顾桥矿东进风井施工组织设计

淮南矿业（集团）有限责任公司

顾桥煤矿东进风井井翩维陶

施工组织设计

中煤第三建设（集团）有限责任公司淮南工程处

二0一三年八月一日

目录

编制说明..............................................1

第一章矿井概况........................................3

1.1工程概况........................................3

1.2相关工程施工情况................................4

1.3现场施工条件....................................4

第二章地质概况及冻土试验..............................5

2.1工程地质概况.....................................5

2.2水文地质概况....................................7

2.3常规土及冻土物理力学性能........................11

2.4工程特点及难点..................................42

第三章技术方案设计....................................43

3.1方案设计原则....................................43

3.2方案设计思路....................................43

3.3技术方案设计....................................43

第四章冻结钻孔施工组织设计...........................49

4.1钻孔工程量.....................................49

4.2打钻设备选型...................................49

4.3钻孔施工.......................................49

4.4钻孔测斜和纠偏.................................50

4.5施工工期.......................................50

4.6劳动组织.......................................50

4.7冻结孔施工主要技术要求及措施...................52

第五章冻结制冷施工组织设计............................54

5.1冻结需冷量计算.................................54

5.2冻结站装机容量及设备选型.......................54

5.3冻结盐水系统设计...............................55

5.4冻结冷却水系统.................................56

5.5供配电系统设计.................................56

5.6冻结时间的确定.................................62

5.7盐水降温计划...................................62

5.8冻结制冷循环方式及控制.........................63

5.9冻结壁发展预测.................................63

5.10工业及生活大临布置............................63

5.11工期安排......................................63

5.12劳动组织......................................64

第六章施工保证措施....................................65

6.1安全生产体系及保证措施.........................65

6.2质量管理保证体系及保证措施.....................70

6.3施工进度及工期保证措施.........................77

6.4文明施工管理及保证措施.........................78

6.5职业健康保证措施...............................79

6.6冬季施工措施...................................81

6.7雨季施工措施...................................82

6.8特殊施工工艺、新技术施工措施...................82

6.9氨泄漏应急预案.................................82

6.10冻结管断裂应急预案.............................85

第七章冻结施工质量监测................................88

7.1概述............................................88

7.2监测目的........................................88

7.3监测内容........................................89

7.4监测方案设计....................................89

第八章本工程难点及应对措施............................96

第九章附图表........................................97

9.1主要技术设计参数表..............................97

9.2冻结孔布置示意图................................98

9.3拟为本工程设立的组织机构图......................99

9.4拟投入本工程主要机械设备表......................100

9.5拟配备本合同工程主要实验、测量、质检仪器设备表.102

9.6劳动力计划表..................................104

9.7临时设施布置图................................106

9.8临时设施布置及临时用地表........................107

9.9供电系统图......................................109

9.10工期进度网络图.................................109

9.11设备基础布置图.................................109

9.12制冷系统管道平面布置图.........................109

9.13会议纪要.....................................110

编制说明

一、编制原则

(1)满足业主对总工期的要求和里程碑工期的要求；

(2)以确保冻结工程安全为前提，同时在确保井筒掘砌施工安全的

条件下，进行施工部署，制定施工方案、方法及技术措施；

(3)工程质量达优良标准；

(4)采用监控系统和信息反馈系统指导施工；

(5)严格执行淮南矿业(集团)有限责任公司顾桥煤矿对项目施工

的文明、环保、安全、卫生健康等有关管理规定，树立良好的工程形象

和社会形象；

(6)采用新技术、新工艺、新材料、新设备组织工程施工。

二、编制依据

(1)《煤矿井巷工程质量验收规范》(GB50213-2019)

(2)《煤矿井巷工程施工规范》(GB50511-2019)

(3)《煤矿井巷工程质量检验评定标准》(MT5009-94)

(4)《煤炭工业建设工程质量技术资料管理规定》

(5)《煤炭工业煤矿井巷工程、建筑安装工程单位工程质量保证资

料评级方法》

(6)《建井工程手册》

(7)《中国煤矿建井技术》

(8)《煤矿安全规程》

(9)《煤炭工业企业设备管理规程》

(10)《设备安装工程施工及验收规范》

(11)《氨制冷系统安装工程施工及验收规范》

(12)《工业金属管道工程施工及验收规范》(GB50235-97)

(13)《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》(GB50236-98)

(14)《压力管道安全管理及监察规定》

(15)《环境管理体系一要求及使用规范》

(16)《职业健康安全管理体系一规范》

(17)《淮南矿业(集团)有限责任公司顾桥煤矿东进、回风井井筒

冻结工程(招(议)标文件)》(编号：GQKJ-2019008)

(18)《东进风井井筒检查孔中间资料》

(19)《东进风井井筒预想柱状图(中间资料)》

(20)《东进风井井筒检查孔综合柱状图(中间资料)》

(21)《东进风井井筒检查孔冻土物理力学性能试验报告》

(22)《东进风井井筒检查孔常规土试验报告》

(23)《顾桥东区井壁结构图(进、回风井井筒)》

(24)《东风井工业场地总平面布置图》

(25)《东进、回风井地面预注浆直孔平面图》

(26)《招标补充资料及答疑》

(27)现场踏勘、调查取得的资料

第一章矿井概况

1.1工程概况

淮南矿业（集团）有限责任公司顾桥煤矿行政区划隶属安徽省淮南

市凤台县管辖，位于安徽省凤台县县城西北，距凤台县县城约20km。

顾桥煤矿井为立井开拓，设计能力为5.OMt/a,于2019年4月28日投

产，2009年核定生产能力为9.OMt/a,主要系统预留发展到10.OMt/a

的条件。为了保证矿井正常接替，解决下山开采以及深部开采高地温、

高瓦斯问题，进行安全改建及二水平延深，其主要内容为：在中央区新

增深部进风井、东区新增进风井及回风井，将矿井巷道延深至二水平，

并配套“一通三防”、降温及其他辅助设施。

顾桥矿东进风井由合肥煤炭工业设计研究院设计，位于凤台县丁集

乡境内的顾桥矿东区工广内。两井筒中心相距90m,采用“上冻下注”

法防治水，即表土段采用冻结法，基岩段采用地面预注浆法加固围岩和

防治水。主要技术特征如下表：

表1东进风井井筒主要技术特征表

序号内容单位进风井

1井口场地自然标高m+23.50

2m+25.6

3井筒中心坐标Xm3632295.000

Yin9463280.000

4井筒深度m1055.6

5井筒净百仔m07.5

6井底主场水平标高（暂定）m-1000

7井筒夫十段井壁厚度mm1150〜1800

8井筒基岩段北壁厚唐mm600〜770

9新牛界表土层厚度（地表标高）m404.40

10井筒基岩风体底界面（地表标高）m451.6

11井筒风化带厚唐m47.2

12地面,他注浆岩帽段深唐（地表称m452〜670

13冻结深博（暂定）m472

注：表中的地表标高以+23.50m计算,其余以+25.6m标高计算。

1.2相关工程施工情况

目前东区工广围墙已建齐，工广内已铺设临时肝石路，东进风井井

筒检查孔已完工；井筒地面预注浆工程预计2019年9月1日开工。

1.3现场施工条件

（1）目前东区工广内为农田，地表标高+23.5m,耕植土厚500nlm左

右，地表水水位在地表下2.8m左右，场地没有平整和回填。进风井筒

检查孔内静水位在地表下24.2mo

（2）工广围墙北邻淮南矿区自营铁路，东和南为农田，西邻排涝、

灌溉两用的幸福沟。幸福沟的堤顶是“村村通”混凝土道路，及凤（台）〜

利（辛）和蒙（城）〜凤（台）省道公路接轨，交通方便。

（3）施工供电：目前已在工广西北侧形成10kv临时供电系统，前

期在10KV临时变电所内提供一个10KV高压供电接口，预计2019年10

月份形成10KV永久供电系统后提供双回路高压供电接口，施工单位自

行配置双回路电缆、变电设备、电表及线路敷设。

（4）施工、生活用水：在东区工广内建成1#水源井（114m深）和

消防水池，施工单位从消防水池自行安装水泵、装置计量表的供水管路

并敷设。具体见东风井工广平面布置图。

(5)施工单位的施工设备及办公设施等的布置，经矿方审查同意后,

在矿方指定的规划区内自行解决；生活、住宿等设施由施工单位自行解

决。

(6)通讯：施工单位自行解决。

(7)不提供排污场地，施工过程中产生的岩粉、废浆和生活垃圾、

废弃盐水等必须定期清理，排至工广场地以外，不得影响后续工程的施

工和环境。

第二章地质概况及冻土试验

2.1工程地质概况

新生界松散层

顾桥井田位于淮南复向斜之中部，属陈桥背斜东翼及潘集背斜西部

衔接带，煤系地层总体形态为一走向近南北，倾向东，倾角多为50〜

150的反“S”型单斜构造。东进风井新生界地层厚度为405m,以松散

的砂、粘土、砂质粘土为主，局部夹砾石层并见厚钙质粘土及固结状粘

±,及下伏二叠系煤系地层呈不整合接触关系。

2.1.2风化带厚度和特征

基岩检查孔基岩风化带起止深度为404.40〜451.60,厚47.20m,

岩性由风化花斑泥岩及风化石英砂岩组成。分强、弱风化带两段进行评

述。

(1)强风化带：深度，厚26.00m,以风化石英砂岩为主，泥岩次

之。石英砂岩厚16.20m,占层厚的62.31%,呈锈黄色或紫红色，抗压

强度，裂隙较发育。上部岩芯破碎，RQD=50-80%,风化严重，裂隙率

4-8条/米；泥岩厚9.8m,占段的37.69%,RQD=50%,裂隙率4条/米，

呈土黄色，局部紫红色及锈黄色花斑，抗压强度，平均38.4Mpa,具滑

面，裂隙发育，水浸泥化。局部岩芯破碎，RQD=50%,风化强烈，属不

稳定〜极不稳定段。

(2)弱风化带：埋深，层厚21.20m,花斑状泥岩及石英砂岩组成。

花斑状泥岩厚9.80m,占层段的46.23%%,灰绿色，紫红色，见滑面，

水浸泥化。RQD=50%,RC=44.2Mp；石英砂岩厚11.40m,占层段的53.77%,

灰白或锈黄色，，平均99.55Mpa,裂隙率7条/米，见黄铁矿及水溶蚀

现象，具赋水特征。属围岩不稳定层段。

表2东进风井基岩风化带厚度表

新地层厚度强风化带厚度

(m)风化带深度(m)风化带厚度(m)(m)

404.40451.647.2021.20

本区风化带基本特征：

(1)风化作用表现较为强烈，风化带厚度相对井田较大；

(2)水浸崩解，强风化色为紫红色或锈黄色，水浸蚀现象明显；

(3)风化后岩性变软，岩体结构被破坏，岩芯采取率低，RQD值较

小，综合测试显示岩石抗压强度明显降低。

2.2水文地质概况

井筒松散层结构和水文地质特征

东进风井新生界地层厚度为404.4mm,依据地层特征自上而下可划

分为上、中、下三个含水层组及三个隔水层组。

(1)上部含水层组

上部含水组底界埋深102.30m,可分上、中、下三段。

1)上部上段含水层组

上段由地面起算，底界埋深28.60m,由粉细砂及薄层砂质粘土组

成，砂层累厚n.40m,以中细砂为主，属潜水〜半承压水类型。

本段富水性不均,含水层厚度和水量变化较大，一般为弱〜中等。井

田内抽水资料，本段一般厚26m,其中砂层累计厚度为16nl左右，资源

勘探阶段抽水结果："18〜20.50m,q=0.021-0.603L/sm,M=0.5〜Ig/L,

>17°C,PH=7.4〜7.8。水源勘探抽水结果：H=22.01〜22.69m,

q=0.781-1.35L/sm,K=4.15—6.07m/d,导水系数96.48〜154.56m。

本段含水层以大气降水和地表水补给为主，并受区域古河道侧向补

给。地下水以垂向运动为主，层间迳流微弱，流向自西北向东南。水位

变化及降水密切相关，一般在5月份开始回升，9月份以后开始下降，

直至次年4月份为最低水位，顾桥矿年最高水位为23.49m,最低水位

为21.89m,年变幅1.60m。地下水的排泄方式主要是人工开采、地面蒸

发及植物蒸腾，地表河流也是地下水排泄通道之一。

2)上含中段隔水层组

顶界埋深28.60m,底界埋深48.50m,层厚19.90m,为土黄色砂

质粘土，局部灰绿色，夹2.6m薄层粉细砂，土黄色，含少许泥质，可

塑性一般。井田内，本层以灰黄色砂质粘土为主，全区分布较稳定，天

然状态能起隔水作用。

3)上含下段含水层组

顶界埋深48.50米，底界埋深102.30米，厚53.80米。其中砂层累

厚31.6米，占组厚的58.74%,夹砂质粘土4层，累厚22.2米。本段

以灰绿色、黄褐色中粗砂、中细砂为主，一般疏松或松散。

本段属冲积平原型孔隙承压水，富水性中等〜较富，顾桥水源勘探

抽水结果：砂层纯厚一般为30〜40m,出水.21〜21.63m,q=0.437〜

3.8621/s•m,K=3.11〜39.03,T=16〜19℃,M=0.25—0.73g/L

PH=7.3~8.4,导水系数100.32〜546.48m2/d,储水系数(6.28〜

12.16)X10-7,越流系数(1.75〜3.03)X10-6/时，全硬度3.76〜

9.06德国度，水质为重碳酸盐型，水质属HC03—CL—K+Na型。

水量丰富，水质较好，为矿区供水水源。上含下段含水组的补给来

源主要是上段含水组的越流补给，其次是侧向迳流补给，其地下水位在

一年中大部分时间都低于上段水位，水头差最大2.39m,水位随上段含

水组按季节变化，水位年变化幅度为0.88m。

综合淮南矿区上含下段含水层资料，水力坡度为0.8/万〜2.92/万,

在自然状态下的流速为0.25X10-3m/d-3.12X10-3m/do

(2)上部隔水层组

顶界埋深102.30m,底界埋深107.60m,层厚5.30m,由粘土及砂构

成。粘土厚1.76m,为黄褐色，性粘，可塑性较好。砂层厚3.0m,本

层粘土仅占层厚的33.2%,隔水屋相对较薄。井田内，该组由灰绿〜浅

灰黄色粘土，砂质粘土组成，局部少夹薄层粉细砂，粘土质砂，使隔水

层变薄，隔水性能弱，上含下段及中含上段存在微弱水力联系。

(3)中部含水层组：

顶界埋深107.60m,底界埋深284.00m,层厚176.4m,其中砂层累

厚136.0米，占组厚的77.1%,夹薄层粉砂及粘土12层。本段以黄褪

色、灰绿色中砂、细砂为主，疏松或松散，本层在，见2.40m厚粘土夹

砾石，砾石砾径0.2-2cm不等，分选及磨圆度一般。井田内，本段以粗

中砂为主，次为细砂和粘土质砂，疏松〜松散，主要成份为石英，含较

多钠长石及少量白云母片，局部钙质胶结成“砂盘”。顶部及中部夹薄

层粘土、砂质粘土多层，水平分布比较稳定，部分层次具隔水作用。属

于承压自流水。

顾桥矿中含下段抽水结果：H=24.231m,q=0.577L/s.m,K=12.14m/d,

M=2.439g/L,T=23℃,PH=8.2,水质为Cl-Na型；邻区丁集2孔上段抽

水结果：H=22.737m,q=0.553L/s.m,K=l.318m/do

中部含水层顶底均有稳定的粘土层相隔，形成半封闭的静水盆地，

补给排泄条件均很差。在自然状态下及上、下含水层均无水力联系，储

存量受区域调节。

(4)中部隔水层组

顶界埋深284.00m,底界埋深391.60m,层厚107.60m。以灰绿色、

灰白色或紫红色砂质粘土为主，见铁镒质侵染，局部含钙质，底部粘土

为灰褐色，固结较好。夹粉砂或粉细砂7层，累厚15.20米，占组厚的

14.13%,本组是中部含水组及下部含水组间的良好隔水层。

（5）下部含水层组（砾石层）

顶界埋深391.6m,底界埋深404.4m,层厚12.80m,以灰白色砾石

为主，砾石层厚4.60米，占组厚的35.94%,坚硬易碎，呈块状、次梭

角状，形状不规则，砾径0.2〜5cm均有。下伏5.60m厚的粘土砾石

及基岩之上。井田内，本层又称“碎石层”，埋藏深度由，片状分布在

基岩面上，不受古地层限制，岩性为灰白，紫红色砂岩、含砾砂岩、砾

岩，偶夹薄层固结粘土。谢桥1井田抽水2次，涌水量O-71/h。

本组直接覆盖在煤系地层之上，为矿坑顶板充水含水层。据邻区丁

集矿下含抽水结果：H=13.33—19.77m,q=0.203〜0.280L/s.m,

K=0.243-0.485m/d,T=28〜31℃,M=2.098-2.380g/L,PH=8.08~8.20,

硬度7.76〜8.39德国度，水质属Cl-K+Na型。下部含水层以储存量为

主，补给水源贫乏，近于封闭状态。水平运动缓慢，垂直渗透差，水力

坡度为万分之2.5,渗透速度为0.33X10-3〜3.02X10-3m/d,由西北

流向东南。

新生界含水层地下水补给径流和排泄条件及水力联系

上含上段含水层（组）和上含下段含水层（组），因埋藏浅，地下

水运动既有层间水平流动，又有垂直方向交替明显，以大气降水补给

为主，雨季时河流侧向补给为辅，水位动态随季节变化而变化，排泄方

式主要是人工开采及蒸发，旱季亦可补给河流。上含下段地下水径流

方式为侧向层径流为主。补给来源主要是侧向和上段含水层（组）越

流补给，排泄方式主要是人工开采和侧向径流排泄。

中部含水层（组）以上因有上部隔水层（组）存在，天然状态下上

含及中部含水层（组）不存在水力联系，当开采中含上段地下水时，可

能会导致上含下段和含上段地下水对其越流补给。地下水以缓慢的层

间径流为主，储存量受区域调节。

下部含水层（组）之上因有厚度大，隔水性能好的第三隔水层（组）

存在，在天然状态下及中、上部含水层（组）无水力联系，其本身以储

存量为主，水平运动缓慢，补给水源贫乏。因下含因直接覆盖在基岩

各含水层（组）之上，及基岩各含水层（组）之间有一定水力联系。

2.3常规土及冻土物理力学性能

顾桥煤矿东风井表土段均拟采用冻结法施工，为了给井筒冻结设计

和施工提供基本参数，受安徽省煤田地质局第一勘察队的委托，安徽建

筑工业学院对顾桥煤矿东风井表土段土层取样，按照煤炭行业标准

（MT/T593-1996）,进行常规土及冻结冻土物理力学性能室内试验研究。

具体的采样深度和土质描述见表3o常规土及冻土物理力学性能试验成

果如表4~14。

表3东进风井取样层位、深度及岩性

4白旦」弁母0空曲

第1组13.45〜21.69砂质粘土

第2组37.27〜48.32砂质粘土

第3组51.22〜65.98砂质粘土

第4组84.86〜102.46中粗砂

第5组196.26~211.74中砂

第6组232.20〜240.51砂质粘土

第7组252.11〜260.41砂质粘土

第8组283.81〜319.21砂质粘土

第9组283.81〜319.21砂质粘土

第10组326.81〜340.33砂质粘土

第11组347.83〜383.13砂质粘土

第12组347.83〜383.13砂质粘土

表4顾桥矿东进风井井筒2#检查孔常规土试验表1

样品岩石名岩层起止深石U-i层L采样天然天然密

液限％塑限%比重孔隙比孔隙率

编号称度深度起止深度含水量度g/cm2

1粘土5—18.2113.2144.923.70.1931.9602.7430.6700.401

2粘土5—18.2113.2139.220.20.2322.0602.6780.6020.376

10.21—20.8

15粉细砂2.680.2432.023

9

10.21—20.8

16粉细砂2.680.262.035

9

砂里粘20.89—47.4

1726.5327.216.30.222.0542.7510.6340.388

2

砂,粘20.89—47.4

1826.5346.727.00.191.9282.6840.6570.396

2

47.42—51.9

31粉砂40.2321.884

2

47.42—51.9

32粉砂40.2691.942

2

51.92—53.4

33粘土1.558.430.60.2611.9282.7260.7830.439

2

51.92—53.4

34粘土1.559.230.20.2732.0092.7620.7510.429

2

砂质粘53.42—64.9

3511.5652.629.80.2141.8642.7190.7710.435

8

砂质粘53.42—64.9

3611.5652.831.50.2541.8932.7150.7980.444

土8

49粉细砂64.98—69.14.180.3321.980

6

64.98—69.1

50粉细砂4.180.2121.965

6

69.16—73.3

51粘土4.254.929.50.2821.9922.7370.7610.432

6

69.16—73.3

52粘土4.253.230.40.2832.0152.7250.7350.424

6

铝质粘73.36—75.4

532.142.623.00.1752.1272.7010.4920.330

土6

铝质粘73.36—75.4

542.141.723.40.1692.1492.7250.4820.325

土6

75.46—79.6

砂,粘

554.237.822.10.2372.0152.6740.6410.391

6

砂质粘75.46—79.6

564.237.421.80.2311.9872.6750.6570.397

土6

匚r粘土nc\0.(1。匚匚(1OOCQ1匚A0/21n/2/2n/2r71Ar71cAA1C

续表4顾桥矿东进风井井筒2#检查孔常规土试验表1

样品岩石名岩层起止深石u_i层L采样天然天然密

液限％塑限％比重孔隙比孔隙率

编号称度深度起止深度含水量度g/cm2

匚o粘土HCX(2(2。匚0/2匚a0/IOO1/Inono1Cr7cO/2»7OAO/IAOOO

中粗砂

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中粗砂

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细砂

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*砂

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中细砂

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中细砂

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中粗砂

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中细砂

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粗砂

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续表4顾桥矿东进风井井筒2#检查孔常规土试验表1

U-ip=i

样品岩石名岩层起止深石层采样天然天然密

液限％塑限%比重孔隙比孔隙率

编号称度深度起止深度含水量度g/cm2

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粗砂

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砂用粘

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砂廖秸

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吵廖祜

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细砂

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11/1细砂1r1oA1noo1L1lcc1ronn1nnn八八17

砂康粘

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11r*1roo/iirproc1L4A1rAoon1AOLncr*l-nnorcr*0*7nr*41non1

细砂

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11c细砂1l「rAirnccn1lcc*1rnnnQOO1C八1

11n1匚cQ41/2Aa10/21匚co1匚cnjn4CCAOO11moQr7c/2nn/inC\/IOC

砂原粘

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