石拉乌素冻结基岩段措施

河南煤炭建设集团有限责任公司PAGE18石拉乌素矿井主井井筒冻结基岩段外壁施工安全技术措施一、编写依据（1）、石拉乌素煤矿主井井筒井壁结构图（2）、《石拉乌素煤矿主井井筒及相关硐室掘砌施工组织设计》（3）、《煤矿井巷工程施工规范》（GB50511—2010）（4）、《煤矿井巷工程质量验收规范》（GB50213—2010）（5）、《钢筋直螺纹接头技术规程》（JGJ109-96）（6）、《煤炭建设工程质量技术资料管理规定》（7）、《煤矿安全规程》（2011年版）（8）、《简明建井工程手册》（上、下册）二、工程概况石拉乌素井田位于内蒙古自治区东胜煤田纳林才登普查区，地处鄂尔多斯市境内，行政区划属鄂尔多斯市伊金霍洛旗管辖。矿井建设规模为1000万吨/年。采用竖井开拓，主井、副井和风井井筒位于同一工业广场内。石拉乌素矿主井井筒设计净Φ9.4m，总深度为749.632m，采用全深冻结法施工，冻结深度为760m，采用双层钢筋砼井壁支护。目前，井筒即将转入冻结基岩段外壁施工，为保证冻结基岩段外壁施工安全，特编制本措施。三、工程技术特征主井井筒工程技术特征表3-1序号名称单位主井备注1井口坐标纬度（X）m4321357.000经度（Y）m19380850.0002井口设计标高m+1338.303提升方位角°1804井底车场标高m+6505井筒深度至车场水平m688.3至井底m748.36净直径m9.47净断面㎡69.48井壁厚度mm1200～19509掘进断面㎡109.4～138.910砌壁材料钢筋混凝土石拉乌素矿主井井筒井壁厚度表3-2起止段高（m）井壁厚度（mm）说明内壁外壁±0.000～-8.000550临时锁口段-8.000～-150.000650550冻结基岩段-150.000～-240.000850550冻结基岩段-240.000～-390.0001100550冻结基岩段-390.000～-614.0001400550冻结基岩段-614.000～-626.0001950整体壁座段-626.000～-747.2731400550冻结基岩段石拉乌素矿主井井壁砼强度表3-3起止段高（m）砼强度等级说明内壁外壁±0.000～-8.000C30临时锁口段-8.000～-100.000C30C30冻结基岩段-100.000～-210.000C40C40冻结基岩段-210.000～-300.000C50C40冻结基岩段-300.000～-490.000C60C40冻结基岩段-490.000～-580.000C70C40-580.000～-614.000CF70C40冻结基岩段-614.000～-626.000CF70整体壁座段-626.000～-749.632CF70C40冻结基岩段石拉乌素矿主井井壁钢筋布置表3-4起止段高(m)外壁（圈）钢筋布置（mm）内壁（圈）钢筋布置（mm）竖筋环筋竖筋环筋-8.000～-150.000Ф20@250Ф20@250Ф20@250Ф20@250-150.000～-240.000Ф20@250Ф20@250Ф25@250Ф25@250-240.000～-300.000Ф20@250Ф25@250Ф25@250Ф25@250-300.000～-390.000Ф20@250Ф25@2502Ф25@2502Ф28@200联系筋Φ16@500×400-390.000～-614.000Ф20@250Ф25@2502Ф25@2502Ф32@180联系筋Φ16@500×360-614.000～-626.000壁座段：竖筋4Ф25@250；环筋4Ф32@180联系筋：2Φ16@500×360-626.000～-747.273Ф20@250Ф25@2502Ф25@2502Ф32@180联系筋Φ16@500×360四、工程地质及水文地质1、工程地质根据招标文件提供的资料，井田内地层由老至新发育有：三叠系上统延长组（T3y）、侏罗系中统延安组（J2y）、侏罗系中统直罗组（J2z）、白垩系下统志丹群（K1zh）和第四系（Q）。井田含煤地层为侏罗系中下统延安组（J1-2y），其沉积基底为三叠系上统延长组（T3y）。依据沉积旋回和岩性组合特征可划分为三个岩段，第一岩段（J1-2y1），第二岩段（J1-2y2），第三岩段（J1-2y3）。2、水文地质井田的直接充水含水层以裂隙含水层为主，孔隙含水层次之，直接充水含水层富水性微弱，补给条件和径流条件较差，以区外承压水的侧向径流为主要补给源，大气降水为次要补给源；煤层虽位于地下水位以下，但直接充水含水层的单位涌水量q＜0.1L/s.m（q=0.00809～0.0465L/s.m），富水性弱；间接充水含水层风积砂（Q4eol）与萨拉乌苏组（Q3s）砂层孔隙潜水含水层的单位涌水量q=0.219～5.00L/s.m，富水性强；区内没有水库，无湖泊等地表水体，也无常年地表径流，潜水含水层与煤层的间距较大，平均在500m以上，水文地质边界简单，地质构造简单。因此井田水文地质勘探类型划分为第一～二类第二型孔隙～裂隙充水的水文地质条件中等的矿床。五、施工方案井筒冻结基岩段外壁施工采用钻爆法掘进，采用中、深孔光面爆破，风镐刷帮成型，两台HZ-6型抓岩机装矸，主提一台2JKZ-4×2.65/15型绞车，副提一台JKZ-3.2×3/18型绞车均配6m3矸石吊桶提矸，矸石经二平台溜矸槽溜至自卸式汽车，由自卸车将矸石拉至矿方指定点。外壁施工采用金属整体下行模板砌壁施工，模板有效段高六、施工方法1、掘进（1）、钻爆器材的选择①钻机：一台XFJD8.12型伞型钻架，配备8部YGZ70型凿岩机。②钻杆：Φ26mm中空钻杆。③钻头：Φ55mm“十字”合金钻头。④炸药：T220型防冻水胶炸药。⑤雷管：6m脚线毫秒延期电雷管。⑥起爆电源：380V地面专用起爆装置。⑦联线方式:并联联线。⑧装药结构：正向装药。（2）、炮眼布置及炮眼参数根据冻结设计显示，掘进荒径距最内圈冻结管最小距离为1.65m，大于规程规定周边眼与最内圈冻结管之间的安全距离1.2m。炮眼布置仍按光面爆破常规布置，T220防冻水胶炸药，正向装药结构，炮泥封堵眼口。雷管采用6m脚线毫秒延期电雷管，并联联线方式，全断面一次分段起爆。施工时根据实际揭露岩性及爆破效果适当调整爆破参数。附：石拉乌素煤矿主井井筒冻结基岩段炮眼布置图及爆破图表（3）、打眼伞钻下井前必须进行检查，油缸必须加满油，检查各管路和接头的漏风、漏油情况，如有漏风、漏油现象要及时处理，各操作手柄是否灵活可靠等，检查无问题后方可下井。伞钻下井后，操作严格按正确方法使用，凿岩时定人、定机、定位进行打眼。打眼工作必须严格按照爆破图表进行，每次打眼前用生灰粉画出炮眼圈径线，控制好掘进荒径，不得有欠挖现象、超挖不大于150mm。严禁少打眼、多装药，确保不损坏冻结管。（4）、装药联线炸药与雷管不得混装，分别装入专用工具箱。伞钻升井后，将炸药、雷管分别乘吊桶运下井，井筒运输火工品必须由爆破工负责，除放炮员及护送人员外，不得有其他人员。运输时必须事先通知绞车司机和井上、下信号工。火工品下井时吊桶速度不得超过1m/s，绞车司机在起动和停止绞车时，不得使吊桶发生震动。装药必须在打眼结束后进行，采取正向装药结构，联线方式为并联，爆破采用380V动力电源地面起爆。联线前切断井筒内一切电源，井下装药联线工作由爆破工负责。除负责装药联线爆破的人员外，其他人员必须提前撤到地面。井下采用矿灯照明进行装药联线工作。吊盘提至距工作面不得小于30m位置。在装药期间如用吊桶，吊桶下放距工作面距离不得小于0.5m，采用梯子上、下人员。信号必须用气喇叭或哨子进行发信号。母线与脚线连接完成后放炮员与吊盘信号工最后一同上井。井下联线时，地面须提前联系冻结单位作好准备。爆破采用地面专用380V交流电源，每次放炮前需全面检查电路网络，完好后方可使用。爆破电力起爆接线盒钥匙必须由放炮员随身携带，严禁转交他人。不到爆破通电时，不得将钥匙插入电力起爆接线盒内。放炮员上井后将吊桶提起，两个井盖门同时打开，再由班长清点人数。人数清点无误后所有人员撤离井口，并安排专人在井口20米范围设置警戒严禁他人进入，警戒设置好后由班长下达放炮命令，放炮员在接到放炮命令5s后通电起爆。爆破后，必须立即将把手或钥匙拔出，摘掉母线并扭结成短路。（5）、验炮①爆破后向井下通风40min进行验炮。首先进行封口盘、固定盘检查工作，爆破工与班长、瓦检员、信号工一同下井，进行瓦斯检测、未爆或拒爆材料的收集等工作，乘坐吊桶检查工作面时，吊桶不得撞击工作面。②处理拒爆、残爆时，必须在班长指导下进行，并应在当班处理完毕。如果当班未能处理完毕，当班放炮员必须在现场向下一班放炮员交接清楚。处理拒爆时，必须遵守下列规定：a、由于连线不良造成的拒爆，可重新连线起爆。b、在距拒爆炮眼0.3m以外另打与拒爆炮眼平行的新炮眼，重新装药起爆。c、严禁用镐刨或从炮眼中取出原放置的起爆药卷或从起爆药卷中拉出电雷管。不论有无残余炸药，严禁将炮眼残底继续加深；严禁用打眼的方法往外掏药；严禁用压风吹拒爆（残爆）炮眼。d、处理拒爆的炮眼爆炸后，放炮员必须详细检查爆破矸石，收集未爆的电雷管。e、在拒爆处理完毕以前，严禁在该地点进行与处理拒爆无关的工作。2、装岩排矸乘吊桶下井时必须检查风筒有无漏风，然后逐步对吊盘盘面、吊盘下的钢梁上、大抓、模板、刃脚内的矸石进行清理，最后再进入工作面，由班长进行找帮。在确保无危险后进行出矸、找平。出矸采用两台台HZ-6型中心回转抓岩机抓矸装罐，主提采用一台2JKZ-4×2.65/15型绞车，副提采用一台JKZ-3.2×3/18型绞车，均挂6m3吊桶提升（施工至-640m时更换为5m3吊桶）。矸石经二平台溜矸槽翻矸至自卸式汽车后运至矿方指定地点，刷帮与出矸同时进行，最后进行找平工作，有效段高为3、刷帮对于泥岩或松软岩层及小面积欠帮，采取出矸的同时用风镐刷帮。对于大面积欠帮，必要时可采取打眼放炮处理，即在出矸的同时打出带帮眼，与工作面一同装药、连线放炮。炮眼深度和炮眼的封泥长度应符合下列要求：①炮眼深度小于0.6m时，不得装药、爆破；在特殊条件下，如挖底、刷帮、挑顶确需浅眼爆破时，必须制定安全措施，炮眼深度可以小于0.6m，但必须封满炮泥。②炮眼深度为0.6～1m时，封泥长度不得小于炮眼深度的1/2。③炮眼深度超过1m时，封泥长度不得小于0.5m。④炮眼深度超过2.5m时，封泥长度不得小于1m。⑤光面爆破时，周边光爆炮眼应用炮泥封实，且封泥长度不得小于0.3m。4、钢筋绑扎出矸找平有效段高高度后，进行落刃脚绑扎钢筋工作。钢筋绑扎时，间排距要符合规范要求。竖筋采用等强度的直螺纹套筒连接，接头处用牙钳紧固，并将接头保护好。环筋采用18﹟铁丝绑扎连接，搭接长度为钢筋直径的35d。环筋层与层之间搭接头要相应错开，在同一截面钢筋接头搭接数量不得超过钢筋搭接总数的25%，并做到横平竖直。钢筋保护层外层80mm，内层60mm。钢筋绑扎完成后利用底卸式吊桶下黄砂，并将竖筋下端丝头用自制小皮垫盖好。5、立模及浇筑钢筋绑扎完毕后进行脱模，校模工序。模板高度3.7m，刃脚高度410mm。模板由地面4台16T稳车悬吊，落模时应停止其他一切工作，保持井下安静。落模由队长统一指挥，吊盘信号工要听清楚信号，仔细观察模板绳的受力情况。模板需起升时，操作稳车的电工必须监视电流表的电流，不得超过额定电流。立模半径必须严格控制在R=5350～538混凝土使用商砼，由4m³底卸式吊桶下放至吊盘。混凝土强度等级为C30~C406、防断管措施①根据冻结施工经验，冻结管位于岩石松动圈之外，将不会因为爆破而发生断管事故。《矿山井巷工程施工及验收规范》规定在冻结基岩段中炮眼距冻结管不得小于1.2m。本井筒冻结基岩段中冻结管距掘进荒圈径最近距离为上部1.65m，下部2.5m。②井筒冻结基岩段爆破时，要根据冻结管实际偏斜情况，合理布置炮眼，并做到多打眼、少装药，尽量减少爆破时对冻结管的震动。③放炮前，应该提前30分钟通知冻结单位做好放炮前的准备工作。放炮后，冻结单位要随时观察盐水下降情况，准确判断冻结管及盐水循环系统的完好状态，待接到冻结单位继续施工通知后，即可正常施工。④井筒施工中，若发现冻结管破裂、漏盐水现象，要及时通知冻结站，关闭该破裂的冻结管路的阀门，进行处理；待冻结单位处理完毕，并通知恢复施工后，再继续施工。施工辅助系统1、提升系统冻结基岩段施工期间，提升系统选用VI型凿井井架，配备两套单钩提升，主提一台2JKZ-4×2.65/15型绞车，副提一台JKZ-3.2×3/18型绞车，均配6m3矸石吊桶提矸；由主提配4m3底卸式吊桶下放混凝土。绞车强度经计算校核满足提升要求，钢丝绳选用18×7-Φ44-1770型不旋转钢丝绳，选用φ2、压风系统在地面建造的一个临时压风机站供井下施工用风。压风机站内配备安装3台LG-8/25010kv(供压风量40m3/min)型压风机压风机站和地面压风干管选Ф168×6mm无缝钢管，下井压风干管选Ф159×4.5mm3、供电系统利用甲方提供的10KV双回路供电电源，在井口附近建一个10KV临时变电所，供井筒施工用电。临时变电所总容量4000KVA。临时变电所设高爆开关11台，低压开关柜4面，变压器设3台，其中S11-500/10/0.7一台供地面低压设备用电；S11-200/10/0.4型变压器一台，专供通风机用电；一台型号为KBSG-100/10/0.4型矿用变压器专给井下动力供电。主井井筒施工期间同时运转最大负荷为：3096KW。详见主井井筒工程施工供电负荷统计表及供电系统图。通讯、信号、照明、监控（1）信号、通讯：主井井筒信号采用一套KXT19型矿用防爆型本安信号，通讯装置采取在井口设一部具有12门调度电话的交换机，井口、井下使用防爆电话。（2）照明：在主井吊盘各层盘各安装4个防爆照明灯，在吊盘下安装四盏大功率防爆投光灯，为井筒掘进工作面提供照明，供电电压127V。（3）电视监控：在主井井口和吊盘上安装监控探头，把井口、井下的影像信息传输到提升绞车房和井口调度室，便于绞车工和调度室掌握井口、井下生产安全情况。监控系统和建设方监控系统联网。5、排矸系统井下采用2台HZ-6型中心回转抓岩机抓矸装罐，两套单钩提升绞车配6m6、通风系统根据井筒断面和作业特点，为保证施工时有足够的新鲜风量，采用压入式通风方式。选择四台2×30KW型对旋式风机，其中两台备用，配备一趟Ф800mm高强胶质风筒即可满足工作面通风需要，风筒采用二根钢丝绳井壁固定方式吊挂。附：风量计算（1）按井下工作面最多人数计算：Q=4N=4×34=136m（2）按允许最低风速验算：Q=AV=60×69.4×0.15=624.6m（3）按排除炮烟计算需风量Q炮Q炮=×〔A(SL)2k〕1/3=650.3m3式中：Q炮——爆破后工作面所需风量，m3/s；t——排除炮烟时间，井筒取30分钟；A——同时爆破的炸药量，395.2kgl——井筒深度，取750mk——淋水系数，k=0.15；S——井筒净断面面积，69.4m（4）按瓦斯涌出量计算：Q瓦=100kq=100×1.5×3=450mK--井筒掘进工作面瓦斯绝对涌出量，m3/min；q--井筒掘进工作面通风系数，一般取1.5~2。（5）按所需风量选取根据上述计算可知，Q炮＞QV＞Q瓦＞Q人，故所需风量选取其中最大值Q炮=650.3m3/min。2×30KW型对旋风机主要技术性能参数：风量500～740m3/min。根据上述计算，主井井筒施工时，选用四台2×30kw型对旋式风机采用压入式通风方式向井下供风，配备两趟Ф7、砼搅拌及输送混凝土使用商混站提供的商砼，砼搅拌站搅拌好的砼运送至井口卸灰台卸入4m3底卸式吊桶内，然后由主提升绞车下至吊盘上的分灰器，经活节管直接入模进行砼浇筑。8、测量①井筒中心线控制施工前，测量技术人员应重新校核井筒“十字”中心线。从地面十字线交点（井筒中心）处下放一根钢丝作为井筒施工中心线，钢丝选用1.8mm炭素弹簧钢丝，自制闸手摇小绞车下放中心线，在施工中测量人员应经常检查中心线，发现移动立即纠正。②标高控制标高控制利用甲方提供的地面水准基点，用四等水准测量方法导至井筒“十字”中心线基点上。通过十字基点向井筒内导入标高。施工过程中，用1000m钢尺（应经过比长改正）在井筒适当位置上埋设标高控制点，直到井筒掘至设计深度，复测井深后埋设永久标高点。八、劳动组织安排井下直接工采用“三八制”作业方式，并成立专业打眼班及专业振捣班固定专业工序。地面辅助工实行“三八制”作业方式，项目部管理人员及技术人员实行24小时值班制。九、质量保证措施1、施工前的质量预控制：工程管理和技术人员要认真学习图纸和本技术安全措施，做好技术交底和本措施的贯彻工作。2、认真执行《煤矿井巷工程施工规范》（GB50511—2010）和《煤矿井巷工程质量验收规范》（GB50213—2010）以及国家煤炭行业现行的其他有关规范标准和规定。3、冻结基岩段施工前必须对井筒中心线进行一次校核,以后定期校核。4、严格按措施中的爆破图表进行打眼、装药、爆破，其眼深、眼位、角度、装药量均需严格掌握。提高爆破效果，保证断面成型，控制超挖在允许的范围以内。5、做好施工前的地质预报工作。地质预报必须要有针对性、预见性，能切实起到指导施工的作用。6、井下做好掘进、立模的质量自查工作。模板半径误差应控制在+10～+40mm以内，模板到岩面的距离应不小于设计50mm，接茬缝宽度≤30mm，接茬平整度≤10mm。7、浇灌混凝土时必须分层、对称进行浇灌，采用插入式高频电动振动棒振捣，须执行“定人、定位、定片”的施工原则。8、砼支护表面质量无裂缝、麻面、蜂窝、孔洞、漏筋等现象。十、安全保障措施1、施工前对所有施工人员进行措施贯彻学习，并做好签字记录。严禁未学习人员参与施工。2、严禁酒后上岗，严禁穿化纤衣服入井。3、所有特殊工种人员，必须持证上岗。4、进入井口棚内的人员必须配戴安全帽，帽带必须系好，闲杂人员严禁入内。5、装药、放炮必须按《煤矿安全规程》的有关规定严格执行。6、放炮前吊盘下层盘必须提到30m以上高度，防止崩坏吊盘。7、装药联线前必须切断井下一切电源，采用矿灯照明装药、联线。放炮电缆与信号电缆间距不得小于0.3m。8、联线由爆破工一人操作，其它人员严禁操作。联线须严格认真操作，不得出现错联或漏联现象。9、放炮母线和基线选择、使用必须符合下列要求：①必须选择完好的放炮线和基线，在选取前必须进行检查其完好性。②放炮母线应采用铜芯绝缘线，严禁使用裸线或铝芯线。③电雷管脚线和基线、脚线和脚线之间的接头，都必须相互扭紧并悬空，不得同任何物体相接触。④放炮前、后，放炮电缆、放炮母线都必须扭结成短路。10、伞钻上、下井及使用维护，严格按《施工组织设计》的有关规