顾桥矿东进风井冻结工程施工组织设计 - 图文

淮南矿业（集团）有限责任公司顾桥煤矿 东进风井井筒冻结工程

施工组织设计及主要安全技术措施

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 ....................................................................................................... 6 2.3常规土与冻土物理力学性能 ................................................................................ 9 2.4工程特点及难点 .................................................................................................. 31 第三章 技术方案设计 ...................................................................................................... 32

3.1方案设计原则 ...................................................................................................... 32 3.2方案设计思路 ...................................................................................................... 32 3.3技术方案设计 ...................................................................................................... 32 第四章 冻结钻孔施工组织设计 ...................................................................................... 36

4.1 钻孔工程量 ......................................................................................................... 36 4.2 打钻设备选型 ..................................................................................................... 36 4.3 钻孔施工 ............................................................................................................. 36 4.4 钻孔测斜和纠偏 ................................................................................................. 37 4.5 施工工期 ............................................................................................................. 37 4.6 劳动组织 ............................................................................................................. 37 4.7 冻结孔施工主要技术要求及措施 ..................................................................... 38 第五章 冻结制冷施工组织设计 ...................................................................................... 40

5.1 冻结需冷量计算 ................................................................................................. 40 5.2 冻结站装机容量及设备选型 ............................................................................. 40 5.3 冻结盐水系统设计 ............................................................................................. 41 5.4 冻结冷却水系统 ................................................................................................. 41 5.5 供配电系统设计 ................................................................................................. 42 5.6 冻结时间的确定 ................................................................................................. 42 5.7 盐水降温计划 ..................................................................................................... 43 5.8 冻结制冷循环方式及控制 ................................................................................. 43

5.9 冻结壁发展预测 ................................................................................................. 43 5.10 工业及生活大临布置 ....................................................................................... 44 5.11 工期安排 ........................................................................................................... 44 5.12 劳动组织 ........................................................................................................... 44 第六章 施工保证措施 ...................................................................................................... 45

6.1 安全生产体系及保证措施 ................................................................................. 45 6.2 质量管理保证体系及保证措施 ......................................................................... 49 6.3 施工进度与工期保证措施 ................................................................................. 54 6.4 文明施工管理及保证措施 ................................................................................. 54 6.5 职业健康保证措施 ............................................................................................. 55 6.6 冬季施工措施 ..................................................................................................... 56 6.7 雨季施工措施 ..................................................................................................... 57 6.8 特殊施工工艺、新技术施工措施 ..................................................................... 57 第七章 冻结施工质量监测 .............................................................................................. 58

7.1概述 ...................................................................................................................... 58 7.2监测目的 .............................................................................................................. 58 7.3监测内容 .............................................................................................................. 59 7.4监测方案设计 ...................................................................................................... 59 第八章 本工程难点、应对措施及合理化建议 .............................................................. 64

8.1 本工程难点及应对措施 ..................................................................................... 64 8.2 合理化建议 ......................................................................................................... 64 第九章 附 图 表 .............................................................................................................. 66

9.1主要技术设计参数表 .......................................................................................... 66 9.2冻结孔布置示意图 .............................................................................................. 67 9.3拟为本工程设立的组织机构图 .......................................................................... 68 9.4拟投入本工程主要机械设备表 .......................................................................... 69 9.5拟配备本合同工程主要实验、测量、质检仪器设备表 .................................. 70 9.6劳动力计划表 ...................................................................................................... 71 9.7临时设施布置图 .................................................................................................. 72 9.8临时设施布置及临时用地表 .............................................................................. 73 9.9供电系统图 .......................................................................................................... 74 9.10工期进度网络图 ................................................................................................ 75

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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》（GB50213-2010） （2）《煤矿井巷工程施工规范》（GB50511-2010） （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）

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（13）《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》（GB50236-98） （14）《压力管道安全管理与监察规定》 （15）《环境管理体系—要求及使用规范》 （16）《职业健康安全管理体系—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-2013008） （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

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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5.0Mt/a, 于2007年4月28日投产，2009年核定生产能力为9.0Mt/a，主要系统预留发展到10.0Mt/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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 内 容 井口场地自然标高 井口设计标高 井筒中心坐标 井筒深度 井筒净直径 井底车场水平标高（暂定） 井筒表土段井壁厚度 井筒基岩段井壁厚度 新生界表土层厚度(地表标高) 井筒基岩风化底界面(地表标高) 井筒风化带厚度 地面预注浆岩帽段深度(地表标高) 冻结深度（暂定） X Y 单位 m m m m m m m mm mm m m m m m 进风井 +23.50 +25.6 3632295.000 9463280.000 1055.6 Ф7.5 -1000 1150～1800 600～770 404.40 451.6 47.2 452～670 472 注：表中的地表标高以+23.50m计算,其余以+25.6m标高计算。

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1.2 相关工程施工情况

目前东区工广围墙已建齐，工广内已铺设临时矸石路，东进风井井筒检查孔已完工；井筒地面预注浆工程预计2013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500mm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24.2m。 （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，与凤（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2013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。

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第二章 地质概况及冻土试验

2.1工程地质概况 2.1.1新生界松散层

顾桥井田位于淮南复向斜之中部，属陈桥背斜东翼与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土，与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 404.40-430.40m，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75.8-80.6Mpa，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22.1-53.9Mpa，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430.4-451.6m，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=44.2 Mp；石英砂岩厚11.40m，占层段的53.77%，灰白或锈黄色，RC-98.4-100.7Mpa，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（m） 风化带深度（m） 404.40 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。

风化带厚度（m） 强风化带厚度（m） 47.20 21.20 451.6 .5.

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2.2 水文地质概况

2.2.1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28.60 m，由粉细砂及薄层砂质粘土组成，砂层累厚 11.40m，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16m左右，资源勘探阶段抽水结果：H=18～20.50m，q=0.021～0.603L/sm，M=0.5～1g/L，T=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。水位变化与降水密切相关，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48.50 m，层厚19.90 m，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。

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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，H=20.21～21.63m，q=0.437～ 3.862 l/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）×10-7，越流系数（1.75～3.03）×10-6/时，全硬度3.76～9.06德国度，水质为重碳酸盐型，水质属HCO3—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 0.25×10-3m/d～3.12×10-3m/d。

（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，上含下段与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281.6-284.0m，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=1.318m/d。

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。在自然状态下与上、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

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