井筒施工组织设计课程设计

1、第一章矿井概况一设计编制依据1 井筒地质柱状图2 煤矿安全规程3煤矿井巷工程质量检验评定标准二矿井条件本矿井为城郊矿井，设计服务年限为30年.城郊矿井地设计生产能力位 240 万吨本次设计地井筒为副井井筒.井筒净直径8.5m,井筒地深度为680m,副井井 筒地开拓方式为立井开拓，通风方式为中央分列式通风系统.煤层含沼气地等级 及突出危险程度：低沼气，无突出.副井井筒地表土段深230m,表土段井壁结构为双层钢筋混凝土井壁，内壁地 厚度为450mm外壁地厚度为500mm基岩段厚430m,为普通混凝土井壁，厚650mm, 混凝土标号为C30.井筒内提升容器采用单层双车罐笼，提升容器导向装置地结构类型

2、采用组合 罐笼.井筒地提升方位角为15.三矿井水文地质情况（一）表土厚度及类型：表土土层为第四纪冲击层，厚度为230 m（二）含水情况：表土含水情况为200ml：h,表土下方地风化基岩带厚度为20m ,基岩为泥岩和粉砂岩，厚度为430m ,基岩岩倾角为80含水情况为J400430m,30m h.四井筒特征（一）副井井筒特征表表1-1副井井筒特征表井径(m)井深(m)井口 标咼(m)井底标 高(m)方位 角(度)提 升 容 器罐 道 型 式井筒荒径井壁厚度表土 段基岩段表土 段基岩段8.5680+34.6-645.415单层双车组合罐道10.49.80.950.65(二) 井筒断面布置形式井筒断

3、面布置形式如图1-1所示:图1-1井筒断面布置图第二章井筒基岩段施工方案一. 选择施工方案时应考虑地因素:（一）井筒穿过岩层地性质，涌水量地大小.（二）井筒直径和深度（主要指基岩部分地深度）（三）可能采用地施工工艺及技术装备条件.（四）施工队伍地操作技术水平和施工管理水平 .选择施工方式，首先要求技术先进，安全可行，有利于采用新型凿井装备，不仅能获得单月最高纪录，更重要地是能取得较高地平均成井 速度，并应有明显地经济效益.二. 现有立井井筒基岩段施工方案分析（一）掘.砌单行作业凿井时将井筒划分为若干段高，自上而下分段施工，在同一段高内，按照掘 砌先后交替顺序作业称为单行作业且由于掘进地段高不同

4、，单行作业又分为长段 单行作业和短段平行作业.掘.砌单行作业地最大优点是工序单一，设备简单，管理方便，当井筒涌水量 小于30m3/h时,任何工程地质条件均可使用.特别是当井筒深度小于 400m时，施 工管理技术水平薄弱，凿井设备不足,无论井筒直径大小，应首先考虑采 用掘砌单行作业其中,短段掘.砌单行作业更具优势（二）掘.砌平行作业掘砌平行作业仍有长段平行作业和短段平行作业之分 长段平行施工，是在 工作面进行掘进作业和临时支护，而上段,则由吊盘自下而上进行砌壁工作.短段 掘.砌平行作业，掘.砌工作也是自上而下，并同时进行施工掘进工作在掩护筒保 护下进行；砌壁是在多层吊盘上，自上而下逐段 浇灌混凝

5、土，每浇灌完一段井壁， 即可进行下一段地混凝土浇灌工作掘砌.掘安平行作业一次成井，是在两个段高 内.下端掘进与上段砌壁，安装相平行，而砌壁和安装工序则按先后循序进行，砌 壁自上而下，安装自上而下长段平行作业施工装备复杂，设备用量多，围岩暴露时间长，对井筒围岩稳定 产生不利影响，施工组织和安全作业复杂；短段平行作业不受井筒深度和截面大 小地制约,在严格信号系统地管理和施工工序组织恰当地情况下 ，可以掘.砌共用 提升系统.平行作业方式主要用于井筒直径大地深井工程（三）掘.砌混合作业井筒掘砌工序在时间上有部分平行时称混合作业 它既不同于单行作业也 不同于平行作业.混合作业是在向模板浇灌混凝土达 1米

6、高左右地时候，在继续 浇筑混凝土地同时，可装岩出渣.待井壁浇筑完成后，作业面上地掘进工作又转为 单独作业,依此往复循环.该作业方式在重型凿井机械化装备地利用 .施工组织管理.施工安全作业以 及成井地各项经济指标等方面，都优于单行作业和平行作业，具有较强适应性.不 但有利于提高凿井装备地利用率，能达到稳定地快速施工指标，而且从总体上能 降低立井地施工成本，提高施工效率，改善立井地安全作业条件，以成为我国目前 立井施工地主导作业方式.三. 施工方案选择由于井筒地基岩段深为250 680m ,井筒净直径为8.5m .井筒地涌水量等于 30m h ,基岩地岩性为粉砂岩.泥岩，为较稳定地岩层.为了提高施

7、工效率，快速 安全施工,配置重型机械化装备，所以立井施工时采用掘.砌混合作业施工方式.混合作业井壁接茬多，封水性能差，所以要做好井壁地防水处理.第三章钻眼爆破工作一. 钻眼机具地选择因为该井筒为深大井筒，要采用混合作业方式要求有较高地钻眼速度，故采 用伞钻钻眼.（一）凿岩钻架：XFJD6.11伞形钻架地适用条件：1. 适用于3-5米深空爆破作业2. 适用大段高或短掘.短喷混合作业3. 适用于两套单钩或一套单钩，一套双钩提升4. 采用伞形钻架需配用新W型凿井井架，采用其他凿井井架时，需要增加倒 矸台以下地高度5. 由于伞形井架能钻深孔，一次爆破岩石量大，抓岩能力要大6. 需要配较强地机电维修能力

8、和熟练钻工表3-1 XFJD6.11型钻架技术特征表项目单位技术参数项目单位技术参数支撑臂个数个3油泵工作 压力MPa12-14支撑臂支撑 范围-直径m推进器 形式油缸-钢 丝绳动臂个数个6推进行程m5.2水平摆动角0120垂直炮眼地 圈径范围m1.65-11.5配用凿岩机 地型号YGZ70工作气压MPa配用凿岩机 地数量台6工作水压MPa动力 形式风动- 液压最大耗 风量3米/分68收拢后外形 尺寸外接圆 直径m1.9收拢后外形 尺寸高m8油泵型号CB-C25C-FL总重量千克9000（二）钻机选用导轨式独立回转凿岩机，下表是是独立回转凿岩机 YGZ-70技术特征表3-2导轨是独立回转凿岩机

9、YGZ-70表项目单位技术 参数项目单位技术参数机重kg70耗风量m3 / min7.5凿岩直径m38-55水压Kgf/ cm24-6凿岩深度m8配气方式无阀气缸直径m110风管内径mm冲击38;回转19活塞行程m45水管内径mm15冲击功Kgf/m210钎尾规格mmB25“59冲击频率次/分23002700推进器专用推进器扭力矩Kgf/ cm650注油器FY-500A工作风压MPa5-7凿岩速度mm /min900-950（三）钎头.钎子技术及规格1钎头选用标准十字形合金钎头优点：在多裂缝岩中使用不易夹杆，中心和两侧有冲洗孔，排粉良好.表3-3钎头技术规格表Ddd1Hh2h1C494025.

10、5704052102钎杆选用和钎头相配套地 25 X 4500mn六角中空合金钢钎二. 爆破器材地选择（一）炸药地选择目前我国矿用地炸药非常广泛，主要有耐冻硝化甘油炸药.2号岩石硝铵炸 药.4号岩石硝铵炸药.水胶炸药等等由于本矿井涌水量大，且低沼气和无突出 地危险,故采用101型国产水胶炸药该炸药抗水性强装药密度高威力大.装药 方便表3-4 国产101型水胶炸药地性能密度g / cm3药卷直径mm45爆速m/s3500爆力mL300猛度mm16殉爆距离cm10有毒气体生成量L/kg41.5（二）雷管掏槽眼和崩落眼后卷药包应在前卷药包爆炸后 ，岩石开始形成裂隙，岩块尚 未抛出，残余应力消失之前起

11、爆效果最好，此间隔时间一般为25-30ms,所以选用 国产第二系列8号毫秒延期电雷管（该电雷管延期时间间隔正好是 25ms）起爆 周边眼应在残余应力消失后起爆，可以隔段使用该型雷管，放炮电源为380v交流 电.表3-5雷管技术性能表项目延期时 间安全电 流发火电 流全电阻20发串联准 爆电流单位msmAmAQA性能2550700 m伞架=9000kg所以用Jm0 = 11737kg计算钢丝绳.计算每米钢丝绳地重量每米钢丝绳地重量:mms6 Ur11 10 -H 0ma(4-10)式中：H 钢丝绳地最大悬垂长度，H 0 = H j Hsh其中：日呦 井筒设计终深,m；Hj井口水平至井架天轮平台地

12、高度，m;取Hj = 26.364m则:msm。6 Dr11 10 -ma11737611 10 止 1850 10 -706.3647.5二 5.848kg / m根据ms选多层股（不旋转）钢丝绳18X 7,其技术规格如表4-7所示:表4-7主提升钢丝绳地技术规格表直径钢丝绳总 断面积2m m参考重量kg /m钢丝绳抗拉强度钢丝 绳钢丝1850MPamm钢丝被拉断力总和（千克力），不小于40.02.6668.636.252123500验算安全系数12350011737 6.252 706.364=7.65 7.5即所选钢丝绳满足要求(2) 副提升钢丝绳地选择 计算副提升钢丝绳地终端荷载1m

13、=3.0 0.9 1600(1) 3.0 1000 0.9 = 5670kg2.0mr =1050 145 173 137 = 1505kg m0 =5670 1505 = 7175kg 计算每米钢丝绳地重量 每米钢丝绳地重量：moms6 C? b11 10 一 -H 0ma717511 10卫 1850 忖二 3.575, kg /m7.5-706.364根据ms值,选用多层股(不旋转)钢丝绳,考虑其他因素选用地钢丝绳18*7其技术特征见表4-8所示：表4-8副提升钢丝绳地技术规格表直径参考重量kg / m钢丝绳抗拉强度钢丝 绳钢丝1850MPamm钢丝被拉断力总和(千克力)，不小于:34.

14、02.24.47688550 验算安全系数设提人时,一次提15人,每人平均体重75kg,则88550mbms H015 75 1050 4.476 706.364= 16.6 9即所选钢丝绳满足要求.3提升机地选型提升机地卷筒直径及宽度是选型地主要因素，也要考虑提升机地强度要求 要能提升井下地设备.(4-11)确定卷筒直径Dt -60ds, Dt -900式中：Dt 卷筒地直径,mmds钢丝绳地直径，mm:.钢丝地直径,mm所以，主提升：Dt 亠 60 40.0 = 2400mmDt 丄 900 2.6 = 2340mm故选择主为提升机2JKZ 3.6/15.5 （双卷筒,为改绞备用提升机）副

15、提升：Dt - 60 34 = 2040mmDt _900 2.2 = 1980mm故选择副为提升机JKZ 2.8/15.5 （单卷筒）选用提升机：主提选用2JKZ -3.6/15.5 .副提选用JKZ -2.8/15.5表4-8是提升机技术 规格：表 4-9 2JKZ -3.6/15.5 和 JKZ -2.8/15.5 技术性能表技术性能单 位机器型号2JKZ -3.6/15.5JKZ-2.8/15.5滚 筒数量个21直径mm36002800宽度1mm18502200钢丝绳最大静拉力kN200150钢丝绳最大静拉力差kN180钢丝绳最大直径 mm4640钢丝破断力总和kN15101135最大

16、提升高度m10001230钢丝绳地速度m/s75.48电动机近似最大功率Kw16001000两滚筒中心距mm1986滚筒中心高mm10001000外形尺寸（长汇宽兀高）m12.5 1.5 汇4.09汉 10.5 x 3.2 校核卷筒宽度卷筒地宽度取决于钢丝绳地直径卷筒地直径和必备地容绳量必须缠绕在 提升机卷筒上地钢丝绳可包括下列几方面：（1）与提升高度取值一致地钢丝绳长度；（2）供周期性检测试验用地钢丝绳长度,一般为30m（3）必须缠绕在卷筒表面地摩擦圈钢丝绳，以减轻卷筒上固定钢丝绳处地拉 张力，一般取3圈；（4）多层缠绕时，为避免上下层钢丝绳始终在同一绳段过渡，每季度应错动 1/4圈,根据钢

17、丝绳地使用年限,取错绳圈n丄2一4圈.于是,提升机地宽度Bt为:(4-12)(4-13)单层缠绕：B, = H *30+3 .ds + gBTBI沢DTB丿H 30 （3 n）二Dtb L多层缠绕：BtTB d Btb|n 二Dp式中：Dtb 选型后地标准卷筒直径，m ;btb 选型后地标准卷筒宽度,m ；H 提升高度，m ；取H = 706.364n 错绳圈数，取3；n缠绕层数，凿井时一般允许缠绕两层，当井深超过400m时,允许缠绕三层，但要求卷筒边缘高出最外一层钢丝绳，其高出值应不小于2.5ds ；Dp 钢丝绳平均缠绕直径，m；Dp =Dtb_（d _汀；钢丝绳槽间地距离,一般为2 3mm

18、 .取；二3mma验算主提升卷筒宽度： 单层缠绕：H +30）706.364+30）刚卒口BT = +3 （ds +=|+3 卜（40 + 3）= 2930mma Btb 即单层T 1Dtb/ s I 3.1恥 3.6 丿 TB缠绕不能满足，选用多层缠绕多层缠绕：贝所以:Dp = dtb -= 3600 + 午打4 汇 40? (403 丫 =3635mmD一706.364 +30 + (3 +3)汉兀 x3.6Bt :2 二 3.635040 3 =1643.1mm： Btb = 1800mm即缠绕两层符合要求b验算副提升机卷筒宽度 单层缠绕：BT 二H 30w DTB+7ds+s)n-层缠

19、绕不能满足，选用多层缠绕 多层缠绕：贝706.364 303.14 2.8334 3 = 3209.9mm B 即单Dp = Dtb + 于血：_(d _名=2800 +J4X342 _(34_3 j = 2830.26 mm所以:Bt706.364 30(3 可 2834 3 = 1641.7mm ： Btb = 2200mm 即IL 2 二 2.83062缠绕两层符合要求. 验算提升机强度Fj -Q Qr PsHFje -Q PsH(4-14)式中：Fj 提升机允许地最大静拉力，N ;Fje 提升机允许地最大静拉力差，N ；Q 提升货载重量，Q = mg, N ；Qr提升容器重量，N ；P

20、s选用钢丝绳地每米重力,N mH 吊桶提升高度，m；主提升:Fj = 20000kgf ;耳=18000kgfQ Qr R H =11737 6.252 706.364 = 16153kgf : FJQ PS H -10047 6.252 706.364 = 14463.2kgf :：: FJe即主提升强度满足要求.副提升：FJ -15000kgfQ Qr PS H =7175 4.476 706.364 = 10336.7kgf ： FJ4选择提升天轮Dt _60ds, Dt _900、( 4-15)式中：Dt天轮地直径，mm ； ds钢丝绳地直径，mm ；钢丝地直径，mm ；DT _60d

21、s =60 40 = 2400mm, Dt _900 =900 2.6 = 2340mmQ QzPS H1000 cVm , kW(4-17)选取地天轮技术特征如下：表4-10提升天轮技术特征表轮缘材料天轮直径使用最大钢 丝绳两轴 承中 心距mm两轴 承外 缘距mm轴承 中心 高度mm轴承尺寸 长x宽汉高mm全套天 轮重量kg允许地 最大钢 丝绳总 破断力N公称 直径mm外径mm钢丝 绳直 径mm钢丝 直径mm铸 钢30003250503.39501226300880 汉 240 江70036201735000铸 钢2500275941.52.7720990240680X85 江5422385

22、968000很显然提升天轮允许地最大钢丝绳总破断力大于钢丝绳地实际最大钢丝绳总破断力.5提升机地功率主.副提升机均为单钩提升:式中：N提升机地功率,kW ;K 矿井阻力系数,取1.15 ;Vm提升机地最大速度，m S ;c 提升机减速器地传动功率,一级传动,取0.92 ;二级传动,取0.85 ;此处取0.85 ；动力系数,吊水桶提升,1.051.1 ;罐笼提升取1.3 ；对于主提升：由于矸石吊桶重量大于伞钻重量，所以只要验算提升矸石吊桶时地电功率 ，所 以：Q QzPs H1000 c(11737 6.252 607.364) 9.810009927 = 1158.31kw： 1600kw主提

23、升（双钩提升）提升机地功率满足要求.对于副提升：由于质量是矸石吊桶比提人时重，所以只要验算提升矸石吊桶时地电功率:N，Qz 弋 H100叫Vm(7175 4.476 607.364) 9.81000汉 0.925.48 = 577.53kw ：1000kw副提升机（单钩提升）地功率也能满足要求.6计算实际提升能力 单钩提升最大速度提升人时：Vm 乞 0.25 H 二 0.25 , 706.364 二 6.6 m s提升物时：Vm 乞 0.4 .H=0.4706.364 =10.6m s提升机最大速度：主提升机只提升物，Vm =7ms： Vm = 10.6m smax副提升机兼提升人,Vm = 5.48m. s ： V% = 6.6ms 速度计算及图a吊桶沿着没有稳绳段运行运行速度：Vws_2.0m s ;运行距离：hws乞40m ；取hws二30m运行加速度及减速阶段加速度：a! =a3 =0.3m s2 ;加速及减速时间：ttVws : 6.67s ；a 0.3! 1加速及减速距离：hh3vws t12.0 6.67 =6.67m ；等速运行距离：h2 = hwi - g h3 二 16.67 m ；等速运行时间：t2 = 2 = 16.67 = 8.33