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常家梁煤矿主斜井井筒工程施工组织设计

榆林市榆阳区泰普矿业有限公司

常家梁煤矿主、副、风斜井井筒掘砌工程

河南煤炭建设集团有限责任公司

二〇一一年十一月十五日

清水混凝土（砼）施工方案1.2施工组织设计编制依据 2

2.1工程技术特征 2

2.4施工及生活用水 4

2.7工程地质及水文地质 5

2.7.2区域水文地质概况 6

3.施工方案与施工顺序 8

3.3新技术、新工艺、新材料、新装备的应用 8

4.1斜井明槽开挖 9

4.2斜井明槽支护施工 9

4.3表土段和风化基岩段施工 10

4.4基岩段施工 12

4.5冻结段井壁接茬处防漏水措施 13

4.6躲避硐室施工 14

4.7过煤层施工 14

4.8过断层及地质构造带施工 14

4.9基岩段防治水 14

4.10冬、雨季及防风沙、防雷电施工措施 14

5.辅助生产系统 15

5.1主、副、风斜井提升系统： 15

5.2.主、副、回风斜井井筒排水系统 18

5.3主、副、回风斜井井筒压风系统 18

5.7信号、通讯、照明和电视监控系统 21

6.施工准备和施工总平面布置 22

6.2施工总平面布置 22

7.1管理组织形式 23

7.2劳动组织与作业方式 23

7.3劳动力配备 24

8.施工排队及工期 24

8.2工程排队和工期 25

8.3工期保证措施 26

8.4材料供应计划 27

9.灾害预防及避灾路线 28

9.2灾害处理程序及措施 29

10.质量保证体系及质量保证措施 30

10.1质量目标 30

10.2质量保证体系 30

10.3质量控制与质量保证措施 31

11.安全保证体系及安全技术保证措施 44

11.1安全目标 44

11.2安全保证体系 45

11.3安全技术保证措施 45

12.文明施工及环境保护措施 51

12.1文明施工措施 51

12.2环境保护措施 52

13.提高工程质量、保证工期、降低造价的合理化建议 53

14.主、副、回风斜井工程施工主要施工机械设备配备表。 53

1.1.1交通及地理位置

常家梁煤矿位于陕西省榆林市城北约14km处，行政区划隶属榆林市榆阳区牛家梁镇、金鸡滩镇管辖。

榆阳区常家梁煤矿位于陕北侏罗纪煤田榆神矿区金鸡滩－麻黄梁煤矿区。地理坐标在北纬38°23′09.80″～38°27′21.83″，东经112°42′39.14″～112°44′39.38″之间。西部为预留区与红石峡井田、小纪汗井田相邻。东北部与薛庙滩井田相邻，东部与东风煤矿、榆林市榆阳区常兴煤矿、金牛煤矿相邻。

本区交通条件便利。S204公路由煤矿中部边界穿过，榆神高速公路由煤矿东南通过。已建成通车的神（木）延（安）铁路在煤矿东南角通过，与即将建成通车的西（安）南（京）铁路相连形成北与京包线相连，东有大秦、神黄两条西煤东运大通道与京九、京广线相接，向南与陇海线相交，沟通了本区与华北、华东、华中、华南及沿海地区的交通运输。交通运输网络的相互衔接，将为本区煤炭资源开发注入新的运输活力，适应国家能源战略西移的需要。距榆林市约15.5km的榆林榆阳机场可起降大型客机。目前榆阳机场已开通榆林至北京、西安、上海的航线，

榆神矿区位于陕北侏罗纪煤田的东南部，陕北黄土高原与毛乌素沙漠的接壤地带，区东部及南部为水系极发育的黄土梁峁地形，西北部为沙漠滩地及低缓黄土梁岗地形，全区基本上为一个四周较高（北部及西部地势高、东部为榆溪河与佳芦河及秃尾河的分水岭、南部为无定河与大理河的分水岭），中部低洼（沙漠滩地区），向南开口（流向东南的无定河）的不对称的高原盆地地形。

区域内较大水系有无定河及其支流榆溪河

1.1.4气象及地震情况

本区地处晋西北黄土高原，属暖温带和温带半干旱大陆性季风气候，气温变化昼夜悬殊，四季分明，无霜期短，年平均气温10.7℃，年均降雨量412mm，无霜期150天左右。气象灾害较多，几乎每年都有不同程度的干旱、霜冻、暴雨、大风、冰雹等灾害发生，由以干旱、冰雹和霜冻危害严重。

矿区地质构造单元上属华北地台的鄂尔多斯台斜、陕北台凹的中北部。东北部靠近东胜台凸，是块古老的地台，未见岩浆岩生成和岩浆活动，地震极少。

1.1.5本区社会经济状况

榆林市市为陕西杂粮的主产区，农作物特产为红枣、绿豆。能源矿产富集一地，被誉为“中国的科威特”，有世界七大煤田之一的神府煤田，有我国陆上探明的整装气田。轻工产品以皮革、纺织、毛毯最为出名。

1.2施工组织设计编制依据

（5）《煤矿安全规程》（2011年版）；

（10）《施工现场临时用电安全技术规程》；

（11）《中国人民共和国工程建设标准强制性条文“矿山工程部分”》；

（12）《煤炭建设质量技术资料管理规定与评级办法》；

（13）国家和行业颁布的现行法律、法规和规范标准等。

按照设计图纸，三斜井井筒主要技术特征详见下附表。

附表：常家梁斜井井筒主要技术特征表

常家梁斜井井筒主要技术特征表

X=4255953.641Y=37388475.374Z=+1138.600

X=4255966.755Y=37388507.062Z=+1138.600

X=4255940.526Y=37388443.685Z=+1138.200

398.6（含躲避硐）

408.6（含躲避硐）

394.7（含躲避硐）

2.1.1明槽段技术特征

三条斜井明槽段设计长度均为51.902m，边坡角及迎面坡角均为60°，明槽底部开挖宽度以井筒净外壁为基准，分别向两侧各扩展1.0m。目前主、副、风三个斜井的明槽已经施工20米左右，还在继续施工；根据勘探地质资料所反映的地质情况，冻结段起始点暂定自各个井筒斜长35米开始到235.74米结束。

2.2.2冻结段技术特征

采用冻结法施工后井筒支护形式需要进行相应调整,

附图：主、副、回风斜井冻结段支护断面示意图

附表：主、副、回风斜井冻结段主要技术特征表

主、副、回风斜井冻结段主要技术特征表

3.3.3基岩段技术特征

基岩段井筒掘高4.1m，净高3.85m，掘宽4.7m，净宽4.5m，掘断面积16.9m2，净断面积15.5m2。底板混凝土厚度150mm，喷射混凝土强度等级不低于C15。

基岩段井筒掘高4.5m，净高4.2m，掘宽5.4m，净宽5.2m，掘断面积21.2m2，净断面积19.0m2。底板混凝土厚度200mm，喷射混凝土强度等级不低于C15

基岩段井筒掘高3.6m净高3.4m，墙掘高1.6m，掘宽4.0m，净宽3.8m，掘断面积12.7m2，净断面积11.4m2，底板混凝土厚度100mm，砼强度等级不低于C15。

主、副、回风斜井支护方式均采用采用锚杆喷射混凝土支护，锚杆采用∅20*2100mm树脂锚杆，支护厚度为100mm，喷射混凝土强度等级不低于C20。

3.3.4躲避硐室技术特征

主、副、回风斜井井筒内均设躲避硐室，均设在行人一侧，硐室每40m一个，共7个，断面形状为直墙半圆拱状，尺寸1.4×2.0×1.0m（宽×高×深），与井筒同步施工。

施工场地平整，满足工程施工需要。

建设单位提供10KV供电电源，施工单位在工广内建一座10KV临时变电所，即可满足主、副、风斜井井筒工程施工用电需要。

建设单位负责提供施工及生活用水水源。

建设单位负责通往施工场地的进场道路已经形成且满足施工运输需要。

2.7工程地质及水文地质

榆神矿区位于陕西省榆林市神木县西部、榆阳区北部。地层区划属华北地层区鄂尔多斯盆地分区。根据钻孔揭露，矿区地层由老至新有侏罗系中统延安组（J2y）、侏罗系中统直罗组（J2Z），第三系及第四系。

陕北侏罗纪煤田位于鄂尔多斯台向斜东翼——陕北斜坡上。据区域资料，基底主要存在吴堡~靖边EW向、保德~吴旗NE向、榆林西~神木西NE向构造带，对煤田的形成及分布具有一定的控制作用。榆神矿区地层总体为NW向缓缓倾斜、倾角不足1°的单斜构造。历次构造运动在矿区内主要以垂向运动为主，形成了一系列假整合面，局部地段发育着大小不等的波状起伏，但未发现较大断层，亦无岩浆活动。

本区地表均被第四系沉积物覆盖，无基岩出露。据本次钻探钻孔揭露，煤矿地层由老至新依次为：延安组（J2y），直罗组（J2z），第四系（Q3+4），即上更新统萨拉乌苏组（Q3s）、全新统风积沙（Q4eol）。现分述如下：

1、侏罗系中统延安组（J2y）

本次钻探未穿透该地层，延安组为井田内的含煤地层，据钻孔揭露全区分布。地层因受古直罗河冲刷作用，厚度相对较小，D3号钻孔揭露其厚度11.6m。其岩性以灰色粉砂岩、灰白色~浅灰白色细粒砂岩为主，砂质泥岩、泥岩及煤层次之，局部地段夹有透镜状泥灰岩及黄铁矿结核。

2、侏罗系中统直罗组（J2z）

该组为井田内含煤地层的直接上覆地层。本次D1、D2号钻孔设计目的层位为基岩下5m，故D1、D2号钻孔未穿透该地层；D3号钻孔设计目的层位为煤层底板下10m，揭露该地层厚度为69.8m，其上部以灰黄色－灰白色，中厚层状细粒砂岩、粗粒砂岩为主，夹深灰色砂质泥岩，下部灰白色，厚层状粗粒砂岩。

3、第四系（Q3+4）

该地层遍布全区，据钻孔揭露，厚度71.0~79.60m，平均76.40m。

岩性以灰黄色，成分以粉土、石英为主，含杂色矿物，夹粉土质沙层其中夹多层古土壤层。

上更新统萨拉乌苏组（Q3s）：全区分布，出露于滩地，钻孔揭露平均厚度66.8米。浅灰、黑褐色，岩性主要为中细沙，颗粒次棱角状，分选中等，局部夹有亚沙土薄层，松散。为第四系主要含水层。

全新统风积沙（Q4eol）：本区广泛分布与地表，钻孔揭露平均厚度9.6米。岩性主要为黄灰色细沙，分选较好，磨园度较差，与下伏萨拉乌苏组地层构成同一含水层。

2.7.2区域水文地质概况

一、地下水类型及含水岩组

区内可分为沙漠滩地区（包括低缓黄土梁岗区）、河谷阶地区及黄土梁峁区三个自然地貌区。区内地下水的形成、分布和水化学特征主要受地貌的制约，此外还受地层岩性、地质构造、古地理环境及水文气象诸因素综合控制。地下水类型分为新生界松散岩类孔隙及裂隙孔隙潜水，中生界碎屑岩类裂隙孔隙潜水与层间承压水两大类。

三、地下水的补给、径流与排泄

区域内榆溪河由北向南汇入无定河，再由西北向东南流入黄河。河水的补给主要是地下水和大气降水，水量明显受季节控制。

地下潜水主要接受大气降水补给，此外尚接受区域性侧向补给及沙漠凝结水补给。松散层孔隙潜水及基岩风化裂隙潜水的径流方向由高至低与现代地形吻合，河谷区潜水径流方向与地表水径流方向斜交。其地下水的排泄为蒸发、人工开采及基岩裸露地段有大小不等的泉水出露外，大部分以泄流的方式排入河流。

基岩承压水除在露头处接受大气降水补给外，局部地段接受上覆含水层的下渗补给。由于受西倾单斜构造的控制，从露头处向西含水层倾斜于地下，随着向西延伸，含水层埋深逐渐增大，地下水径流和排泄条件变差，地下水交替循环亦随之减慢，径流方向基本沿岩层倾向由东向西或西南方向运移，在向西延伸的深部，构成较为封闭的储水空间，故水质亦随之变差，富水性减弱。

三、地下水含（隔）水层水文地质特征

根据地下水的水力特征及赋存条件，将井筒范围地下水划分为两类，即：第四系松散岩类孔隙及孔隙裂隙潜水含水层、碎屑岩类裂隙承压含水层。现将井田的主要含（隔）水层特征叙述如下：

1、第四系松散岩类孔隙及孔隙裂隙潜水

2、碎屑岩类裂隙承压水

本次勘探在D3号钻孔作了3号煤以上整个基岩段抽水试验，含水层上部为风化岩段，下部岩性为中、细粒砂岩，厚度80.4m，当降深15.06m时，涌水量1.405L/s，单位涌水量0.09329L/s·m，渗透系数0.1065m/d，富水性弱。

综上所述，煤矿区内除萨拉乌苏组含水层中等到强外，3号煤以上整个基岩含水层段富水性弱。

3、地下水补给、径流及排泄条件

本区第四系松散层潜水以大气降水为主要补给来源，并接受少量的沙漠凝结水的补给。潜水面起伏与地形起伏基本一致，所以地下水的径流受地形控制，流向由高至低与现代地形吻合，局部受地层结构影响有所改变。其排泄方式主要以泉、渗流转化成沟流地表水，此外有蒸发、垂向渗漏和人工开采。

承压水除在区外基岩裸露区通过风化裂隙带间接得到大气降水补给外，潜水的越流补给及通过“天窗”补给为其主要补给途径。径流方向基本顺岩层倾向由东向西南方向运移。整体剖析本区承压水无统一隔水顶板，无统一补给区，因沉积层序的粒级不同，粒度横向均有交替变化性，承压水含水岩体在横向上具不连续性，垂向上具分段性。储水空间相对封闭，水量小、水质差、排泄条件差。

3.施工方案与施工顺序

主、副、风斜井井筒施工顺序安排：冻结具备开挖条件后，首先采用风镐开挖，必要时配合松动爆破，挖掘机装矸，箕斗运输，开挖到设计断面后，架设29U型钢棚背金属网喷射砼一次支护，同时完成底部钢筋绑扎和铺底工作；随后组装整体金属模板，绑扎钢筋，混凝土输送车配合输送泵进行混凝土的浇注，完成井筒的二次支护，为了减少相互干扰，实现平行作业，模板台车滞后工作面50米。

由于使用整体模板台车砌碹，井筒中设计的扶手预埋构件及电缆钩、照明灯钩等无法预埋，可在井筒建成后采用树脂锚固剂固定。设计中的梁窝建议采用“牛腿”代替，如果仍需用梁窝可在井筒建成后采用“取芯钻”掏孔，配合风镐扩刷修整成形。

3.3新技术、新工艺、新材料、新装备的应用

（3）采用减震、弱冲、光底、中深孔光面爆破掘进，二次铺底成巷的施工方法。

根据《常家梁煤矿井筒检查地质资料》，井筒附近主要含水层为第四系萨拉乌苏组孔隙潜水（Q3s），涌水水位在2.3~3.6m，预计井筒施工时涌水较大，因此井筒明槽及表土段施工时须要采用特殊的施工工艺通过此段含水层，近地表段采用冻结法是较为理想的施工方法，我单位在斜井冻结施工上掌握有一套成熟的施工经验。各斜井冻结具备开挖条件后，即可开始井筒施工。

测量人员根据甲方提供的近井点有关测量资料，按照施工图确定井筒中心线位置，依据明槽开挖图纸放边坡线。明槽开挖采用大型挖掘机机械挖土，人工修整边坡，遇到风化岩石，采用移动压风机，多台风钻打眼进行松动爆破。明槽施工中，由于该地区静水位比较浅，开挖前必须采取管井降水和工作面轻型井点降水相结合的综合降水措施，为防止边坡坍塌，根据开挖后实际情况，对迎面坡、边坡采取边坡加固措施，确保施工安全。届时单独编写斜井井筒明槽施工安全技术措施。

4.2斜井明槽支护施工

斜井井筒明槽开挖好后，根据测量人员所给施工中、腰线，严格按照施工图纸组装稳立模板台车，绑扎钢筋，并搭设脚手架以加固外围模板，然后自下而上进行现浇钢筋混凝土支护施工，待明槽段钢筋砼施工结束后严格按照设计图纸砌筑井口门脸，并回填明槽，回填土或矸石要分层压实。

4.3冻结表土段和冻结风化基岩段施工

由于斜井冻结工程平面上需冻结区域较长，如采用全长同时冻结，势必需要很大的制冷能力，这不但增大成本投入，同时也造成不必要的浪费，因此，主、副、风斜井含水层段需采用分期投入方式进行冻结。根据井筒掘砌施工速度、各区段冻结开挖时间要求及开冻前施工准备时间，合理安排安排冻结施工顺序。对于冻结段井筒，通常采用差异冻结法施工，即在设计冻结井壁区域内采用特殊方法将需开挖区域进行弱冻结，井壁外围进行强冻结形成一个封闭的帷幕，既保证施工安全，又可加快内部弱冻结区的开挖速度，从而起到加快施工进度的作用。

4.3.2冻结与掘砌的协调作业

冻结工程是一项措施工程，主要目的是为了确保掘砌施工的安全、快速、高效施工。因此冻结与掘砌在作业上要保持高度的统一。冻结工程进度以掘砌施工速度为依据，要定制合理的冻结区长度、投入合适的冻结设备，确保掘砌施工不受冻结的影响。各冻结区段的冻结与掘砌协调作业的工艺流程为：

4.3.3冻结段掘砌施工

根据设计文件，主、副、风斜井井筒表土及风化基岩段采用的支护形式为双层钢筋混凝土砌碹支护，此种支护形式只能采单行顺序作业，且掘砌段高不能太长某项目写字楼工程(27层）施工组织设计，该种作业方式，施工进度慢，井壁接茬多、井壁抗渗性能大大减弱，采用冻结法施工时，单行作业势必造成冻结工期的成倍延长，经济效果较差。建议建设单位在冻结法施工表土段时，变更表土段砌碹支护设计。根据我单位多年施工经验，斜井表土冻结段施工及冻结基岩风化带宜采用双层支护，即29U型钢棚（棚距800mm）+钢筋网+单层钢筋砌碹支护。这种支护工艺的优点是，掘进和砌壁作业可以平行施工，极大程度上缩短了冻结工期，一定程度上加快了井筒掘砌施工进度，确保井壁夹层注浆后的封水效果。

一、冻结表土段掘进施工

二、冻结风化基岩段掘进施工

钎杆：采用B22中空六角钢成品钢钎，钎杆长度为1.8m。

钻头：选用Ф42㎜“一”字型合金钻头。

雷管：选用1～5段毫秒延期电雷管南京 湖畔居A04-A09栋工程施工组织设计，雷管脚线长度为3m。