X矿初步设计井巷工程卷.doc

7 井巷工程7.1概述铁矿位于滦河河漫滩上，为第四系覆盖区。经钻孔揭露第四系松散土层和强风化层厚度212.6m247.5m，地下水丰富。矿区采用竖井开拓，地表工业场地共布置四条竖井：主井、副井、北进风井、南回风井。先期开采-480m水平，主运输中段-500m水平。破碎系统位于-670m水平，箕斗装矿位于-720m水平，粉矿回收位于-770m水平。采用副井回收主井井底洒落粉矿。北进风井井底位于-500m水平，南回风井井底位于-500m水平。由于地表第四系覆盖层较厚，地下水丰富，因此竖井工程均采用冻结法施工，冻结段采用内、外双层钢筋混凝土井壁支护，基岩段采用混凝土井壁支护。主井、副井井壁均砌筑至+22m地表工业平台，风井井壁砌筑至+22m标高。采用冻结法掘砌的井筒，在解冻后如涌水量较大，应及时采取相应的壁后注浆堵水措施。同时，由于竖井工程均布置在滦河河漫滩上，因此基建期间的防洪防汛工作非常重要。必须确保在基建期内如果出现较大洪水的情况下，施工人员、主要设备和竖井井筒的绝对安全。建立健全应急预案和安全机制，做到可防、可控。7.2主要井巷工程7.2.1主井工程主井选址位于滦河河漫滩上，为第四系覆盖区。经钻孔揭露覆盖层厚度227.6m，强风化层厚度19.9m。主井净直径4.7m，地表标高15.5m，锁口面标高22m，井底标高-770m，井筒全深792m。井筒内布置一套17m3单箕斗配平衡锤多绳塔式提升系统，井筒采用钢丝绳罐道装备。结合工程地质资料，主井采用冻结法施工。壁座位置初步定于-254.5m处，自地表起将井壁分为四段，第13段为双层钢筋混凝土井壁，混凝土强度等级C30C50，总厚度9501250mm。内外井壁之间夹双层隔水塑料薄膜，外井壁与冻土间铺设50mm厚塑料泡沫板。壁座段高12m，内外层井壁整浇，总厚度1200mm。混凝土强度等级C50。壁座以下基岩段采用400mm厚混凝土井壁支护，混凝土强度等级C30。当施工至节理裂隙密集带、断裂带及其影响深度时，应警惕突水事故的发生。必要时应根据现场实际情况采取工作面注浆等手段，确保井筒的顺利下掘。7.2.2副井工程副井选址位于滦河河漫滩上，为第四系覆盖区。经钻孔揭露覆盖层厚度227.6m，强风化层厚度19.9m。副井净直径5.5m，地表标高15.5m，锁口面标高22m，井底标高-800m，井筒全深822m。井筒内布置一套双层双车罐笼配平衡锤多绳塔式提升系统，冷弯方钢罐道装备，设钢梯子间。井筒内设两条外径426mm的主排水管，一条外径273mm的压风管及一条外径108mm的供水管。副井分别在-360.00m,-380.00m,-500.00m,-540.00m, -620.00m水平设双面马头门，在-300m，-360m，-420m，-480m，-540m，-600m，-670m，-720m，-770m设单面马头门,在-492.2m设管子斜道开口。结合工程地质资料，副井采用冻结法施工。壁座位置初步定于-254.5m处，自地表起将井壁分为四段，第13段为双层钢筋混凝土井壁，混凝土强度等级C30C50，总厚度9501300mm。内外井壁之间夹双层隔水塑料薄膜，外井壁与冻土间铺设50mm厚塑料泡沫板。壁座段高12m，内外层井壁整浇，总厚度1250mm。混凝土强度等级C50。壁座以下基岩段采用400mm厚混凝土井壁支护，混凝土强度等级C30。当施工至节理裂隙密集带、断裂带及其影响深度时，应警惕突水事故的发生。必要时应根据现场实际情况采取工作面注浆等手段，确保井筒的顺利下掘。7.2.3南风井工程南风井选址位于滦河河漫滩上，为第四系覆盖区。经钻孔揭露第四系松散土层和强风化层厚度为212.6m。南风井净直径6.0m，地表标高14.7m，锁口面标高22m，井底标高-501.5m，井筒全深523.5m。井筒内设钢梯子间。南风井在-240.00m，-300.00m,-360.00m,-380.00m,-420.00m,-480.00m,-500.00m水平设单面马头门。结合工程地质资料，南风井采用冻结法施工。壁座位置初步定于-220.3m处，自地表起将井壁分为四段，第13段为双层钢筋混凝土井壁，混凝土强度等级C30C45，总厚度9501250mm。内外井壁之间夹双层隔水塑料薄膜，外井壁与冻土间铺设50mm厚塑料泡沫板。壁座段高12m，内外层井壁整浇，总厚度1200mm。混凝土强度等级C45。壁座以下基岩段采用400mm厚混凝土井壁支护，混凝土强度等级C30。当施工至节理裂隙密集带、断裂带及其影响深度时，应警惕突水事故的发生。必要时应根据现场实际情况采取工作面注浆等手段，确保井筒的顺利下掘。7.2.4北风井工程北风井选址位于滦河河漫滩上，为第四系覆盖区。经钻孔揭露第四系松散土层和强风化层厚度为229.5m。北风井净直径5.0m，地表标高16.7m，锁口面标高22m，井底标高-501.5m，井筒全深523m。井筒内设钢梯子间。北风井在-240.00m，-300.00m,-360.00m,-380.00m,-420.00m,-480.00m,-500.00m水平设单面马头门。结合工程地质资料，北风井采用冻结法施工。壁座位置初步定于-218.3m处，自地表起将井壁分为四段，第13段为双层钢筋混凝土井壁，混凝土强度等级C30C45，总厚度9001250mm。内外井壁之间夹双层隔水塑料薄膜，外井壁与冻土间铺设50mm厚塑料泡沫板。壁座段高12m，内外层井壁整浇，总厚度1200mm。混凝土强度等级C45。壁座以下基岩段采用400mm厚混凝土井壁支护，混凝土强度等级C30。当施工至节理裂隙密集带、断裂带及其影响深度时，应警惕突水事故的发生。必要时应根据现场实际情况采取工作面注浆等手段，确保井筒的顺利下掘。7.2.5井下破碎系统工程井下破碎系统工程包括主破碎硐室工程，胶带运输巷工程，粉矿回收巷工程，矿仓工程及各水平联络巷工程等。7.2.5.1主破碎硐室工程主破碎硐室位于-670m水平，断面为宽高=1216m的1/4三心拱断面。根据钻孔揭露情况推测，围岩稳定、坚硬，故采用200mm厚喷锚网支护。锚杆体采用18mm螺纹钢制作，锚固长度1.8m，间隔1.0m梅花形布置，树脂药卷锚固；钢筋网采用6mm圆钢点焊制成，网度100100mm。破碎硐室内安装CJ163颚式破碎机一台，电动吊钩桥式起重机（20/5t）一台。破碎硐室与主井之间有大件道联通，大件道内设除尘硐室。大件道断面为宽高=43.6m的1/3三心拱断面，200 mm厚喷射混凝土支护，混凝土强度等级C20；破碎硐室一端设板式给矿机硐室，内设1.8m重型板式给矿机一台，并采用1m厚钢筋混凝土支护，混凝土强度等级C25。主破碎硐室联络巷与副井贯通，采用宽高=2.52.7m的1/3三心拱断面，150mm厚喷射混凝土支护，混凝土强度等级C20。主破碎硐室检查天井自-500m水平至-800m，断面为1.5mX1.5m的矩形，300mm厚混凝土砌碹支护，并安装梯子间。7.2.5.2胶带运输巷工程胶带运输巷位于-720m水平，位于废石溜井及破碎系统下部矿仓底部，与主井联通。胶带运输巷内安装电动滚筒胶带运输机一台；废石溜井及破碎系统下部矿仓底部设给矿机硐室，并分别安装震动给矿机各一台；胶带运输巷与主井联接处设计量硐室，安装箕斗计量装置一套。胶带运输巷断面为宽高=4.33.6m的1/3三心拱断面，150mm厚喷射混凝土支护，混凝土强度等级C20；给矿机硐室采用1000mm厚钢筋混凝土砌碹支护，混凝土强度等级C25；计量硐室采用350mm厚混凝土砌碹支护，混凝土强度等级C30。胶带运输巷联络巷与副井贯通，采用宽高=2.52.7m的1/3三心拱断面，150mm厚喷射混凝土支护，混凝土强度等级C20。7.2.5.3粉矿回收巷工程粉矿回收巷工程位于-770m水平，主要承担着对主井洒落粉矿进行回收的任务。粉矿在-770m水平经沉淀、淤积后，装入0.75m3矿车，通过副井提升至-500m水平，倒入-500m卸矿坑。粉矿回收巷断面为宽高=2.52.7m的1/3三心拱断面，150mm厚喷射混凝土支护，混凝土强度等级C20。7.2.5.4矿仓工程矿仓工程包括破碎系统上部矿仓工程以及破碎系统下部矿仓工程。破碎系统上部矿仓工程位于主溜井下部，上接主溜井，下达板式给矿机硐室。采用净直径为6.0m的圆形断面，总高26.0m。矿仓采用500mm厚钢筋混凝土井壁支护，并在直接承受矿石冲击的部位采用38kg/m钢轨（或相同规格废旧钢轨）对矿仓内壁进行加固。矿仓底板及出料口漏斗均采用40mm厚锰钢衬板进行加固。破碎系统下部矿仓位于破碎硐室主破碎机下部，胶带运输巷给矿机硐室上部，采用净直径为5.5m的圆形断面，总高41.8m。矿仓采用500mm厚钢筋混凝土井壁支护，并在出料口漏斗处采用30mm厚锰钢衬板进行加固。7.2.6硐室工程硐室工程主要包括井下中央水泵硐室工程，井下变电硐室工程、井下修理硐室工程、井下爆破器材存放硐室工程、卸矿硐室工程以及井下紧急避难硐室工程等。7.2.6.1井下中央水泵硐室工程井下中央水泵硐室工程位于-500m水平，硐室长38m，安装有5台主排水泵。水仓内的水经由吸水井和主排水泵，通过管子斜道、副井输送至地表。井下中央水泵硐室采用宽高=4.85.0m的1/3三心拱断面，150mm厚喷射混凝土支护，混凝土强度等级C20。硐室一端与井底车场联通并安装防水闸门，另一端与井下中央变电硐室联通并安装防火、栅栏两用门。硐室内铺轨，设电缆沟、起重梁等设施。7.2.6.2井下变电硐室工程井下变电硐室工程包括井下中央变电硐室工程、采区变电硐室工程、牵引变电硐室工程、风机变电硐室工程等。井下中央变电硐室工程位于-500m水平副井井底车场处，一端与井底车场大巷相连通并安装防水闸门，另一端与井下中央水泵硐室相连通并安装防火、栅栏两用门；并在硐室中部增设安全通道安装防水闸门。硐室长41m，根据电气专业要求安装相应的电器设施，并开挖电缆沟，安防电缆支架等配套设施。井下中央变电硐室采用宽高=5.04.7m的1/3三心拱断面，350mm厚混凝土砌碹支护，混凝土强度等级C25。要求无渗水、漏水现象。井下采区变电硐室、牵引变电硐室、风机变电硐室等均采用宽高=4.54.6m的1/3三心拱断面，300mm厚混凝土砌碹支护，混凝土强度等级C25，并要求无渗水、漏水现象。硐室长约17.7m，并可根据电气专业要求适当进行调整。硐室内根据电气专业要求安装相应的电器设施，并开挖电缆沟，安防电缆支架等配套设施。硐室两端与大巷联络巷内分别安装防火、栅栏两用门。7.2.6.3井下修理硐室工程井下修理硐室工程包括井下电机车、矿车修理硐室以及井下铲运机修理硐室。井下电机车、矿车修理硐室位于井下各中段副井井底车场处。采用通过式布置形式，长15m。断面为宽高=4.84.6m的1/3三心拱断面，150mm厚喷射混凝土支护，混凝土强度等级C20。设检修坑、起重梁等设施。井下铲运机、凿岩机修理硐室位于无轨运输大巷旁。一端为联络巷，一端为人行通风道，长15m。断面为宽高=4.84.6m的1/3三心拱断面，150mm厚喷射混凝土支护，混凝土强度等级C20。设检修坑、起重梁等设施。7.2.6.4卸矿硐室工程卸矿硐室位于主运输中段卸矿道，长26m。安装6.0m3底侧卸卸矿曲轨。断面为宽高=7.56.0m的1/3三心拱断面，150mm厚喷射混凝土支护，混凝土强度等级C20。设卸矿坑，深7m，采用500mm厚混凝土砌碹支护，混凝土强度等级C25。7.2.6.5井下爆破器材存放硐室工程井下爆破器材存放硐室位于-500m水平主回风巷处，设计额定炸药存放量10t。设有5个炸药存放硐室及一个雷管存放硐室。两端分别有运送通道和回风巷与-500m回风巷想通。采用350mm厚混凝土砌碹支护，混凝土强度等级C25。在硐库内第一个直角转弯处设一净直径1.5m的回风天井，与-480m回风巷联通。7.2.6.6井下紧急避难硐室工程井下紧急避险设施选择避灾硐室，在矿山井下发生灾变时，为避灾人员安全避险提供生命保障。根据金属非金属地下矿山紧急避险系统建设规范AQ2033-2011的要求，结合本矿山的特点，设计前期在-360m中段以及-500m中段各设置一个紧急避难硐室，单个避难硐室设计额定避险人员80人，满足本中段最多同时作业人员避灾需要，在无外部支援的条件下避险人员生存时间不低于96h。硐室断面为宽高=5.04.0m的半圆拱断面，300mm厚混凝土砌碹支护，混凝土强度等级C25。避难硐室内设置与外界相通的单向排气管和单向排水管，安装防水设施；避难硐室采用向外开启的2道隔离门结构，以形成风障。在两道隔离门之间设置喷淋装置。靠外侧的隔离门应能承受矿井遭受水淹时的水压力。避难硐室具备对有毒有害气体的处理能力和空气调节控制能力，配备数量不低于额定人数的隔绝式自救器，自救器使用时间不低于45min；避难硐室设置内外环境参数检测仪器，并对避难硐室内外的CO、CO2、O2，温度、湿度、大气压等进行检测或监测；避难硐室设置井下作业人员管理终端，各种探头与矿井监控系统联网运行；避难硐室设有与矿井调度室直通的电话，保证灾变期间通讯可靠；硐室内采用一体式矿灯照明，并储备逃生用一体式矿灯，数量不少于额定人数；避难硐室内配备急救箱、工具箱、人体排泄物收集处理装置等设施设备。矿山井下压风自救系统、供水施救系统、通信联络系统、供电系统的管道、线缆以及监测监控系统的视频监控设备应接入避灾硐室内。各种管线在接入避灾硐室时应采取密封等防护措施。7.2.7溜井工程溜井工程主要包括主溜井工程、废石溜井工程以及分支溜井工程。主溜井工程井口位于-380m水平，下至-550m水平与破碎系统上部矿仓相贯通。井筒全深约133.5m，净直径4.0m。一般情况下不支护，如施工中出现围岩破碎，节理裂隙密集等特殊情况时，可根据现场实际增加钢纤维喷射混凝土、锚喷、锰钢衬板等支护形式。废石溜井工程井口位于-380m水平，下至-700m水平与胶带运输巷给矿硐室相贯通。井筒全深约216m，净直径3.0m。一般情况下不支护，如施工中出现围岩破碎，节理裂隙密集等特殊情况时，可根据现场实际增加钢纤维喷射混凝土、锚喷、锰钢衬板等支护形式。分支溜井工程位于主溜井（废石溜井）和各水平卸矿坑之间，采用矩形断面，500mm厚混凝土砌碹+40mm厚锰钢衬板支护，混凝土强度等级C25。7.2.8平巷工程平巷工程主要有：-500m中段开拓工程，-480m中段开拓工程，-420m中段开拓工程，-380m中段开拓工程，-360m中段开拓工程，-240m回风中段开拓工程，以及-360m-500m辅助斜坡道开拓工程等。平巷工程主要采用50150mm厚喷射混凝土支护，混凝土强度等级C20。其中，各中段单轨运输巷采用宽高=3.23.267m的1/3三心拱断面；各中段双轨运输巷采用宽高=5.43.550m的1/4三心拱断面；各中段单轨车场采用宽高=3.93.50m的1/3三心拱断面；各中段双轨车场采用宽高=6.13.725m的1/4三心拱断面；无轨运输巷道采用宽高=4.54.31m的1/3三心拱断面；无轨运输错车道采用宽高=7.84.760m的1/4三心拱断面。7.3竖井工程防洪方案xx铁矿床矿床深埋于滦河河床之下，本段滦河河床两岸有防洪堤坝。因主、副井，南、北风井均位于滦河堤坝内，因此，应当提前考虑防洪措施，最大限度减小洪水对井筒施工的影响。最低限度应当保证不淹井。为此，对竖井工程防洪方案提出以下几个解决方案进行比较：7.3.1防洪方案一：利用永久平台凿井先施工主、副井工业平台，将冷冻站、冷冻槽、施工井架、提绞设施布置在平台上，井筒锁口砌筑至平台表面。该方案所有的井筒掘砌工作都要在工业平台上完成，废石经吊桶提升至地表后卸载至滦河河床上，凿井所需物料运送至河床上后，由平台上的起重设备吊运上平台，并运送至井下。工作人员均由工业平台下井。凿井工作结束后继续施工井塔及平台上的其他建筑物。该方案的优点和缺点归纳见下表7-1。表7-1 永久平台凿井方案优缺点优点缺点1. 凿井施工在平台上进行，洪水不会淹没来不及撤离的设施和设备。可确保井筒安全。1. 必须等待一部分工业平台施工完成并达到设计强度以后，才能进行井筒掘砌施工。井巷工程开工至少被推迟6个月。2. 平台设计时需要考虑临时井架基础和施工提升荷载，使平台结构复杂化。并提高平台总造价。3.井壁解冻后会对附近的平台柱基础和井塔基础产生不均匀沉降影响。4.物料和矸石运输均在平台下完成。给生产组织带来不便。5.只适用于主、副井井筒掘砌施工，不适用于南、北风井施工。7.3.2方案二：采用正常手段凿井并制定专项防洪方案将冷冻站、冷冻槽、施工井架、提绞设施布置在地表，关键设备基础高出地表23m，所有施工活动均在地面上展开。合理的安排开工时间，确保汛期来临前井筒至少掘砌到冻结深度以下。和气象部门保持紧密的沟通，在得到洪水预警时组织人员撤离，同时将井口密闭，确保井筒不进水。待洪水退却后，直接取下密闭井盖即可恢复施工。密闭井口时，可预留钢丝绳、电缆等缆线套管，如井筒内存在渗漏现象，可事先安装水泵，确保洪水期间井筒不淹。进行井筒掘砌施工时，可同时进行冷冻圈范围以外的工业场地平台施工，互不影响。待井筒掘砌到底后，再施工井塔和井筒附近的平台设施，避免了冻土融化对地表建筑物基础的不利影响。应确保在下一个汛期到来之前完成井筒剩余基岩段的施工。该方案的优点和缺点归纳见下表7-2。表7-2 防水密闭井盖保护井筒方案优缺点优点缺点1. 可确保井筒及施工人员、设备安全。2. 提绞设施、冷冻站、冷冻槽基本按照常规布置。生产组织不受影响，掘井速度有保障。3. 投入小，效率高。仅需提前制作密闭井盖，措施工程量少。4. 凿井施工与平台施工互不影响。5. 本方案同样适用于南、北风井的施工。1. 准备工作要求细致、周到。并预先制定防洪应急方案。7.3.3方案比较和选择首先，方案一虽然可以有效抵御来袭洪水，但存在以下不足：(1)必须先施工永久平台和井塔基础，造成井筒解冻后附近基础的不均匀沉降。(2)永久工业平台既要满足正常生产荷载，又要满足基建期建井施工荷载，造成平台结构复杂化，增加平台造价和施工难度；(3)要求先施工平台，再施工井筒，对工期影响比较明显。(4)只适用于主、副井施工，对于南、北风井，由于不建设工业平台或平台较小，并不适用。而另一方面，方案二在洪水来袭时对井筒提供最彻底的保护，费用最省，成本最低，无须对平台结构进行单独强化，整个施工过程也得以在地表完成，便于组织施工。单个立井井筒掘砌施工期一般在一年左右，如果能充分利用枯水期进行冻结段施工，避开汛期洪水对冻结法施工的影响，在洪水退却后，继续施工井筒基岩段，则有可能将洪水的影响降到最低。因此，综合比较以上两个方案，并结合近十年滦河治理收效明显，且引滦入津工程将滦河水引入天津，减小了汛期流量，并在矿区上游建有两个大型水库，有很强的蓄洪能力的实际情况，认为方案二经济合理，利于施工组织和保障施工进度，因此推荐该方案。7.3.4推荐竖井防洪方案详解首先，应当尽量选择在枯水期施工，即汛期开始前应完成施工队的入场准备工作，汛期结束后立即开始施工冻结钻孔，安排材料进场和进行设备安装。冻结钻孔施工、安装完毕后立即进行冷冻。提高施工和操作水平，抓住各工序之间的环节连接，尽量加快井筒掘砌施工速度，利用冬季和春季的枯水期将井筒下掘至冻结深度以下，确保冻结凿井施工不受可能出现的洪水影响。滦河的汛期一般在七月下旬至八月上旬。以主井为例，假设开工时间为当年6月，按平均月进尺70m计划，次年6月底即可完成冻结段凿井施工。如果施工队伍管理水平过硬，技术水平先进，则有可能将井筒掘砌月进尺提升至100m以上，进一步缩短冻结段掘砌时间。汛期来临前，应当提前储备足够的防洪物资，如沙袋、塑料布等。汛期来临后，应当与当地气象部门保持紧密的联系，随时掌握第一手气象信息，如果当年没有大洪水，水库不泄洪，则可继续施工井筒基岩段，安全度汛。如果得当年度发生较大洪水，得到水库泄洪预警，应及时转移人员、材料，并迅速用事先制作好的防水密闭井盖封闭井口。为防止井筒内局部渗漏造成淹井，可在井底安装水泵随时抽水，并在密闭井盖上预留套管。如条件允许，可砌筑小范围的临时围堰，尽量确保井筒，以及不可移动的设备设施不被洪水淹没。临时围堰施工取土点应当提前确定。施工地表段锁口时，在锁口外施工一圈密闭槽，封闭井口时，钢制密闭井盖嵌入密闭槽内，然后将密闭槽用细石混凝土封堵。钢制密闭井盖制作成对称的2片，并预留套管。使用时将2片井盖对接后焊牢密闭，并对接缝处进行防水处理。汛期过后，即可恢复井筒掘砌工作。应尽量确保在下一个汛期来临之前完成套壁和井筒基岩段的掘进工作，并将井壁砌筑至+22m永久锁口标高。此时，由于主井、南、北风井需要进行改绞，作为井下开拓系统掘进废石提升井继续使用，因此应当注意在砌筑地表以上井壁时，在相应位置预留物料、废石出口，并在物料废石出口处安装防水密闭门。确保在接下来的基建期间，如发生不可预计的大洪水时，可随时关闭地表防水门，及时撤出井下作业人员，并保护井下巷道及井筒不被水淹。工程结束后，可将地表防水门关闭后永久封堵，确保不漏水。而副井由于不需要临时改绞，则可直接施工井塔，待井塔施工完毕后再进行井筒装备安装。7.4主要井巷工程建设进度基于xx铁矿主要竖井选址位于滦河河漫滩的实际情况，结合竖井工程防洪方案，对主要井巷工程的建设进度进行如下安排，作为xx铁矿井巷工程组织施