千米立井施工方案及流程

千米立井施工综合技术方案一、项目概况与地质条件分析1.1工程基本参数本工程为深部资源开发配套立井工程，设计井深1200m，净直径8.0m，掘进直径9.2m，采用钢筋混凝土支护结构，支护厚度600mm。井筒穿越第四系松散层（厚约180m）、二叠系砂岩（厚约450m）及石炭系灰岩（厚约570m），设计服务年限50年，承担矿井主提升、通风及人员物料运输功能。1.2地质条件特征水文地质：预计井深650m处遇奥陶系灰岩含水层，静水位+38m，涌水量达80m³/h，需采用地面预注浆堵水；松散层段存在3层流沙层，累计厚度42m。地应力：井深1000m以深最大水平主应力达35MPa，存在岩爆风险，需采取卸压措施。地温：井底恒温带深度30m，地温梯度2.8℃/100m，井底温度预计35℃，需实施人工降温。1.3施工重难点超深立井装备与提升系统匹配性高地温、高地应力耦合作用下的支护体系设计大涌水量含水层的综合治理千米级井筒垂直度控制（允许偏差≤1/6000）二、施工总体部署2.1施工组织架构采用项目经理负责制，设置：技术部：负责施工方案优化、地质预报、测量控制施工部：下设掘进队（钻爆班、出矸班）、支护队（钢筋班、浇筑班）、机电队安质部：实施全过程安全质量监控物资部：保障钢材、水泥、炸药等材料供应2.2施工分区规划地面区：布置混凝土搅拌站（HZS120型）、钢筋加工棚（30m×15m）、空压机房（4台20m³/min空压机）、降温系统（制冷量1200kW）井口区：安装两套提升系统（主提JKZ-3.5/15.5型提升机，副提JK-2.5/20型）、FJD-6型伞钻操作台井下区：分掘进工作面、支护作业面、临时水仓（容积200m³）、候罐室等功能区域2.3施工设备配置设备类型型号规格数量主要参数伞形钻架FJD-61台最大钻孔直径120mm，钻深5m抓岩机HZ-62台斗容0.6m³，提升速度1.2m/s模板整体金属下行模板1套高度4.2m，自重28t混凝土输送泵HBT80C2台理论排量80m³/h，工作压力16MPa激光指向仪JJG-82台射程1500m，光斑直径≤5mm/1000m三、关键施工工艺3.1井筒掘进作业3.1.1钻爆参数设计掏槽方式：采用直眼桶形掏槽，掏槽眼深度5.2m，直径120mm，装药量4.5kg/眼周边眼：间距500mm，抵抗线600mm，采用φ32mm乳化炸药，不耦合系数1.5循环进尺：4.8m，炮眼利用率92%，循环作业时间18h，月进尺192m3.1.2出矸系统采用"抓岩机+吊桶+地面翻矸"工艺，主提吊桶容积4m³，副提吊桶容积2m³，提升循环时间：主提：4m³吊桶装满矸石（约8t），提升速度6m/s，单程运行时间200s副提：辅助材料运输，单程运行时间220s班出矸量：320m³，日循环3个，日进尺14.4m3.2支护施工技术3.2.1临时支护松散层段：采用管棚+注浆加固，管棚规格φ108mm×6mm，环向间距300mm，注浆压力2.5MPa岩爆段：实施锚网喷联合支护，锚杆φ22mm×2500mm，间排距800×800mm，喷射C25混凝土厚150mm3.2.2永久支护混凝土强度：基岩段C40，含水层段C50，抗渗等级P8钢筋配置：竖筋φ25mm@200mm，环筋φ20mm@250mm，采用钢筋绑扎胎具定位浇筑工艺：整体模板下行浇筑，分层厚度500mm，振捣时间30s/点，混凝土初凝时间控制在8h以上3.3特殊地层处理3.3.1含水层治理地面预注浆：在距井口15m处布置6个注浆孔，终孔深度700m，采用分段下行注浆，水灰比1:1~0.8:1，注浆终压8MPa工作面预注浆：当涌水量＞10m³/h时实施，止浆垫厚度5m，采用水泥-水玻璃双液浆，凝胶时间30~60s3.3.2岩爆防治应力释放：超前钻孔卸压，孔径150mm，孔深8m，环向布置12个孔主动防护：采用高强度锚索（φ21.8mm×8300mm），预紧力150kN，配合金属网+喷射混凝土监测预警：安装微震监测系统，实时监测岩体应力变化，预警阈值设为2000counts/h3.4井筒装备安装罐道安装：采用刚性组合罐道，接头间隙≤0.5mm，垂直度偏差≤1mm/10m，全长累计偏差≤30mm梯子间：采用钢结构装配式，踏板间距300mm，扶手高度900mm，安装后做荷载试验（1.5倍设计荷载）管路安装：排水管采用φ219mm×10mm无缝钢管，法兰连接，打压试验压力2.5MPa，保压30min无泄漏四、施工进度计划4.1里程碑节点施工阶段工期（天）主要工作内容施工准备60设备安装、地面预注浆、临时设施建设表土段施工90180m松散层掘进与支护基岩段施工4801020m基岩段掘进支护（含含水层处理）井筒装备120罐道、管路、梯子间安装联合试运转30提升系统调试、通风系统测试总工期780含不可预见工期60天4.2进度保障措施资源保障：储备3个月用量的水泥（P.O42.5R）、钢材（HRB400E）等主要材料设备保障：关键设备配备备用件（如伞钻液压系统、提升机主轴等）工艺优化：采用"掘支平行作业"模式，支护作业滞后掘进工作面30m激励机制：设立月进尺考核奖，超额完成部分按100元/m奖励施工队五、质量安全环保控制5.1质量管理体系原材料控制：每批水泥进行3天、28天强度检测，钢筋做拉伸、弯曲试验，合格率100%工序验收：执行"三检制"（自检、互检、专检），重点控制：井筒中心偏斜：每50m测一次，允许偏差≤15mm混凝土强度：每20m³留置1组试块，28天强度达标率100%钢筋保护层厚度：允许偏差+10mm，-5mm，合格率≥90%5.2安全防护措施5.2.1重大危险源管控提升系统：每日检查钢丝绳磨损（断丝数≤12丝/捻距）、制动系统灵敏度（空动时间≤0.5s）防坠器：每月做不脱钩试验，每半年做脱钩试验，制动距离≤0.5m（按最大提升速度计算）瓦斯管理：配备KJ90X安全监控系统，瓦斯浓度≥0.5%时自动切断电源5.2.2应急管理编制12项专项应急预案（冒顶、透水、火灾等），每季度组织演练井下设置避难硐室，配备48h应急物资（食品、水、自救器）地面建设应急救援中心，配置2台应急柴油发电机（功率800kW）5.3环境保护措施噪声控制：空压机房设置隔音屏障（降噪量≥25dB），破碎机安装隔音罩扬尘治理：出矸场设置雾炮机（覆盖半径30m），运输车辆安装自动篷布废水处理：建设三级沉淀池（总容积500m³），处理后水质达到《煤炭工业污染物排放标准》（GB20426-2006）固废处置：掘进矸石综合利用率≥85%（制砖、路基填料），生活垃圾集中清运六、技术创新与应用6.1智能化施工技术远程监控系统：在地面调度中心实时监测井下工况（温度、压力、设备状态）自动浇筑系统：通过PLC控制混凝土输送量，实现浇筑速度（2m³/min）与振捣频率联动数字孪生建模：建立井筒三维模型，将实测数据与设计模型比对，偏差预警及时率100%6.2深部降温技术采用"地面集中制冷+井下局部降温"联合系统：地面制冷站：两台螺杆式制冷机（单机制冷量600kW），提供7℃冷水井下换热站：布置两台螺旋板式换热器，将工作面风流温度降至26℃以下个体防护：为作业人员配备冰背心（持续制冷时间4h）6.3地应力监测技术安装应力传感器（量程0~60MPa），监测频率1次/2h采用钻孔触探法，每100m进行一次地应力测试建立地应力数据库，实时调整支护参数七、竣工验收标准7.1主控项目井筒全深垂直度偏差≤200mm（设计1200m，允许偏差1/6000）混凝土结构表面平整度≤8mm/m²，无蜂窝、麻面（面积≤0.5%）罐道梁安装水平度≤0.5mm/m，接头两侧高差≤0.3mm提升系统最大运行速度9.6m/s，加减速度0.5m/s²，运行平稳性≤0.15g7.2资料归档要求施工日志、隐蔽工程验收记录、材料试验报告等资料完整井筒实测纵剖