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副立井井筒开凿工程施工组织设计

第一章工程概况及地理位置

第一节交通地理位置及地质

公路全面施工组织设计一、井田境界及自然特征

园子沟矿井位于陕西省麟游县境内。井田北以陕、甘为界，南以矿权边界线为界，西以麟游区边界（花山庙河）为界，东以无煤区与丈八井田相隔。井田东西长12.2～20.4km，南北长5.3～13.2km，面积241.5km²。

井田总的地形特征呈东南高、西北低，平均海拔+1200m，最大高差419.03m，一般高差200m左右,属川梁相间残塬沟壑地貌。

区内河流分较多，地表径流量大，水系比较发育。

矿区抗震设防烈度7度。

矿井对外交通比较方便。

井筒由上到下穿过第四系全新统（Q4）；白垩系下统环河华池组（K2h）、洛河组（K21）宜君组（K2y）、侏罗系中安定组（J2a）、直罗组（J2z）、延安组（J2y）,侏罗系下统富线组（J2f）;三叠系中铜川组（T2t）地层。

现将各地层特征由老到新简述于下：

（1）三叠系中铜川组（T2t）

本组系层为侏罗系含煤地层的沉积基底，钻孔仅见其顶部地层，岩性为灰～深灰色泥岩与浅灰绿色细粒砂岩互层。泥岩质地细腻，水平层里发育，断面平整，加黑色含碳泥岩及煤线，含植物茎叶化石，顶部夹油页岩薄层；砂岩以细粒为主，局部为中粒，成长以长石、石英为主，含云母、碳屑，分选好，胶结疏松，具波状层里与变形层里，垂直裂隙发育。

（2）侏罗系下统富县组（J1f）

受三叠系古地形得控制，富线组仅在古地形低洼处和边坡处沉积，分布零星。假整合于中统铜川组地层及古风化壳之上。岩性，岩相与厚度在横向上变化较大，为坡积~残积相沉积的紫杂色花斑状含铝质泥岩家铝质粉、细沙岩，滑面构造发育，具鲕粒，松软易碎。下部偶尔可见到三叠系砂质泥岩的角砾，角砾成分多为三叠系砂岩及泥岩碎块。

（3）侏罗系中统延安组（J2f）

延安组为含煤地层，岩性为灰~深灰色泥岩、砂质泥岩、粉细砂岩与灰白色中粗粒砂岩互层，中夹碳质泥岩及煤层。

（4）侏罗系中统直罗组（J2z）

假整合于下伏延安组或超覆盖于三叠系铜川组地层之上，为干旱~半干旱环境下的河流相及漫滩沼泽相沉积。其岩性、岩相旋回分为上下两段：

（5）侏罗系中安定组（J2a）

与下伏底层呈假整合接触，为内陆半干旱气候条件下的洪积相及河流相沉积。岩性为紫红色、紫杂色泥岩、砂质泥岩加浅紫色、紫灰色粗粒砂岩及含砾粗砂岩，底部为厚层状含砾粗砂岩，分选差，砾石磨圆度好，泥沙钙质胶结。

（6）白垩系下统宜君组（K2y）

与下伏底层呈假整合接触，为氧化环境下的洪积相及河流相沉积，岩性为灰紫~紫红色厚层状砾岩加砂砾岩及粗砂岩薄层或透镜体。岩石成分以花岗岩为主，灰岩、变质岩次之，含少量石英岩。砾径一般5~8cm，最大50cm以上，分选差，呈次园状、浑园状，钙质胶结，坚硬。

（7）白垩系下统洛河组（K21）

与下伏底层呈整合接触，为干氧化环境下的平原河流相沉积，岩性为棕红色，巨厚层状~厚层状中粗粒砂岩及砾岩、泥岩等。砂岩分选好，钙质~泥钙质胶结，磨圆度中等，具板状交错层理及契型交错层里，泥岩中可见泥裂构造；加2~3层砾岩，砾岩成分以花岗岩等为主，砾石磨圆度好，分选差。

（8）白垩系华池环河组（K2h）

与下伏洛河组呈整合接触。岩性为紫红色、灰紫色与灰绿色泥岩、砂质岩加粉—细砂岩具水平层理及变形原理，见有龟裂纹，裂隙面有石膏薄层，为干旱环境下的湖波相沉积加河相沉积。

（9）第四系全新统（Qh）

主要为现代河流相冲、洪积层，其下部为沙卵砾石层，上部为黄土状土，与下伏环河华池环河组底层呈冲杀接触。

场区构造总体为一走向NE、倾向NW的单斜构造。在单斜构造的背景上，发育这次一级宽缓的褶曲构造，地层倾角较小，一般小于5°。地表未发现断裂构造，但地震资料解释有7个断点，断点附近钻孔未发现构造破碎带。未发现岩浆活动。

根据井筒检查钻孔的抽水试验结果分述如下：

井筒0～355m段为冻结层。355m～622.273段为基岩层，每层涌水量小于6m3/h。

园子沟矿井采用“三条立井”单一水平开拓全井田。设计井筒施工采用冻结法施工，冻结段井筒采用双层井壁结构。冻结终孔位置暂定在深入安定组10～15m泥沙岩中，冻结深度355m。井筒特征参数如下：

一、圆子沟矿副立井井筒

圆子沟矿副立井井筒井口坐标：X=3862249.00，Y=36457686.00，Z=+1117.50,a=195°。

井筒设计净径9.2m，深度622.273m。井筒净断面S净=66.48m2，钢筋混凝土支护，支护厚度1350～650mm。

井筒共分为四个部分：井口锁口段、冻结段、井筒基岩段、副井井底与井底车场连接处及井底水窝段

1、井口锁口段（±0～－7m段）

设计临时支护为砖砌，支护厚度1000mm。掘进断面S掘=98.52m2。

此段采用冻结法施工，包括双层井壁段和一号壁座4m。

此段包括了井筒基岩段、设备通道及管子道开口段，共233.08m，其中：

第一节施工准备期需完成的工作

施工准备工作的主要任务是解决施工所需的水、电、路、通讯及工业场地平整，实现“四通一平”为施工创建必要的工作和生活条件，为工程开工和开工后顺利施工做好必要的技术准备，并为调整和有效使用施工力量、设备、材料和资金提供条件。

1、进场公路：发包方组织队伍同步修建，临时道路直接到井口。

2、平整工业广场：由业主组织施工达到开工条件。工业广场标高应与井口标高一致。

3、修建生产、生活设施，如办公室、库房、食堂、宿舍、更衣室等，修建临时工业厂房，如绞车房、压风机房、机修间、变电所、锅炉房、临时井口房等。

４、供电：业主在工业广场内安设110KV变电站，工程所需的供电在变电站内直接接出10KV电源。

５、供水：由业主负责从水源井取水至工业广场内。

在副立井井口工业广场内，施工生产系统，临时变电所、压风机房、机修间等集中布置。在满足施工要求的前提下，尽可能减少临时工程，采用砖木和简易结构缩短建安工期。将项目部办公室、职工宿舍相对独立集中布置在生活区，以方便管理。井口临时设施布置尽可能避开永久建筑以及生产设施，但由于该工业场地狭窄，施工绞车房需占用消防材料库位置。

第二节临时设施工程及凿井措施工程

一、临时设施工程见表施工现场临时设施平面布置图。

第三节凿井设备设施的安装

1、供电：施工期间的用电电源取自业主提供的10KV电源，井下施工用电采用10KV降到0.69KV，地面采用10KV降到0.4KV。敷设场区供电系统缆线。

2、完成卸矸设施、压风机、变电房、搅拌系统、机修、排水、供水、通讯及通风设备等管线的安装。

3、在施工准备期间，要完成凿井设备、设施的安装，包括井架、提升绞车、稳车、变压器等。井筒施工深度达40米后，进行井内施工吊盘、金属模板及各种管路、电缆的安装，以保证凿井工作正常进行。

第四节井筒试挖及锁口的施工

井筒施工所必须的临时工程和凿井设备设施安装等工作全部完成后，再根据冻结实际情况，适时选择井筒开挖时机，井筒试挖，应具备下列条件：

1、井筒中的各个水文观测孔水位均溢出孔口，时间不低于7天，且冻胀水量在正常范围内。

2、由测温孔和水文孔资料分析，冻结壁厚度已符合设计规定，确认冻结壁已全部交圈，满足井筒开挖，且浅部的冻结壁厚度和强度足以抵抗预挖深度的地压以及能保证施工的连续性，并经确认在井筒掘砌过程中，不同深度的冻结壁强度能达到设计要求。

3、经过试挖，证明冻结壁已实际形成并与上述的观测结果一致。

4、主冻结孔去、回路盐水温差在3.5℃以内。

5、井架等凿井施工设备及设施己安装调试完毕。

6、各种施工材料及劳动力配齐备足。

为满足挂装凿井吊盘的需要，初定试挖深度40m。通过试挖核实冻结壁已具有一定的厚度和强度，能适应井筒施工要求，且凿井设施及地面辅助系统已准备完毕，方可进行井筒正式开挖。考虑试挖阶段冻结段一般不会扩展到荒径内，土层稳定性差，故掘砌段高不得大于2.0m，掘进时，人工挖掘自井中向周边扩展，利用在井中挖超前小井，集控静积水，台阶式挖掘以防井帮塌落。

临时锁口采用人工配合长臂挖掘机挖掘，短段掘砌方式施工。

根据井筒设计技术特征、工程地质情况，结合我公司多年来立井施工经验及配套凿井设备装备能力，以及为保证井筒掘砌施工技术的可靠性、先进性和施工的持续稳定性，确定井筒施工方案为：双层井壁面采用冻结法施工，先对井筒壁外的围岩进行冻结，再达到冻结效果后再进行掘砌，其余采用普通法施工，冻结段外层井壁实行短掘短砌，内壁待外壁施工完到后，再由下向上滑模施工，具体施工方案如下：

井筒冻结段井壁为双层钢筋砼结构，为加快施工速度，保证工程质量，采用短段掘砌施工方案，整体悬吊液压金属活动模板砌壁，小型电动液压挖掘机配合大抓出矸，掘砌有效段高3.8m。

内壁模板采用装配式高1.0m小块金属模板，冻结段底部整体浇灌段（壁座）掘砌完后，将内壁从下向上一次砌筑完。

四、井底连接处（马头门）施工方案

在井筒掘进到低于连接处底板1m左右后，停止继续下掘井底水窝，转入施工井底连接处。

采用中心导硐掘进到位后，从里向外刷帮挑顶成型。一侧马头门施工完毕后，再施工另一侧马头门。

第二节凿井地面设备的布置及井筒布置

一、提升绞车的地面布置

二、凿井稳车的地面布置

凿井稳车采用南北布置，共布置悬吊模板，抓岩机、风水管、风筒等。具体布置方式见（副井绞稳车布置平面图）。

副井采用两套单钩提升，采用一个5m3、一个4m3吊桶，布置在井筒南北方向,2台中心回转抓岩机分别布置在井筒内东西方向距井筒中心1800mm左右，井筒内同时布置一趟风筒、排水管、压风管、供水管、下料管、通信电缆、安全梯等。具体布置见（吊盘布置图）。

第一节井筒冻结段施工法

冻结段外壁采用短段掘砌混合作业方式，使用铁锨、风镐、挖掘机配液压冲击镐、单齿破土器破土，挖掘机、抓岩机联合装矸作业方式，松散砂层采用挖掘机直接挖矸，两套单钩5.0m3、4.0m3吊桶提运冻土，地面排矸采用座钩式自动翻矸，汽车排矸到矿方指定的场地。

砌壁采用下行金属活动模板，模板有效高度为3.8m，模板由直模、敞口式浇灌上刃角和带钢筋架的下刃脚三部分构成，下刃脚外沿与外壁外层钢筋间距为150mm,以便于钢筋绑扎、刃角下放，下刃脚用4个5t滑子悬吊在直模下，模板配操作脚手架；使用商品砼，砼管下料，经上吊盘分灰器入模；掘进过程中，挖掘一段高后，下放中线，找荒径，合格后松刃脚，绑扎钢筋，下放模板，再找线（模板半径），符合要求后浇筑混凝土，对称、分层浇筑、振捣，层高300mm。

为加快进度，可以在浇筑砼的同时，即可挖掘下段高的小井，当小井挖至1.2m左右时，上段井壁基本浇灌完毕，随即开帮刷大小井部分，然后将全断面掘至一个段高3.8m，再进入下一个循环施工。

施工中，人员利用第二层吊盘除去外壁表面冻霜，铺设塑料夹层及绑扎钢筋；第三层吊盘组装模板，浇灌、振捣砼；第四层盘拆除模板，养护砼井壁等工作，从而保证内壁套砌工作自下而上连续不间断地进行。

三、聚苯乙烯泡沫板铺设

根据设计图纸，双层井壁之间敷设聚苯乙烯泡沫板塑料夹层，板厚3mm。泡沫板的铺设随内层井壁的砌筑同步施工；塑料板的铺设随内、外层井壁套砌同步施工并超前一段距离，可利用二层吊盘作工作盘进行铺设工作。塑料板应分层铺设，内外层连接缝错茬300mm。

一、井筒单层井壁段施工方法

1、凿井钻眼、爆破综合工作

打眼时用主提升钩头将伞钻下至工作面，用16t辅助稳车将伞钻拉于井筒中心，然后用支撑臂将伞钻固定在井筒中央，连接好风水管即可开始打眼。打完眼后，用主提升绞车将伞钻提到地面检修。

按循环组织形式确定炮眼深度，由于采用模板段高为3.8m，一炮一节模，则炮眼深度为：

L=（N×H）/（M×η）=（1×3.8）/（1×80%）=4.75m

炮眼直径：依据钻眼机具的技术规格，确定炮眼直径45mm。

炮眼深度：炮眼深度5.0m。

炮眼布置：炮眼以井筒中心为同心圆布置，井筒共布7圈炮眼，圈距750mm，周边炮眼间距500mm。辅助眼眼距650～750mm。

附、基岩段爆破参数图表。

砌壁采用下行金属活动模板，模板有效高度为3.8m，模板由直模和带钢筋架的刃脚两部分构成，下刃脚外沿与外壁外层钢筋间距为150mm,以便于钢筋绑扎、刃角下放，下刃脚用4个5t滑子悬吊在直模下，模板配操作脚手架，采用折页门式浇灌口；采用商品混凝土，料管下放，经上吊盘分灰器入模；掘进过程中，挖掘一段高后，下放中线，找荒径，合格后松刃脚，绑扎钢筋，下放模板，再找线（模板半径），符合要求后浇筑混凝土，对称、分层浇筑、振捣，层高300mm。浇砼过程中必须至少复线一次，以确保井筒净尺寸的要求。

成井循环方式采用一掘一砌,工作面涌水量小于6m3/h,采用风动潜水泵BQF型15m3/h，扬程50m,配合吊桶排水,大于6m3/h时采用工作面预留岩帽注浆封水,岩石松软或遇煤层,采用锚网或锚喷作临时支护。

第三节与井筒相连接硐室的施工

井底连接处施工采用小导硐先行掘进到位，再从外向里刷大成型的施工方案。

小导硐选择在井底连接处顶部中心位置，为便于掘进,导硐规格设为宽×高=4×3m。

3、临时支护：如果在掘进过程中，发现岩层破碎，则在施工导硐时，对拱部进行锚网喷厚度50mm的C20混凝土做临时支护，在刷大成型时，再对二拱及两帮进行锚喷支护。拱部锚杆选用Φ20mm、长度2.1m的锚杆，网片用Φ6.5mm钢筋网，网格150×150mm，喷射混凝土厚度100mm，强度等级C25。

喷射混凝土时，混凝土喷射机设置在井筒内，喷射料在地面用搅拌机搅拌后，用底卸式混凝土吊桶装运或通过下料管下放到喷射机旁，人工上料。

4、混凝土支护：马头门设计为钢筋混凝土支护。

马头门模板采用普通金属模板，长度1500mm，宽度100～300mm，碹胎使用18#槽钢制作的定型胎子。一次连续浇筑长度6～7.5m，墙拱整体式衬砌。

混凝土在地面集中搅拌后，用底卸式混凝土吊桶装运或通过下料管下放到码头门开口位置，使用手推车转运到浇筑点，人工上料，插入式振捣器捣固。

第四节施工难点及关键技术

在表土冻结段施工时，应设专人观察井帮及井壁的结霜情况，并做好井帮测温工作，若发现有退霜，其他异常情况，应及时汇报处理。当冻结段掘砌工程完工后，应定时监测井壁的变化和冻结壁的温度回升等情况。

压风进入冻结井后会因低温影响，使其所含水蒸气冷凝成水，造成压风管结冰或使风动工具不能正常工作。为此，可采取下列方法降低和分离压风中的水分以防冻。在压风干管近风包的一端使压风管通过装有活性碳或氯化钙的过滤器，使压风中的水分被其吸收，从而提高压风的干燥度。

井筒施工通过煤层前，按照《煤矿安全规程》有关规定编制探揭煤施工技术安全措施，确定揭煤施工的程序，实施由突出危险性预测预报、防突技术措施、防突措施效果检验和安全防护技术措施组成的“四位一体”综合技术方案，建立组织指挥机构，加强通风管理、机电设备防爆管理，配备监测装置，制定应急措施。

第五节冻结法施工主要事故分析与处理

如果钻孔实际偏斜过大，造成冻结管偏入井内，应采取如下处理措施：查明冻结管编号，关闭阀门，停止盐水循环；如冻结管偏入荒径较少，不大于200mm且不长于2m时，不必割除；如冻结管偏入荒径较多，超过200mm且长度大于2m时，严重影响砼井壁质量，此时应将其割除，方法是先关闭阀门，用风镐击破冻结管，将盐水放入吊桶提升地面，然后用工具将冻结管割除。对冻结管偏入段的井壁，组织施工力量，加快施工速度，及时筑壁。

引起冻结管断裂可由多方面因素造成，如冻结管接头质量差，冻结管偏斜大，压力集中在接头处，冻结壁强度低，稳定性差，冻结壁变形大等。具体表现为管路中盐水流失，盐水从冻结壁内渗出，如不及时处理，将扩大冻结壁融化范围，给安全施工造成隐患。应及时采取处理措施，先关闭漏管阀门，停止盐水循环，若断管较少时，除作好提前套壁的准备工作外，应加快掘砌速度，尽快施工到安全深度再行套壁，当发现断管状态危及施工安全时，应提前套壁。

由于冻土未扩入荒径，井帮稳定性差，加上筑壁过程水化热引起壁后冻土融化，以及壁后未充填密实，均容易引起片帮或抽帮，其防治措施应采取快速掘砌，缩短井帮暴露时间，加强冻结，降低冻结壁温度，壁后出现空洞时，要及时充填密实，防止抽帮向纵深发展。

若掘进过程中，当水文管内水位持续向上溢水的同时，管外或工作面也持续出水，水色混浊带有泥沙，遇此情况应停止掘进，灌水至静水位，检查冻结器有无故障，加强冻结，使豁口闭合后再重新开挖。

根据工程进度需要组织进场，在保证施工进度、工期的前提下，尽量避免人员窝工，对进场人员必须切实做好培训教育工作，定期组织培训学习，不断提高员工的思想水平和业务素质、操作技能。

项目部设项目经理、副经理、工程部、安监部、机电部、综合施工队。施工配备足够的施工员、质检员、预算员、技术员、安全员，形成齐全完整的质量管理保证体系。项目管理人员详见:组织机构图

综合施工队分为掘进班、砌碹班、运输班、机电班。施工准备及井筒各阶段施工期间的人员配备详见：附表劳动力配备表。

在井筒基岩段，二盘安装前，井下直接工实行“三八”制作业，负责井筒锁口段开挖、出矸、清底、井壁临时支护、钢筋绑扎、混凝土砌壁等工作；在二盘安装完成后，采用“四、六”作业，每个生产班工作６个小时，各生产班组分开挖出矸班、支护班，实行专业工种固定、工序滚班作业制度；地面辅助工实行“三八”制作业。

根据不同的支护形式，各井筒循环进度安排如下：

(1)冻结段：采用掘砌单行作业，每个开挖班在6个小时内完成3.8m的开挖及装矸工作，包括修整成形；每个模板班负责3.8m井筒的钢筋绑扎及折模关模工作，为下混凝土砌筑班现浇混凝土作好准备工作，每个混凝土砌筑班完成3.8m井筒的混凝土浇筑工作。

(2)普通法施工段：采用掘砌平行作业，每个开挖班完成5m的打眼放炮工作，出矸班完成3.8m井筒的出矸任务、包括修整成形，每个模板班负责3.8m井筒的钢筋绑扎及折模关模工作，为下混凝土砌筑班现浇混凝土作好准备工作，每个混凝土砌筑班完成3.8m井筒的混凝土浇筑工作。

详见冻结段施工支护循环图和普通法施工段作业掘砌循环图。

第二节主要材料、构件用量计划

或容量（m3）、吨位（t）

LG110型，20m3/min

第六章施工进度计划及工期保证措施

第一节井筒施工进度安排

结合本工程实际情况，各施工阶段的施工平均进度如下：

冻结段施工月平均进度指标90m；井筒正常阶段月平均进度验算如下：

L=n3×n×n2/n1=4×0.9×720/30=86.4m，取85m/月

n1——月施工小时30天×24小时/天=720小时

n2——每个大循环用时30小时

n3——每个大循环进尺4米

n——正规循环率0.9

根据招标文件，施工各阶段的工期安排为：

2、吊盘、封口盘井下安装时间：5天

3、冻结段施工时间：（354.42－30）÷90×30=108天

4、普通法施工井筒段施工工期：237÷85×30=84天

5、井底连接处施工工期：18天

6、井底水窝施工工期：33.727÷85×30=12天

副立井施工工期：13＋5＋108+84+18+12=240天

施工工期为：240天（不包括施工准备期）

2、实施科学管理、系统管理、目标管理等有条不紊的施工管理，主要是抓好人、财、物的合理配置和使用，根据施工具体情况，周密计算，详细地排出形象进度计划，抓住关键工序，对影响到总工期的工序和作业环节给予人力和物力的充分保证，确保总进度计划的顺利完成。

3、选用最优的施工方法和先进的施工工艺，使操作方法规范化、标准化，提高劳动生产率，加快施工速度，保证施工质量，缩短施工工期。

4、组织项目工程平行作业、交叉作业、充分利用时间、空间。工序的划分应有利于组织均衡、连续、有节奏地施工。要抓住本工程项目的关键工序、关键线路使之优化。有利于充分利用人力、物力，提高劳动生产率和机械使用率，加快施工进度。

5、抓好施工准备期，最大限度缩短进场后的筹备时间。

6、正常施工期间，搞好正规循环作业，项目部制定一系列的促生产奖励制度，充分发挥职工的进取观能动性。

7、在工程施工总进度计划下，施工过程中，坚持逐月、旬编制出具体的工程施工计划和工作安排。项目部实行月、旬检，施工队实行旬检。

8、对生产要素认真进行优化组合，动态管理。灵活机动地对人员、设备、物资进行调度安排，及时组织施工所须人员、物资进场，保障后勤供应，满足施工需要。保证施工连续作业，顺利完成施工任务。

9、实行各专业化班组滚动作业DL／T 655-2017标准下载，做到人、机歇，工作面不歇。

10、严格施工进度的控制：

10.1建立严格的“施工日报”，逐日记录工程进度、质量设计修改等问题，以及施工过程中必须记录的有关问题。

10.2坚持每周定期召开一次由项目经理主持，各专业工程施工负责人参加的工程施工协调会，听取关于工程施工进度的汇报，协调工程施工内外部关系。

1、组织措施的原则：高效、精悍、懂业务、重安全、抓进度、保工期。

2、组成精干高效的项目班子，确保指令畅通、协作良好。

3、项目经理部实行项目法施工高层办公楼建设工程组合式塔吊基础专项施工方案.doc，对工程行使计划组织、指挥、协调、控制、监督等职能。

4、建立健全生产例会制度，每周至少召开一次生产例会，按施工进度计划对照检查实际进度。总结一周内工程进度质量、生产安全等状况，协调内部岗位的工作关系，使各项管理工作保持正常运行，确保按时完成工程任务。

5、做好施工过程中各工种的配合和施工阶段的准备工作，按工期排出月、旬计划，并绘制网络图。按计划组织人力、物力、资金。做到有组织、有计划、有步骤、科学地组织施工。