.2.3 煤层及煤质 煤层 一、含煤性 1、山西组（P1s） 为本井田主要的含煤地层之一，含煤 5 层，分别为 1、2、3、5、6 号。其 中 3、6 号煤层为较稳定的局部可采煤层，其余均为不可采或零星可采煤层。 本组厚 42.0-72.0m，平均厚 56.68m。含煤平均总厚度 3.25m，含煤系数为 5.7%。 2、太原组（C3t） 是本井田主要含煤地层，为一套海陆交互含煤地层。含煤 7 层，分别为 8、9、10、11、12、13、15 号煤，其中 12 号煤较稳定，大部可采；15 号煤全 区稳定可采；其余为零星可采和不可采煤层。本组厚 116.8-139.0m，平均厚 121.25m。含煤平均总厚 8.40m，含煤系数为 6.9%。 二、可采煤层 井田内可采煤层和局部可采煤层为山西组 3 号、6 号和太原组 12 号、15 xx 大学本科毕业设计（论文） 第二章 矿区概况及井田地质特征 8 号煤层（详见表 2-1） ，现分述如下： 1、3 号煤层：煤层厚度 0-3.60m，平均 1.29m。据钻孔和井下开采资料， 井田北部及东北部大面积剥蚀，井田南部基本不可采。该煤层为较稳定的局部 可采煤层，已基本采空。 2、6 号煤层：上距 3 号煤 21.82m 左右，为井田主要可采煤层之一，煤层 厚度 0-1.80m，平均 1.26m。煤层结构简单，为较稳定的局部可采煤层。已基 本采空，目前已停采。 3、12 号煤层：上距 6 号煤层 58.99m，距 K4石灰岩 8.7m 左右，下距 K8石 灰岩 5.87m 左右。煤层厚度 0.18-2.57m，平均 1.32m，煤层层位稳定，结构较 简单的大部可采煤层。 4、15 号煤层：上距 12 号煤 44.26m 左右，距 K2石灰岩 12.14m 左右，下 距 K1砂岩 8.15m 左右。为本井田的主要可采煤层。煤层厚度 5.20-6.63m，平 均 5.83m。层位稳定，全区可采，结构较简单，含 0-3 层夹石，夹石厚 0.02- 0.47m。 表表 2-12-1 可采煤层特征表可采煤层特征表 煤层厚度 （m） 顶底板岩性 煤 层 编 号 最大最小 平均 煤层间距结构 稳定 程度 可采性 顶板底板 3 03.60 1.29 简单较稳定 局部 可采 砂质泥岩 泥岩 砂质泥岩 细砂岩 17.3624.56 21.82 6 0 1.80 1.26 简单较稳定 局部 可采 砂质泥岩 细砂岩 砂质泥岩 泥岩 石灰岩 55.2762.49 58.99 12 0.182.57 1.32 较简单稳定 大部 可采 砂质泥岩 中砂岩 砂质泥岩 泥岩 石灰岩 15 5.206.63 5.83 38.5649.21 44.26 较简单稳定 全区 可采 砂质泥岩 细砂岩 砂质泥岩 细砂岩 xx 大学本科毕业设计（论文） 第二章 矿区概况及井田地质特征 9 三、煤层对比 主要采用标志层、层间距、煤层、古生物以及相旋回等综合对比方法。 山西组属陆相沉积，沉积旋回和标志层不够明显，煤层厚度变化大，所以 煤层对比太原组困难。6 号煤是该组最底部的一层煤，它位于 K7砂岩之上，煤 层厚度变化较大，当煤层厚时易于识别，煤层变薄时主要依靠其上、下层位推 定。3 号煤距 6 号煤 21.82m 左右。如煤层发育；2、3、4 号煤同时存在，可依 3 号煤特定位置来确定。因它下距 4 号煤 10.49m 左右，上距 2 号一般 16.75m 左右。加之 3 号煤厚度较大，结构简单。对比中一般较易确定其层位。 太原组由于沉积旋回和标志层明显，所以煤层也易于对比。15 号煤位于四 节石灰岩下 12.14m 左右，以其本身厚度大，结构复杂为特征而区别于其它煤 层。12 号煤位于猴石灰岩与钱石灰岩之间，厚度较大，一般含一层夹矸，容易 对比。13、11 号煤分别位于钱石灰岩下、猴石灰岩下，在对比上是十分标志的。 8、9 号煤是太原组变化较大的煤层。但它们也有一些对比特征。9 号煤位于第 一砂岩（K5）与第二砂岩（K6）之间，8 号煤是太原组最上部的一层煤。由于 它位于 K7砂岩之下，第二砂岩（K6）之上，因而对比的依据是较充分的。 总之，各煤层对比可靠。 煤质 一、物理性质及煤岩特征 本井田各煤层的颜色多为黑灰黑色，条痕黑灰黑色，强玻璃光泽或似 金属光泽，均一条带状结构，块状或层状构造，参差状断口，性脆，内生裂隙 发育，裂隙内多被钙质充填.各煤层的可磨性、热稳定性较好，抗碎强度较高。 宏观煤岩类型以半亮型为主，少量为光亮型或暗淡型。煤岩组分多以亮煤 为主，暗煤次之，夹有镜煤条带和少量丝炭。15 号煤层含有黄铁矿结核。 二、化学性质 1、3 号煤层 水分（Mad）:原煤：0.78-2.69%平均 1.74% 浮煤：0.77-2.72%平均 1.71% xx 大学本科毕业设计（论文） 第二章 矿区概况及井田地质特征 10 灰分（Ad）：原煤：10.11-26.47%平均 16.01% 浮煤：5.519.91%平均 6.78% 挥发分（Vdaf）:原煤：6.45-11.27%平均 9.01% 浮煤：5.759.38%平均 7.25% 全硫（St.d）：原煤：0.390.45%平均 0.42% 发热量（Qgr.d）：原煤：23.85-32.40MJ/kg平均 29.07MJ/kg。 3 号煤为特低灰-中灰，特低硫、中热值-特高热值之无烟煤。 2、6 号煤层 水分（Mad）:原煤：0.401.80%平均 0.92% 浮煤：0.82-2.99%平均 2.01% 灰分（Ad）：原煤：6.74-39.75%平均 14.78% 浮煤：5.24-10.76%平均 7.04% 挥发分（Vdaf）：原煤：7.21-14.03%平均 9.78% 浮煤：7.01-9.04%平均 8.02% 全硫（St.d）：原煤：0.530.97%平均 0.63% 发热量（Qgr.d）：原煤：22.76-32.76MJ/kg平均 29.11 MJ/kg。 6 号煤为特低灰-高灰，特低硫-低硫分、中热值-特高热值之无烟煤。 3、12 号煤层 水分（Mad）:原煤：0.90-3.11%平均 2.01% xx 大学本科毕业设计（论文） 第二章 矿区概况及井田地质特征 11 浮煤：1.16-2.98%平均 1.98% 灰分（Ad）：原煤：7.34-26.80%平均 14.11% 浮煤：5.79-10.01%平均 7.56% 挥发分（Vdaf）：原煤：7.96-11.03%平均 9.01% 浮煤：6.71-9.18%平均 7.76% 全硫（St.d）：原煤：1.98-2.12%平均 2.06% 发热量（Qgr.d）：原煤：23.96-31.49MJ/kg平均 29.78 MJ/kg。 12 号煤为特低灰-中灰，中分硫、中热值-特高热值之无烟煤。 4、15 号煤层 水分（Mad）:原煤：1.27-3.40%平均 2.24% 浮煤：1.18-3.55%平均 2.37% 灰分（Ad）：原煤：8.97-20.01%平均 13.64% 浮煤：4.27-6.98%平均 5.61% 挥发分（Vdaf）：原煤：7.01-9.00%平均 8.01% 浮煤：6.18-7.40%平均 6.79% 全硫（St.d）：原煤：0.901.34%平均 1.09% 发热量（Qgr.d）：原煤：26.77-32.47 MJ/kg平均 29.01 MJ/kg。 15 号煤为特低灰-中灰，低硫分-中硫分、高热值-特高热值之无烟煤。 xx 大学本科毕业设计（论文） 第二章 矿区概况及井田地质特征 12 2.2.4 水文地质特征 （一）地表迳流 井田内地形坡陡、沟深，无常年性水流，各沟谷中仅雨季时有季节性水流， 一般干涸，对矿井的开采影响不大。 （二）含水层 1、奥陶系中统石灰岩含水层 为煤系地层之基盘，厚层状石灰岩为主。据精查勘探资料，地下水位埋藏 甚深，其水位标高在 421448m 左右。溶洞非常发育，渗透系数为 0.92.4m/d，单位涌水量 0.52.5L/s.m。其水质多为碳酸盐类钙镁水。 2、石炭系中统太原组砂岩、灰岩含水层 顶部砂岩厚度变化较大，胶结性良好，富水性较差。三层石灰岩层位稳定， 裂隙较发育。其中 K2石灰岩厚度最大，平均 4.89，为井田内主要含水层之一。 据精查勘探 K2、K3灰岩抽水资料，单位涌水量 0.00050.054L/s.m，渗透系 数为 0.0210.18m/d，水位标高 624.727m，富水性弱。 3、山西组砂岩含水层 本组含砂岩 23 层，砂岩厚度变化大，一般胶结较致密，富水性弱，据 精查勘探资料，其单位涌水量为 0.00030.0045L/s.m，渗透系数为 0.0010.5m/d。水位标高为 723.86m。水质为重碳酸盐钠钾水。属弱含水层。 4、石盒子组砂岩含水层 主要为砂岩裂隙含水层。较稳定者为标志层砂岩即 K8、K9、K11、K12砂岩， 井田内出露广泛。砂岩裂隙较发育，胶结致密，富水性弱。单位涌水量 0.000180.024L/s.m，渗透系数为 0.00110.146m/d。 5、基岩风化带裂隙含水层 接近地表的基岩风化带，节理裂隙比较发育，容易接受大气降水的补给， 在低洼处形成季节性泉水。 6、第四系河床冲积含水层 xx 大学本科毕业设计（论文） 第二章 矿区概况及井田地质特征 13 主要分布于河床中，由砂砾、砂土层组成，含水较丰富，水质良好，为井 田内主要含水层。富水性随季节性变化大。补给来源主要为大气降水。据精查 勘探资料，单位涌水量 3.304.50L/s.m，渗透系数 2060m/d，富水性较强。 该含水层是阳泉地区目前主要供水水源之一。 （三）隔水层 1.石炭系上统太原组底部及中统本溪组泥岩、铝质泥岩隔水层 本溪组主要岩性为铝土质页岩、泥岩，均为隔水层，厚度为 42.853.4m，平均为 49.6m。与奥陶系碳酸盐岩类岩溶含水层组呈平行不整合 接触，隔断了奥灰岩溶裂隙含水层组对上覆煤层的影响。 2.二叠系砂岩含水层间泥质岩隔水层 主要由塑性的泥岩、铝质泥岩及砂质泥岩等构成，单层厚度 2 米至数十米， 其中以上、下石盒子组分界处铝质泥岩最厚。各隔水层呈层状分布于各含水层 间，阻隔了含水层间的水力联系。 综合确定，井田水文地质条件简单。 (四)充水因素 根据井田水文地质条件，矿井充水因素主要有以下几个方面： 1、含水层：影响煤层开采的直接充水含水层主要为 K2、K3、K4石灰岩， K7砂岩及 3 号煤顶部砂岩。这些含水层均为局部含水，多在向斜轴部，低凹部 位，裂隙发育的破坏带富水性较强。如：98 年 5 月份 8602 工作面回采 28m， 发生涌水，两天排出水量 1000m3。又如 2002 年 2 月份在回采 8806 工作面时发 生涌水，涌出量达 30m3/h。 在埋藏浅处，风化裂隙极易接受地表水及大气降水补给，通过顶板向煤层 渗漏，特别是在本井田北部及东北部，各煤层均有出露，各含水层埋藏较浅， 补给条件方便，含水较丰富，对煤层的开采有一定的影响。保安煤炭集团有限 责任公司煤矿 1982 年 12 月 3 号煤西下山 3202 回采工作面发生突水事故，就 是当工作面初采 30-40m 时，3 号煤顶板垮落，顶板砂岩水涌入工作面所致。 2、废弃古空、小窑积水 在井田北部、东北部，分布有大小古窑十多处。这些古窑原来都存有大量