煤矿井巷工程施工组织设计

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煤矿井巷工程施工组织设计

施工用水根据施工现场情况,由业主布置高位水池或引水至现场后我方布置生产或生活用水池进行供水。

发包方组织队伍同步修建。临时道路直接到井口。

井田内横切和走向断层都比较发育,井田内较大的断层主要有F38、F39、F48三条正断层和F45一条逆断层,其中F38和F39正断层位于矿区边界附近,对开采影响较小永嘉县瓯北大桥深水潮汐水域钢板桩围堰施工工艺,F45逆断层和F48正断层位于井田中央,对井田开采有一定影响。

(二)瓦斯、煤尘、煤的自然性和地温

根据《盘县煤田土城矿区纳木、羊场井阳地质勘探最终报告(精查)》,该矿区煤层瓦斯赋存状态为吸附型。以CH4为主,含量为77.19~98.88%,C02含量一般0.492~8.61%,属煤与瓦斯突出矿井。

10、13、17号煤层煤尘均具有爆炸危险性,10号煤层属自燃煤层,13号煤层属容易自燃煤层。

地温正常,未发现异常区。

1、地表水和地下水的动态变化规律。

矿区边界附近和外围有两条小河,河水流量变化较大,雨季暴涨,枯季较小但不干涸,受大气降水的控制。地表水流量的变化与降水季节和相对应,雨季流量猛增,枯季流量变小,地表水较降雨滞后l天左右,地下水峰值滞后时间较长,一般为l~2天。矿区内冲沟较发育,冲沟水可能沿风化裂隙或采矿裂隙渗入或突入矿井,为矿井浅部开采的直接充水水源。

龙潭组、峨眉山玄武岩组的细砂岩、砂质泥岩、砂岩、泥质粉砂岩均为裂隙弱含水层,含水性弱,对矿井的充水影响较小。

区内断层主要为压扭性断层,断层破碎带胶结较好,含水性和导水性较差,对矿井的充水影响较小。

大气降水是该矿床充水的主要因素,矿井水文地质条件中等。在采掘的过程中,要注意发生突水现象,应该引起高度重视,特别是在开采矿区西部煤层及靠近老窑采空区时,一定要加强防水工作。

矿周边小煤窑开采年代较久,废窑重叠,坑口己坍塌封闭。局部地段老窑较多,积水较多,由于老窑开采深度及范围不详,应对老窑积水重视,防老窖水对矿井开采的影响。

矿井+11OOm标高正常涌水量14.5m3/h,最大涌水量58m3/h;+800m标高正常涌水量24m3/h,最大涌水量96m3/h。

四、本标段工程设计概况

1.主斜井:井口坐标X=2862427.686,Y=35484040.008,α=87°,z=+1351.64,井筒全长619米,下山倾角24°,主要掘进净断面为15.2m2。根据岩性的不同采用砌碹、锚网喷支护方式。发碹段混凝土强度为C20,厚度500mm。锚网喷段喷射砼强度为C20,喷厚100mm。锚杆采用φ20×2000mm,HRB335钢筋锚杆,间排距为800mm,锚固力不低于50KN,钢筋网用φ6mm钢筋焊接而成,网孔为100×100mm,搭接50mm。

2.副斜井:井口坐标X=2862457.545,Y=35484021.966,α=87°,z=+1352.753,井筒全长619米,下山倾角24°,主要掘进净断面为11.88m2。根据岩性的不同采用砌碹、锚网喷支护方式。发碹段混凝土强度为C20,厚度400mm。锚网喷段喷射砼强度为C20,喷厚100mm。锚杆采用φ20×2000mm,HRB335钢筋锚杆,间排距为800mm,锚固力不低于50KN,钢筋网用φ6mm钢筋焊接而成,网孔为100×100mm,搭接50mm。

3.回风斜井:井口坐标X=2862468.546,Y=35483935.091,α=87°,z=+1363.998,井筒全长649米,主要净断面15.1m2、下山倾角为24°。根据岩性的不同采用砌碹、锚网喷支护方式。发碹段混凝土强度为C20,厚度500mm。锚网喷段喷射砼强度为C20,喷厚100mm。锚杆采用φ20×2000mm,HRB335钢筋锚杆,间排距为800mm,锚固力不低于50KN,钢筋网用φ6mm钢筋焊接而成,网孔为100×100mm,搭接50mm。

引风道,长11.6m,倾角为11.5°,净断面8.2m2,采用发碹支护方式,混凝土强度C20,发碹厚度300mm。

安全出口,长20m,净断面2.9m2,采用发碹支护方式,混凝土强度C20,发碹厚度250mm。

五、工程特点及施工难点

根据招标文件介绍,本工程地质灾害较严重,现分析如下:

1.本工程瓦斯含量高,具有煤与瓦斯突出危险,且10、13、17号煤层煤尘均具有爆炸危险性,10号煤层属自燃煤层,13号煤层属容易自燃煤层,因此施工中防治煤与瓦斯突出管理和防火防爆管理是本工程施工重难点之一,施工期间必须做好瓦斯治理工作,严格按照煤与瓦斯突出矿井进行管理,严格按照防突相关规定进行施工。

2.矿区地质条件较差,断层比较发育,同时构造也较为复杂。井田范围内共有较大的断层四条。巷道通过断层破碎带时,容易冒顶片帮,同时断层带往往是地下水富集和活动的场所,且容易聚集大量瓦斯,因此施工期间必须采取有效的支护型式和掘进工艺,加强瓦斯管理和水文地质工作,加强支护,短掘短支,防止安全事故。断层带的安全施工是本工程施工的重难点之二。

3.大气降水是本矿床充水的主要因素,由于矿区内冲沟较发育,冲沟水可能沿风化裂隙或采矿裂隙渗入或突入矿井,因此在施工中要加强防水工作,处理好暴雨季节防洪问题,防止发生透水事故。加之矿区局部地段老窑较多,积水较多,且老窑开采深度及范围不详,施工中应对老窑积水重视,加强探掘,防止老窖水对矿井开采的影响。施工期间的水害防治是本工程施工的重难点之三。

因此,施工过程中瓦斯防突管理、防火防爆管理、顶板管理、水害防治及采取合理可行和科学的施工方案,将成为本工程的施工控制的难点与重点。所以施工过程中严格按照《煤矿安全规程》,加强安全及生产管理,针对各工程制定严格的安全、技术措施及质量、进度保证措施,组织高素质的管理人才和精干的施工队伍成为重点,才能确保工程安全顺利、保质保量地完成。

第三节施工队伍配备及相关的准备工作

为创造有利的施工条件,保证工程施工能又快、又好、又省地实施,提高效率,工程施工准备分阶段进行准备。

为了落实各项施工准备工作,加强检查和监督,针对各项施工准备工作的内容、时间和落实人员,编制出施工准备工作计划。安排专人负责,在实施的过程中注意检查,发现问题及时处理。

技术准备是施工准备的核心。具体内容如下:

1.熟悉、审查施工图纸和有关设计资料

(1)审查设计图纸是否完整、齐全;设计图纸和资料是否符合国家有关工程建设的设计、施工方面的方针和政策;

(2)审查设计图纸与说明书在内容上是否一致;设计图纸与其各组成部分之间有无矛盾和错误;

(3)审查图纸在几何尺寸、坐标、标高、说明等方面是否一致,技术要求是否正确;

(4)审查工业项目的生产工艺流程的技术要求;掌握配套投产的先后次序和相互关系,以及设备安装图纸与其配合的土建施工图纸在坐标、标高上是否一致;

(5)明确建设期限,分期分批投产或交付使用的顺序和时间以及工程所用的主要材料、设备的数量、规格、来源和供货日期;

(6)明确建设、设计和施工等单位之间的协作、配合关系以及建设单位可以提供的施工条件。

2.原始资料的调查分析

(1)自然条件的调查分析:建设地区自然条件的调查分析的主要内容有地区水准点和绝对标高等情况;地质构造,土的性质和类别,地基土的承载力,地震级别和烈度等情况;河流流量和水质,最高洪水和枯水期的水位等情况;地下水位的高低变化情况,含水层的厚度、流向、流量和水质等情况;气温、雨、雪、风和雷电等情况;土的冻结深度和冬、雨季的期限等情况。

(2)技术经济条件的调查分析:建设地区技术经济条件的调查分析的主要内容:当地施工企业的状况;施工现场的动迁状况;当地可利用的地方材料状况;地方能源和交通运输状况;地方劳动力的技术水平状况;当地生活供应、教育和医疗卫生状况;当地消防、治安状况和施工承包企业的力量状况。

(3)民意及人文社会调查分析:为更好的协调当地工农关系,施工前应调查分析项目建设地附近居民的收入和生活水平,生活风俗习惯,对建设项目的了解程度和支持程度,对建设项目施工的建议和意见。

编制施工预算。控制各项成本支出、考核用工。

编制详细的《实施性施工组织设计》、《作业规程》、《操作规程》,对各类专业技术人员、技术工人进行技术交底培训,完善特殊工种证件,完善员工三级教育。

根据各种物资的需要计划,分别落实货源,安排运输和储备,使其满足连续施工的要求。物资准备主要包括材料、构(配)件和制品、机具和生产工艺设备。具体内容可包括如下项目:

1.落实各种材料来源,办理定购手续;对于特殊的材料,应尽早确定货源或者安排生产;

2.提出各种材料的运输方式、运输工具、分批按计划进入现场的数量;

3.作好前期施工设备的进场工作。从处设备库房、已完工程项目调拨前期施工设备,对进场的所有材料设备应按照要求认真验证,不合格的材料、设备不允许进场;

4.施工设备、机械的安装与调试;

5.规划堆放材料、构件、设备的地点,对进场材料严格验收,查验有关文件。

1.做好施工场地的控制网测量;

组织精测队对建设方交的施工测量点进行复核,并在井口附近建立永久性控制测量点,标定井口中心。

2.搞好“四通一平”,即路通、水通、电通、有通讯信号和平整场地。

3.做好施工现场的补充勘探;

5.安装、调试施工机具;

6.做好构(配)件、制品和材料的储存和堆放;

7.及时提供材料的试验申请计划;

8.做好冬、雨季施工安排;

9.设置消防、保安设施。

1.与施工当地政府机关、相关部门、附近企业单位、当地居民加强勾通、搞好关系;

2.向监理、建设单位提交开工申请报告。

二、施工队伍配备及准备工作

1.建立拟建工程项目的组织机构;

2.建立精干的施工班组;

我单位在长期的施工中形成了属于自己专业程度高、稳定性强的施工队伍,具有施工经验丰富、技术过硬、战斗力强、不怕吃苦等特点,加之我单位近期有刚刚完工的项目部,如三汇一矿项目部目前已经进入收尾阶段,11月底之前全面竣工,磨心坡项目部预计今年年底以前全面完成工程施工任务等,因此一旦我单位中标施工该工程,我单位拟从近期已完的工程项目中抽调长期从事煤矿井巷工程建设的精干的施工队伍,精心组织、精心管理,确保合同工程按期优质完成。

3.集结施工力量,组织劳动力进场,进行安全、防火、文明施工和做好工农关系协调等方面的教育,并安排好职工的生活;

4.向施工班组、工人进行三级教育和施工组织设计、计划等的技术交底;

5.建立各种规章制度,按照科学管理的要求建立各级组织的岗位责任制。

三、施工总平面布置与临时工程

施工进场公路由建设单位负责先行修建到井口附近,临时宿舍前期利用矿上职工宿舍,但考虑后期施工进度的需要,我方应设置必要的施工临时设施,临时工房及辅助设施设置在井口范围建设方征地区域,其余生活区临时设施与工业生产设施分区布置。

四、施工期间的施工准备

1.根据施工进度要求,提前作好各单位工程的作业规程的编制,并报监理、建设单位审批备案。

2.组织相关技术人员、施工人员进行技术交底,安全培训。

3.工程设计变更,提前向监理、建设单位提出申请,变更同意后按照变更要求准备机械、材料、劳动力。

4.施工组织设计根据变更按季度进度调整,重新审批。

5.提前做好冬、雨季施工安排。

1.以月为阶段编制月进度计划,按月进度计划编制材料计划、设备计划。有续地组织材料、设备进场。

2.设备的备件特别是易损件应保证有一定数量的储备。机电队应该根据周期性检查、大修要求,对备件的使用要求作出计划。

1.根据施工组织设计要求,陆续提前组织施工队伍进场,对进场人员进行各种培训、技术交底工作。

2.新工人上岗对其进行岗前培训,并进行考核办理入井证。

第四节总体目标及施工方案

本工程施工我单位拟从进度、质量、安全、环境方面拟达到以下施工目标:

1.工期目标:在正常施工条件下施工总工期为341日历天;

3.安全目标:全工程无重伤以上事故;

4.环境目标:水、气、声、渣排放达标,符合相关规定;

根据本工程的特点,为保证施工进度,本标段工程的具体施工方案和施工队布置如下:

(1)本施工区施工队伍主要施工主斜井,待主斜井落平后进行等候硐室、井底车场以及+1100m水仓的施工。

(1)本施工区施工队伍主要施工副斜井,副斜井落平后进行管子道、+1100m泵房及变电所的施工。

(3)副斜井落平后与主斜井施工队贯通,随即进行管子道的施工,管子道施工完后进行+1100m泵房、变电所以及相关联络巷的施工,期间仍采用150型挖斗式装岩机装运矸,矸石运至主斜井皮带后,通过皮带运出地面,此时的副斜井作为材料运输通道和皮带运输出现故障时的备用排矸通道。

(1)本施工区施工队伍主要施工回风斜井以及大部分的+1100m水仓工程施工。

(3)形成全负压通风条件后,考虑该区域防突要求,在回风斜井井口安装抽风机,形成矿井的负压通风系统。因此本施工队在最后施工+1100m水仓时矸渣通过主斜井皮带进行排矸,材料通过副斜井进行运输。

地表段按设计施工至设计位置后再自下而上发碹施工至井口,砌碹段采用支护台车施工。

在发碹施工完进入斜井主要井筒段后,实行掘进与支护平行作业的方式,考虑下山施工特点,井筒施工基岩段掘进均采用“三·八”作业制,每班掘进一个循环,预计循环进尺1.2m,平均月进度80米/月。

掘进施工严禁空顶作业,掘进每完成一个循环便立即进行拱部锚网临时支护,临时支护应满足后期永久支护要求,故锚杆和锚索应按照设计安装并初喷50mm厚C20砼,装岩机后方边墙锚网(索)喷支护及复喷喷砼成巷由专门的支护队负责,要求永久支护必须紧跟装岩机后,其间距不得大于30米。

永久支护施工时采用二个班作业,其中一个班打锚杆(锚索)和挂网,另一个班则喷浆、浇梯步、水沟,混凝土支护材料的运输通过地面搅拌站搅拌好后下放到使用地点。

三、井底车场、水仓、泵房等施工方法

掘进采用“三八”作业制,每班掘进一个循环,循环进尺1.2m,月平均进度80m。

支护材料的运输,地面通过副斜井矿车下放到井底车场,再采用机车运至支护工作点。此外为避免提升过程时间的浪费,提高提升效率,应在施工区域设置临时车场,方便汇车和存放空重车,临时车场轨道与主运输轨道间距符合安全要求,并随掘进工作面的延伸向前推移。

四、梯步、水沟、预埋眼孔施工方法

砼梯步、水沟采用自制钢模板(使用槽钢加工而成)定位后即可浇灌砼,采用风动振捣棒振捣;待砼强度达到设计要求后拆模通行;梯步、水沟每次施工20m,施工滞后于工作面距离不大于40米,与巷道开挖平行作业;安装孔按合同要求与巷道同步施工。

井筒期施工时统一采用地面压风站集中供给,后期施工井底车场等工程时在井下设置移动压风站进行集中供风,一期工程最多3个工作面同时施工,相关计算如下。

=1.15×1.10×1.15×(12×0.85×3.2+3×0.5×10+4×0.7×3.7+3×0.7×3.4+3×0.5×1.2)

=97.38m3/min

Q—矿井总耗风量,m3/min;

α—管网漏风系数,取1.15;

β—风动机械磨损使耗风量增加的系数,取1.10;

γ—高原修正系数,取1.15;

n—同型号风动机具同时使用数量;

k—同型号风动机具同时使用系数;

q—风动机具耗风量,见下表。

单台耗气量(m3/min)

总耗气量(m3/min)

压风管道末端风压不得小于0.6Mpa。

输送压缩空气采用D159×4.5钢管往井下需风工作面供风,风管之间采用法兰盘连接。

(1)管道安装前应进行检查,钢管内不得留有残杂物和其他脏物;

(2)管道敷设要求平顺、接头密封、防止漏风,凡有裂纹、创伤、凹陷等现象的钢管不得使用;

(4)在管道最低处设置油水分离器,定期放出管中聚积的油水,以保持管内清洁与干燥;

(5)管道敷设在电缆的另一侧,并与运输轨道保持安全距离;

(6)管道必须上架悬空。

生产用水在广场内高于井口的合适位置修建水池,位置选择必须有足够的高差保证水压;水池结构力求简单,基础置于坚实地层上,采用砖体砌筑。

施工用水必须符合国家相关标准才允许用于本工程,所以进场后应首先做好水质的化验工作,水质必须符合国家水质标准的相关要求后才允许使用于工程中。

贮水池上接D108×3.5钢管作为场区生产供水管道入井;主副斜井后期随井筒布置减压水箱进行减压。生活用水从生活不池中用D50钢管作为支管接至各用水点;水管全部采用法兰盘连接。

管道敷设要求:平顺、短直且弯头少,干路管径一致,接头严密不漏水。井下给水管道安设在电线路的异侧,管道必须上架悬空。

(二)井下前期施工供电系统

(三)井下后期施工供电系统

进入井底车场区域施工后,地面供电难以满足设备运行,为保证正常生产,在施工完变电所后,应立即形成井下变电硐室,引入高压电源入井,为井底车场施工区乃至二期工程施工创造条件,井下供电全部由井底配备硐室配送。

四、通讯、信号、瓦斯监控系统

2、井下工作面、井口信号房、绞车房、建立“三铃二点”式声光信号;井筒内在每个躲避硐室处安装行车指示灯;由矿用防爆声光组合电铃、防爆灯具及四芯电缆组成信号系统。

3、在调度室安设KJ73智能瓦斯监控系统,监控分站分别设置在井口调试室,分站上分别出线在工作面、回风安设瓦斯监测探头,在回风安置风速探头,工作面回风巷安装CO监测探头。瓦斯监控系统井下供电系统联结,形成瓦斯电闭锁。

(一)地面排水系统,根据甲方永久设施的布置及场区总体规划,组织硐顶截水沟、施工场区内排水明沟施工,保证场区雨季排水畅通。

1.井下排水系统由风动潜水泵、离心式水泵及排水管、逆止阀、闸门组成排水系统。

2.根据建设单位邀标文件提供的水文地质条件可知,施工过程可能遇裂隙水及老窖水,本方案按平均涌水量50m3/h进行设计。

6.由于本工程水量较大,+1100m标高最大涌水量58m3/h,+800m水平标高正常涌水量96m3/h,加之周边老窖较多,可能遭遇大的水害,因此施工单位应配备两台大功率高扬程潜水泵,作为遭遇大的突水时抢险救灾使用。

7.排水管选用D159×3.5热轧无缝钢管钢管,法兰连接。

井筒期施工采用压入式局部通风方式,局部通风机安设在井口外。由于主斜井贯穿线路最长,现以主斜井为代表进行风量计算。

①按硐内同时工作的最多人数计算

Qz=k·m·q=1.1×30×4=132m3/min

Qz—所需风量,m3/min;

m—硐内同时工作的最多人数;

q—硐内每人每分钟需要新鲜空气量,4m3/min;

Qz=A×b/(t×c)=(44.6×0.1)÷(30×0.02%)=744m3/min

Qz—所需风量,m3/min;

t—爆破后的通风时间,30min;

c—允许CO浓度,取0.02%;

③按硐内允许最小风速计算

Qz=60·V·S=60×0.15×16.7=150.3m3/min

Qz—所需风量,m3/min;

V—硐内允许最小风速m/s,0.15m/s;

S—巷道断面积,m2,取较大断面进行验证16.7m2

根据以上计算可以得出,在主副斜井贯通前主斜井施工时的工作面最大需风量为744m3/min

沿程摩擦风阻:Rm=6.5αL/d5

=6.5×0.002×860/0.85=34.12Pa·s2/m2

α—摩擦阻力系数,Pa·s2/m2

Rz=n1ξγ/2*gs2+n2ξγ/2*gs2=86×0.1×1.2/2×9.81×(3.14×0.42)2+4×0.1×1.2/2×9.81×(3.14×0.42)2

=2.18Pa·s2/m2

g—重力加速度,9.81m/s2

Rc=0.818γ/gd4

=0.818×1.2/9.81×0.84

=0.24Pa·s2/m2

掘进通风机工作风量Q=KQz=1.2×185.83=223m3/min

风压h=(Rm+Rz+Rc)Q·Qz

岩巷=(34.12+2.18+0.24)×(223/60)×(185.83/60)=420.62Pa

根据计算需风量、风阻及风压,斜井井筒岩巷掘进施工期间选用No6.3/60(2×30kW)对旋式局部风机满足要求。

通风机安设在井口硐口15m范围外,风筒布置在左侧,通风风筒采用φ800矿用双抗胶质双阻风筒;设立专职通风工,在项目总工的带领下,搞好“一通三防”工作;在巷道平斜交接处及转弯处安设铁皮弯头风筒以减小风阻,所有风筒必须在巷道内吊挂平直、坚持环环必挂,并加强风筒的保护,确保通风质量。

附图1—8通风系统布置图

通风机与井下供电形成风电闭锁,采区双风机双电源方式。保证停风时,井下所有区域停止供电。

主斜井施工队与回风斜井施工队贯通后,形成全负压通风条件,在回风斜井安装矿井主扇,形成矿井负压通风系统,主斜井进风(副斜井与回风贯通后,主副斜井均为进风巷)、回风斜井回风。掘进工作面采用局部供风方式,局部通风机则安装在全负压通风的新鲜风流中。

(一)提升系统选择:选用30kg/m钢轨DB62/T 3167-2019 冲击弹性波法检测评定预应力孔道压浆密实度技术规程.pdf,4m3箕斗提升轨距900mm。

1.提升系统排矸能力核算

(1)提升一次提升循环时间T1(单钩提升)

T1===883s

υmB—箕斗提升的最大速度,根据施工经验提升速度一般为2.5m/s

L—提升斜长区间龙门吊安装工程安全专项施工方案,按井筒最大长度加底面钢丝绳长度总共700m考虑

lx—卸载曲轨长度,取排矸台20m

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