竖井施工方案及专项安全措施

竖井施工方案及专项安全措施一、工程概况1.1竖井基本参数本项目竖井为矿山主通风井，设计净直径6.5m，井深428m，井筒支护采用“喷射混凝土+钢筋网+锚栓+模筑混凝土”复合结构：井颈段（0~30m）模筑混凝土厚度500mm，强度等级C35，配筋为Φ20@200双层双向钢筋网，锚栓采用Φ25螺纹钢，长度2.5m，间距1.5m×1.5m，梅花形布置；井身段（30~418m）喷锚支护厚度150mm，强度等级C25，模筑混凝土厚度350mm，强度等级C30，配筋为Φ16@250单层双向钢筋网，锚栓长度2.0m，间距1.8m×1.8m；井底段（418~428m）加厚模筑混凝土至600mm，强度等级C35，设置双层Φ22@200钢筋网，与后续巷道支护结构刚性连接。竖井井口绝对标高+1876.2m，井底车场绝对标高+1448.2m，井筒穿过地层依次为：0~12m第四系粉质黏土、碎石层，12~68m强风化安山岩，68~289m中风化安山岩（节理发育，局部含裂隙水，单孔涌水量最大3.2m³/h），289~428m微风化安山岩（岩体完整性系数0.78，普氏系数f=8~10）。设计井筒总涌水量不超过8m³/h，采用工作面预注浆+壁后注浆组合治水方案。1.2施工目标质量目标：井筒成型偏差符合《矿山井巷工程施工及验收规范》要求，半径偏差≤+50mm、≤-30mm，井壁混凝土强度合格率100%，无贯穿性裂缝、渗漏水点，支护工程质量优良率≥95%。工期目标：总工期182日历天，其中井筒开挖120天，支护及注浆47天，井底清理及验收15天，平均月成井进度≥70m。安全目标：杜绝死亡、重伤事故，轻伤事故频率≤1‰，无火灾、透水、高处坠落、物体打击等较大安全事故，职业病发病率为0。环保目标：施工废浆经沉淀处理后循环利用率≥90%，井口扬尘浓度≤0.5mg/m³，场界噪声昼间≤70dB、夜间≤55dB。二、施工总体部署2.1施工准备2.1.1技术准备完成地质详勘报告、施工图会审及设计交底，编制施工组织设计、专项安全方案、应急预案并完成专家论证；对所有作业人员进行三级安全教育及技术交底，特种作业人员（爆破工、绞车司机、信号工、起重工、电工、焊工）100%持证上岗；完成井筒中心线、水准点的布设及复核，井口设置4个永久控制点，精度符合矿山测量规范要求，施工期间每10天复核一次。2.1.2现场准备井口施工区域采用2.2m高彩钢围挡封闭，设置门禁系统，非施工人员严禁进入；平整井口场地，铺设200mm厚C25混凝土地面，设置3‰坡度向四周排水沟，井口周围3m范围内不得堆放物料；完成“三通一平”，供电容量1200kVA，采用双回路供电，备用2台500kW柴油发电机组，停水断电后1min内自动切换；供水能力20m³/h，满足施工及消防需求；搭建井口操作棚、绞车房、炸药库、材料库、钢筋加工场等临时设施，炸药库距离井口≥500m，符合民用爆炸物品储存安全规范。2.1.3设备准备配置主提升系统：JK-3.0×2.5型单滚筒绞车，提升速度最大5m/s，配套11t吊桶，钢丝绳采用6×37+FC-Φ40型，公称抗拉强度1870MPa，安全系数≥10；凿井井架采用IV型金属井架，高度28.5m，天轮平台设置4组天轮，分别对应吊桶、抓岩机、吊泵、风筒；配套HZ-6型中心回转抓岩机（斗容0.6m³）、YGZ-90型凿岩机6台、Φ50mm“一”字型合金钻头、3m长钎杆、DC50-80×8型吊泵（流量50m³/h，扬程640m）、Φ800mm胶质风筒（配2台2×55kW轴流式通风机，风量30m³/s，风压3800Pa）、整体下移式金属模板（高度3.6m，直径6.45m，采用12个液压千斤顶同步脱模）。所有设备安装完成后经第三方检测合格，出具检测报告后方可投入使用。2.2施工顺序采用“短段掘砌混合作业法”施工，按以下顺序循环作业：1.测量放线→2.凿岩钻孔→3.装药爆破→4.通风排烟→5.安全检查及排险→6.装岩出渣→7.锚喷临时支护→8.钢筋绑扎→9.立模浇筑混凝土→10.壁后注浆（每掘砌20m进行一次）→11.重复上述工序至井底设计标高→12.井底清理及附属设施安装→13.竣工验收。每循环进尺3.2m，循环时间18小时，其中凿岩4h、爆破通风1h、出渣6h、支护6h、辅助作业1h，每天可完成1.33个循环，日进尺≥4.2m。三、主要施工工艺及技术参数3.1凿岩爆破作业3.1.1炮孔布置采用直眼掏槽+辅助孔+周边孔的布孔方式，总炮孔数88个：掏槽孔：8个，孔径50mm，孔深3.5m，孔间距0.6m，布置在井筒中心1.2m范围内，装药系数0.8，采用反向连续装药。辅助孔：3圈共52个，孔径50mm，孔深3.4m，圈间距1.0m，孔间距0.8m，装药系数0.7，连续装药。周边孔：28个，孔径50mm，孔深3.3m，孔间距0.6m，最小抵抗线0.7m，采用光面爆破，装药系数0.3，采用不耦合装药（药卷直径32mm，与孔壁间隙≥10mm），孔口堵塞长度≥0.5m。3.1.2爆破参数采用2岩石乳化炸药，毫秒延期电雷管，总装药量248kg，单位炸药消耗量1.92kg/m³；起爆顺序为掏槽孔→第一圈辅助孔→第二圈辅助孔→第三圈辅助孔→周边孔，段间延期时间25ms，总延期时间≤130ms；爆破后岩石块度≤30cm，便于抓岩机装岩，井筒成型超挖量≤150mm，欠挖量≤50mm。3.1.3作业要求钻孔前由测量人员放出井筒轮廓线，标出每个炮孔位置，开孔偏差≤20mm，钻孔角度偏差≤1°，孔深偏差≤50mm；装药前清理孔内岩粉，由专职爆破工按设计装药，联网后由技术负责人复核，确认无误后人员全部撤离至井口100m外安全区域，发出3次预警信号后方可起爆；爆破后通风时间不少于30min，待炮烟散尽后由瓦斯检测员、安全员先下井检查，确认无有毒有害气体、无盲炮、围岩稳定后方可允许其他作业人员下井。盲炮处理严格遵守爆破安全规程：首先切断爆破区域电源，设置警戒，严禁掏挖盲炮或拉出雷管；可在距离盲炮孔≥30cm处钻平行孔，装药起爆诱爆；或用木制工具轻轻掏出孔内填塞物，装入起爆药包诱爆；处理完成后由爆破工检查现场，确认无残留炸药、雷管后方可解除警戒。3.2装岩出渣作业采用HZ-6型中心回转抓岩机装岩，装岩前先清理吊桶周边浮石，抓岩机司机持证上岗，操作时设专人指挥，抓斗起落范围内严禁站人；吊桶装满系数≤0.9，严禁超载，大块岩石需破碎后方可装入吊桶，防止提升过程中掉落；每次装岩完成后清理工作面浮石，保持工作面平整，无积水。提升系统每班作业前检查钢丝绳磨损情况（断丝数超过总丝数的10%、直径磨损超过10%时立即更换）、吊钩防脱装置、吊桶焊缝，发现问题立即停机处理；信号工、把钩工严格执行“行人不行车、行车不行人”规定，提升时井下人员全部撤至工作面避炮硐室或吊盘安全位置，吊桶运行速度：距井口或工作面10m范围内≤1m/s，正常运行≤3m/s，人员升降时≤2m/s。井口设置阻车器、安全门，吊桶到位后立即关闭安全门，摘挂钩完成后确认无问题方可发出提升信号；矸石倒入地面矸石仓后及时转运，临时堆存高度≤2m，距离井口边缘≥5m。3.3支护作业3.3.1临时支护每循环出渣完成后立即进行锚喷临时支护，先初喷50mm厚C25混凝土封闭围岩，然后按设计施工锚栓：锚栓孔深度偏差≤50mm，清孔后装入树脂锚固剂（每孔3卷），用凿岩机将锚栓旋转顶入孔底，固化时间≥5min，锚栓抗拔力≥80kN，检测频率为每30m抽取3根；挂Φ6@100钢筋网，网片搭接长度≥200mm，用绑丝与锚栓牢固连接，然后复喷混凝土至150mm设计厚度，喷射混凝土配合比为水泥:砂:石子=1:2:2.5，水灰比0.45，速凝剂掺量为水泥重量的4%，喷射时喷头与受喷面垂直，距离0.8~1.2m，分层喷射，每层厚度50~70mm，喷射后2h洒水养护，养护时间不少于7d。3.3.2永久支护每掘砌3.2m后进行模筑混凝土支护，首先绑扎钢筋：钢筋进场后送检合格，钢筋间距偏差≤±10mm，搭接长度≥35d，绑扎牢固，保护层厚度50mm，采用同强度混凝土垫块控制，垫块间距≤1m；然后吊装整体模板，模板采用10mm厚钢板制作，肋板采用10槽钢，每块模板重量≤500kg，安装时用中心线校核，模板垂直度偏差≤3‰，半径偏差≤±20mm，模板底部与井壁搭接长度≥100mm，缝隙用海绵条填塞防止漏浆。混凝土采用商品混凝土，罐车运输至井口，通过Φ159mm无缝钢管溜灰管下料，溜灰管每节长度6m，用法兰盘连接，底部距离浇筑面≤2m，防止混凝土离析；浇筑时分层对称进行，每层厚度≤300mm，采用插入式振捣器振捣，振捣棒插入下层混凝土≥50mm，振捣至混凝土表面泛浆、无气泡溢出为止，严禁漏振、过振；混凝土浇筑完成后养护时间≥14d，强度达到设计强度的75%后方可脱模，脱模后及时检查井壁质量，出现蜂窝、麻面面积超过0.1m²时立即采用高一等级混凝土修补，出现渗漏水点时及时埋设注浆管注浆封堵。3.4注浆治水作业3.4.1工作面预注浆当工作面掘进至距含水层≥5m时停止掘进，砌筑2m厚C30混凝土止浆垫，止浆垫内埋设12根Φ108mm注浆孔口管，长度2.5m，外露0.3m，安装高压球阀；采用YGZ-90凿岩机钻孔，钻孔深度穿透含水层≥2m，孔径75mm，共布置12个注浆孔，呈环形均匀分布，孔底偏角≤1°；注浆采用水泥-水玻璃双液浆，配合比为水泥浆水灰比1:1~0.8:1，水玻璃浓度35~40Be'，水泥浆与水玻璃体积比1:0.3~1:0.5，注浆压力控制在静水压力的1.5~2倍，最大不超过12MPa；注浆结束标准为单孔注浆量达到设计值的80%以上，注浆压力达到终压并稳定10min以上，进浆量≤2L/min；注浆完成后扫孔检查涌水量，单孔涌水量≤0.5L/min后方可继续掘进。3.4.2壁后注浆每掘砌20m进行一次壁后注浆，注浆孔布置为3排，每排8个，梅花形布置，孔深穿透井壁进入围岩≥0.5m，孔径42mm，埋设Φ25mm注浆管；注浆采用纯水泥浆，水灰比0.8:1~1:1，注浆压力2~3MPa，注浆顺序为由下往上、由疏到密，单孔注浆结束后立即关闭阀门防止跑浆；全部注浆完成后进行井筒涌水量测试，总涌水量≤6m³/h为合格，超过标准时补孔注浆直至满足要求。3.5通风及排水作业3.5.1通风采用压入式通风，风筒悬挂在井筒一侧，距离工作面≤10m，接头严密，漏风率≤2%；工作面风量按每人每分钟4m³、同时作业最多20人计算，需风量≥80m³/min，实际供风量≥1800m³/min，满足稀释炮烟、粉尘及有毒有害气体要求；每班检测工作面瓦斯、一氧化碳、二氧化碳浓度，瓦斯浓度≤0.5%、一氧化碳浓度≤24ppm、二氧化碳浓度≤0.5%，超过标准时立即停止作业，撤出人员，加强通风处理。3.5.2排水工作面设置集水坑，深度0.8m，容积2m³，吊泵吸头放置在集水坑内，吸头安装过滤网，防止岩渣堵塞；吊泵排水管采用Φ108mm无缝钢管，每节长度6m，用法兰盘连接，固定在井壁上，每20m设置一个固定支座；当井筒涌水量超过10m³/h时，在井腰位置设置临时转水站，安装2台DC50-80×4型水泵（一用一备），将工作面积水转排至地面，转水站容积10m³，周边设置防护栏杆；每班检查水泵运行情况，备足易损件，出现故障立即更换，保证面积水深度≤0.2m。四、专项安全措施4.1高处作业安全措施所有高处作业人员（井口作业、吊盘作业、井架作业）必须佩戴合格的双钩安全带，安全带高挂低用，挂在牢固的结构件上，严禁挂在钢丝绳、风筒等易滑动或不牢固的物体上；作业人员穿戴防滑鞋、安全帽，严禁穿硬底鞋、拖鞋作业。井口、吊盘、转水站等临边位置设置1.2m高防护栏杆，底部设置18cm高挡脚板，栏杆刷红白警示漆，挂密目安全网；吊盘与井壁之间的间隙≤100mm，采用防滑钢板封闭，吊盘上所有孔洞设置盖板并固定牢固，严禁随意挪动。高处作业时严禁上下抛掷工具、物料，小型工具系保险绳，放入工具袋内，物料堆放整齐，重量不超过吊盘设计荷载（设计荷载20kN/m²，严禁超载）；遇6级及以上大风、暴雨、浓雾等恶劣天气时，停止一切高处作业，人员撤至地面。井架上设置避雷装置，接地电阻≤4Ω，每年雷雨季节前检测一次，确保有效；高空作业人员每半年进行一次体检，患有高血压、心脏病、恐高症等禁忌症的人员严禁从事高处作业。4.2提升运输安全措施提升系统建立“日检、周检、月检”制度：日检由绞车司机、维修工负责，检查钢丝绳、吊钩、防脱装置、吊桶、信号系统等，做好记录；周检由机电队长负责，检查绞车制动系统、天轮、减速器等；月检由机电副总工程师负责，组织第三方检测机构对提升系统全面检测，出具检测报告，不合格立即整改。信号系统采用“井口-井下-绞车房”三方联动声光信号，具备视频监控功能，井口、井下各设置2名信号工，信号发送执行“二次确认”制度，信号不清、不明时严禁发送，绞车司机收到信号后复诵确认后方可操作；提升系统设置过卷、过放、限速、松绳、过载、欠电压等保护装置，每季度校验一次，确保灵敏可靠。人员上下井必须乘坐专用乘人吊桶，每次乘坐人数≤8人，佩戴安全带，严禁携带工具、物料与人员同罐提升；乘人吊桶设置可靠的防护顶盖，人员乘坐时严禁将头、手、脚伸出吊桶外；严禁乘坐吊桶边缘，严禁在吊桶内打闹。物料提升时必须绑扎牢固，超长、超宽物料制定专项提升方案，严禁超长物料超出吊桶边缘；爆破器材运输时，炸药、雷管分别装入专用防爆箱，由爆破工押运，单独提升，提升速度≤1m/s，严禁与其他物料同罐运输，运输时井口、井下严禁其他人员作业。4.3爆破作业安全措施民用爆炸物品的储存、运输、领用严格遵守《民用爆炸物品安全管理条例》，炸药库设置专人24h值守，安装视频监控、入侵报警、消防设施，出入库登记台账齐全，做到账物相符；爆破工领用炸药、雷管必须持爆破作业证，领用数量不得超过当班用量，剩余爆破器材当班退回炸药库，严禁私自存放、转借、转让。爆破作业划定警戒范围，以井口为中心半径100m范围内为警戒区，爆破前安排4名警戒人员在各出入口值守，设置警示标志，严禁无关人员进入；起爆器由爆破工专人保管，钥匙随身携带，严禁转交他人，起爆前确认所有人员撤离至安全区域后方可连接起爆线。爆破后通风时间不少于30min，由瓦斯检测员、安全员、爆破工共同下井检查，确认无盲炮、无有毒有害气体超标、围岩无松动掉落风险后，方可发出解除警戒信号；盲炮处理必须由爆破工亲自操作，无关人员严禁在场，处理方案经技术负责人批准后方可实施。距离含水层、断层破碎带等不良地质段10m时，采用“短进尺、弱爆破”方案，循环进尺≤1.5m，装药量减少30%，减少对围岩的扰动，爆破后立即进行临时支护，确认围岩稳定后方可继续作业。4.4防坠及物体打击安全措施井口设置“井口坠物伤人十大禁令”警示牌，井口范围内严禁堆放任何易坠落物品，作业人员携带的工具必须系保险绳，严禁向井筒内抛掷任何物品；井口设置自动复位安全盖板，提升时关闭，人员、物料通过时打开，严禁长时间敞开。井筒内作业时，工作面上方5m处设置双层安全防护棚，防护棚采用50mm厚木板+2mm厚钢板制作，宽度覆盖整个井筒断面，能够承受100kg重物自由坠落冲击；每掘进10m对防护棚进行一次检查加固，损坏及时更换。吊盘上设置防坠网，每20m在井壁上设置一道水平安全网，安全网采用锦纶材质，网目密度≥2000目/100cm²，承载力≥2.5kN，每季度检测一次，损坏立即更换；严禁在安全网上堆放物料，定期清理网上掉落的杂物。井筒作业时，严禁上下层同时作业，特殊情况需上下层同时作业时，中间设置可靠的隔离防护设施，上层作业人员佩戴工具袋，工具系保险绳，下层作业人员佩戴安全帽，避开上层作业垂直区域。4.5防透水安全措施施工前编制透水专项应急预案，配备不少于200m³/h的排水能力（吊泵+转水站水泵总流量≥200m³/h），储备200袋水泥、100m³砂子、方木、工字钢等防汛物资，定期组织透水应急演练，每年不少于2次，演练后评估预案有效性，及时修订。坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原则，每掘进20m进行一次超前探水，采用3个超前探孔，深度≥20m，探明前方含水层位置、涌水量，发现涌水量异常增大、顶板淋水加大、岩壁挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫等透水预兆时，立即停止作业，撤出所有人员，上报项目部，采取措施处理后方可恢复施工。工作面设置应急逃生爬梯，爬梯采用Φ16mm钢筋制作，每节高度3m，固定在井壁上，人员上下畅通；透水事故发生时，立即停止水泵运行，人员沿逃生爬梯撤离至地面，严禁乘坐提升吊桶，防止提升系统断电被困。雨季施工时，井口周围设置50cm高挡水墙，疏通周边排水沟，防止地面雨水灌入井筒；安排专人24h巡查井口周边地表情况，发现地表裂缝、塌陷及时回填处理，防止地表水渗入井筒。4.6临时用电安全措施施工现场用电采用TN-S接零保护系统，实行“三级配电、两级漏电保护”，总配电箱、分配电箱、开关箱内的漏电保护器参数匹配，开关箱内漏电保护器动作电流≤30mA，动作时间≤0.1s，潮湿作业场所动作电流≤15mA，动作时间≤0.1s。井筒内照明采用36V安全电压，灯具采用防爆型，距离工作面高度≥2m，线路采用橡套电缆，悬挂整齐，严禁与钢丝绳、风筒、水管接触，电缆每20m固定一次，接头采用防水绝缘胶布包扎，严禁破皮、漏电；工作面配备不少于10盏应急照明灯，断电后持续照明时间≥90min。电工持证上岗，每天对用电线路、设备进行巡检，每月对漏电保护器、接地电阻进行测试，接地电阻≤4Ω，做好记录；严禁非电工私自接拉电线，检修电气设备时必须切断电源，悬挂“有人工作、禁止合闸”警示牌，安排专人监护，严禁带电作业。备用发电机组每月试运行一次，每次运行时间≥30min，确保停电后1min内自动切换供电，保证提升、通风、排水设备正常运行；长期停用的电气设备使用前必须检测绝缘电阻，合格后方可投入使用。五、应急管理5.1应急组织机构成立以项目经理为总指挥，项目副经理、技术负责人为副总指挥，各部门负责人、施工队长为成员的应急救援指挥部，下设应急救援组、医疗救护组、后勤保障组、通信联络组、善后处理组，明确各小组职责，24h值班，值班电话公示在井口明显位置。5.2应急物资储备在井口设置应急物资仓库，储备以下物资：担架2副、急救箱2个（配备止血带、绷带、消毒药品、常用急救药品）、呼吸器20台、逃生绳500m、应急照明灯具20盏、水泵3台、注浆设备1套、沙袋500袋、铁锹20把、对讲机3