毕业设计知识资料宋开

千里之行，始于足下朽木易折，金石可镂Word-可编辑第一篇(主题设计）梁宝寺二号井副井井筒施工组织设计第一章矿区概况与地质特征1.1井田概况1.1.1地理位置和井田范围梁宝寺井田位于山东省西南部，行政区划归嘉祥县，东南距嘉祥县城约20km。地理座标为东经116°08′41″～116°15′16″，北纬35°29′34″～35°36′42″。井田南北长约11.4km东西宽约8.4km，面积95.273km2。1.1.2交通运输条件本区交通方便，兖（州）新（乡）铁路经井田南部从嘉祥县城通过。该铁路从嘉祥县城向东56km至兖州，与京沪线相连；向西259km经菏泽至新乡与京广线接轨。京九铁路从井田西南部的菏泽经过。南部济宁机场已开航，可直达北京、广州等地。区内有马路直达梁山、郓城、巨野、嘉祥、济宁等城市。另有京杭运河从井田东侧通过，交通位置见BYSJ-01。1.1.3地貌水系本区属黄河冲积平原，地形崎岖，地势略呈西南高东北低，地面标高普通为+37m～+40m，天然地形坡度为0.2‰。本区水系比较发育，河流沟渠纵横成网，主要河流有红旗河、靳庄沟、赵王河，并与区内各沟渠相贯通，且多系人工开掘的时节性河流，旱季可引水灌溉，雨季可防洪排涝。1.1.4气象本区气候温暖，四季分明，属温带半湿润季风区海洋~大陆性气候。据嘉祥气象站1959年1月至2023年年年12月的观测资料：年平均气温13.9℃，月平均最高气温28.9℃（1971年7月），月平均最低气温-4.7℃（1980年1月），日最高气温42.4℃（1966年7月19日），日最低气温-18.7℃（1957年1月2日），平均最低气温月为一月，平均气温-1.4℃。年平均降雨量650mm，年最大降雨量1088mm（1964年），年最小降雨量363.9mm(1988年)。降雨多扩散在7、8月份，春季雨少，时有春旱。日最大降雨量156.2mm(1965年7月9日)。年最大蒸发量2318.4mm（1968年），年最小蒸发量1472.4mm(1984年)，历年最高洪水位为38.04mm。春季多南风和西南风，夏季多东南风，冬季多北风和西北风，年平均风速3.3m/s。霜期普通在每年的11月中旬至来年4月上旬。最大积雪厚度0.15m，最大冻土深度0.31m。1.1.5地震据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），本区所属地震动峰值加速度分区为0.05g。地震烈度为6度。1.1.6矿区内工农业生产、建造材料等概况本区地处黄河冲积平原，沟渠纵横，土地肥沃，村庄稠密，农、副、林业生产发达。在工业方面，除乡镇企业外，工业现拥有煤炭、化工、电力、机械、纺织、建材、农药、造纸、陶瓷、酿造、食品等多种门类，井田东南部的济东矿区、济北矿区、兖州矿区均已建成投产，并取得了良好的效益。建材来源：矿井建设中钢材、木材等材料主要由外地供养，水泥、砖、瓦、砂、石等材料均可由当地或附近解决。1.1.7水电供养按照现有水文地质资料，奥灰水含水层富水性强，水质较好，可作为本矿改扩建供水水源。矿井水经处理后，可满意矿井生产、生活用水。矿区电源充沛可靠。本煤田附近已建有荷泽发电厂及济宁发电厂，荷泽发电厂的装机容量为95万kW，济宁发电厂的装机容量为30万kW。110kV输电线路一回路接至新建嘉祥220kV变电所，一回路接至大张楼变电所。1.2井田地质特征1.2.1地质构造梁宝寺井田位于巨野向斜东部，东界为F1断层，西界为F13断层，由此构成本区的地堑构造。区内地层呈南浅北深的趋势，受区域断层的控制，形成以梁宝寺向斜为骨干向北倾伏收敛的“裙边状”褶曲构造，并伴生北东向及北西向断层组，构造复杂程度中等。1.2.2断层断层分为东西向、北东向、北西向及南北向四组。除F26为逆断层外，其余均为正断层。经地震和钻探发现、证实落差大于30m的断层共47条，其中东西向断层4条，南北向断层5条，北东向断层15条，北西向断层23条；按照落差划分，落差≥l00m的断层10条，落差≥50m～<100m的断层23条，落差≥30m～<50m的断层14条。1.2.3井田构造（1）区域地层及构造区域东起峄山断层，西至聊考断层，北起汶泗断层，南至单县、韩台断层。地层区划属华北地层区鲁西地层分区济宁地层小区。地层自上而下有新生界第四系、上、下第三系；中生界侏罗系；古生界二迭系、石炭系、奥陶系、寒武系、震旦系、太古界泰山群。（2）井田地质井田内地层自上而下分为：第四系、上第三系、二迭系上统上石盒子组、下统下石盒子组、石炭系上统太原系、奥陶系中、下统系。1.3煤层及煤质1.3.1煤层（1）含煤性本区主要含煤地层是下二迭统山西组和上石炭统太原组，平均总厚264.40m。共含煤27层，其中山西组含煤3层，太原组含煤24层。平均总厚8.70m，含煤系数3.3%。大部和局部可采的3（3上）、16和17煤层，平均总厚4.74m，其中3煤层平均厚3.36m，是本区首采及主采煤层。（2）可采和局部可采煤层可采与局部可采煤层的钻孔控制煤层点情况及可采系数见表1-3-1。表1-3-1可采及局部煤层情况一览表煤层名称煤层夹石全区厚度（m）结构稳定性可采性层间距（m）层数厚度主要岩石两极值平均值两极值平均值3（3上）0～10.233.96(68)较容易较稳定大部可采168.25～226.31198.47(21)0～40～0.780.15炭质泥岩泥岩160～2.090.72(37)容易较稳定大部可采0～20～0.340.07炭质泥岩泥岩0.34～8.072.68(25)170～1.550.66(33)容易较稳定～不稳定局部可采0～20～0.210.03炭质泥岩泥岩（3）物理性质及煤岩特征①主要物理性质本区各层可采煤层均为黑色、黑褐、褐黑色条痕，物理性质见表1-3-2。表1-3-2各煤层物理性质特征表内容项目光泽结实性系数真密度视密度断口裂隙3（3上）玻璃、沥青、油脂0.871.461.43阶梯状、参差状发育16玻璃、沥青、金刚1.521.45阶梯状、参差状发育17玻璃、沥青、金刚1.451.43阶梯状、参差状发育②宏观煤岩特征各煤层以亮煤、暗煤为主，夹少量镜煤及丝炭条带，为条带状结构，层状构造，半亮～半暗型煤。各煤层宏观煤岩特征见表1-3-3。表1-3-3各煤层宏观煤岩特征表项目煤层宏观煤岩组成结构构造煤岩类型3（3上）以亮煤、暗煤为主，含镜煤条带，夹少量丝炭条带状结构、层状构造半亮型为主，次为半暗型16以亮煤、暗煤为主，夹少量镜煤及丝炭条带状结构、层状构造半亮型为主，次为半暗型17以亮煤、暗煤为主，夹少量镜煤、丝炭条带条带状结构、层状构造半亮型为主，次为半暗型1.3.3瓦斯及煤尘情况本区3(3上)煤层采取瓦斯样22件，其成分和含量最高为92.23％和5.315cm3/g。从所获资料看，瓦斯含量与岩浆岩对煤层影响及煤层厚度和煤层埋藏深度有关。3（3上）煤层厚度大，瓦斯含量高，16、17煤层厚度小，瓦斯含量低。3(3上）煤层西北部因为受岩浆岩影响，瓦斯含量相对较高。1.3.4煤尘爆炸及煤的自燃据生产矿井实际资料，各煤层均有自燃发火倾向，各煤层均有煤尘爆炸危险性。各煤层原样着火温度变化于322～403℃之间，还原样与氧化样着火点之差（△T）变化于4～26℃之间，所以各煤层属易自燃煤。第二章矿井开辟与开采2.1井田境界及储量2.1.1井田境界梁宝寺井田位于山东省西南部，行政区划归嘉祥县，东南距嘉祥县城约20km。地理座标为东经116°08′41″～116°15′16″，北纬35°29′34″～35°36′42″。井田南北长约11.4km东西宽约8.4km，面积95.273km2。2.1.2井田储量按照《山东省巨野煤田梁宝寺井田补充勘探地质报告》，梁宝寺井田共获得-1200m以浅总资源储量49942.2万t（1）地质资源/储量本井田地质储量见表2-1-1。表2-1-1矿井地质资源量计算表单位：万t全矿井气煤33922.916234.54513.74648.18526.6混合煤12305.25113.45270.91373.1547.8无烟煤3714.1335.53378.6合计49942.221347.99784.66356.712453.0（2）工业资源/储量按照《煤炭工业矿井设计规范》，矿井工业资源/储量为37511.0万t。（3）矿井设计资源/储量矿井设计资源/储量为工业资源/储量减去断层、防水、井田境界、地面建造物等永远煤柱及因法律、社会、环境保护等因素影响不得开采的煤柱煤量。井田煤柱储量为71.86万t。矿井设计资源/储量为32467.2万t。（4）矿井设计可采资源/储量矿井可采储量=(设计资源/储量-工业场地及主要井巷煤柱损失)×采区回采率。按照以上计算结果，矿井可采储量21570.7万t。2.2矿井设计生产能力及服务年限2.2.1矿井工作制度矿井年工作日330d，地面天天三班作业（两班生产，一班检修），井下天天四班作业（三班生产，一班检修），天天净提升时光16h。2.2.2矿井服务年限考虑本矿井地质构造为中等，水文地质条件上组煤为容易到中等类型，煤层赋存较稳定，储量备用系数取1.4，经计算矿井服务年限为51.4a。其中矿井一水平：资源储量为20543.1万t，工业资源储量为2023年年5.1万t，设计资源储量为17728.5万t，可采储量为12422.9万t，设计生产能力180万t/a，服务年限为49.3a。其中矿井二水平：资源储量为18062.5万t，工业资源储量为17395.8万t，设计资源储量为14738.7万t，可采储量为9147.8万t，设计生产能力120万t/a，服务年限为54.5a。2.3井田开辟2.3.1矿井开辟（1）开辟方式：因为本井田煤系地层上覆新生界松散层较厚，煤层埋藏深，倾角缓，故采用立井开辟方式。见矿井开辟方式图2-3-1。（2）井口位置：井口位于L-1孔西南110m处井田南部（浅部）。（3）井筒：主井井筒净直径Φ5.0m，装备一对22t底卸式多绳箕斗，担负一水平原煤提升，兼作辅助进风井。副井井筒净直径Φ6.5m，装备一对一宽一窄1.5t矿车双层四车罐笼，担负全矿井人员、材料、设备及矸石提升，并兼作主进风井。中央风井井筒净直径Φ5.5m，担负全矿井回风，风速约为8.0m/s。井筒内有全玻璃钢梯子间，作为矿井的一个安全出口。（4）水平标高：一水平标高为-708m；二水平标高初定-1020m。（5）井底车场：井底车场为卧式环行车场，层位为3煤底板砂岩设计通过能力为123.95万t/a，因为井底车场仅担负辅助运输，可以保证矿井生产能力637.8万t/a要求。见井底车场平面图2-3-2。2.3.2采区一水平共有2个上山采区（一采区和二采区），其余为下山采区，一水平达到设计生产能力时共布置2个采区生产（一采区和二采区）。（1）采区特征一采区位于工业场地东侧、二采区位于工业场地西侧，均为上山采区。一采区东西走向长1～2.4km，南北倾斜宽约2.3km，含煤1层，煤层倾角2°～12°，普通10°以下。煤层厚度2.12m～6.2m，平均4.4m。一采区千里之行，始于足下朽木易折，金石可镂Word-可编辑图2-3-1矿井开辟方式图千里之行，始于足下朽木易折，金石可镂Word-可编辑地质储量1131万t，可采储量776万t，服务年限6.2a。二采区东西走向长2.7km，南北倾斜宽约2.4km，含煤1层，煤层倾角2°～12°，普通10°以下。煤层厚度1.07～3.6m，平均3.05m。二采区地二采区为双翼采区。采区煤层以中厚煤层为主，局部较薄。（2）采区巷道布置按照采区煤层赋存特点及构造特征，采区巷道布置采用走向长壁采煤法的采区巷道系统布置。沿走向布置工作面顺槽，顺槽与上山之间采用中部车场、联络斜巷等方式联络。第三章矿井主要生产系统3.1矿井提升运输系统3.1.1矿井主要运输方式（1）煤炭运输因为运输距离长，胶带输送机可以实现延续运输，同时又具有巷道及硐室工程量省、运输环节少、管理方便、运营费低、能取得较好的经济效益等优点，因而矿井煤炭运输方式选用胶带输送机运输。主运输选用强力胶带输送机。（2）材料运输井下所需要的材料和设备从副井运至井底车场，材料利用材料车，设备使用平板车经大巷运至各使用地点。3.1.2矿井辅助运输矿井辅助运输采用12t矿用蓄电池变频电机车牵引1.5t固定式矿车运输方式，轨距600mm，轨型30kg/m，钢筋混凝土轨枕。按照罗列法计算矿车数量，并参照部分生产矿井实际矿车使用情况配备材料车、平板车数量，各类型矿车及数量见表3-1-1。表3-1-1矿井主要车辆的型号及配备顺序矿车名称型号单位数量备注11.5t固定箱式矿车MG1.7-6A辆50021.5t材料车MC1.5-6A辆4031.5t平板车MP1.5-6A辆1204特制平板车载重30t辆305人车(中后期)PRC-12辆203.1.3矿井提升系统（1）主井提升系统梁宝寺主井担负原煤提升任务。经技术经济比较，选用JKMD-3.5×4（Ⅲ）型落地多绳摩擦式矿井提升机一套，配低速直联悬挂式直流电动机（1600kW58r/min），提升容器为立井多绳12t提煤箕斗，提升主钢丝绳选用进口钢丝绳34ZBB6×28+FC1770ZZ（SS）811494，最大提升速度10.63m/s，年提升能力145万t。主井提升机主要技术参数见表3-1-2。表3-1-2主井提升机主要技术参数表名称参数主导轮直径DN3.5m主提升绳根数n14绳间距300mm天轮直径Dt3.5m允许最大静张力Fj570kN允许最大静张力差Fc180kN衬垫摩擦系数μ≥0.25提升机变位质量Gj13600kg天轮变位质量（）2×6000kg（2）副井提升系统副井负责下放材料和行人，经比较副井提升设备计划，选用JKMD-4.5×4（Ⅲ）型落地多绳摩擦式矿井提升机一套，配低速直联悬挂式直流电动机（1600kW40r/min），提升容器为一对1.5t矿车二层四车多绳罐笼（其中一个宽罐笼，一个窄罐笼），主钢丝绳选用进口钢丝绳46ZBB6×28+FC1770ZZ（SS）1472889，最大提升速度9.42m/s，最大班设计作业时光4.37h，最大班工人下井时光21.08min。主、副井提升机电气控制设备采用晶闸管直流传动提升机成套电气控制设备。表6-1-13副井提升机主要技术参数表名称参数主导轮直径DN4.5m主提升绳根数n14绳间距350mm天轮直径Dt4.5m允许最大静张力Fj960kN允许最大静张力差Fc270kN衬垫摩擦系数μ≥0.25提升机变位质量Gj29000kg天轮变位质量（=）2×11500kg3.2通风系统清新风流由主、副井→-1020m水平井底车场→-1020m水平东翼轨道运输大巷→五采区轨道上山→第一中车场→-501轨道顺槽→工作面；冲洗工作面的乏风→-501运输顺槽→五采区回风上山→-980m水平东翼回风大巷→中央风井→地面。井下爆炸材料库采用自立通风系统。清新风流由-1020m水平西翼轨道大巷进入井下爆炸材料库通道，清洗井下爆炸材料库硐室后，经专用回风斜巷进入-980m水平西翼回风大巷由中央风井排至地面。矿井一水平采用地面扩散式压风系统，压缩空气通过敷设在副井井筒的压风管路送至井下各用风地点。各采煤工作面均利用矿井主扇全负压通风，各回采面均设有自立的进回风系统。各掘进工作面均利用局部扇风机通风，采用压入式通风。井下爆炸材料库设置专用回风巷，专用回风巷与-980m水平西翼回风大巷相连。采取自立回风。按照《煤矿安全规程》要求，矿井总风量按：（1）矿井达到设计生产能力时：矿井风量177m3/s，负压1451.45Pa；（2）矿井4年左右开采瓦斯富集区时：矿井风量222m3/s，负压2844.94Pa；（3）矿井后期：进风量214m3/s，负压2926.28Pa。中央风井回风量284m3/s，其中给梁宝寺一水平回风70m3/s。3.3排水系统一水平正常排水量为516.0m3/h，考虑三灰及3煤顶、底板砂岩涌水量的不匀称性，为安全起见，一水平最大排水量取820.0m3/h。设计决定二水平矿井正常排水量为340.0m3/h，考虑三灰及3煤顶、底板砂岩涌水量的不匀称性，为安全起见，二水平最大排水量取690.0m3/h。因为本矿井为两个水平同时生产，梁宝寺一水平中后期为下山开采，为节约排水费用，后期梁宝寺一水平的矿井涌水所有由二水平排至地面，此时，二水平正常排水量为856.0m3/h，二水平最大排水量为1510.0m3/h。目前一水平在-708m水平车场设有排水系统，其水仓分内、外仓，总有效容量5100.0m3。梁宝寺一水平排水设备现已装备Dkm420G-90×9型高扬程多级离心泵5台，水泵配Y500-4-1400型10kV、1400kW、1482r/min电动机。排水设备单台泵的排水能力为404.1m3/h，囫囵一水平排水系统无法满意矿井后期的排水要求。3.4供电系统3.4.1井下供电系统井下供电电压为10000／3300／1140／660／127V，井底车场为660V，综放工作面为3300V、1140V、660V，煤电钻为127V。井下中央变电所内共KYGC-Z矿用普通型高压真空开关柜40台，开关开断流电流为12.5kA，10kV母线分三段（后期四段）。所内还设有KYDZ矿用普通型低压配电箱10台。10kV馈出线15回，分离供主排水泵(3回)（后期8回）、采区变电所(3回)、胶带输送机（4回）、低压变压器(2回)、制冷机组(2回)、备用(4回)。后期井下主排水泵增至8台负荷增强故增强一回下井电缆以满意供电要求。3.4.2井下照明系统井下照明电压为127V，用DGS-20/127Y型矿用隔爆节能荧光灯。机电硐室、主要巷道交错点，采区车场、扩散运输机巷以及工作面均有充足的照明。照明干支线衔接采用热（冷）补工艺。3.4.3井下防火措施（1）井下设消防洒水管网，并按有关规定设置消火栓。矿井设黄泥灌浆系统，对采空区灌注黄泥。（2）井底车场设有消防材料库，储备充足的消防器材工具和灭火材料。（3）井下主变电所、采区变电所均按规程规范要求设置防火栅栏两用门，以防止发生火灾时威胁硐室设备及人员安全。（4）顺槽布置采用沿空掘巷，不留煤柱，减少自燃隐患。（5）严禁超越停采线开采，停采线预留煤柱宽度不能低于25～30m，以保护好密闭及其两侧的巷道，以防煤体被压裂后漏风。（6）采区设有自立通风系统，郑重采取分区通风，防火抗灾能力强，通风系统稳定可靠。（7）建立采区、工作面局部反风系统，可实现采区内部巷道或工作面风流反向，提高采区防火抗灾能力。（8）实现风门闭锁，采区内风门均安装闭锁装置，使一组风门不能同时敞开，确保风流稳定。（9）及时密闭采空区，防止采空区漏风，搞好空顺槽的喷涂堵漏处理。（10）工作面严禁存放汽油、煤油和变压器油，使用的润滑油、棉纱、布头和纸必须放在盖严的铁桶内，并由专人定期送至地面处理，不准乱扔乱放，严禁泼洒剩油和费油。3.5瓦斯防治本矿井有瓦斯、煤尘爆炸危险，煤层有自燃发火倾向，还存在水患等不安全因素。（1）防止巷道瓦斯超限和积聚措施①防止掘进巷道瓦斯积聚在掘进巷道中最常碰到的瓦斯积聚形式有巷道顶板附近和支架附近空洞的积聚；钻孔中和打钻时的孔口附近积聚。②消除巷道顶板附近和支架附近空洞中瓦斯积聚。（2）防止打钻时的瓦斯局部积聚采取以下措施①增强打钻巷道的供风量。②依赖在巷道中安设风幛、倾斜挡板、喷射器等，以局部增强钻孔孔口附近的风速。③在钻孔中瓦斯涌出量很大时，应在孔口安设专门的密封装置，并把瓦斯引入总回风巷中。（3）掘进工作面局扇必须设置在进风口侧清新风流处，防止产生循环风。风筒出风口应随工作面掘进及时移动，确保掘进工作面有充足风量。（4）防止回采工作面与瓦斯超限①采用自立通风。保证风量及风速符合《煤矿安全规程》要求。②在回采工作面与回风巷联接处（上隅角）附近设置一道木板隔墙或抗静电帆布风幛，迫使一部分风流清洗上隅角，防止瓦斯聚拢。③当风排瓦斯能力少于工作面瓦斯涌出量时，必须采取瓦斯抽放等安全措施，确保工作面瓦斯不超限。（5）防止其它巷道瓦斯超限①独头巷道蔓延通风距离不超过6m，且巷道宽度不得小于1.5m，并常常检查其瓦斯是否超限。②所有巷道风速必须符合《煤矿安全规程》要求。③加强煤仓上口的通风，煤仓上口设瓦斯排放孔，以稀解瓦斯等有害气体，各放煤口要交替使用，以防止放煤口上方瓦斯积聚及瓦斯爆炸。3.6防治水（1）在矿井建设和生产期间，应加强水文地质勘探工作，建立完美的井上下水文观测系统，加强水文地质研究，进一步摸清水文地质条件，切实控制水文地质资料逻辑，为防治水提供科学根据，做到有针对性的防治。（2）必须郑重执行防治水的有关规定，坚持有疑必探，先探后掘的原则，保证生产中不发生突水事故，不危及人身安全和矿井生产。（3）井下有关交错道口标设醒目路标，指出水灾发生时的趋避方向。（4）设计井底车场水仓有效容量按8h矿井正常排水量设计并留有一定余量，并配备充足能力的正常排水、备用及检修水泵；井筒内设有工作、备用排水管路，其能力可在20h内排出24h的正常排水量。第四章工业广场布置与地面建造4.1工业场地平面建造工业场地主入口开南大门。场地分为厂前区、生产区、辅助生产区、风井区。见工业广场平面布置图4-1-1。厂前区：位于工业场地东南部，布置有行政、采区联合办公楼、联合建造、职工食堂、单身公寓、110kV变电所等，该区是综合行政管理、指挥中央，该区应赋予充足的绿化、美化，使其成为环境柔美的场所。生产区：位于工业场地西北部，主要有主、副井井口房、提升机房、筛分车间、原煤仓、、主厂房、浓缩车间、胶带输送栈桥、地热站、储煤场等。该区的主要承担煤炭的提升、储存、加工、外运任务。辅助生产区：该区位于场地的中西部，设有机修车间及综采设备库、材料库、棚、坑木加工房、材料设备周转场地等。风井区：位于场地北部，主要有风井、通风机房、防火灌浆站等。4.2工业建造及构筑物4.2.1地面生产系统地面生产系统由提升系统组成。提升系统主要有：主井井架、副井井架、主井绞车房、副井绞车房、主井井口房、副井井口房；其主要结构型式如下：主井井架、副井井架均为落地式多绳提升井架。主、副井井架均设置上下两天轮，主井天轮直径为4.0m，副井天轮直径为4.5m；主井井架上天轮中央标高为48.5m，副井井架上天轮中央标高为29m。井架主体为箱型钢结构，斜架基础为钢筋砼锥形基础。主井井口房及副井井口房采用钢框架结构，钢筋混凝土自立基础；主井绞车房、副井绞车房采用钢筋混凝土框架结构，钢筋混凝土条基。千里之行，始于足下朽木易折，金石可镂Word-可编辑千里之行，始于足下朽木易折，金石可镂Word-可编辑4.2.2辅属系统包括供电系统、辅助生产系统、供水系统、矿井水处理系统、风井系统、矸石系统等。主要建造如下：压风机房采用砖混结构，毛石基础；通风机房采用砖混结构，毛石基础；风道采用钢筋混凝土结构，钢筋混凝土基础；110kV变电所采用钢筋混凝土框架结构，钢筋混凝土自立基础；各种水池均采用钢筋混凝土结构；翻车机房采用钢筋混凝土框架结构，钢筋混凝土自立基础；矸石地道及栈桥采用钢筋混凝土结构；制冷站及热交换站采用钢筋混凝土框架结构，钢筋混凝土自立基础；综采设备库、材料库棚采用钢排架结构，钢筋混凝土自立基础；其它辅助建造物、构筑物采用砖混结构，毛石基础。第五章矿井建设主要经济技术指标梁宝寺煤矿改扩建原生产能力180万t/a，本次改扩建后煤矿设计生产能力达到300万t/a。本次改扩建增强生产能力120万t/a，设计工作制度为年工作日330d，日产量3636吨。矿井扩建建成移交时应完成的工作包括：矿井的提升、运输、通风、排水、供水、供电、通讯等系统；地面生产系统；为生产、生活服务的各项设施和行政福利设施；井下设计规定的所有巷道工程量；经全矿井二水平首采工作面联合试运转调试、验收合格后移交生产。表5-1-1总概算表5.1矿井设计总概算序号生产环节或费用名称概算价值吨煤投资(元/t)矿建工程土建工程设备及工器具购置安装工程其他费用合计1矿井投资46031.7012408.7523910.2714089.5317747.04114187.28951.562工程决定费7%7993.117993.1166.613矿井静态投资总计46031.7012408.7523910.2714089.5325740.15122180.391018.17吨煤投资（元/t）383.60103.41199.25117.41214.501018.17占总投资比重（%）37.6810.1619.5711.5321.07100.001铁路专用线投资1710.02120.4855.542102.083988.1233.232工程决定费（5%）199.41199.411.663铁路线静态总投资1710.02120.4855.542301.494187.5334.90吨煤投资（元/t）383.60117.66200.26117.88233.681053.07占总投资比重（%）36.4311.1719.0211.1922.19100.001选煤厂投资5803.595228.131784.272077.2214893.21124.112工程决定费（6%）893.59893.597.453选煤厂静态总投资5803.595228.131784.272970.8115786.80131.56吨煤投资（元/t）383.60166.02243.82132.74258.441184.62占总投资比重（%）32.3814.0120.5811.2121.82100.00项目建设总资金154508.001287.57表5-1-2矿井设计主要技术经济指标顺序名称单位指标1矿井设计生产能力（1）年产量万t300（2）日产量t90902在籍员工总人数（增量）人23303矿井全员效率（增量）t／工2.54在籍员工总人数（有项目）人37725扩建增量静态总投资（120万t/a）142154.726矿井静态总投资（300万t/a）万元256096.827有项目静态吨煤投资元／t853.668有项目建设投资贷款利息万元11419.219有项目动态总投资万元267516.0310有项目铺底流动资金万元934.0711有项目建设总资金万元268450.1012有项目建设总资金吨煤投资元／t894.8313有项目生产成本元／t178.9814煤产品平均售价元／t42015建井工期（扩建）个月4216有项目主要财务评价指标税后财务内部收益率%17.89税后财务净现值万元110062.20投资回收期a11.19投资利润率%20.63投资利税率%25.57借款偿还期a9.72综上所述，本矿井资源可靠，技术先进，在财务上可行。矿井的开辟建设符合国家的产业政策。该工程的顺利实施不但具有较好的经济效益和社会效益，并且还可以“一业为主”带动相关产业和相邻地区的经济发展。有利于促进区域经济的发展和满意矿业集团公司煤矿新老接替的需要。第六章建井施工决定建井施工决定是矿井正式开工前的决定工作，主要包括技术决定、工程决定、物质（器材）决定及劳动力装备和对外配合工作。惟独做好充足决定工作，才干使矿井开工后正常的、不间断的施工，最大限度的发挥施工队伍的作用，加快矿井建设速度。6.1技术决定6.1.1调查研究和收集资料通过社会调查，了解矿区详细情况条件如下：（1）交通情况梁宝寺二号井位于山东省西南部，行政区划归嘉祥县，东南距嘉祥县城约20km。本区交通方便，兖（州）新（乡）铁路经井田南部从嘉祥县城通过。该铁路从嘉祥县城向东56km至兖州，与京沪线相连；向西259km经菏泽至新乡与京广线接轨。京九铁路从井田西南部的菏泽经过。南部济宁机场已开航，可直达北京、广州等地。区内有马路直达梁山、郓城、巨野、嘉祥、济宁等城市。另有京杭运河从井田东侧通过。（2）地形条件本区属黄河冲积平原，地形崎岖，地势略呈西南高东北低，地面标高普通为+37～+40m，天然地形坡度为0.2‰。（3）水源条件按照现有水文地质资料，奥灰水含水层富水性强，水质较好，可作为本二号井供水水源。矿井水经处理后，可满意矿井生产、生活用水。（4）电源条件矿区电源充沛可靠。本煤田附近已建有荷泽发电厂及济宁发电厂，荷泽发电厂的装机容量为95万kW，济宁发电厂的装机容量为30万kW、110kV输电线路一回路接至新建嘉祥220kV变电所，一回路接至大张楼变电所。气候、气象情况本区气候温暖，四季分明，属温带半湿润季风区海洋~大陆性气候。据嘉祥气象站1959年1月至2023年年年12月的观测资料：年平均气温13.9℃，月平均最高气温28.9℃，月平均最低气温-4.7℃，日最高气温42.4℃，日最低气温-18.7℃，平均最低气温月为一月，平均气温-1.4℃。年平均降雨量650mm，年最大降雨量1088mm，年最小降雨量363.9mm。降雨多扩散在7、8月份，春季雨少，时有春旱。日最大降雨量156.2mm。年最大蒸发量2318.4mm，年最小蒸发量1472.4mm，历年最高洪水位为38.04mm。春季多南风和西南风，夏季多东南风，冬季多北风和西北风，平均风速3.3m/s。霜普通在每年11月中旬至来年4月上旬。最大冻土深度0.31m。原材料情况本区地处黄河冲积平原，农、副、林业生产发达。工业现拥有煤炭、化工、电力、机械、纺织、建材、食品等多种门类，井田东南部的济东矿区、济北矿区、兖州矿区均已建成投产，并有良好的效益。矿井建设中钢材、木材等材料主要由外地供养，水泥、砖、瓦、砂、石等材料均可由当地或附近解决。6.1.2学习设计文件，了解地质资料梁宝寺二号井副井用作升降人员、材料、设备和提升矸石。该井筒采用立井开辟方式，表土段采用冻结法施工，基岩段采用普通钻爆法施工。井筒结构特征井筒净径6.5m，井筒掘砌深度为1092.0m。表土段厚度为464.4m，采用冻结法施工，井壁结构为钢筋混凝土结构；基岩段采用普通钻爆法施工，井壁结构为钢筋混凝土及素混凝土结构。副井井筒技术特征见下表6-1-1。序号项目单位数量1井中坐标Xm.000Ym0.0002井口天然标高m+38.8803井口设计标高m+40.5004井筒设计深度m1090.55井筒净径m6.56表土段厚度m464.47风化带厚度m26.58表土段井筒最大荒径m11.2569表土段井壁结构钢筋混凝土10冻结深度m53611基岩段井筒最大荒径m9.212基岩段井壁结构钢筋混凝土及素砼13马头门水平m-1020.514井筒掘砌深度m1092.0表6-1-1副井井筒技术特征（2）井筒检查钻孔所提供的地质资料按照地质报告、地质柱状图及相关资料，井筒钻孔自上而下穿越的地层为：第四系、上第三系、二叠系，并揭露部分石炭系地层。现分述如下：①第四系（Q）：厚148.9m，为一套河湖相沉积，主要由中～巨厚层粘土家少量砂质粘土、粘土质砂及砂层组成。②上第三系（N）：厚315.50m，为一套河湖相沉积，不整合于下伏基岩之上，主要由中～巨厚层粘土夹少量砂质粘土、粘土质砂及砂层组成。③二叠系（P）：厚600.90m，包括上石盒子组、下石盒子组、山西组，主要为中～巨厚层泥岩、砂质泥岩夹中～厚沙岩、粉砂岩及煤层组成。④石炭系（C）：仅揭露石炭系上统太原组部分地层，揭露厚度37.30m，岩性为薄～中层泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、石灰岩组成。（3）第四系地下水的流速流向①66.50m处：0.46m/h；水的流向为东南向，即磁方位角为135°。②130.70m处：0.53m/h；水的流向为东南向，即磁方位角为135°。③146.70m处：0.56m/h；水的流向为东南向，即磁方位角为135°。详细地质资料见井筒钻孔柱状图。6.1.3施工图的供养与开工顺序矿井施工决定期内，设计单位除提交初步设计外，还应在施工前一个月组织施工和举行决定的施工图，并约定施工图供养计划。矿井施工计划的决定该矿井表土段采用冻结法施工，基岩段采用普通钻爆法施工。井筒开工顺序的决定主、副及中央风井同时开工。6.2工程决定按照本矿井实际情况，在施工决定期内要完成如下工作：工业场地的“五通一平”；职工生活福利设施；工业设施的建造；完成井筒开工工程及暂时工业广场的布置等。6.2.1工业场地的“五通一平”（1）场外马路场地道路已基本具备，暂时道路进场后按照需要铺设。兖（州）新（乡）铁路从井田南部嘉祥县城穿过，嘉祥站向东56km至兖州与京沪线相连，再向东可直达日照石臼港；向西259km经菏泽至新乡与京广线接轨，京九铁路从本区西部的菏泽经过；S338省道南北从井田中间穿过，向南25km可通往327国道。供电矿区电源充沛可靠。本煤田附近已建有荷泽发电厂及济宁发电厂，荷泽发电厂的装机容量为95万kW，济宁发电厂的装机容量为30万kW。110kV输电线路一回路接至新建嘉祥220kV变电所，一回路接至大张楼变电所，已签订了供电协议。供水按照水文地质资料，奥灰水含水层富水性强，水质较好，可作为本改扩建（二号井）供水水源。矿井水经处理后，可满意矿井生产、生活用水。现已投入生产的梁宝寺一水平供水水源取自奥灰水，有胜利的经验可取，所以本矿井改扩建（二号井）水源充沛可靠。通讯本井田行政电话引自梁宝寺矿一号井，本井设远端通信模块。本井田与梁宝寺一号井之间采用光缆通信。矿井生产调度，选用KTJ4H型数字程控交换机，生产调度以全自动方式与行政管理通信系统举行联网，矿井变电所与上级变电所的电力调度采用光缆通信。井下人员利用本系统可以随时随地用手机互相通话，用手机与地面调度人员举行话音联系，或者用手机打有线电话。工业场地平整及障碍物拆迁本井田地面村庄稠密，矿井生产过程中，需要搬迁的村庄应做好村庄搬迁计划，并应符合当地小城镇建设计划，妥善处理村庄压煤问题。施工期间，按照工业场地总平面布置图、竖向布置和场内道路、管线施工图等，同时施工过路管道、地下管道、场内道路路基等。6.2.2生活福利设施的建设为合理减少土地利用面积和初期投资资金，浴室，食堂合并到矿井浴室，食堂建造中。本井不再建行政办公楼,行政办公楼建在一井。联合建造是集行政、通讯安全监测监控、自动化网络、职工培训教室、煤样化验室、接待歇息室、采区办公及任务交待、更浴室、矿灯房、井口迎候及门诊井口保健急救站等的联合建造。此矿无居住区,在工业场地建单身宿舍。6.2.3工业设施的建设为确保工程施工的顺利举行，按照合理实用的原则，凿井期间，除利用建设单位提供的永远设施外，尚需施工部分工程，详见表6-2-1。表6-2-1副井工广大临工程一览表序号用途面积（m2）位置1提升机房260+220井口东、西2井口棚200井口3稳车棚（160）井口东、西4变电所160主提升机房一侧5压风机房100井口附近6材料库60井口附近7材料棚（40）井口附近8矿灯房20井口附近9机修加工厂80井口附近10木工房40井口附近11砂石场地(1200)井口附近12炸药库30矿方指定13办公室280生活区内14职工宿舍770生活区内15食堂120生活区内16锅炉房20生活区内17浴室40生活区内18更衣室100生活区内合计2500（1400）6.2.4完成井筒开挖工程（1）立井锁口工程副井井口相对标高±0.000m相当于绝对标高+40.5m；其永远锁口上平面相对标高±0.000m，下口标高-5.0m，净直径6.5m。永远锁口工程在冻结满意开挖条件前与冻结工程同时施工，为保证施工顺利及安全施工，混凝土与井壁之间加设油毡隔水，采用分片短段对称掘砌，段高控制在1m以内。采取CX55B挖掘机配合人工挖掘，金属装配式模板浇筑砼。各种出口采取模盒预留成形后采用M10水泥砂浆结合MU10机红砖砌堵，锁口在施工过程中要预留出暂时封口梁等梁窝。凿井机械化配套设备按照井筒的直径、深度和悬吊设备的类型现拟选用V型凿井井架，该井架适用于井筒直径6～8m、深度1100m、伞钻凿井、汽车排矸的条件。为适应井筒迅速施工需要，副井采用两套单钩提升系统，主钩提升选用JKZ-4.0×2.65/15绞车提升4.0m³吊桶，主要承担提升矸石、上下设备；副钩提升选用JK-3.5×2.5/20绞车提升3.0m³吊桶，承担升降人员和辅助提升物料、矸石。6.2.5暂时工业广场的布置原则（1）在工广内布置的暂时建造尽量避免拟建的永远建造位置或在使用时光上与拟建永远建造的施工时光错开。（2）暂时建造的布置要符合施工工艺流程的要求，做到合理布置。暂时工业建造、为井口服务的设施布置在井口周围。动力设施逼近负荷中央，木材、钢筋、机修加工厂房，逼近器材仓库和堆放场地。（3）符合环境保护、劳动保护、防火要求。（4）充足利用已购土地。6.3物质与施工劳动力的决定变电设备在井筒试开挖前5天以上安装并调试完毕；主、副提升机、凿井绞车、中央回转抓岩机、大模板、通风机等凿井施工设备在井筒试开挖时应部分安装并调试结束具备试挖条件，正式开挖前应所有安装并调试完毕，具备井筒开工条件；其他如水泵、伞钻等施工设备应在其投入使用前20天进场；周转材料在开工前20天，所有进场。劳动力需求见表6-3-1。表6-3-1副井井筒施工劳动力计划表单位：人工种按工程施工阶段投入劳动力情况决定期冻结段基岩段相关硐室备注管服人员17282828打眼工0151516掘砌工40606056混凝土工10212121信号工8181818包括井下信号工绞车工8141414把钩工12141414机修工21181818电工12101010钢筋工8808瓦斯检测员44合计1362062022076.4对外配合决定施工期间的施工和生活供养都需要地方政府与附近村镇的密切配合，矿井建设所需钢材、木材及部分水泥需由国家调拨，其余砖、瓦、砂、石等土产材料，均由当地供养。要搞好与当地政府的关系，争取尽可能大的外部资源。第七章立井井筒表土段施工组织设计7.1冻结计划设计7.1.1冻结计划的比较和挑选冻结外壁施工计划计划l：掘砌单行作业方式，掘砌段高按照冻结强度、岩层性质、掘进速度等综合决定，采用井圈绳捆模板或装配式大块金属模板砌壁。优点：工序容易，施工管理容易，施工较安全。缺点：井帮裸露时光较长，脱、立模劳动强度大，施工速度较慢。计划2：掘砌混合作业方式，使用整体下行式金属活动模板配铁刃角架砌壁，固定段高2.0m、3.6m。优点：井帮裸露时光短，施工安全，操作容易，井壁质量易持续，可以实现部分工序掘砌平行交错作业，施工速度快。缺点：模板加工比较复杂，外壁变径次数多，需相应增强加块。经综合分析比较，为加快施工速度，保证施工工期和施工质量，挑选计划2作为井筒冻结外壁掘砌施工计划。（2）内壁套砌施工计划计划l：使用组装式大块金属模板砌壁优点：施工工艺容易，可延续作业，井壁封水性能好，砼表面质量好。缺点：需多套模板，拆模、立模劳动强度大，需增强一层辅助盘。计划2：使用液压滑升模板砌壁。优点：工人劳动强度小，可实现砼延续浇注。缺点：滑模升降操作艰难，拆模时光难以控制确切，影响井壁表面质量，无法满意高标号混凝土井壁的施工需要。通过上述计划比较，为了保证井壁质量，增强井壁封水性能，采用计划2作为内壁套砌施工计划。7.1.2冻结深度的决定按照井检孔资料，副井第四系埋深为148.9m。主要由中～巨厚层粘土夹少量砂质粘土，粘土质砂及砂层组成。本段地层粘土、砂质粘土总厚119.85m，占该段地层的80.5%。上第三系厚315.50m，可将上第三系分为上、中、下三段。①上段：厚115.80m，主要由中～巨厚层粘土夹少量薄层砂质粘土、粘土质砂及砂层组成。②中段：厚146.30m，由两层巨厚层粘土夹一层厚0.80m的粘土砂质组成，其中上层厚108.80m，下层厚36.70m。③下段：厚53.40m，由薄～中层粘土、砂质粘土、粘土质砂及砂层组合而成。副井基岩风化带埋深为464.4m~490.9m，其中强风化带厚19.80m，由细砂岩和泥岩组成，风化强烈，强度低～极低，裂隙发育，岩芯破碎；弱风化带厚6.70m，由泥岩和细砂岩组成，泥岩含砂质，强度较低，风化较上部削弱，岩芯较残破。细砂岩长石石英砂岩，泥硅质胶结，近垂直裂隙发育。按照《矿山井巷工程施工及验收规范》及《建井工程手册》的规定决定副井冻结深度为536m。7.1.3冻结计划的决定（1）地压计算计算表土地压是，采用经验公式：P=0.013H(MPa)式中：H—副井表土埋深（m）计算得：P=0.013×464.4=6.04MPa冻土允许抗压强度决定按照下表冻土单轴抗压强度可以决定σs为2.5MPa。表7-1-1冻土单轴抗压强度序号土层性质取样深度(m)抗压强度(MPa)-5℃-10℃-15℃-18℃-20℃1粘土150.00～154.402.163.404.862粘土质砂185.60～187.102.043.535.223粘土200.00～208.002.423.274.384粘土274.70～280.402.313.154.125粘土300.00～319.403.455.346.667.546粘土350.20～367.503.835.165.956.47（3）冻结壁强度计算①冻结壁设计原则按两种极限状态设计，一是冻结壁的极限承载能力；二是冻结壁极限允许变形状态。前者对砂岩较合适，因为砂岩冻结壁具有脆性断裂的特性，因此其承载能力必须得到满意，否则可能出水冒砂；后者浓厚粘土层，因为对于粘土层冻结壁厚度及强度必须满意变形要求。②冻结壁厚度计算本设计选用下列两种公式计算冻结壁厚度：Ⅰ多姆克公式（≤300m）：Ⅱ亚洛夫、托列茨基公式（＞300m）：式中：—井筒掘进荒半径（m）—控制层地压（MPa）—冻土长时抗压强度（MPa）—掘、砌段高度（取2m）—冻结壁厚度（m）（计算结果见表7-1-2）（4）冻结壁平均温度计算采用成冰公式：tc=toc+0.25tntoc=t（1.135-0.352-0.875/+0.266）-0.466式中：—冻土平均温度（℃）—盐水温度（取t=-28℃）—井帮冻土温度（取tn=-7℃）—冻结孔间距（m）—冻结壁厚度（m）（计算结果见表7-1-2）表7-1-2冻结壁厚度及平均温度计算结果表深度（m）土性冻结壁设计厚度（m）设计平均温度(℃)冻结天数（d）冻结孔距荒径(m)预计冻结壁厚度（m）预计井帮温度（℃）预计平均温度（℃）186粘土质砂3.6-81271.38.6-5～-7-11.7280钙质粘土4.7-1014618.5-8～-10-13.4370粘土质砂6.2-121761.958.5-6～-8-15.2464砂质粘土8.6-172141.658.7-11～-13-17.4按照计算结果并结合国内外施工的深冻结井冻结壁设计厚度，决定控制层冻结壁设计厚度为8.6m（掘砌裸露段高2.0m，空帮时光20小时）。（5）冻结孔深度按照梁宝寺二号井实际地质情况及业主对工期质量的实际要求，并参照附近龙固矿井、赵搂等矿井冻结设计、施工情况，决定采用三圈加防片孔冻结计划。①外圈孔深度外圈孔均采用全深冻结，冻结深度485m。冻结深度穿过表土层进入风化带并穿过强风化带，目的是保证强风化带以上冻结壁厚度和强度。②中圈孔深度中圈孔均采用全深冻结，冻结深度536m，保证冻结基岩段封水，提高冻结壁强度。③内圈孔深度内圈孔采用全深冻结，冻结深度490m。穿过风化带，保证冻结壁早交圈，按时开挖，加快下部冻土向内发展速度，提高冻结壁强度。④防片孔深度因为上部井壁均较薄，且内圈孔上部离荒径均较远，0～186米井壁厚度为1.20米，186米～280米井壁厚度为1.5米，内圈孔上部离荒径2.25～2.55米。考虑到上部冻土发展速度较慢，而要求开挖时光又短，开挖时易浮上塌帮，因此结合井壁结构与掘砌速度，设防片孔深度282米。（6）冻结孔偏斜要求浓厚表土层冻结井施工中，冻结孔施工质量的好坏直接影响冻结工程的成败，为保证冻结壁匀称稳定，结合规范要求，提出冻结孔在300m以上钻孔偏斜率≤2.5‰；300m以下按靶域施工,靶域半径0.7m,防片孔向内偏斜≤300mm，其它冻结孔向内偏斜≤500mm。最大孔间距表土段：外圈孔、内圈孔≤2.6m，中圈孔、防片孔按偏斜及靶域要求；基岩段≤4.5m。（7）冻结圈径与孔数计算①外冻结孔圈径与孔数圈径：孔数：式中：—外冻结孔布置圈直径（m）—井筒掘进荒直径（m）—冻结壁厚度（m）—冻结孔开孔间距（取1.6m）—冻结孔设计偏斜率（取0.25%）—最大地压深度（m）计算得：=10+2（0.6×8.6+0.25%×485）=22.5m=3.14×22.5÷1.6=44②中冻结孔圈径与孔数圈径：=17.5m孔数：=29③内冻结孔圈径与孔数圈径：=13.90m孔数：=29④防片孔圈径与孔数按照开挖时光和上部孔到荒径距离及预测冻土发展速度，决定防片孔圈径为11.5m，孔数为12个。（8）开孔间距的决定按照公式：计算得：外圈孔=1.64m、中圈孔=1.89m、内圈孔=1.48m、防片孔=3.0m。（9）冻结管的选用外圈≤260m采用Φ140×620#优质低碳钢无缝管，内管箍衔接；≥260m采用Φ159×720#优质低碳钢无缝管，内管箍衔接。中圈≤250m采用Φ140×6;≥250m采用Φ159×7。内圈≤240m采用Φ140×6;≥240m采用Φ159×7。防片孔Φ140×6mm20#优质低碳钢无缝管，内管箍衔接。（10）测温孔布置布置原则：地下水流上方、冻结壁外侧最大孔间距处；冻结壁内侧界面处；冻结壁外侧主面、界面处；尽可能匀称布置。为加强对冻结壁温度场的监测，设计4个测温孔，其中2个外测孔，深度为485m/1个、536m/1个；2个内测孔，深度485m/1个、485m/1个；测温孔均采用Φ108×5mm优质低碳钢无缝管，内管箍衔接，管底密封。（11）水文孔布置布置原则：位于井筒断面内，普通据中央1~2m，不妨碍提升和掘砌。设计三个水文孔：深度分离为460m、265m、149m；水文管规格均采用Φ140×6无缝钢管，外管箍衔接。（12）冻结制冷系统设计①冻结管散热能力计算为了计算冻结站的制冷能力，必须首先计算冻结站的散热能力。采用公式：（KJ/h）式中：—冻结管直径（m）—冻结深度（m）—冻结孔数（m）—冻结管散热系数（KJ/m²·h）计算得：=8370KJ/h②冷冻站蓄冷量计算采用公式：（KJ/h）式中：—冷量损失系数（取1.15）—冻结管散热能力（KJ/h）计算得：=8370×1.15=9626KJ/h7.2表土掘进7.2.1开挖时光的决定（1）冻结壁扩展速度按照梁宝寺二号井实际地质情况及土层性质，结合附近已施工矿井实际冻土发展速度，选取控制层冻土发展速度均取向内16mm/d、向外12mm/d。（2）冻结壁交圈开挖按照要求，300m以上内圈冻结孔最大孔间距应控制在2.1m以内。预计交圈时光：=50～70天。预计试挖时光：=75天。实际试挖时光应按照水文孔实际冒水时光、冻土实际发展速度、冻结壁厚度发展情况、掘砌单位决定情况及掘砌速度与冻土发展的关系，由业主、监理、冻结单位、掘砌单位、设计院共同研究决定。（3）开挖后冻结时光按业主要求，试挖至正式开挖为：15天，正式开挖至停机为198天。（4）冻结总工期按照以往经验和该井筒的地质条件预计冻结总工期为288天。7.2.2掘进段高的决定按照冻土实验资料，在抗压强度低、蠕变变形大的巨厚粘土层中要求采用小段高（＜2.5米）、减少井帮裸露时光的方式迅速通过。因此在该井筒280米以下浓厚粘土层段高≤2.5m，空帮时光小于20小时，须要时段高和裸露时光还要缩小，280米以上掘砌段高≤3.0m，空帮时光小于24小时。决定掘砌裸露段高2.0m，空帮时光20小时。7.2.3冻结段掘进方式及施工设备的挑选因为岩层性质和冻结时光的长短不同，冻结壁进入井筒荒径的厚度也不同，要按照详细情况采取不同的挖掘主意。当冻土未进入荒径时，且距离荒径较远时（大于500mm）的松散不稳定土层，采用风镐、铁锹、配合抓岩机从井心向四面环形台阶式挖掘装罐，当冻土扩入井帮不多时，采取超前抓、掘未冻土并用风镐刷帮。当井心所有冻实，采用风镐或机械破岩，全断面掘进。当冻结强度大或风化岩段时，采用钻爆法掘进。需要放炮时，原则上浅打眼、少装药、松动破岩为宜，以确保冻结管安全。7.2.4风动工具的防冻措施冻结段施工时，风动工具的防冻工作是提高井筒施工速度的关键工作，因此在施工中拟采取以下措施减少压风中的水份，提高压风干燥程度。（1）压风管未入井前，在冷冻沟槽中绕一圈，将水从压风中冷凝分离。（2）在井口附近压风管中加设油水分离器和压风脱水器。（3）油水分离器每小班放水两次，冷冻沟槽压风管储水器和压风脱水器底部设置的放水阀每隔两小时放水一次，保证压风正常供养。（4）风动工具采用灌注酒精直接解冻。（5）冻结段施工时，使用排水管作为备用压风管。7.2.5冻结管偏入井内的处理主意对因打钻措施不当偏斜过大或因测斜误差大未能准决定出偏斜位置造成冻结管偏入井内时，采取如下措施：（1）决定偏入井内的冻结管号，关闭阀门，停止盐水循环。（2）当冻结管偏入荒径小于0.2m和偏入长度小于2m时，不必割除，而用黄泥和油毡纸包扎，使之与混凝土隔离，以便拔管。（3）当冻结管偏入荒径大于0.2m和偏入长度大于2m，而对井壁的厚度和强度影响较大时，冻结管应该割除。（4）在查明或提出处理措施前，破土要防止风镐或风铲击破冻结管。（5）偏入部分冻结壁薄弱时，应缩短段高，及时筑壁。7.2.6冻结管断裂的处理主意对因冻结管接头质量差或冻结壁强度低、井帮稳定性差、段高过大、冻结壁变形过大以及爆破影响造成冻结管断裂盐水泄露时，采取以下措施：（1）断裂的冻结管必须赶紧关闭阀门，停止盐水循环。（2）在井帮稳定性较差的粘土层、钙质粘土层采取小段高施工。（3）施工掘砌段高控制在2.0m左右,地面决定一套1.2m高的模板,一旦浮上异常情况,赶紧采用小段高施工。（4）施工时要先挖超前小井，小井控制在1.5m以下，然后再逐步向帮部开挖，刷帮过程中，由班长专职负责观测盐水侵蚀情况，一旦浮上有柔软带、裂隙、渗水等异常现象，品味是否是盐水泄露，及时汇报，须要时赶紧停止施工，将所有人员撤离至地面。（5）断管较多时，要加快掘砌速度，尽快施工至要求深度，举行套壁。当发现危及安全施工时，应赶紧提前转入套壁施工。7.3井壁施工7.3.1冻结外壁施工冻结段外壁采用短段掘砌混合作业方式。冻结段表土段使用风镐和高效风铲结合CX55B小型挖掘机举行挖掘，抓岩机装罐。采用全断面一次掘进，先挖净径以内部分，然后逐段刷帮。按照表土段土层的固结程度和硬度，适时采用松动爆破法施工。冻结基岩段采用风镐、高效风铲结合CX55B小型挖掘机掘进；若遇硬岩则采用普通钻爆法施工，全断面一次爆破，采用SJZ6.7型伞钻，YGZ-70型导轨式凿岩机钻眼（当伞钻施工不到周边炮孔时，用手持式风动凿岩机施工周边眼），眼深2.5～4.0m。选用T210水胶炸药，掏槽眼、辅助眼使用Φ45×500mm药卷延续装药结构，周边眼使用Φ35×500mm药卷，采用木条预留缓冲层装药结构，使用直眼掏槽方式掏槽，实现光面爆破。周边眼的装药系数小于50%。选用电磁雷管，反向装药，磁环大串联的联线方式，全断面一次爆破。按照冻结钻孔偏斜图决定周边眼的位置，保证周边眼距冻结管的距离不小于1.2m，采用光面、光底、弱震、弱冲爆破技术，实现全断面光面爆破。使用一台HZ-6型抓岩机装罐。7.3.2冻结内壁施工为了保证井壁质量，增强井壁封水性能，使用液压滑升模板砌壁。当外壁施工至垂深520m位置时，拆除整体活动金属模板升井，按设计要求掘出内外壁整体现浇段（8m），增设锚网暂时支护；当掘至垂深528m位置，停止掘进，找平工作面，组装金属模板，先浇筑整体浇筑段及支撑圈段砼，接着挂装第四层吊盘，转入内壁套砌施工。施工人员利用二层吊盘除去外壁表面冰霜，铺设安装塑料板；三层吊盘组装模板，绑扎钢筋，浇筑、振捣砼，砼入模每次浇筑厚度不得超过300mm，振捣分布间距普通为300～400mm，不得有漏振和震动棒碰撞钢筋的情况。四层吊盘拆除模板，养护混凝土井壁等工作，保证套内壁工作自下而上延续不间断地举行。若冻结施工速度滞后于井筒掘进速度时，为保障井筒掘砌施工安全，应及时调节施工计划，可对内层井壁套砌采取分次套壁施工。在增设一个5～8m段高的整体浇注段（暂时壁座）施工完毕后，即可先行套砌已完成的冻结段井筒内壁，以确保井筒冻结段内、外层井壁施工安全。7.3.3井筒衔接处施工计划马头门两翼按设计要求与井筒同时施工，下行分层作业，采用锚注网喷与钢筋砼联合支护，和井筒整体灌溉砼，其余部分马头门另行分侧正台阶法施工。7.3.4混凝土质量控制（1）混凝土配合比控制 井筒井壁砼设计有C30、C35、C40、C50、C55、C60、C65七种强度等级。在施工冻结段外壁时需掺加高效防冻早强减水剂；在施工冻结段内壁及基岩段井壁时需掺加防渗密实剂。（2）混凝土的制作与输送①材料挑选：水泥按照砼设计强度不同举行挑选，砂为中粗砂，石子为2~4cm的坚硬碎石，级配、含泥量等各项指标符合规定，水采用干净水，不含酸、碱及油污。②混凝土的拌制：在井口附近设搅拌站，安装JS-750型搅拌机。施工时按配合比配制混凝土，配料经电子计量器郑重计量后集入搅拌机拌和。③混凝土输送：混凝土经搅拌机拌制好后装入2.0m3或2.4m3底卸式混凝土吊桶，利用提升钩头将吊桶下放到吊盘处，卸入受料槽，经分灰器的胶质软管流入模板内。（3）提高混凝土早期强度的措施为提高高标号混凝土的早期强度、防渗能力，确保高标号混凝土的施工质量，设计要求冻结段井壁C50（包括C50）～C65（包括C65）混凝土为高强、高性能硅粉混凝土，硅粉添加量约为水泥用量6～8%，实际掺量通过实验结果决定。第八章立井井筒基岩段施工组织设计8.1立井井筒基岩段施工计划设计8.1.1施工计划的挑选现按照国内现有的几种施工方式举行综合比较。掘砌单行作业①长段掘砌单行作业：段巍峨，普通30～100m，常用60～80m。优点：掘砌工序单一、施工组织容易、凿井设备少、宜布置。缺点：多一套暂时支护的工序、掘砌工序倒替清底排水、拆按管理耗时长、成井速度慢。适用条件：适用于井深＜400m，净直径＜5.5m，施工设备不足时。②短段掘砌单行作业：段高2～4m。优点：取消暂时支护工序，从而节约了架设和拆按暂时设备工序的时光和材料；围岩裸露时光较短，掘进工作面交安全。缺点：掘砌工序交替频繁、短段掘砌井壁接茬较多，有损井壁质量。适用条件：围岩基本稳定、涌水量小，不受井深和井径的影响。掘砌平行作业①长段掘砌平行作业在井筒相邻的两个井段的不同深度处，使掘砌两大作业能够平行完成。②短段掘砌平行作业在井筒的不同深度处举行，掘进自上而下，砌壁自下而上举行。优点：充足利用深井的深度空间，成井速度较单行作业快。缺点：施工组织复杂、井内吊挂设备多、一次性投入大、管理难度大。适用条件：井筒深度＞400m、井筒净直径＞5.5m、凿井设备充沛、围岩稳定或中等稳定、井筒涌水量＜40m³/h。掘砌混合作业优点：经济效益较平行作业单行作业都好；永远井壁紧跟掘进断面无暂时支护，即节约了支护费用和时光又确保了安全；成井速度快。缺点：井壁茬缝较长段作业多。适用条件：可适用于不同深度和断面的井筒，也适用地质稳定程度不好的条件，但要求井筒涌水量做预先处理，普通＜5m³/h.掘砌安一次成井优点：充足利用了永远设备，凿井设备投入少，井内、外吊挂布置容易，减轻了井架荷载，缩短了施工过渡段的改装期，成井较快，工期短。缺点：施工工序复杂，安全较难管理，组织工作复杂；施工设备材料多；决定工作量大，建设投资要提前到位，要求工程条件郑重。适用条件：围岩稳定、井筒涌水量＜10m³/h.综上所述，结合井筒的地质、水文情况、施工装备水平、工人的技术水平，举行分析比较决定采用短段掘砌混合作业方式。中深孔光面爆破，一掘一砌，掘砌段高3.6m。8.1.2施工参数的决定炮眼深度决定按照井筒穿过的岩层特征和所选用的钻眼机械、爆破器材、作业方式等条件，决定炮眼深度为4.0m。掘砌段高因为基岩段施工采用钻爆法，光面爆破，预期爆破每循环进尺3.6m，井壁采用整体下滑模板，每周井壁由三块模板组成，模板高度3.6m，因此掘砌段高为3.6m。成井速度的决定式中：—炮眼深度（m），取4.0m。—每月实际工作天数，取30天。—日循环数，取1.0。—炮眼利用率，取0.9。—月正规循环率，取0.85。计算得：=4×30×1.0×0.9×0.85=91.8m最后决定月成井速度为91.8m/月。8.1.3工作面施工机械配备（1）凿岩机：SJZ6.7型伞钻、YGZ-70型导轨式凿岩机钻眼；（2）抓岩机：HZ-6型中央回转式抓岩机；（3）主提升：JKZ-4.0×2.65/15绞车提升4.0m3吊桶；（4）副提升：JK-3.5×2.5/20绞车提升3.0m3吊桶；（5）排矸：设计落地矸石仓，选用自卸汽车，装载机装车，扩散排矸。8.2井筒基岩段掘进8.2.1钻眼设备与爆破材料的挑选（1）钻眼采用FJD-6.7型伞钻，配备YGZ-70型导轨式高频凿岩机，Φ25mm、4500mm长的中空六角钢长钻杆，Φ55mm的十字钻头钻眼。（2）爆破选用T100中威力水胶炸药、导爆管、毫秒延期电磁雷管、高频发爆器起爆。放炮时电源采用380V交流电。爆破原始条件见表8-2-1。8.2.2爆破参数与爆破图表（1）按照井筒穿过的岩层的特征和所选用的钻眼机械、爆破材料、钻眼机具、以及结合成井速度、排矸能力、作业方式以及劳动组织等因素决定。炮眼布置图见图8-2-1。炮眼深度为3.0～4.0m的中深孔，直眼掏槽，掏槽眼、辅助眼采用Φ45×500mm水胶炸药正向偶合延续装药，周边眼采用空气柱式装药，起爆顺序为从掏槽眼开始，按辅助眼和周边眼依次起爆，联线方式为并联。炮眼数目、角度①掏槽眼：采用中深孔三阶直眼掏槽，一阶掏槽眼眼深1m，圈径1.4m，眼距880mm，布置5个炮眼，装药系数0.6，角度90°；二阶掏槽眼眼深2.1m，圈径1.8m，眼距942mm，布置6个炮眼，装药系数0.5，角度90°；三阶掏槽眼眼深4.2m，圈径2.5m，眼距872mm，布置9个炮眼，装药系数0.32角度90°。②周边眼：炮眼布置圈径取7.6m，炮眼数目，其中为井筒掘进直径，为周边眼的眼距，可取597mm，得=40个，取40个。则眼深4.0m，眼距597mm，角度取87°，装药系数为0.3。③辅助眼：拟布置两圈炮眼，取圈距=900mm，则，其中为炮眼密集系数，普通取1.0～1.2，现取1.1，紧邻周边眼的一圈辅助眼取0.8～1.0，现取0.9。装药系数为0.45，计算结果见炮眼装药量表8-2-3。实现光面爆破的主要技术措施①周边眼要加密，并采取相宜的周边眼眼距和最小抵御线，二者之比普通为0.8～1.0。②选用适当猛度的炸药和装药结构。③采用最佳的周边眼单位长度的装药量。④采用同段雷管同时起爆。⑤起爆顺序为周边眼在其他眼之后。⑥超挖与欠挖尺寸必须符合有关质量标准规定。⑦爆破预期效果见表8-2-2。表8-2-1副井基岩段爆破原始条件表序号名称单位数量备注1井筒深度m562.5基岩段2井筒净径m6.53井筒荒径m7.64掘进断面m245.375岩石条件f4～66瓦斯条件低7涌水情况m3/h<10图8-2-1炮眼布置图表8-2-2爆破预期效果表序号爆破指标单位数量1炮眼利用率%902每循环进尺m3.63每循环爆破实体岩石量m³167.64每循环炸药消耗量kg1935单位原岩炸药消耗量kg/m³1.156每米井筒炸药消耗量kg/m53.67每循环炮