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自山丹县东距武威174km,西距张掖市60km,对外交通便利。
本区地貌为平缓的丘陵地带,丘陵顶部多呈椭圆形,东西走向,其相对高差10~20m,地形总的趋势东南高而西北低,矿区海拔最高为1820m,最低为1767m。
本区矿区南面有祁连山,山势陡峻终年积雪;
矿区北面有龙首山,主峰狼亚巴顶海拔为2796m;
在南北二山之间形成了狭长的平原及丘陵地带,即为河西走廊地区,平坡煤矿即位于丘陵地带之上。
另在矿区东北边缘,由于后期岩浆活动而产生较新的山势,如嘹高山、眉毛山,海拔在2058m,该区山脉大致呈东西走向,相互平行排列。
混合立井为新凿立井,井口坐标X=4288220.000,Y=34413050.000,Z=1825.000m,井筒净直径5.5m,净断面23.7㎡,井筒落底于正底槽煤层底板以下15米处。
混合立井地面为戈壁滩,相邻均为临时建筑,井下相邻巷道均未施工,北部为+1365m绕道,南部为变电所、水仓,东西为与混合立井相连接的+1365m运输石门。
第二节气候条件
矿区无常年性地表迳流,仅在暴雨期有暂时性洪水。
气候属大陆性干燥气候,多风少雨,据甘肃省山丹县气象观测资料,日温差20℃左右,夏季最高温度35.5℃,冬季最低温度-24℃。
平均年降水量208.5mm,年蒸发量2009.7mm,气候干燥,降水多集中在七、八、九三个月。
无霜期80~160天,冰冻期为当年十一月至翌年三月,最大冻土深度0.68m。
春秋两季为多风季节,风向以西北风和东南风为主,最大风力可达7~8级。
依据《建筑抗震设计规范》GB50011—2001,设计基本地震加速度值(g)为0.10,对照地震烈度7度。
第三节地质条件
1、井筒穿过表土层及岩层特征
根据矿井地质报告和约3钻孔柱状图,矿井井筒所穿越的地层由上至下分别为:
(1)、第四系酒泉组(Q2j)
不整合于临夏组之上,构成区域内大片戈壁滩,砾石多为变质岩及火成岩,一般厚度在50m左右,黄土一般在山头北坡,平均厚度2m左右。
现代冲积土,分布于戈壁滩中低洼平坦处,厚2~3m。
(2)、第三系临夏组(N2l)
与下伏老地层均呈不整合接触,底部有一层淡红色石灰岩,厚度1米左右;
往上为石灰质胶结的浅灰色砂岩,上部为浅红色砂质土及粘土层,厚度变化很大。
(3)、二叠系(P)
a、二叠系下统大黄沟群(P1dh)
下段(P1dh1),主要为紫灰色砂岩,呈细粒状,间夹砾岩及砂质页岩,本层底部为一层6米细砾岩,绿色泥质胶结而疏松,为太原群与大黄沟群分界之标志层(K4),共厚75m。
上段(P1dh2),主要为灰色、紫灰色粗砂岩及砾质砂岩互层,砾径3~4cm,其底部为砖红色细砂岩,砂质胶结,有很多长石风化之斑点,厚为10米左右,为平坡煤系之标志层(K5),其上为P1yg中部一层紫色粗砂岩,铁质胶结,表面风化疏松,内含微量白云母及绿色矿物,为平坡煤田标志层(K6)。
本群地层厚度119m。
b、二叠系上统窑沟群(P2yg)
主要为紫红色砾质砂岩及灰色粗砂岩,呈块状,底部为一层厚30米的紫红色砾质砂岩,砾石大小不均,分布极不规律,砾石多为石英为主,为标志层(K7),其上为浅灰色砂岩,砾质砂岩互层。
(4)、石炭系上统太原群(C3ty)
为平坡煤田的含煤地层,出露于平坡向斜西翼之边缘地带。
本群岩层共分四段,即C3ty1、C3ty2、C3ty3、C3ty4,在井田内出露完整,倾角一般不超过40℃。
2、构造:
从现有的资料分析,该区域内呈单斜构造,没有断层、陷落柱。
3、煤层特征:
三、五号井田煤层特征表
厚度(m)
最小~最大
平均
层间距
(m)
顶板
底板
结构
连续性
稳定性
备注
正顶槽
0.06~1.23
0.60
0.92
7.49
3.01
8.71
黑色页岩
铝质页岩
简单
连续
较稳定
局部可采
正三槽
0.22~1.10
0.67
砂页岩
中等
正中槽
<0.40
石英砂岩
不连续
不稳定
不可采
正二槽
0.15~1.36
0.46
页岩
砂岩
较连续
正底槽
0.33~1.65
0.72
第四节井筒水文地质特征
1、河床中冲积层自由水:
砂河由于其流域很短(就在本矿区的丘陵地发源),受水面积较小,蒸发量大,降雨量小,唯有在下暴雨时河床中才有短时间的水头出现,但暴雨后约数小时立即干涸,所以河床终年多呈干涸无水状态,为间歇河,河床由细砂、中砂、粗砂及小砾石组成,成分变化不大,河床底部是窑沟群之砂岩,从岩性上看是易透水岩层,此二层互相串通故开井时应考虑。
2、层间水:
由于矿井尚未做井筒检查孔,故矿井井筒水文地质参照地质勘探报告资料及平坡一、二、三、四已生产矿井揭露的涌水情况,其主要含水层为窑沟群,次之为大黄沟群和太原群第四层。
3、窑沟群:
由砂砾岩、砂岩组成,颗粒不均,胶结松散裂隙多,地层厚度一般为100多米,距地表约2m左右。
根据三、五号井田产5号孔孔深300m,煤系地层混合抽水静止水位19.80m,单位流量0.00825l/s.m;
产3号孔孔深417m,静止水位21.33m,单位流量0.0007l/s.m;
补10号孔孔深115m,静止水位44.4m,单位流量0.0319l/s.m。
4、大黄沟群:
由粗细砂岩、砾岩组成,颗粒较均匀,一般距地表为130m左右。
根据岩性来看易透水,根据三、五号井田产5号孔抽水结果来看,单位涌水量q=0.009l/s.m,渗透系数K=0.005m/昼夜,本井田内48号孔打到245.03m时发现漏水,每小时漏水为0.26m3/h,单位涌水量q=0.0628l/s.m。
5、太原群第四层:
由砂岩、页岩组成,砂岩胶结较好,页岩多为泥浆,其厚度一般为79.6m,距地表深度为360m。
据一号井田补10号孔在K3时(111.83m),发现漏水(裂隙),抽水后得单位涌水量q=0.0319l/s.m。
渗透系数K=0.19m/昼夜,含水甚少。
以上三层含水层没有很好隔水层相隔,三层是互相串通的。
6、综上所述大气降水和含水层对矿井充水影响不大,但施工过程中必须注意采空区积水。
第五节瓦斯、煤尘
1、瓦斯
五号井未做过瓦斯鉴定报告,因与三号井属同一煤层,暂按三号井鉴定结果为准。
平坡煤矿三号井瓦斯等级于2006年10月由甘肃西部煤炭工业科学技术研究中心鉴定,根据鉴定报告,矿井CH4相对涌出量为1.92m3/t,CO2相对涌出量为3.07m3/t,矿井为低瓦斯矿井。
2、煤尘和煤的自燃倾向
五号井未做过煤尘爆炸性、煤层自燃倾向性鉴定报告,因与三号井属同一煤层,暂按三号井鉴定结果为准。
三号井煤尘爆炸性鉴定报告及煤层自燃倾向性试验报告均于2003年6月由煤炭部甘肃省煤炭质量监督检验站鉴定,根据鉴定报告,火焰长度大于400mm,岩粉量为80%,煤尘具有爆炸危险性,煤层属不易自燃煤层。
3、地温
未发现地温异常。
第三章井筒设计布置与支护说明
第一节井筒布置情况
混合立井设在3号钻孔西北50米处,净直径5.5米,净断面23.7㎡,井筒垂深475.0米,井筒落底于正底槽煤层底板以下15米外,混合立井井筒内装备梯子间,担负全矿井原煤、人员、材料提升任务进风,兼做安全出口,混合立井地面标高+1825.0m,落底标高+1350.0米,在正底槽煤层布置东北、西南向1365运输石门。
第二节井筒支护形式
混合立井设计断面为圆形,表土段25米为双层钢筋砼砌碹支护。
净直径5.5m,净断面积23.7㎡,砼厚度800㎜。
混合立井垂深475米,①表土段0-25米,钢筋混凝土浇注,厚度800㎜,内外竖筋φ22@280㎜,内外环筋φ25@300㎜,混凝土浇注厚度800㎜,强度C30;
②从井口向下25.537-27.52米处为壁座,壁座外宽1983㎜,厚1300㎜,呈倒梯形,里宽250㎜,钢筋混凝土浇筑,架立筋为φ18@300,槽环筋为φ18@1424㎜、φ18@1011㎜、φ18@598㎜,联系筋为φ14@300;
③基岩段25-125米,钢筋混凝土浇注,厚度400㎜,内外竖筋φ18@300㎜,内外环筋φ20@300㎜,混凝土浇注厚度400㎜,强度C30;
④基岩段125-475米,混凝土浇注,厚度400㎜,强度C30;
混合立井井筒配筋表
工程段(m)
立筋
环筋
型号
间距(mm)
搭接(mm)
0~-25m
φ22
280
440
φ25
300
1000
双层钢筋
-25~-125m
φ18
φ20
-125~-475m
----
无钢筋
附:
井筒平面图及断面图。
第三节支护设计
一、永久支护:
使用钢筋砼作为永久支护。
井筒表土段、壁座、上部基岩段采用钢筋混凝土砌碹作为永久支护,井筒下部基岩段采用混凝土浇筑,混凝土浇注强度C30。
1、使用材料及配合比:
钢筋:
φ25㎜的螺纹钢、φ22㎜的螺纹钢、φ20㎜的螺纹钢、φ18㎜的螺纹钢和φ14㎜的螺纹钢。
水泥:
普通硅酸盐42.5水泥
碎石:
直径16-31.5㎜,含泥量不超过0.5%,泥块含量不超过0.2%。
中沙;
细度模数2.7,含泥量小于1.8%,泥块含量小于0.4%。
配合比为(重量):
水:
砂子:
石子=388:
170:
623:
1272,重量比为水泥:
石子=1:
0.44:
1.61:
3.28
2、支护模板采用整体滑升模板,浇筑段高4米。
3、钢筋绑扎质量要求
(1)钢筋的品种和质量必须符合设计要求和有关标准规定。
(2)所用钢筋具有出厂质量证明,对各钢厂的材料均进行抽样检查,并附有复试报告,未经验收不得使用,并且做好钢筋的待检、已检待处理、合格和不合格的标识。
(3)钢筋绑扎允许偏差值符合规定,合格率控制在90%以上。
搭接长度90%及以上符合设计要求,搭接接头应错开。
(4)、钢筋表面必须清洁,严禁使用有裂缝、断伤的钢筋
(5)、纵向、横向的钢筋在数量和位置符合设计要求。
钢筋的连接方式、接头位置、接头数量、接头面积百分率应符合设计要求。
4、模板支设质量要求
(1)模板(含碹胎)的材质、结构、强度、规格、刚度必须符合有关规范的规定。
(2)模板半径允许偏差10-40mm,上下口垂直度小于10mm,接缝宽度小于3mm,相邻两模板高低差小于5mm,接茬平整度小于5mm,井筒中心线至井壁允许偏差±
5mm。
(3)模板安装必须牢固可靠,其支柱必须支设在硬底或垫层上。
(4)模板至井壁的距离不应小于设计值。
5、砌碹支护质量要求
(1)采用P.O42.5普通硅酸盐水泥,中粗河砂,粒径16~31.5㎜碎石,混凝土用水采用洁净水,不含酸、碱及油污。
(2)砼配合比:
抽样到有资质的检测部门做配合比实验,根据实验数据进行混凝土配比。
(3)砼的拌制必须按比例配制,采用搅拌机搅拌,必须搅拌均匀,通过吊桶、漏斗、溜灰管入模。
(4)砼入模应对称分层浇筑,每层高度300㎜,振捣密实,要防止砼发生初凝和离析想象。
(5)施工时应按要求预留砼试块。
(6)注浇砼壁厚不小于设计15㎜(1㎡范围内)。
砼表面应无裂缝、蜂窝、孔洞。
壁厚充填饱满,无明显空帮、空顶现象,表面平整。
(7)砼所用的水泥、骨料、水及外加剂的质量符合设计和有关规范、规程的规定。
(8)砼配合比、原材料计量、搅拌和砼养护必须符合设计和有关规范、规程的规定。
(9)成巷后井筒中心至井壁应不小于设计值,不大于设计尺寸50mm。
第四章施工方案与施工工法
第一节施工方案
根据该矿地质情况、井筒设计技术特征,结合我公司多年来立井施工经验及配套凿井装备能力,确定采用掘砌混合作业,掘进和砌筑工作在工作面上先后进行或部分平行作业,砌筑永久井壁工作混入到掘进工作中间构成一个循环。
当装岩工作进行到围岩暴露高度相当于整体滑升模板一个段高后,就立模砌壁,一次成巷的施工方案。
具体施工方案如下:
采用Ⅳ型钢管非标凿井井架吊挂,YT-28风钻打眼,毫秒延期段发电雷管和2#岩石乳化炸药起爆,抓岩机装岩,JK20×
1.5型矿用提升绞车配2m3矸石吊桶作为提升,人工翻矸,模板用段高4.0m整体滑升金属模板,插入式风动振动棒振捣浇筑混凝土的作业方式。
第二节施工方法
表土段施工是立井施工准备期的重要部分,在准备期间混合立井井筒破土开挖要与其它准备工作同时进行,待完成表土段井筒施工之后,便可立模浇注、全部施工设施转入井筒正常施工。
表土施工分为以下几个步骤:
一、混合立井井筒临时锁口
1、混合立井井筒表土要用挖掘机首先开挖,按照井筒的设计井径挖深度4m。
2、井筒表土锁口施工时,同时进行稳车、天轮、混凝土搅拌机安装。
3、井口封口用320㎜工字钢和δ6㎜网纹钢板进行。
4、掘进深度够4米后,组装整体滑升模板。
二、混合立井井筒表土段施工
1、挖掘井筒
井口锁好后,表土段剩余部分采用人工、配合风镐,必要时放小震动炮进行开挖,开挖高度根据围岩情况决定,直到表土段施工完为止;
2、排矸方式
井筒掘出的矸石在工作面装入2m3吊桶内,通过井口提升系统提到翻矸台,之后运到指定排矸点。
3、临时支护
根据表土井壁情况,如需临时支护就采用井圈背板作为临时支护,反之则不进行临时支护;
掘够段高后及时进行永久支护。
4、永久支护:
(1)混合立井井筒表土段永久支护设计为钢筋混凝土支护,厚度800mm,混凝土强度C30。
(2)浇混凝土浇注采用金属整体滑升模板进行,模板高4m,保证模下有1米的坐底矸。
(3)井口布置混凝土搅拌系统,砼搅拌好后,利用溜槽将混凝土下到工作面模板内。
(4)立模、模板加固后浇灌混凝土,采用风动振动棒捣固。
(5)浇筑井壁混凝土非常关键,必须严格控制水平标高及立模尺寸。
5、当混凝土浇灌后,可继续向下挖掘井筒,提升可利用JK-2.0×
1.5提升绞车吊2m3矸石吊桶进行。
用这种方法掘进与支护交替进行施工。
三、井筒基岩段掘砌施工方法
(一)、掘进工作
采用普通钻眼爆破法掘进井筒。
1、钻眼
1.1、凿岩:
采用5台YT—28型气腿式风动凿眼机打眼,配以φ22.5mm的中空六角钢钎和φ42mm“一”字形钻头。
总耗风量17m3/min,打完眼后,将风水软管提到吊盘上。
炸药:
选用2#岩石乳化炸药,药卷规格:
Φ40×
200mm×
200g;
雷管:
选用段别分别为1、3、5、7、9段毫秒段发雷管起爆,高频起爆器井上放炮,深孔光面光底爆破,
1.2、采用湿式打眼、水泡泥、装岩前洒水、爆破后冲刷井筒壁等综合防尘措施。
2、炮眼布置:
基岩段围岩的硬度按中硬岩考虑编制了一套爆破图表,施工中可根据实际情况进行调整,以达到最优爆破效果,炮眼最小抵抗线岩巷300㎜,煤巷500㎜。
①炮眼深度
根据风钻的技术特征,并考虑尽量减少井壁接茬数量,每次混凝土浇筑高度定为4.0m,按循环组织形式确定炮眼深度,二遍炮一段模,则炮眼深度:
L=(N×
H)/(M×
η)=(1×
4)/(2×
90%)=2.2m
式中:
L-炮眼深度,m;
N-装模次数,N=1;
H-模板有效高度,H=4m;
M-掘进循环次数,M=2次;
η-爆破效率,η=90%;
实取平均炮眼深度L=2.2m;
钎杆长度2.5m。
②炮眼布置
采用直眼掏槽法,根据以往施工经验及计算炮眼布置如下:
掏槽眼8个,眼距650㎜;
辅助眼27个,眼距900㎜;
周边眼46个,眼距400㎜;
共计81个
③装药结构及起爆顺序
装药结构:
采用正向连续装药结构。
起爆顺序:
从掏槽眼到辅助眼依次起爆,周边眼最末起爆,毫秒段发雷管从内向外逐次为1、3、5、7、9五段起爆。
④连线方式
放炮母线四芯电缆并成两芯用;
采用每周圈串联,然后圈间并联。
2)凿岩爆破作业
①打眼
打眼前按设计要求划出井筒轮廓线,点出炮眼位置,采取定人、定位、定眼、定机分区作业。
②装药联线、放炮
装药:
首先将炮眼内残渣用压风吹净,并检查炮孔深度是否符合设计要求,然后按爆破设计要求装填药卷。
为保证爆破的可靠性,降低爆破网路电阻,四芯电缆并做两芯用,吊盘以下至工作面选用4mm2铜芯母线电缆。
联线、放炮:
经检查装药无误后,即可进行联线工作,联好线检查无误后,将吊盘及其它设备提至距工作面30m以上,人员全部撤到地面距井口30m以外安全地点,打开井盖门,采用专用起爆器起爆。
预期爆破效果
项目名称
单位
数量
炮眼利用率
%
90
每米巷道炸药耗量
Kg/m
20.2
每循环工作面掘进进尺
m
2.0
每立方米岩石雷管耗量
个/m3
1.3
每循环爆破实体
m3
62.3
每米巷道雷管耗量
个/m
40.5
每立方米岩石炸药耗量
Kg/m3
0.65
每循环炮眼总长
M/循环
179.8
爆破参数表
炮眼
名称
眼号
眼数
(个)
装药量
炮眼深度
雷管
起爆速顺序
(卷)
(Kg)
掏槽眼
1~8
8
8×
6
9.6
2.4
1号
正向装药,一次起爆,串并联联线。
一圈眼
9~19
11
11×
4
8.8
2.2
2号
二圈眼
20~35
16
16×
12.8
3号
周边眼
36~81
46
46×
1
9.2
4号
正向装药,二次起爆,串并联联线。
合计
81
40.4
200g/每节
混合井掘进炮眼布置图(附后)
3、装药结构:
采用正向装药结构,装药前用吹风管将眼孔内残渣吹净,吹完后立即装药。
装药结构示意图
注:
1―脚线、2―水炮泥、3―炮土、4―雷管、5―聚能穴、6―药卷
4、放炮器:
放炮采用专用放炮器,型号为MFB-200型。
(二)、装岩:
1、选用HS-6型中心回转抓岩机装岩。
2、在地面安装一台JZ16/1000稳车,通过天轮平台上的天轮吊住抓岩机下放到井筒工作面方可进行装矸工作。
其技术特征如下:
抓斗容积为0.6m3,抓岩能力约50m3/h,耗风量17m3/分,风压为5~7Kgf/cm2,机器总重10290kg。
3、配备1.6m3底卸式吊桶和2m3矸石吊桶各1个。
吊桶装满系数不超过0.9。
4、装岩的同时,注意检查井筒的几何尺寸,对不够设计尺寸的井壁及时修整处理。
5、排矸:
矸石吊桶提至翻矸台,采用人工操作吊桶钩翻矸,矸石翻入翻矸点,由铲车装入10T自卸式翻斗车运至排矸场地。
6、提升工作:
选用JK2.0×
1.5提升绞车,提升速度3.2m/秒,配240KW电动机,采用70KN勾头一个,配1个2m3矸石吊桶,主要用于提升矸石,运输部分材料。
(三)、临时支护:
井筒施工永久支护端头距不得大于5.3米(整体滑升金属模板段高4米,保证模下有1米的坐底矸)井筒掘出后如围岩完整则不需要临时支护,如围岩破碎需临时支护时,拟采用树脂锚杆配钢丝网进行临时支护。
(四)、永久支护
1、采取整体滑升金属模板浇混凝土,模板段高4m,一次成井高度4m。
2、立、脱模工作:
1)当掘进距离5m时,停止出矸,下放中线测量井筒荒径并及时处理后,开始平底立模。
2)按设计要求在8个测定位置准确测量模板上、下尺寸,及时调整,在所有尺寸无误时把模固定好,方可浇灌砼。
3)立模的同时,搭设好模板工作台,将溜灰槽放好,作好浇灌的准备工作。
4、混凝土料由地面混凝土搅拌机搅拌好后,由溜灰管经溜槽直接进入金属模内。
5、混凝土料分层均匀对称下至金属模板内,每层高度300㎜,用插入式风动振动棒捣固。
四、关键工序
一)、爆破工作
1、对放炮员的要求
放炮员必须是经过专门培训并由有关部门发给放炮合格证的专职人员来担任,放炮员要熟悉(包括运送人员、装药人员)爆破材料的性能,掌握爆破工作的操作规程,以保证安全,防止意外爆破事故的发生。
放炮员的职责范围
(1)根据实际用量和规定品种、数量来领取爆破材料
(2)确定及检查爆破现场的警戒范围和作业信号
(3)按爆破图表要求进行装药和爆破
(4)对爆破现场的设备、器材进行检查,以免因爆破而引起其他事故。
(5)及时标志和处理瞎炮和残药
(6)爆破后要将消耗的各种爆破物品与剩余的爆炸材料认真核对,并将剩余部分全部交库。
2、爆破前的准备工作
(1)爆破材料的领取
A、放炮员在矿炸药库领取炸药时,必须持有有关人员签名的领取单证。
放炮员必须用木制的结实的容器来分别装炸药和雷管,不得乱扔乱放,尤其不准把炸药雷管装在衣袋里,炸药和雷管的箱子要上锁,不准交给他人代为看管。
B、运输和现场存放
在出井时,炸药和雷管必须分罐出井,并事先通知绞车司机和井上下信号工。
火工品出井后,爆破员和护送员必须立即回项目部办理领退手续,严禁中途逗留。
火工品领回后,要立即下井使用,如特殊情况不能立即使用时,要存放在雷管箱和炸药箱内,并加锁,存放时间不能超过六小时,存放数量不能超过一次需用量,否则退回仓库。
(2)起爆药卷的装配、连线放炮要遵循《煤矿安全规程》
(3)放炮后的清查工作
C、井底工作面的检查
爆破完成后在开始其他工序正常工作以前,必须由放炮员和班组长一起对井底工
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- 混合 井筒 施工 作业 规程