《金属矿山深竖井工程技术标准》

1 1 2 2 3 4 7 7 8 8 10 10 14 14 15 18 18 19 20 21 21 23 23 24 25 25 26 27 29 29 29 302 31 34 35 37 38 38 39 41 41 42 43 45 47 48 49;Contents 1 2 2 3 4 7 7 8 8 4.5Rockboltandwiremeshrelated 5Engineeringgeologyand 5.1Engineeringgeo 6.3Highpermeability 4AppendixAClassficationofundergroundengineeringrockma AppendixBRockburstclassificationanddiscriminat AppendixDCalculation 43AppendixEPhysicalandmechanicalpropert Addition:Explanationofprovisions 122术语和符号2.1.1深竖井deepshaft2.1.3高渗透水压力highseepagepre2.1.4破碎地层fractured2.1.5竖井旁侧硐室shaft2.1.6荷载标准值characteristicvalueofload2.1.7荷载设计值designvalu采用两种及以上不同材料以不同结构形式，在井筒围岩及其表面构筑的维护井筒稳定和2.1.10一次支护firstsupport根据围岩稳定情况，在一次支护后再次实施的支2.1.12超前支护forep2.1.15钢纤维混凝土steelfiberreinforcedconcre;2.1.16合成纤维混凝土syntheticfiberreinforcedconcre2.1.17岩爆rockbufck、fc——混凝土轴心抗压强度标准值、设计值；ftk、ft——混凝土轴心抗拉强度标准值、设计值；fyk——普通钢筋屈服强度标准值；r0——计算处井壁中心半径；γ0——井壁结构重要性系数；μ——岩石泊松比；μc——混凝土泊松比；σmax——最大初始应力。43基本规定3.0.1竖井井位选址应符合现行国家标准《有色金属采矿设计规范》GB50773.0.2井巷工程岩体分级除应符合本标准附录3.0.5深竖井工程设计、施工前，应取得符合要求的井筒工程地质勘察资料。3.0.6当已有勘探资料表明新建竖井井筒所处围岩工程地质和水文地质条件简单时，符合下3.0.8深竖井勘察钻孔的布置及钻孔深度应符合下列规定：3设置2个钻孔时，应布置在井筒中心的两边；设4钻孔应避开井下马头门、石门、井底车场、竖井旁侧硐室等位置布52支护结构和强度应依据岩体级别、地应力条件等按深度分段确定；4支护结构参数和强度应经数值模拟计算3.0.10深竖井施工应坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘”的原则。在1井筒掘进工作面与含水层之间应预留一定厚3.0.14深竖井旁侧大断面硐室支护，宜采用喷锚网或喷锚网加锚索支护，并宜采用数3.0.15永久支护非预应力锚杆杆体应全长锚固，锚固剂应充填饱满密实。3.0.16腐蚀环境中的永久性金属锚杆杆体，水泥浆或水泥砂浆保护层厚度不应小3.0.18围岩存在明显的岩爆倾向性时，施工应制定预防岩爆的技术措施和专门的安全技术措3.0.19遇高岩温地层时，应加强通风；当通风降温仍达不到井下工作面许可持续工作的温度3.0.20对下列重要工程项目宜设置应力及变形的长期监测：3地压显现明显的其它重要工程。674支护材料纤维混凝土和合成纤维混凝土的纤维材料应符合本标准4.1.5钢筋混凝土和钢纤维混凝土中不应添加含氯盐的添加剂。fftk=ftk(1+atλf)fft=ft(1+atλf)λf=pflf/df式中：fftk、fft——钢纤维混凝土抗拉强度标准值、设计值（MPalf——钢纤维长度或等效长度（mmdf——钢纤维直径或等效直径（mm表4.1.7钢纤维对混凝土抗拉强度和atatm8fftmk=ftmk(1+atmλf)（4.1.8）式中：fftmk——钢纤维混凝土弯拉强度标准值（MPaatm——钢纤维对混凝土弯拉强度的影响系数，宜通过试验确定。当缺乏试验资4.2.4环境水质对钢材有腐蚀作用时，应对混凝土配置钢筋进行阻4.3钢纤维及合成纤维9mf0=7850pf（4.3.5）4.3.6有耐腐蚀要求的钢纤维MS—T >100 —— — ———熔点(℃)5注浆用改性脲醛树脂固体含量不应小于46%，4.5锚杆及钢筋网相关材料4.5.1实心锚杆杆体材料宜为普通钢筋4.5.3涨壳式预应力中空注浆锚杆的材料应符合下列规定：2用于锚杆加长的连接套筒应与锚杆杆体具有同等设计抗拉力。4.5.4缝管锚杆杆体应用不低于20MnSi力学性能的带884.5.9水泥砂浆锚固注浆浆液应符合下列规黄红K蓝Z白M--4.5.12预应力锚索用钢绞线应符合现行国家标准《预应力混凝土用定。锚固工程常用钢绞线的规格及性能参数可Rm（MPa）Fm（kN）4.5.13锚索用精轧螺纹钢筋直径宜为Φ25mm5工程地质和水文地质5.1工程地质和水文地质勘察7地下水类型、埋藏条件、补给、排泄和1钻孔深度应达到设计深度；在钻孔孔底附近揭露了可能影土层及稳定岩层中不应小于80并用物探测井法测定各层的层位，岩芯应编号并装箱完好5.1.5对于主要含水层（组）应进行分层抽水或分段压水试验，并应符合下列规定：等；抽水试验的最大降深应大于竖井穿过该含水层段时所承受水头的20当抽水量超过5.1.6应利用勘察钻孔进行原岩应5.1.7勘察孔内岩体段应进行声波测井；围岩物理力学性质变化剧烈时，测点距离不应大于5.1.10工程勘察钻孔封孔应符合1井筒水文地质条件简单，不采取专门治水措施时，钻进结束后4对于岩石的描述应包括地质年代、地质名称、风化程1井筒穿过的含水层（组）数量、厚度及起止标高5对工程设计和施工的建议，宜包括井筒位置、建井方案、支护型式、施工方法1结构面描述应包括类型、性质、产粗糙程度、充填情况及充填物性质以及充水5.2.6对于岩体质量等级划分为Ⅳ、Ⅴ级的5.2.7勘察钻孔影像资料应包括岩芯照片和摄像、扫描等资料，并应符合下列要求：5.2.8附图应包括下列主要图51个井筒施工2个及以上勘察孔时，应6柱状图及剖面图中应标明钻孔坐标及3风化带、构造破碎带及含水层厚度统计5.2.10提交资料应包括完整的纸质版和电‘竖井及其旁侧硐室工程支护6.1.1井筒及旁侧硐室的支护应依据工程地质条件并兼顾施工工艺和施工方法进行设计。6.1.3装备人员提升系统的深竖井应采用浇筑混凝土作为永久支护井6.1.4井筒浇筑混凝土支护厚度，δ=Rc/σmax（6.1.5）δ2.软质岩：开挖过程中洞壁岩体位移显著，持续时间较长，围岩易失稳；基6.1.9深竖井喷射混凝土支护应遵守下6.1.10稳定基岩中浇筑混凝土井壁厚度可按下列公式计t=rn(√βfsy0p−1)（6.1a=1−GrGcfs=0.85fc（6.1.10-4）fs=ε(fc+pminfy′)（6.1.10-5）P——计算深度处作用在井壁上的荷载设计值（MPa按照附录“,β——与衬砌材料、围岩相关的系数。当Gr>Gc时，“和β均取为1.0；5原位测试获得的岩体物理力学指标高于实验室试验结果。6.2.2高应力地层中，深竖井井壁荷载宜采用数值分析法6.2.6井筒处于较软岩层中时，宜采用喷锚网加钢筋混凝土或喷锚网加锚索加钢筋混凝土支6.2.7对于岩爆倾向性高的地层，支护锚杆宜加密加长，喷射钢纤维混凝土厚度不宜小于150mm，喷射钢纤维混凝土的残余抗弯强度不宜小于4.0MPa；锚杆支护6.3高渗透水压力地层支护1当开挖后井筒淋水大时，浇筑混凝土时应采3井壁接茬混凝土应填充密实、表面平整；接茬处可设置止水带或聚乙烯塑料隔水板；2采用开凿梁窝时，应采取防止漏水或突水的 K=fcu,k/vk(6.3.5-2)式中：Pz——注浆部位井壁能够承受的压力（MPaK——井壁的允许抗压强度（MPa取试块或回弹仪测定的实际抗压强度值；fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值（MPa大支护厚度、提高井壁混凝土强度等级，支护高度应向破碎地层上下两端各延伸不小于2m；Ⅴ不应小于下层硐室的掘进宽度（B在不稳固岩层中不应小于6.5.3硐室支护设计宜采用工程类比与数值分析相结合的方法，确定支护结构及其参数。2遇到软岩地层时，宜先注浆加固围岩或采取其它超前加固措施，并宜采用两次支护；5处于高应力、较软岩地层时，宜采用注浆、锚注锚杆、超前管棚等措施先加固围岩；的规定；硐室揭露后，可根据测试的围岩松动圈或者损伤范围6.5.10当竖井马头门、箕斗装载和卸载硐室等位于高应力或软岩地层中时，支护1应增加锚喷或（喷）锚网加锚索一次支护，待围岩应力7竖井施工与安全7.1.2开工前应根据施工组织设计编7.1.4凿岩爆破应采用光面爆7.1.10对于变形较大或岩爆倾向大的竖井，宜先进行一次支护，待围岩应制定专门的施工技术方案，并编制安全技2接近可能与地下水系联系密切的断层、7.1.15工作面预注浆结束标准应符合3化学注浆应根据设计注浆量与注浆终压确定。7.1.16凿井时排水系统的排水能力不宜小于50m3/h，并应7.1.17大断面硐室应采用分层法施工，并应符合下3应采用控制爆破技术减少对围岩的扰动；4砌筑支护的拱顶和侧墙壁后不应留7.2.2井筒岩层存在岩爆倾向时应立即反馈给建设单位进行围岩应力或变形观测，并应书面面通知建设单位和设计单位对支护结构和强度进行确认或变更。井筒穿过蠕变或流变量大的筒相接的大断面硐室施工应遵守本标准第井筒深度大于40m时不宜采用溜灰管下放7.2.8当地层岩爆倾向性较高时，宜采用缝管式或锥形等机械摩擦锚杆联合金属网快速形成3制定探水、治水安全技术措施。7.3.4井筒工作面预注浆应符合下7.3.5竖井出现下列情况之一时，应采用7.3.6壁后注浆终压不应超过井壁能够承受的压力，井壁所能承受的压力可按本标准第67.3.7壁后注浆结束标准应符合下7.3.8井筒内应配备完好的排2施工中发生岩体声响、强烈震动、瞬时底鼓或帮鼓、矿岩弹射等现象；3相邻矿井开采同一深度发生过岩爆；7.4.3施工中宜采取下列措施预判、预防2施工宜采用“短进尺、多循环”及光面爆破4对于高岩爆倾向性地层及岩爆危害大的地层，开挖前宜预先采取措施卸压；5围岩裸露后紧跟工作面先进行一次支护，宜采用喷射钢纤维混凝土或合3湿球温度为25℃~27℃时，7.5.3在高温环境中作业应遵守下3应采取防止民用爆炸物品自燃、早爆的预防措施。7.6.3在有岩爆倾向的围岩中作业应遵守下列4编制专门的防治岩爆和保障施工安全的技术3制定安全防护和应急救援技术措施。8建井提升及辅助设施8.1.5当利用永久设备和设施凿井时，使用前应仔细验算相关性能参8.2.2凿井井架施工及安装质量应符合现行相关国家标准的规定。井架安装允许偏差应符合8.2.3当提升钢丝绳仰角大于45°及悬吊钢丝绳仰8.2.7提升机提升人员和物料的提升速度和加速度应符合现行国家标准《金属非金属矿山安使制动器实施安全制动。吊桶提升时，过卷高度不8.2.9提升机机械制动装置的性能应满足下3制动装置产生的制动力矩与实际提升最大载荷旋转2深度指示器故障、制动油压过高、制动油泵电动机断电、制动闸瓦异常8.2.11提升容器之间、提升容器与井壁之间、提升容器与井壁管缆之间以及提升容8.2.14钢丝绳的钢丝有变黑、锈皮、点蚀麻坑等损伤时，不应用作升降人8.3.1凿井绞车的选择应按照所承担的最大载荷和选用的钢丝绳的直径经验算合格后选用，丝绳进行检查和定期检验，符合更换和报废条件的应予更2悬挂吊盘、水泵、排水管、抓岩机等用的钢8.4.10施工期间应采取双回路供电。当任一回路停止供电时，另一回路应能的需要。两回路电源应采用分列运行方式，一回路运8.4.11中性点直接接地的地面变压器或发电机不得直接向井下供电，井下供10kV，当采用高压电缆向安装在临时变电硐室的变压器供电8.4.13每一台提升机均应有独立的信号系统，应采用数码显示的声光兼备的8.4.14井口信号装置应与提升机的控制回路闭锁，提升机应在井口信号工发出信8.4.15井筒工作面、吊盘、井筒中间转水站、井口信号房、提升机房及调度8.4.16工作面、吊盘、井口、卸矸台、提升机房、井口信号房、转水站等场8.4.19井筒内应设置吊盘，并应遵守;;3吊盘绳兼做稳绳时，应定期涂油并及时维护，每周检查稳绳及滑套磨损情况不少于16移动吊盘应有专人指挥。吊盘移动前应严格检查绞车、悬吊钢7吊盘上作业人员应佩戴安全带，且安全带的一8.4.20井口伞钻悬吊装置、导轨梁等设施的强度及布置，应在施工组织设计中验算和明确。8.4.22井筒掘进使用挖掘机时，提升挖掘机的钢丝绳、悬吊点、卸扣等9工程质量验收2）无提升设施的允许范围应为-50mm~+52）无提升设施的允许范围应为-50mm~+1509.0.4井筒总漏水量（v）应符合下列规定：v≤10+（H﹣1000）/100（9.0.4）式中：H——井筒总深度（m附录A地下工程岩体级别A.0.1岩体基本质量分级，应根据岩体基本质量的定性特征和岩体基本质量指标BQ按表Ⅰ>550ⅡⅢⅣⅤ2岩体稳定性受结构面影响，且有一组起控制[BQ]=BQ-100（K1+K2+K3A.0.3）K3—初始应力状态影响修正系数，按表A.0.3-3采用。>550000.1<p≤0.5或25<Q≤125p>0.5或Q>l25结构面倾角30°~75°K2围岩强度应力比(Rc/σmax)>550附录B岩爆分级及判别Rc/σmax根据需要进行简单需进行专门支护设宜采取应力释放钻超前锚固及格栅钢支附录C井筒原岩应力场与井壁荷载C.1井筒原岩应力场计算σU=yaH式中：σv——计算深度处岩体的原始垂直应力（MPayi——上覆各岩层的重力密度（MN/m3ya——上覆岩层的平均重力密度（MN/m3计算深度处上覆各岩层的厚度（m井筒计算埋深处的最小水平应力，可按下列公式σH=λσℎp=βwPwp——作用在衬砌结构外表面的外缘水压力（MPaβw——井壁外缘水压力折减系数，按附录C.2确定；C.1.5含水岩层井筒埋深Z处的垂直有效应力σ，应按下式计算：C.1.6含水岩层埋深Z处围岩井壁承受的最大和最小σ=λkσ（C.1.6-2）P=VKAnσHP=VKAnσ+VKp（C.1.7-2）式中：P——计算处作用在井壁上的荷载设计值（MPaAn——水平荷载系数，按表C.1.7确定。AnⅠRC.2井壁外缘水压力折减系数C.2.1前期可根据岩土体渗透性等级按表C.2.1估算确定砌筑井壁外βwK＜10-60≤βw＜0.10.1≤βw＜0.20.2≤βw＜0.40.4≤βw＜0.80.8≤βw≤1K≥1表C.2.2井壁外缘水压力折减系数””123沿裂隙或软弱结构面有大量4严重滴水，沿软弱结构面有5严重股状流水，断层等软弱附录D圆环井壁内力及承载力计算D.1非均匀荷载作用下的井壁圆环计算D.1.1井壁圆环内力（图D.1.1）应按下列公式计（D.1.1-2）（D.1.1-2）MA=−0.149βbqArMB=0.137βbqArA不均匀侧压力系数βD.1.2井壁结构承载力计算N≤0.85φ1fcL0/b4681L0/b1N≤0.8525φ1ftbt/(−1)N≤a1fcbx+fy′As1−σsAs2（D.1.2-4）x——混凝土受压区高度（mσs——受拉边或受压较小边的钢筋应力（MND.2均匀荷载作用下井壁圆环结构计算图D.2.1-1薄壁圆筒井壁圆环轴向力图图D.2.D.2.2井壁结构承载力应按下列公式计算N≤0.85φ2）钢筋混凝土井壁圆环承载力应按下式计N≤0.9φ(tfc+Asfy′)（D.2.2-2）L0/bφL0/bφ2厚壁圆筒（t≥r0/10）σt≤0.852）钢筋混凝土井壁圆环承载力应按下式计σt≤fc+pfD.3井壁结构环向稳定性计算D.3.1井壁结构环向稳定应符合下列条件：‘‘D.3.2井壁结构环向稳定性可按下式计算：4r(1−v)附录E岩石物理力学性质指标Ⅰ>26.5>60>2.1>33ⅡⅢⅣⅤ>0.35岩类ρRcRtEjEdμ岩浆岩变质岩/板岩沉积岩集块岩岩类ρRcRtEjEdμ本标准用词说明引用标准名录《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB《有色金属矿山井巷工程质量验收规范》GB《冶金矿山井巷工程施工质量验收规范》Y中华人民共和国行业标准金属矿山深竖井工程技术标准条文说明编制说明 57 57 58 58 58 59 60 60 61 62 62 63 64 65 65 67 67 68 68 69 69 70 71 71 71 71 73高大深度/大埋深竖井工程勘察、设计和施工的质量及安全管理水平，促进建井技术进步，制施工和质量验收等方面做出技术规定，不涉及井筒装备和生产提升系统设3基本规定3.0.5竖井工程勘察资料反映建造竖井所穿过地层的工程地质和水文地质条件，是井筒支护矿竖井等多条竖井的实际施工情况来看，在井深超过900m之后出现高压水的可能性大大增25m范围内已有勘查钻孔或已掌握竖井穿过岩层的物理力学性质、水文地质条件及其变化规提供科学的技术支撑，使井壁支护结构合理、经济3.0.11破碎岩体自稳性差，当凿井遇到此类围岩时，为了保障施工安全，通常采取注3.0.12开挖活动破坏了原岩的原始应力平衡状态，导致应力需要重新分布以达到新的平衡。利用围岩自身的承载能力，使刚性支护体与柔3.0.13高压水不仅治水难度大，还会对井壁形成附加应力。井筒支护设计，要分析研根据锚杆体直径确定锚杆孔直径，确保锚杆体的锚固剂保护3.0.20为保障工程项目的安全稳定，对于重要工程设置长期监测，了解和掌握工程在监测项目主要包括应力和变形两个方面，具体需要结合工程地质条件及工程结构特征确1234563.0.21竖井建设存在风险，包括工程安全、施工技术方案和组织、进度和质量控制等4支护材料4.1.1对于金属矿山深竖井而言，因其深度大，上部井壁与深部井壁所承受的荷载有喷射混凝土一次支护也是永久支护的一部分，条文中对喷射混凝土的强度等级也做出了fckfcftkft表4-2混凝土的弹性模量(×104N/mm2）Ec4.1.3混凝土质量、性能指标及耐久性能等与其采用的原材料密切相关。国家相关标制混凝土所用的粗细骨料和拌合水的质量都有明确规定；对不同用途外加剂的添加量亦有相硫酸盐腐蚀：硫酸盐腐蚀是化学腐蚀中最广泛和最普遍的形4.1.7本条给出了钢纤维混凝土抗拉强度标准值和设计值的计算公式。钢纤维混凝土的其它力学性能参数按照国家现行行业标准《钢纤维混凝土》JG/4.2.1~4.2.3混凝土结构设计中使用的普通钢筋以屈服强度标志，屈服强度标准值（fyk）相当4.3钢纤维及合成纤维4.3.2、4.3.4、4.3.5源自JG4.3.7~4.3.9源自JB/T21120水玻璃作为单液水泥浆的处理剂能大大地缩短浆液的凝胶时间，是注浆不可缺少的材料改性脲醛树脂是一种流体注浆材料，适用于可注性差的微细裂隙4.5锚杆及金属网相关材料4.5.5锚杆用热轧带肋钢筋，推荐公称直径选锚固剂的其它技术性能要求可以参考《水泥锚杆卷式锚固剂》MT/T219—2002。4.5.13精轧螺纹钢锚索与钢绞线锚索比较，施工、安装方便，其可以看作是一种5工程地质和水文地质5.1工程地质和水文地质勘察5.1.1竖井工程勘察的目的是为井筒设计和施工方案制定提供重要依据，准确的工勘资料对保障竖井顺利建设尤为重要。竖井工勘钻孔施工及提交的资料要依据国家标准进程地质调查、地面物探、钻探、抽水或压水试测绘工作的主要内容包括地层岩性、地质构造、地貌和水文地质等的研究评价工5.1.5通过工程勘察查明井筒所穿过地层的水文地质条件，对竖井顺利建设及控制建设成本本标准的水文地质勘察要求查明井筒穿过的主要含水层的水文地质参数，并分别预测建5.1.7声波测井是以声波在岩石中传播的速度、岩石对声波能量的吸收以及岩石对声波的折5.1.10大深度钻孔钻进工期长、钻孔成本高，要充分利用并发挥工勘孔的作设进度，还可以避免工作面注浆效果不佳、掘进与注浆工序频繁5.2勘察钻孔成果报告施合理、经济的防治水方案，为工程结构设计和顺利建设奠定基‘竖井及其旁侧硐室工程支护应力对工程岩体稳定性影响的指标。实测资料表明，一般当岩体强度应允许围岩应力得到适度释放，同时又对井壁围岩变形有一定的约2中硬岩、软弱围岩、高地应力围岩推荐采用弹塑性力学模型计算；3计算模型的模拟范围，要满足开挖引起的二次应力场在模型边界处的影响5地下结构围岩稳定性数值分析要考虑对施工过程的模拟，根据不同支6.2.2井壁荷载受工程地质和工况条件的限制难以准确的确定。