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xx煤矿主井井筒施工组织设计

xx煤矿主井井筒施工组织设计

为把xx煤矿主井井筒建设成为优质、安全、快速、高效的工程，根据《内蒙古xx煤炭(集体)有限责任公司xx煤矿改扩建初步设计说明书》，编制xx煤矿主井井筒施工方案。

秦岭公路隧道施工工艺《内蒙古xx煤炭（集团）有限责任公司xx煤矿改扩建初步设计说明书》

《xx煤矿主井井筒井壁结构剖、断面图》

《机械设备安装工程施工及验收规范》

《煤矿安装工程质量标准及检验评级试行办法》

《煤矿安全规程》（2011年版）

《煤矿建设安全规程》（2011年版）

《煤炭工业建设工程质量技术资料管理规定》

《煤炭工业煤矿井巷工程、建筑安装工程单位工程质量保证资料评级办法》

1.地理与交通运输条件

xx煤矿改扩建井田位于呼和若尔含煤盆地的西北部，有井田西部边界西行7km，由省道201线；沿着201线向南行40km达到新巴尔虎坐旗政府阿木古朗镇；沿着201线向北东行约140km达到呼伦贝尔市政府所在地海拉海尔区并于滨州铁路线相接，交通较方便。

井田范围地理座标：东经118°41′15″～118°42′30″，北纬48°23′00″～48°24′00″

本区属草原区，海拔663.00—690.00m，高差约27m，井田范围内西部最高682m，东部最低662m，高差20m，地形起伏不大。

区内水系不甚发育，在井田东侧15km左右辉河由东南向西北流过，全长约100km，流域面积2000km2，河宽10～20m，局部呈散流状，水深0.5～1.5m，流量3.3m3／s，最终汇入伊敏河。在本井疆东部为巴音查干湖，湖水主要接受大气降水补给，以蒸发形式排泄。历史上湖面约6.5km2，湖最大深度0.3～0.5m，近年已近干枯。

据中国科学院《中国地震动参数区划图》(GB/18306—2001)，呼伦贝尔市的地震动峰值加速度为0.05，对照地震烈度为6度。

新巴尔虎左旗位于呼伦贝尔市西南部，东与陈巴尔虎旗、鄂温克族自治旗为邻，南与兴安盟科尔沁右翼前旗接壤，西与新巴尔虎右旗相依，西北连接满洲里市，北与俄罗斯以额尔古纳河为界，西南与蒙古国交界。全旗总面积2.22万km2。总人口约4万人，有13个少数民族，其中蒙古族约占总人口的73％。

新巴尔虎左旗主要以牧业为主，经济比较落后，对该区的煤炭资源开发将有力的促进区域经济和少数民族地区经济的发展和社会稳定。

xx煤矿西部7km处有S201省道通过，东北方向140km处有滨海铁路海拉尔车站，本井采用公路与外部相连。目前该公路正在修建之中。

矿区设计供电线路确两条，均由将建阿木古朗110kV变电站35kV不同母线段引至矿区，矿区建35kV变电所。本矿井用电已有新巴尔虎左旗电力有限责任公司新左电函[2007]1号《关于支持xx煤炭(集团)白音干煤矿改扩建工程用电的函》承诺。

井田内的第四系含水层，虽然含水较少，但水质满足生活水质的标准PH值6.9～7.3，总硬度<450mg／L，矿化度0.244～0.301g／L，水质HCO3～N型。第四系含水层可选大口径(2～4m)沉井的方式取水。

第三系、自白垩系含水层普遍含水，且粉、细粒级岩石多处于松散状，因此利用钻孔和井巷进行超前疏干的办法可以达到治水、用水、固沙三位一体的经济效益．其水质为C1～N型，PH值7.1～7.9，硬度为0.604～2.058g／L，矿化度4.55g／t，，其氯化物含量较高，一般都在893～1928mg／L，若做为饮用水源，需对该含水层中的水质进行化学处理。

井田范围由内蒙古自治区国土资源厅批复（内国土资采字【2007】0019号）确定，共由4个拐点圈定，开采深度由620m～560m高程，井田南、北平均长1.83km，东、西平均宽1.56km，井田面积2.86m2；后备区范围由4个拐点圈定，南、北长约4.6km，东、西宽1.6km，面积7.46m2；

井田地质资源量为10.27Mt，后备区共获煤炭总资源量为150.21Mt。工业资源储量为9.52Mt，矿井设计资源量为7.36Mt，矿井可采储量为4.29Mt，后备区可采储量为69.24Mt.

根据xx煤矿改扩建可行性研究报告及内蒙古自治区煤炭工业局文件（内煤局字【2007】196号）“关于内蒙古xx煤炭(集体)有限责任公司xx煤矿改扩建可行性研究报的批复”确定改扩建初步设计矿井生产能力:0.6Mt/a，根据业主的意见主要生产系统按照1.20Mt/a核定。矿井服务年限5.1a，后备区矿井服务年限41.2a。

第二章地质及水文地质概况

本井田属第四系全掩盖式，通过钻探揭露的地层有第三系、白垩系下统大磨拐河组和侏罗系上统甘河组。本井田所揭露含煤地层自下而上分别叙述如下：

(1)下白垩统大磨拐溺组(K1d)

大磨拐河组是呼和诺尔坳陷内的一套陆相含煤的碎屑岩沉积，井田内地层厚度最大为80m，最小为35m，上部主要为浅灰色，灰色泥岩，含炭质泥岩。中部主要为泥岩、炭质泥岩，含可采和不可采煤层三层。下部为浅灰色砾岩，与下覆层呈不整合接触。

主要为灰白及黄褐色泥岩、粉砂质泥岩。含厚层膨润土矿，胶结疏松，成岩度差。厚度30～70m。与下覆岩层呈不整合接触。

上部为褐黄色风积粉、细砂，下部为沼泽沉积的灰黄～灰绿色粉、细砂、砂质粘土和亚粘土等。全区发育，厚度l5～27m，平均厚度为2lm。与下伏地层呈不整合接触。

本井田位于呼和诺尔盆地的西北边缘，大磨拐河组构造层总体上为一走向北东至北北东、倾向南东的单斜构造，断层稀少，地层呈近水平状产出，地层倾角一般为1～3°。

在井田所有钻孔中均未发现岩浆岩侵入含煤地层。

矿区地貌景观为一面积约百余公里的盆地。盆地全为第四系覆盖。盆地中心为巴音查干湖。区内水系不甚发育，辉河为呼和诺尔煤田的主干河流沿煤田腹地自南东向北西流过，全长约100km，流域面积2000km2，河宽10～20m，局部呈激流状，水深0.5～1.5m，流量3.3m3／s，最终汇入伊敏河。

盆地内沉积了一套由灰色泥岩、褐煤组成的伊敏组煤系地层，上覆第三系杂色泥岩、膨润土及第四系土黄色、黄褐色风成砂、砂质粘土。由于砂质粘土、粘土含水性极差，大气降水大部分形成地表径流补给湖水，形成地下径流的比率极小，因此盆地内含水层富水性较弱。

(2)、井田水文地质条件

井田地下水类型主要为第三系孔隙承压水、煤层层间裂隙承压水及玄武岩裂隙水。现分述如下：

在首采区范围内广泛分布，所施工的10个钻孔中有7个钻孔揭露到该层。含水层呈层状，顶板高程638.13～623.49m，平均厚度3.47m，根据ZK02孔抽水试验结果，平均单位涌水量q=0.27L／s.m，平均渗透系数7.96m／d。矿化度5.99g／L，总硬度15.24德国度，属高矿化度水。

2)煤层层间裂隙承压水

赋存予煤层中，呈层状。富水性很小，水位埋深4.35m，单位涌水量q=0.002L／s.m，K=0.042m／d，矿化度6.02g／L。水质较差。

玄武岩为绿黑一灰色。该层水大面积分布，富水性较强，但不均一，与煤层间有良好的隔水层，但隔水层厚度变化较大。由于钻孔仅揭露了玄武岩风化带，故只见玄武岩风化裂隙承压水，赋存于玄武岩强风化带之下，玄武岩强风化带呈泥状，为隔水层。富水性取决于其裂隙发育程度，水质较差，味咸。

该矿井2号煤层顶板埋深平均约为69m(7个孔平均值)，其顶板以上有一层泥岩及炭质泥岩的隔水层，6个孔的平均厚度为12m。对上部第三系孔隙承压水起到良好的隔水作用。而2号煤层之下与玄武岩裂隙含水层之间的隔水层(岩性为炭质泥岩、泥岩)平均厚度为6.6m(4个孔平均值)均起到隔水作用。因此，第三系孔隙含水层与下部的玄武岩裂隙水含水层成为隔绝状态。

②、地下水补给排泄条件

矿区水文地质条件，受地形、岩性、构造、气象等因素制约和影响。地层、岩性、构造因素明显地控制着含水层的补给与排泄条件。

矿区为第四系及第三系覆盖，主要由风成砂、粘土、膨将土组成。厚度较大，平均为38m(5个孔)，隔水性较好，大气降水在该区不能直接补给第四系潜水层和第三系孔隙含水层，(只在小村一沙丘一带直接补给第四系潜水层)，主要从地表径流形式补给巴音查干湖，水蒸发的形式排泄。

原初步设计中矿井正常涌水量为103m3/h，最大涌水量为206m3/h。

根据后备区勘探地质报告预计：采用大井法稳定流计算井下涌水量为736m3/h，坑道法稳定流计算井下涌水量为251m3/h。取坑道法计算涌水量251m3/h为矿井正常涌水量，大井法计算涌水量736m3/h为矿井最大涌水量。

本区详查阶段在4条勘探线上。6个钻孔中采取了l4个瓦斯样，勘探阶在2条探线上3个钻孔中采取了5个瓦斯样，从煤层瓦斯含量试验报告看出各煤层瓦斯含量普遍较低，CH4含量：4号煤层在0～0.04ml／g之问，6号煤层在0.01ml／g，8b(2)号煤层在0～0.0lml／g之间，10c号煤层在0.02ml／g，瓦斯成分中：CH4最少，4号煤层的CH4在0～8.07％之闲，而N2在90.79～97.93％之问；6号煤层的CH4为3.93％，而N2在为9l.35％；8b(2)煤层的CH4在0～1.77％之间，而N2在90.35～95.48％之问；10c号煤层的CH4为1.22％，N2为96.43％。主要可采煤层瓦斯含量及成份见表1。

由各煤层瓦斯含量及成份统计表大致划分瓦斯带为二氧化碳～氮气带。

表1煤层瓦斯含量及成份统计表

90.79～97.93

90.35～95.48

21.328.20（6）

注：一格内有两行为分子分母

该区虽然煤层层数较少，煤炎单一，煤层埋藏较浅，但在矿井建设和生产中应加强对各煤层瓦斯的监测工作，以避免发生瓦斯爆炸。

本区在0015和08l5号孔共采取测试l5个煤尘样，其测值火焰长度只有l0c号煤层(后备区赋存)为50～60mm，其它煤层均大于400mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉量40～85％，各煤层均有爆炸危险，在采煤过程中要积极采取有效防尘措施，确保矿井安全。

第三章工程量及技术特征

5362066.000

40402875.000

冻结段井壁厚度（砌碹）

第四章主井井筒施工方案总体部署

根据业主要求，我们将在施工合同签订后，在冻结单位打钻、积极冻结期内，立即进行井筒施工准备工作，搞好井口平面布置，完成井架、稳绞车、压风机基础及井架、天轮平台、翻矸平台、稳绞车、压风机、变电所、砼搅拌站等凿井设施的安装，使井筒提升、排矸、供电等系统就位，在井筒正式开工前，将井筒锁口及井筒浅部20m掘砌完成，挂好吊盘，安装好长绳悬吊抓岩机及各种管线，使井筒达到连续施工条件。

为了使工程施工连续性，缩短矿井施工工期，安排主井井筒施工到底后的临时改绞，施工井底车场工程；副井井筒到底后，井筒进行永久装备，使副井井筒提升、供电、排水、供风、运输、通风、通讯等系统早日投入，施工井底车场及采区工程。

主井井筒施工指标安排如下：

主立井筒：65m/月。

1、施工工期及施工要求

主井筒施工准备期：55天，正式施工工期70天，主井工程量为145m，掘进体积约4271m3。准备和施工时间为第1～125天。

第五章主井井筒施工方案

根据xx煤矿改扩建可行性研究报告，结合主井井筒深度及我公司井筒施工经验，本着速度快、质量好，施工安全、同时尽量节省投资的原则，通过方案论证，主井井筒采用综合机械化配套凿井设施方案进行施工。

冻结段外壁采用组装式金属模板砌壁，段高2.3～3.3m，一掘一砌；内壁采用6胎组装式金属模板连续砌壁。为了保证施工质量，解冻后，井壁不漏水，在浇筑冻结段外壁时，除加强砼捣鼓密实、封口严密外，必须在砼内加入防冻早强剂；在浇筑冻结段内壁时，除加强砼捣鼓、24h连续浇筑外，在冻结深度下部20～30m砼内，须加入防冻早强剂和早强密实剂；在冻结段下部达到连续浇筑砼时，以上砼井壁内，仅加入早强密实剂。

井口附近设一套电子自动计量砼搅拌系统，2台JS500型强制式搅拌机，Φ159×5溜灰管输送砼，通过缓冲器入模。

井筒内设置二层钢结构凿井吊盘，层间距4.0m，上层吊盘设排水水箱，安设卧泵，下层吊盘作为工作盘；工作面设潜水泵，及时将井筒涌水排至上层吊盘水箱内，由卧泵排出地面。主井井筒平面布置见图1、稳绞车平面布置见图2。

2、冻结段膨胀岩层施工方案

a.施工过程中若遇到膨胀岩层，按照规程要求，在施工前，与冻结单位密切配合，强化冻结，确保冻结壁厚度达到设计要求，同时加快掘砌施工速度。

c.当井帮位移过快或膨胀量大于50mm/d时，与甲方及监理协商采取挖释放槽铺设泡沫板的方法，或减小掘砌段高。

d.提高砼质量，在配制砼时，加入适量的复合早强减水剂，配制高强砼，使砼的早期强度在规定时间内达到设计要求。

e.加强对冻结段的井帮温度、位移和冻胀压力的观测，获得可靠的数据，以便及时调整施工方法，保证施工安全。

3、预防井壁冻土片帮、抽帮施工方案

a.要严格控制掘砌段高，及时砌壁，缩短井帮暴露时间，减少井壁塑性变形。

b.配合冻结单位，提高冻结壁的强度。

c.必要时进行喷浆封闭或设置钢筋网保护措施。

d.壁后出现空洞时及时充填严密，防止从壁后向下坍落。

4、冻结管偏入井内及冻结管断裂的处理施工方案

冻结管偏入井内的处理：冻结管偏入井帮的迹象是该处井帮温度显著降低，结霜较厚，在冻结管裸露前一般能看到钻孔泥浆，当发现冻结管偏近井帮时，在用风镐或爆破法破岩时，应采取措施，防止风镐击破或放炮震坏冻结管，施工技术人员应根据钻孔偏斜图，详细了解冻结管的偏斜情况，在施工中提前提醒施工人员引起重视。当发现冻结管偏入井帮后，应根据钻孔偏斜图初步确定偏入井帮的冻结管然后关闭阀门，停止盐水循环。若冻结管偏入荒径小于0.2m和偏入长度小于2m时可不必割除，而用黄泥和油毡纸包扎，使之与砼隔离，该部位的井壁厚度可适当加大；若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，经冻结队同意后，可将冻结管割除。

冻结管断裂的处理：当出现盐水从冻结壁或井壁流出时，应考虑因冻结管断裂而致，断裂的冻结管必须立即关闭阀门，停止盐水循环，由冻结单位采取措施，当断管较多时，除做好提前套壁的准备工作外，要加快掘砌速度，尽快施工至设计深度进行套壁，当发现危及安全施工时应提前套壁。

5、井筒穿过各含水层、围岩破碎带时的掘砌施工方案

在井筒施工过程中，必须加强地质资料整理及编录工作，对含水量水层及围岩层裂隙发育、破碎带等地层，采取措施防止井帮片落：

⑴根据围岩破碎的程度，缩短掘砌段高，必要时采用金属组装模板砌壁。爆破掘进时采用多打眼、打浅眼、少装药、放小炮的控制爆破法，采取减小周边眼圈径进行放炮，减少对围岩的震动破坏。

⑵对集中出水、不稳定岩层，先预埋导水管导出集中涌水，再（网）喷射一层砼，加固井帮围岩，快速掘砌通过，临时支护厚度不计入井壁砼厚度。

⑶如围岩特别破碎或松软涌水较大，网喷支护效果不好，在井筒荒径外砌筑料石并分片喷射砼及提高井壁砼强度等方法快速通过。

⑷采用板桩法配合工作面超前降水短段掘砌通过。

施工中必须坚持“预测预报、有掘必探，先探后掘”的原则及“截、导、排、堵”的施工方案施工，根据实际揭露岩性对照地质柱状图分析预测各含水层位置，缩短掘砌段高，提前探水、注浆等综合施工方案。当井筒工作面涌水量大10m3/h时，采取防治水方案，主要有以下几种：

⑴工作面长段探水、注浆

根据井筒工作面实际揭露岩性，采用预留岩帽探水、注浆或施工砼止浆垫探水、注浆。

对基岩壁后涌水采取充填注浆法封堵，减少工作面涌水，确保井壁砼质量。利用风钻施工Φ42mm注浆孔。预埋Φ40mm无缝钢管作注浆管，无缝钢管顶端安装高压球阀，在吊盘上利用注浆泵进行注浆堵水、加固。

对于井壁上的大于0.5m3/h的集中出水点，安设导水管，将水导到截水槽内。当吊盘通过该位置时，在吊盘上用注浆泵将壁后涌水封堵。

7、井筒揭过煤层施工方案

为确保施工安全，在井筒揭煤施工中，必须严格按《防治煤与瓦斯突出规定》及《煤矿安全规程》有关规定：井筒穿过厚度超过0.3m以上煤层，井筒揭穿煤层前必须采取“突出危险性预测、防治突出措施、防治突出措施的效果检验、安全防护措施”四位一体的综合措施。本井筒揭过煤层采取先探放、后揭露的施工方案。主要措施为：

①根据地质柱状图及实际岩性揭露情况，准确控制各煤层层位。

②在工作面距煤层法线10m（若地质构造复杂、岩石破碎的区域20m）外，至少打２个前探取芯钻孔，测定瓦斯压力（p）、瓦斯放散初速度指标（Δp）、煤的坚固性系数（f）等基本参数，查明煤层赋存情况，并预测工作面突出危险性。

③在工作面距煤层法线5m外，至少打2个穿透煤层全厚钻孔，进一步对工作面的突出危险性进行预测。

④当预测无突出危险或突出煤层厚度小于0.3m时，采用震动放炮揭穿煤层；当预测煤层为突出危险，且煤层厚度大于0.3m煤层时，打直径75~120mm的瓦斯排放钻孔，进行瓦斯排放，必要时进行瓦斯抽排。

⑤通过钻孔排放瓦斯，当瓦斯压力降至0.74MPa以下，工作面风流中瓦斯浓度和二氧化碳浓度分别在1%和1.5%以下，瓦斯排放效果检验的各项指标符合要求后，最后采用地面远距离放炮揭开煤层。

视煤层稳定性情况，采取必要的临时支护措施。可采用挂井圈、背板、网喷等措施对煤层井帮进行封闭加固，防止片帮。若煤层较软，则采用短段掘砌。过煤层的施工一定要快速，尽可能减小井帮围岩的暴露时间。必要时对煤岩分界处和煤层段的井壁，要提高井壁砼的支护强度及厚度。

井筒揭穿煤层，施工前必须完成下列准备工作：

距井口20m范围内及井下各种电气设备设专人检查，符合揭煤防爆要求；

瓦斯监控系统正常工作，工作面、吊盘下等易出现瓦斯积聚的地点按规定设CH4、CO传感器，当瓦斯超限时能自动报警和切断所控制设备的电源；供电实现“三专两闭锁”；瓦斯监控系统见图3

井下应采用不延燃橡胶电缆和抗静电、阻燃风筒；

加强通风与瓦斯检查工作，井下工作面保持正常通风，每班有专人检测瓦斯浓度；

工器具使用时确保不产生火花，井底工作面严禁风镐作业；

下井工作人员按规程随身带矿灯和自救器；井下工作面悬挂便携式瓦斯检测仪；

8、与井筒相关硐室施工方案

与井筒相关硐室施工采用先拱后墙，下行分层掘进，上行砌筑，与井筒一并作出的施工方案。

具体施工方法为：当井筒掘砌至硐室顶板1～2m时停止砌筑砼井壁，井筒继续下掘2～3m鼎盛王府花苑外墙石材施工方案，再将硐室掘出长度2～4m，根据岩性情况，井筒及硐室采用锚网喷临时支护，随后下掘井筒及硐室，边掘边锚网喷临时支护，直至设计位置。最后由里向外组立模板，利用砼输送泵浇注硐室砼。与井筒相连硐室部分，与井筒同时支立模板浇注砼，使井筒与硐室浇注成一整体，确保工程质量。经验收合格后，方可进行下道工序施工。

第六章主井井筒施工工艺

永久锁口段高设计8.0m，锁口按临时锁口施工，用M10水泥砂浆砌筑粘土红砖，壁厚370mm，净半径为3250mm。为防止锁口段已砌筑好的砼井壁下沉、脱落，施工时根据实际情况每个段高要分片间隔开挖，砌好后再继续开挖，壁后要充填密实，如果有必要，可以增加小型砼壁座，高度300~400mm，确保施工安全及井壁质量。

人工用铁锹、风镐配合抓岩机掘进、装矸，每个段高2.2m，掘够段高，找好规格后，开始钢筋绑扎，支模浇筑。钢筋要在地面提前加工好，立筋与下一段高搭接部分要用沙土埋好，浇筑下一模绑筋时，把立筋弯直。浇筑采用2套1m高组装式金属模板和1套0.2m高封口板，JS500型搅拌机搅料，溜灰管下料，浇筑饱满，用振捣棒振捣密实。

使用6套组装式金属模板套壁，内筋绑扎完毕，支模找正、固定好后，溜灰管下料浇筑，浇筑和向上绑筋能平行作业时要搞平行作业。套壁6m后，在吊盘下吊挂临时盘作为拆模工作盘。拆除一模后，提到掉盘上继续组装浇筑，浇筑一模拆除一模，模板循环使用。套壁结束后，吊盘回到井底工作面，拆除三层盘。

基岩段采用钻爆法施工，一掘一砌单行作业。

正常段井筒穿过的岩层以泥岩、砾岩为主，本设计按中硬岩f=4～6考虑，编制了一套爆破图表，施工中若岩石硬度发生变化时，应及时根据围岩情况调整炮眼布置及爆破参数，以达到最佳爆破效果。

DB32／T 3912-2020 江苏省城建档案馆业务工作规程.pdf井筒炮眼布置见炮眼布置图