顾桥煤矿中央风井施工组织设计

淮南矿业（集团）有限责任公司 顾桥煤矿中央回风井井筒掘砌工程

施 工 组 织 设 计

中煤三建第七十一工程处

二OO三年四一日

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程

施工组织设计目录

第一章 概 况

一、 工程概况

二、 工程内容及工程技术特征 三、 井筒地质及水文地质 第二章

施工准备

一、 技术准备 二、 施工队伍准备 三、 施工现场准备

四、 施工技术装备与材料供应安排 第三章 施工方案的选择 一、冻结段施工方案 二、基岩段施工方案

三、与井筒相连接的相关工程施工方案 第四章 施工工艺

一、采用“四新”加快施工速度 二、试挖及临时锁口施工 三、井筒冻结段施工 四、基岩段施工

五、与井筒连接处相关工程施工

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 六、临时改绞

七、关键部位施工技术及处理特殊地质变化技术措施 （一）井筒通过冻结段较厚膨胀粘土层的预防措施 （二）基岩段防治水措施

（三）井筒通过不稳定岩层及断层破碎带的施工 （四）井筒揭煤施工 八、突发事件应急措施

第五章 施工辅助系统

一、 提升系统 二、 井筒悬吊设施 三、 井口及地面辅助设施 第六章 井筒施工凿井设施选型计算

一、提升设备的选型

二、临时改绞主提升绞车选择计算 三、悬吊设备的选型 第七章 施工组织与管理

一、 施工组织管理机构 二、 施工管理

第八章 施工进度计划与进度控制

一、工期安排 二、工期保证措施

第九章 施工技术安全措施、灾害预防和安全保证体系

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 一、安全工作目标 二、安全管理体系 三、安全管理措施 四、施工安全技术措施 五、灾害预防

第十章 工程质量检测管理措施和质量保证体系

一、施工质量保证措施 二、质量保证体系

第十一章 文明施工及环境、职业健康保证措施

一、文明施工及环境保护措施 二、文物保护措施 三、职业健康保护措施

第十二章 冬雨季施工措施及地下管线等保护加固措施

一、冬雨季施工措施

二、地下管线及其它地上地下设施保护加固措施

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程

前 言

编制本施工组织设计大纲的指导思想是：贯彻执行国家及本行业部门有关建设方针和技术政策，采用先进的科学技术，充分利用本处的施工能力和技术经验，提高矿井建设的综合效益，在确保安全和工程质量的前提下，合理安排施工顺序及工程进度。本着工期短、效率高、质量优、效益好的原则，建设本矿井。

严格贯彻我处通过了的质量、环境、职业健康安全三体系即ISO9001、ISO14001、GB/T28001标准《管理手册》、《程序文件》中的相关规定，确保工程施工的每一个阶段、每一个环节、每道工序处于受控状态，从而确保工程质量。

本施工组织设计的编制依据是：

1、《谢桥煤矿新增井筒掘砌工程招标文件》及招标文件答疑、施工设计图纸；

2、《矿山井巷工程施工及验收规范》（GBJ213-90）； 3、《煤矿井巷工程质量检验评定标准》（MT5009-94）； 4、《钢筋混凝土工程施工质量验收规范》（GB 50204-2002）； 5、《煤矿安全规程》[2001]；

6、国家、省市和行业相关法律、法规、规范要求；

7、在不违反国家和省市地方相关规定的前提下，双方另有约定时列入补充条款。

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程

第一章 概 况

一、工程概况

淮南矿业（集团）有限责任公司顾桥煤矿，位于安徽省淮南市风台县境内，由煤炭工业合肥设计研究院设计，设计生产能力5.0Mt/a，预留10.0Mt/a的生产能力，采用立井开拓方式，工广内布臵主、副、回风三个井筒。井筒表土段均采用冻结法施工，基岩段均采用地面预注浆封水。中央回风井井筒设计净直径Φ7.5m，井筒全深810.6m。

二、工程内容及工程技术特征 1、工程内容

回风井井筒工程掘砌810.6m。风井井底车场连接部两侧各25m，风道出口3m，安全出口2m。

2、井筒技术特征

回风井井筒坐标为x=3632270.00，y=39459950.00，z=25.5，井筒净径为Φ7.5m，井深810.6m。表土及风化基岩带设计为三层钢筋砼井壁，支护厚度为1000～1800mm（包括2层泡沫塑料板和2层聚烯塑料板），砼标号C30～C55；基岩段采用单层砼井壁，支护厚度为500mm，砼标号C30；冻结深度370m，在井筒-334.4m～-336.4m段设臵井壁支撑圈，并与井筒-319.4m～-336.4m段的井筒井壁整体浇筑段一同施工。

在井筒标高-15.4m～-114.4m、-214.4m和-319.4m处连内层井壁

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 周围均匀布臵四根Φ60×7无缝管作为注浆管，在内壁套壁结束后适当时间进行壁后注浆。

三、地质概况

本井田被新生界松散层覆盖，主要地层有奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、第四系等，含煤地层为石碳二叠系。

回风井井筒穿过新生界以粘土为主，局部夹砾石层并见钙质粘土及固结状粘土。风井表土段深度322.2m，风化带深度357m井筒均穿过石盒系组的24煤顶板至13煤底板的层段。风井穿过含水层为10层。

地质及其特点

中央回风井位于顾桥勘探区十线与十北线之间。通过检查孔揭露探明井筒地层（即井筒围岩）有新生界地层和二叠系上石盒子组地层（即淮南煤田的第三、第四、第五、第六和第七含煤段）。

新生界地层：风井新生界厚度为313.50m，在中央井筒分布趋势为西厚东薄，岩性以松散的粘土，与下伏二叠系煤系地层呈不整合接触关系。

二叠系地层：井筒穿过上石子组的24煤顶板至11底板的层段，风井筒的厚度是515.88m。其底界深度为829.38m。该组地层完全是煤系地层，其主要征是：

上部（基岩面至24煤）：主要由灰色、青灰色的砂质泥岩、泥岩和灰白色、浅灰色中细砂岩或石英砂岩及花斑泥岩组成。局部砂岩有被流水浸蚀现象，呈土黄色。顶部34.80~51.90m不同程度被风化、

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 风化带性以花斑泥岩为主。含1-2层薄煤层，煤质较差。

中部（24煤至17-1煤）主要由灰色、灰绿色砂质泥岩、泥岩和花斑泥岩及灰色、灰白色砂岩组成，夹薄层砂砾岩，砂岩比较高，含2-3层薄煤层和碳质泥岩，煤质较差。

下部（17-1煤至11煤底板）：主要由灰色、深灰色砂质泥岩、泥岩、花斑泥岩和灰白色砂岩、石英砂岩组成，砂岩比例较高，含本区主采煤层13-1煤和11-2煤，煤层发育稳定，煤质较好。

风井井筒检查孔深度829.38m，检查孔基岩段厚度为515.88m，其中砂岩148.80m，含量为28.84%。风化带厚度为31.90m，起止深度为313.50-355.40m。

据抽水试验：基岩段混合含水层静水位标高为24.33m，恢复水位标高为22.49m，最大降深为42.89m，涌水量是0.875l/s，单位涌水量q=0.0204l/s〃m，渗透系数K=0.150m/d，水温24℃，水质参数：PH=8.6，水质类型：CL-1HCO-3SO4-2—K+1+Na+1，矿化度：1.8999g/l。

本井筒基岩段共计10个含水层，采用地面预注浆治理含水层。

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程

表1-1 井筒技术特征表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 井口 坐标 名称 X Y 井口自然标高 井口设计标高 井筒设计深度（m） 注浆深度（m） 净径（m） 表土段厚度（m） 风化带厚度（m） 表土段井筒最大荒径（m） 表土段井壁结构 冻结深度（m） 基岩段井筒荒径（m） 基岩段井壁结构 车场水平（m） 中央风井井筒 3632270.00 39459950.00 +24.5 +25.5 810.6 810.6 7.5 322.2 34.8 8.6~11.1 钢筋混凝土 370 8.5 素混凝土 -780 中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程

第二章 施 工 准 备

一、技术准备

1、组织技术与管理人员认真审阅图纸，学习技术规范，组织图纸会审，并在此基础上编制实施性施工组织设计、施工技术措施、项目质量计划、填报项目开工报告，准备好各种技术资料和表格，开工前对技术人员、管理人员及施工人员做好技术交底。

2、组织测量人员做好接点复测工作，按业主提供的导线、水准点进行全面复核校验，进行井口十字基桩的布设。

3、试验人员尽早进行试验、检验和各种强度砼配合比的试验。 二、施工队伍准备

1、为确保本工程施工速度和工程质量，特在本处内精选素质好、经验丰富、从事过二次以上类似工程施工的施工队伍进场施工。

2、根据施工进度情况，按总体施工计划，陆续组织各作业队、各岗位、各工种人员进场，所有人员在上岗前10天到岗，以便了解现场情况，按本公司通过的质量、环境、职业健康安全三体系即ISO9001、ISO14001、GB/T28001标准。以及ZM71QEO-CX-2005《培训控制程序》要求组织学习培训。

三、施工现场准备

第一批人员进场后，要及时开展进场四通一平的准备工作，施工必需的生活、办公、卫生、生产等临时设施，工广临时设施布臵，遵

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 循“方便实用、文明施工、节约用地、安全可靠、兼顾环保、CI达标、尽可能避开永久建筑物”的原则，井筒施工大临平面布臵图见表2-1，地面大临工程一览表见表2-2。

四、施工技术装备与材料供应安排

我处施工技术力量雄厚，装备精良，有充足的大型矿井施工成套机械化设备，主要机械设备表见表2-3。

由处机电、试验、材料供应部门组织设备、仪器、周转材料等调运工作，确保施工设备、试验、检验设备、测量设备等迅速进场。其余设备和周转材料根据工作进度工程进展情况，按计划陆续进场。

组织物资供应人员进行市场调查，按本公司通过的质量、环境、职业健康安全三体系即ISO9001、ISO14001、GB/T28001标准，以及ZM71QEO-CX-2005《物质采购控制程序》，选择合适的供应商，落实货源，安排订货计划，设立堆放场地，搭设库房等。

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程

表2-2 井筒施工大临工程一览表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 工 程 量 工 程 名 称 结 构 形 式 单位 主提绞车房 副提绞车房 绞车、稳车设备基础 机电修车间 材料库 井口配电 井口值班 钢筋棚 砂、石料场 职工宿舍 食堂 浴室 更衣室 办公室 厕所 临时变电所 轻钢结构 轻钢结构 砼 轻钢结构 轻钢结构 轻钢结构 轻钢结构 钢筋防雨棚 砼铺地 轻钢结构 轻钢结构 轻钢结构 轻钢结构 轻钢结构 轻钢结构 轻钢结构 数量 278 278 750 90 120 120 80 60 500 980 200 180 60 120 60 200 备 注 M2 M2 M3 M2 M2 M2 M2 M2 M2 M2 M2 M2 M2 M2 M2 M2

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程

表2-3 主要施工机械设备表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 设备名称 凿井井架 主提升机 副提升机 提升天轮 吊桶 型号规格 Ⅴ型 2JKZ-4.0/15 JKZ-2.8/15.5 TXG-3.0 4.0/3.0m3 国别 产地 洛阳 洛阳 宿州 宿州 宿州 济南 济南 济南 济南 宿州 宿州 宿州 徐州 长春 方园 江西 方园 自制 自制 额定 功率 2000 1250 55 22 11 45 3 合计 1 1 1 2 4 4 2 5 1 1 10 19 2 2 1 4 1 4 16 2 1 数量 自有 1 1 2 4 2 4 1 1 5 10 2 2 1 4 1 2 5 租赁 1 9 2 16 2 1 新购 1 2 2 底卸式吊桶 DX-3.0 钩 头 稳 车 稳 车 11t JZ-16/1000 JZ-10/600A JZA-5/1000A JZ-25/1300A 1.0m重型单槽 1.0m重型双槽 0.6m单槽 ZL-50 10t JS-500 ZP-Ⅳ ZNQ-50 QFH MJY 3.8m 10 稳 车 11 稳 车 12 悬吊天轮 13 悬吊天轮 14 悬吊天轮 15 装载机 16 自卸汽车 17 搅拌机 18 喷浆机 19 砼震动器 20 砼分料器 21 整体模板

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程

(续上表) 序号 设备名称 型号规格 HFV-C S11-500/6/0.4 KS9-315/6/0.4 XGN GGD2 GR-1-01 QJZ-80 KBZ-400 ZDY650 JD-11.4 BX5-400 3BA-9/7.5 DG85-80×12 11Kw 17Kw 5.5Kw S3SL-300 C41-65 SJZ6.9 HZ-6 FBD-Ⅱ-NO7.1 YT-28 BQF-50/25 CX55B 国别 产地 日本 合肥 合肥 合肥 合肥 合肥 合肥 合肥 重庆 徐州 合肥 长沙 博山 自制 江西 合肥 合肥 合肥 合肥 徐州 张家口 太原 侯马 沈阳 常州 凯斯 11.4 7.5 440 11 17 5.5 3 30 2×30 额定 功率 合计 2 2 2 12 3 2 4 4 1 4 2 2 4 1 1 1 1 1 1 1 1 2 4 10 5 1 数量 自有 2 2 2 10 4 4 1 4 2 1 1 1 1 2 2 10 租赁 1 1 新购 2 3 2 2 2 2 1 3 2 5 1 22 注浆机 23 变压器 24 变压器 25 高压柜 26 低压柜 27 电容补偿柜 28 低防开关 29 低防开关 30 地质钻机 31 调度绞车 32 电焊机 33 单级泵 34 排水泵 35 吊盘 36 激光仪 37 轮锯机 38 车床 39 钻床 40 砂轮机 41 空气锤 42 伞钻 43 抓岩机 44 局扇 45 风钻 46 风泵 47 挖掘机 中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程

第三章 施 工 方 案 的 选 择

中央风井井筒工程施工，优选最佳施工方案，最大限度地推广采用新技术、新工艺、新材料、新设备，严格按照我处通过的ISO9001国际质量管理体系、ISO14001环境管理体系及GB/T28001职业健康安全管理体系运行，确保工程施工的每一阶段、每一环节、每一工序都处于受控状态，以实现安全、快速、优质、高效。

根据井筒的技术特征及工程地质水文条件，为加快井筒施工速度，采用“四大一深”，即“大绞车”、“大吊桶”、“大抓岩机”、“大模板”和“中深孔爆破”和防爆无尾挖掘机清底等工艺进行施工。井筒穿过含水层、断层破碎带时，坚持“有疑必探、先探后掘”的原则，进行工作面打钻预注浆，以确保施工安全。详见表3-1立井施工机械化配套方案。

一、冻结段施工方案

采用在井筒工作面布臵一台CX55B型凯斯无尾挖掘机挖土、HZ-6型中心回转抓岩机抓土装罐，配以人工用铁锹、高效风铲、风镐掘进刷帮、两套单钩提升、金属整体模板砌筑外壁。内壁施工采用液压滑模砌筑，底卸式吊桶下放混凝土。

二、基岩段施工方案

采用钻爆法掘进，伞钻钻眼、中深孔爆破，中心回转式抓岩机装岩出矸，防爆无尾挖掘机清底，两套单钩提升，整体金属模板砌壁，

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 底卸式吊桶下放砼，井筒预先布臵一路瓦斯抽放管，以备揭煤施工的需要。

表3-1 立井施工机械化配套方案

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 项目 井筒直径、深度 作业方式 凿岩机钻架 抓岩机 主提升机 副提升机 提升吊桶 凿井井架 凿井稳车 液压整体金属移动模板 排水泵 通风 通信、信号控制台 照明设备 测量 翻矸方式 防水排水 揭煤施工 清 底 施工设备配套方案 井径7.5m，深度810.6m 混合作业、短段掘砌平行作业 采用SJZ6.9型伞钻，配YGZ-70（6） 采用HZ-6中心回转抓岩机2台 采用2JKZ-4.0/15一台 采用JKZ-2.8/15.5一台 主、副提采用4m3吊桶排矸；采用DX-3.0m3底卸式吊桶下放混凝土。 Ⅴ型凿井井架 采用JZA-5/1000一台；JZ-10/600A一台；JZ-16/1000五台；JZ-25/1300十台 采用MJY-7.5/3.8型 在吊盘上安设100DG100×10型卧泵排水。 采用FBD-Ⅱ-NO7.1型2×30kw对旋式风机，两路Ф800mm强力胶质风筒。风筒采用井壁吊挂的方式固定。 采用KJTX-SX-1型 1套 采用Dd250/127型 2台 采用全站仪、经纬仪、水准仪 采用自动卸矸 当涌水量大于10m3/h时，采取注浆封水治水措施 利用新技术快速测定瓦斯压力，利用在井筒中布臵的Ф273mm聚乙烯瓦斯抽放管路，使用抽排法揭煤。管路采用井壁吊挂的方式固定。 防爆无尾挖掘机清底 三、与井筒相连接的相关工程施工方案

与井筒相连接的相关工程均采用普通钻爆法掘进，随井筒掘砌一并施工，井筒与井底车场连接处的施工，可利用耙矸机耙矸，将破碎

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 矸石先耙入井筒内，再由抓岩机配合吊桶出矸；利用钢木组合模板砌筑。

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程

第四章 施工工艺

施工中坚持以人为本，发挥人才优势，组织科研攻关小组，克服施工技术难题。积极采用新工艺、新技术、新设备、新材料，严格按照我处通过的ISO9001国际质量管理体系、ISO14001环境管理体系及GB/T28001职业健康安全管理体系运行，确保工程施工的每一阶段、每一环节、每一工序都处于受控状态，确保工程质量。

一、采用“四新”加快施工速度 1、新工艺

采用CX36B型凯斯无尾防爆挖掘机挖土、SJZ-6.9型伞钻打眼、HZ-6型中心回转抓岩机抓岩、MJY型整体金属大模板砌壁、液压滑摸套砌内壁，大绞车、大吊桶、座钩式自动翻矸、自卸汽车排矸、防爆无尾挖掘机清底等配套的机械化作业新工艺。

2、新技术

采用深孔、光面、光底、减震、弱冲爆破技术。SZQ-IR-150型潜孔钻机钻眼探水（钻眼速度每小时2m），注浆封水，新型凿井专用风机通风排烟，新型煤矿通讯与信号装臵通讯指挥联络调度等新技术。

3、新材料、新设备

采用电磁雷管，新型抗冻早强剂，高照度DGC175/127型隔爆投光灯、凿井专用风机、伞钻、大抓、中心回转式抓岩机、大模板、防爆无尾挖掘机等新材料新设备。

二、井筒试挖及临时锁口的施工

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 1、井筒试挖

把井筒施工所必要的临时工程和凿井设备设施安装等工作全部完成后，再根据冻结实际情况，适当选择井筒开挖时机，一般认为在水文观测孔的各层水位均已有规律的上升并冒水，最后一层水位持续溢出水7天后，测温孔温度降至设计要求值，证实冻结壁已全部交圈，即可进行试挖。试挖采用挖掘机，由井中向周边扩展，利用在井中挖超前小井，集控静积水，台阶式挖掘以防片帮。试挖时直接采用整体金属大模板砌壁，施工5m后，在地面组装双层吊盘，悬吊入井，可作为临时封口保护盘。试挖15m后，即可进行封口盘的封口工作。通过试挖，证实冻结壁已具有一定的厚度和强度，足以抵抗预挖深度的地压以及能保证施工的连续性，即可进行正式开挖。

2、临时锁口施工

根据井筒施工图纸，暂定临时锁口深度为6m，井壁结构为内圈砌筑370mm厚红砖，外围浇注200mm厚素砼，标号为C30。为防止临时锁口渗漏水流入井下，把临时锁口下部与永久井壁重合交接500mm高。临时锁口砌筑时，采用组合拼块模板辅以木托底板及刃角支模，搭设平台人工翻灰砌壁，临时锁口标高可由现场定。

三、井筒冻结段施工

根据井筒穿过的地层及井筒技术特征，在保证施工安全、质量的前提下，把握有利时机，组织快速施工。

1、冻土掘进及外壁砌筑

采用在井筒工作面布臵一台CX36B型凯斯无尾挖掘机挖土，

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 HZ-4型中心回转抓岩机抓土装罐，人工用铁锹、风镐和高效风铲配合。主提升采用2JKZ-4.0/15凿井专用绞车，副提升采用JKZ-2.8/15.5绞车，各配一套单钩4.0m3吊桶提升，（副提升考虑施工到800m深度后，更换3m3吊桶），井筒平均提升能力为60.31m3/h。井壁采用2.5m高MJY整体金属模板，配以0.3m高环形斜面接茬模板浇筑混凝土，采用DX-3m3底卸式吊桶下放砼，经分灰器浇进模板，分层振捣，实行短段掘砌平行混合作业。每个段高的掘砌时间控制在20h以内。

为加快施工速度，矿建四个专业班滚班作业，其中三个掘进班负责井筒掘进、钢筋绑扎、整体金属模板下放校正等工序，一个砌壁班负责浇砼。

在下层吊盘周圈安装一圈?54mm钢管作为供风管，均匀布设20对闸阀，通过1寸胶管下放至工作面可同时连接20台风镐在相应的区位进行作业，避免了风管在工作面相互交叉影响，改善了施工环境。

在冻结段掘进过程中，要加强对井筒中的水文观察孔的保护。随着井筒的下掘，把水文管按一定长度分段气割拆除，并用钢纱网把水文管口覆盖扎紧，防止管口掉入泥块等杂物造成堵塞。

掘进时的地面排矸，采用座钩式自动翻矸，10吨自卸汽车排矸到指定位臵，在井口、翻矸台、绞车房、吊盘下设臵工业电视监控装臵，及时了解工程施工情况，确保安全高效。

2、采取综合措施施工较厚冻胀粘土层

对于较厚粘土层，可采取加强冻结（井帮温度应不高于-8℃）、缩短段高、使用高性能砼砌壁等综合措施进行治理。

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 在粘土层施工时，先挖超前小井，释放压力，然后沿周边均匀对称开帮。对较厚粘土层应及时测定井帮的位移量。当变形过快或膨胀量较大时，在外壁与井帮间增铺聚苯乙烯泡塑板，或架设U型钢支架、背板作临时支护。同时将砌壁模板高度调整（2.5m改为1.5m），加快掘砌施工进度，把每段高施工循环时间控制在20h以内，以缩短粘土暴露时间，减少粘土膨胀量确保冻结管的安全。为增强井壁早期强度，浇筑砼时掺入FS抗冻型高效减水早强剂，通过以往实践证明，掺入这种早强剂的砼，其一天强度、三天强度分别达到设计标准强度的58.5%和88.5%。根据我们在华东地区山东、安徽两省施工的含较厚粘土层的多对井筒的观察，粘土冻胀力一般在三天后开始明显显现，模板刃角处井壁与粘土层中的泡沫塑料板厚度才明显被挤压减少。这样粘土的冻胀力在施工的前三天由泡沫塑料板的被压缩部分“释放”和减速缓，三天后井壁砼强度达到设计强度，能够抵抗粘土层冻胀力。

4、过冻结基岩段施工

当井筒掘进进入冻结基岩风化带后，风镐风铲挖掘困难时，需采取钻爆法施工。

采用SJZ6.9型伞钻打眼，多台风钻同时作业，为防止爆破震动损坏冻结管，可采取控制装药量，浅孔爆破，炮眼深度不得大于1.8m。

爆破采用防冻的岩石乳化炸药，1~6段秒延期电雷管，地面380V电压起爆。打眼时要严格按照爆破图表认真找线，分片包干，定人定钻，做到“准、直、齐”，坚持光面光底弱冲减震爆破技术。打周边眼

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 时要根据各段冻结管的偏斜图合理布臵炮孔，确保炮孔与冻结管有一定安全距离。

放炮前要通知冻结站关闭全部冻结管路，停止盐水循环。 放炮后应先检查盐水箱水位及井帮有无漏盐水现象，特别要查靠近井帮的冻结管情况，当确无损坏时，再恢复盐水循环。

采取钻爆法过冻结基岩风化带施工时，必须专门编制施工安全技术措施、报批告再实施。

5、内壁浇筑

根据施工图纸，为了加快内壁施工速度，保证井壁整体性防水，采用液压滑模砌壁，砼用DX-3m3底卸式吊桶经分灰器直接浇筑入模，分层浇筑、振捣，由下向上连续浇筑。为防止偏斜而卡模，施工中要保持滑模平稳运行，合理掌握升模时间，把握好砌筑速度和砼凝固时间的关系，分层浇筑厚度应控制在0.3-0.4m，脱模时砼强度应在0.05～0.25Mpa。理论数据不易掌握，根据施工实践，滑升速度是否适合按以下几点平鉴别：滑升过程中能听到“沙、沙”声，出模的砼不流淌、无拉裂现象，砼表面湿润，不变形，手按有硬的感觉，并能留下1毫米左右深的指印，能用抹子抹平。在内层井壁浇筑前，要把外层井壁的霜冻杂物清理干净，按设计要求铺设两层1.5mm厚的塑料防水薄板，两层塑料薄板采取错茬铺设。搭接钢筋和浇筑砼、模板滑升平行作业，钢筋绑扎与砼浇筑相适应，当井壁竖筋采用钢套筒直螺纹连接，环筋采取搭接时，要严格按规程操作。钢筋搭接时按工作量进行合理地分片操作，相互配合方便施工做到每片基本同时扎完，不致影响浇

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 筑。钢筋接头部位相互错开，竖筋不宜过长，以免产生向一侧倾斜。模板内表面固结砼要及时清除。在模板滑升过程中，要及时校中找正。随浇筑随铺设防水塑料板，直至内壁套砌结束。

施工过程中，要严格按照设计、规范要求，选择合理配合比和外加剂品种及掺量，分别配制出符合设计要求的砼，具体见砼质量保证措施。砼浇筑时要按规定留取砼试块，外壁浇筑30m，内壁每浇筑20m，都要做一组常温下的试块，养护28天做抗压强度试验，并保存好资料。套砌内层井壁时，需将外层井壁内表面冰、霜清除干净，砼入模温度不能小于15℃，并对井壁进行洒水养护。以保证内层井壁的壁厚和质量。

6、内外井壁夹层注浆

为了加强冻结段复合井壁质量，提高井壁防水性能，在内层井壁套砌后，必须适时进行井壁夹层注浆。根据以往施工经验，一般在冻结壁解冻时进行壁内注浆较为适宜，即完成内壁套砌施工，冷冻站停机4~6个月后实施注浆为好。

夹层注浆使用在内层井壁上设计的预埋注浆管，选用φ60×7无缝钢管，注浆孔深等于或稍大于内层井壁厚度。

注浆材料采用单液水泥浆或化学浆，注浆压力取该注浆点静水压力的1.2~1.5倍以不大于2.5MPa为宜。内外壁夹层注浆必须专门编制施工安全技术措施，审批后再实施。

三、基岩段施工

根据井筒的技术特征及地质条件，井筒基岩段采用立井机械化配

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 套短段掘砌混合作业方式施工，选用伞钻、凿井专用提升机、大吊桶、大抓岩机、防爆无尾挖掘机、整体金属大模板、自卸式汽车为主的提升、钻眼、抓岩排矸、清底、砌壁机械化作业线。

1、钻眼爆破

采用SJZ6.9型伞钻、配6台YGZ-70型凿岩机，φ25×4700mm的钎杆、?55mm十字形钎头钻眼；直眼分段挤压式掏槽，炮眼深为4000mm；严格按爆破图表进行操作，打眼人员定人、定钻、定眼位、定时间、定质量、定数量，分40°扇形区间操作，6台钻同时打眼，T220号岩石水胶炸药，周边眼药卷直径为35mm，其余炮孔药卷直径为45mm，雷管为抗水、抗杂散电流毫秒电磁雷管，反向耦合连续装药，串并联联线，高频发爆器起爆。采用光面、光底、减震、缓冲击深孔爆破新技术，并根据工作面岩石软硬程度，及时调整爆破参数，提高爆破效率。

2、抓岩排矸

采用布臵在吊盘下方的两台HZ-6型中心回转抓岩机抓岩，井筒主提升采用2JKZ-4.0/15凿井专用绞车，副提升采用JKZ-2.8/15.5绞车，各配一套单钩4.0m3吊桶提升（副提升考虑施工到800m深度后，更换3m3吊桶），井筒平均提升能力为60.31m3/h。每循环松散体矸量为310~420m3，所以出矸（包括清底）时间共需9h。为便于清底，缩短清底时间，采用光底爆破技术，爆破后工作面实底呈现锅底形状。

采用自动座钩式翻矸，矸石通过溜槽溜入10吨自卸汽车，运至排矸场地。ZL-50型装载机辅助平整场地。

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 3、砌壁

（1）混凝土支护：采用MJY型整体金属刃角下行模板砌壁，为方便脱立模，缩短立模时间，在模板上口设8根工字钢导向，在浇灌口上设环形斜面板，保证接茬严密，砌壁模板有效高度为3.8m。砌壁混凝土由混凝土输送车从集中搅拌站运至井口，采用DX-3m3底卸式吊桶下放混凝土，液压支撑臂伞形结构、双分料管可360°转动的QFH型混凝土分料器，实现对称浇筑，提高井壁浇筑质量，加快浇筑速度，ZNQ-50型插入式高频混凝土振捣器，振捣混凝土。冬季施工，用热水拌制混凝土，确保入模温度不低于15℃。在过基岩段含水层时添加防水剂，提高井壁防水能力。

（2）锚网喷支护：锚杆施工采用YT28风钻钻眼，风动搅拌器安装；喷砼采用ZP-Ⅶ混凝土喷射机，放在下层吊盘上，混凝土在地面拌制后，由底卸式吊桶下放。

（3）劳动组织：井筒基岩段掘砌分四个专业班滚班作业，凿岩班负责打眼放炮；出矸班负责接管子、接风筒、出矸、找平；砌壁班负责脱模、立模、浇筑砼；清底班负责出矸、清底。

五、与井筒连接工程的施工

为确保井筒与相关硐室工程的砌壁强度和连接完整，采取与井筒同时施工的方法，即在井筒掘进过程中，按照施工图纸适当选择施工段高一并掘出相关工程全断面，并把井筒超前掘出一茬炮的距离，对断面较大的硐室，施工前先将其上的井筒全部砌筑好，然后随井筒下掘，采取下行分层，两侧交替掘进，掘进矸石用耙矸机先耙入超前井

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 筒内，再由抓岩机装入吊桶提升上井。硐室工程的永久砌筑，采用钢木组合模板，搭支架，撑棍固定，借助吊盘自下而上砌筑，砌壁砼仍由分料器溜灰入模，分层对称浇筑。

如果井筒与相连结的工程所处位臵岩性破碎，不便于全断面同时掘出，可考虑采取导硐法施工，即在硐室底板与拱基线间两侧分别开掘导硐，掘够设计长度后，并把井筒掘至底板以下约2m处，再刷大拱部直至转入砌壁。

六、临时改绞

井筒施工完毕，马头门掘够长度完成永久支护后，即可进行临时改绞工作，将提升方式由吊桶提升改为临时罐笼提升，以满足巷道施工需要。井上下设进出平台，采用钢丝绳罐道，液压拉紧装臵固定。井筒内布臵单层双车1.5t凿井罐笼一对，安设防坠器，利用2JKZ-4.0/15凿井专用绞车提升；井内设臵Ф1000mm玻璃钢风筒2路，作压入式通风；布臵Ф219×6mm、Ф159×6mm无缝钢管2路作为压风及排水管路，另设臵供水管Ф89×6mm，两路MYJV428.7/15KV 3×95高压动力电缆。

七、关键部位施工及处理特殊地质变化技术措施

（一）井筒通过冻结段较厚膨胀粘土层的预防措施 1、膨胀粘土层施工中常出现以下事故： （1）粘土层膨胀，易片帮危及施工安全。

（2）井壁钢筋施工时的机械连接方面易出现不规范现象。 （3）钢筋绑扎、模板固定后，粘土层膨胀快支护砼厚度强度不

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 能达到设计要求，冻土掉入模板钢筋内影响砼质量和支护厚度。

（4）易造成冻结管断裂，盐水泄漏，以至冻结壁破坏造成二次返工冻结。

（5）砼井壁抵挡不住冻土冻胀力而出现井壁开裂、掉皮、脱落、漏水、淹井等事故。

2、预防措施

（1）加强冻结，应保证井筒深部粘土层内井帮温度不高于-10~-12℃，以提高冻结壁自身强度。

（2）小段高快速掘砌，段高控制在2.5m以内，先掘出刃脚槽坑，提前立模筑壁（中间高出的0.5~0.8m挖掘与筑壁平行作业），缩短冻土井帮暴露时间，减少位移量。在井帮均匀开挖卸压槽（槽宽×槽深×槽间距=300×200×500~700mm）。

（3）表土冻结段外壁砼中掺入抗冻高效减水剂，提高砼早期强度。内壁套砌时掺放防裂密实剂，增强砼的早期强度、抗渗性能，提高封水效果。

（4）超前先挖出井中，释放压力后再沿四周均匀对称开帮。 （5）认真测量井帮位移量，并提前准备好型钢支架，背板等抢险物质，发现变形膨胀较大时，在外壁与井帮之间增设或架设29＃U型钢支架、背板，加厚泡沫塑料板厚度等措施。

（6）采用信息化施工，加强与冻结单位及科研部门密切协作，搞好预测预报工作，掌握冻结管的偏斜情况及冻结壁的有关参数，观察检测冻结壁的位移量变化，及时采取相应施工措施。

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 （二）基岩段防治水措施

为了充分发挥机械化作业的优势，保证井筒施工的高速度，必须实现打干井，特别是基岩段掘砌期间，井筒水的主要来源，一是井壁淋水，二是岩帮出水，三是迎头涌水。施工时采用多层次的防、截、导、注并重的综合防治水措施。

在基岩段施工中，对照井筒检查地质柱状图，结合迎头岩性情况加以分析。每当遇有出水可疑层位时，按照有疑必探原则施工，先将工作面浮矸清理干净，并在井筒中留集水坑，以便集中排水；然后用SZQ-IR-150型潜孔钻机沿筒周边荒径上按3.0m眼距布臵6-8个探眼，打探眼时必须安装好止水球阀，探眼向外倾斜3-5°，眼深40～70m。如果探得含水层出水大于10m3/h，则进行工作面预注浆。注浆孔按对称施工，若不跑浆，注浆与注浆孔施工同时进行。打钻注浆应专门编写施工安全技术报批后再实施。

注浆泵用HFV-C型双液注浆泵；浆液采用水泥单液浆，水泥一水玻璃双液浆作为最后封孔。水泥浆水灰比0.8:1;C:S比1:1。水泥为新鲜525#普通硅酸盐水泥；水玻璃模数为2.8-3.2,波美度35-40；注浆浆液先稀后浓，逐渐调级，注浆时必须连续不断直至达到注浆结束标准。 注浆终压为静水压的2.0-2.5倍，浆液扩散半径4m，每次注浆完一段高后掘进，掘进时必须留5m作下一段高的岩帽。若岩石破碎，应浇灌砼止浆垫，并对钻孔进行压水试验，检查止浆垫的密封效果。

在注浆过程中，对于岩层裂隙发育，裂隙跑浆量较大的情况，采取在水泥浆内加入一定数量的骨料注入岩层内，使骨料在浆液外泄时

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 留在裂隙内以堵塞裂隙，并封注浆液，或采取断续开机，使裂隙内浆液有一定的凝固时间，并使混合器以下的管路内浆液基本初凝后注入岩层缝隙内，以达到充填密实的目的。

对于井壁少量淋水，采取截水槽导排至转水站或井筒工作面的方法，防止水淋入模板内，影响砼质量。

对于砌壁时，有局部裂隙出水时，采取安装导水管的方法导入井筒工作面。

基岩段井壁出水采取壁后注浆，注浆终压控制在静水压的2.0-2.5倍以内。

（三）井筒通过不稳定岩层及断层破碎带的施工

井筒掘砌过不稳定岩层，为确保安全快速施工，采取如下技术措施：

1、掘进时，根据围岩破碎的程度，采取减小周边眼圈径进行放炮，周边眼距井筒荒径不小于300mm，并严格控制装药量，以减少对围岩的震动，剩余部分采用人工风镐刷帮。

2、在破碎带施工时，可视情况增加锚网喷一层支护，锚杆采用强力树脂金属锚杆，规格：Ф18×2000mm，间排距800×800mm。采用Ф6mm钢筋网，网格尺寸为150×150mm。喷射砼厚度70mm。

3、极不稳定岩层段、煤层段，采用型钢支架、背板临时支护，支架为29＃U型钢加工而成，背板为50mm厚砼板，支架间距700～800m。

（四）井筒揭煤施工

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 根据《煤矿安全规程》、《防止煤与瓦斯突出细则》的有关规定，专项编制揭煤施工技术措施，采取以突出危险性预测预报、防治突出技术措施、防突措施的效果检验、安全防护措施的“四位一体”的综合防突措施。建立完善组织指挥机构，加强通风管理，机电设备防爆管理，配备安全监测装臵，制定安全自救应急措施。

1、前探钻孔的设计施工

井筒过煤层施工前，采用ZDY650型钻机在井筒工作面距被揭煤层法距10米以外向该煤层打钻孔，钻孔直径φ75—φ90mm，至少打3个前探钻孔，查明煤层贮存及地质构造等情况，并通过对钻孔施工过程分析和煤样检验预测工作面有无突出的危险性。

2、揭煤措施

（1）经过检验工作面无突出危险时，可直接采用震动放炮揭煤，并加强过煤段支护，可采用井壁挂型钢支架、加钢筋网、喷70mm厚砼作临时支护。

（2）若预测为突出危险工作面时，必须采取防治突出措施，先施工测压孔，测定出煤层瓦斯压力，即在井筒掘进到距煤层最小法距为5m时，向突出煤层至少打两个测压钻孔，测定煤层瓦斯压力。根据取样测定参数值，用综合指标D和K预测出煤层区域突出的危险性，若判定为突出煤层时，则按规定采用钻孔排放瓦斯，排放效果经检验有效后，采用远距离放炮或震动放炮揭穿该煤层。

3、新技术快速测定瓦斯压力

遇有突出危险煤层时，井筒工作面迎头距煤层法距10m时，施

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 工快速测压孔对煤层瓦斯压力进行测定。开孔使用 Ф110mm 钻头钻进孔深2.5m安装孔口管，孔口管采用Ф91×5mm无缝钢管加工而成，孔口管设计长为2.5m，孔口管一头焊接与其配套的Ф25高压快速接头。注浆加固孔口管，直至孔口管外不跑浆，等孔口管耐压试验合格后，用Ф75mm钻头正常钻进，钻进至煤层法距2m时停止，然后进行注单液浆封堵煤层上部岩层裂隙。待水泥浆凝固8小时左右，用Ф75mm钻头沿原孔钻进到煤层底板，进入底板的深度不超过0.5m。向钻孔内送入两个胶囊粘液封孔器，两个胶囊经注水后紧密与孔壁贴在一起，注入粘液后，粘液把胶囊与孔壁之间细微缝隙堵住。煤层压力及粘液压力小于胶囊水压，能够很好封堵住测压孔。所以煤层瓦斯释放到测压室后，在短时间内达到压力平衡，达到测压目的。

4、抽排法揭煤

判定煤层突出性危险后，利用在井筒中布臵的瓦斯抽放管路，使用抽排法揭煤。当井筒施工至距煤层5~6m时停止掘砌，浇筑一层300mm砼垫层，并在井筒中间预留排水坑。用ZDY650型地质钻机施工抽采钻孔，根据煤层厚度，瓦斯含量等因素按《防突细则》的规定，抽采钻孔孔底间距1.5~2.0m，抽采范围控制到井筒荒径外不小于2.0 m布臵钻孔，钻孔孔径73mm，施工完毕后安装抽采管并封孔。

抽采管与抽采泵连接闭合，抽采泵开机运转后，抽采管路压力为负压，煤层瓦斯压力为正压，瓦斯就源源不断经抽采管路进入瓦斯回收利用系统。

当煤层瓦斯抽出一部分后，井筒荒径周围煤层瓦斯含量降低，瓦斯压力小于临界值0.74MPa。在揭煤放炮前首先浇筑一段砼，把最外一圈抽采管路浇筑到砼井壁内，继续抽采，直至煤层全部揭穿并完

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 成永久支护。这样便能大大降低了瓦斯突出可能性，达到安全揭煤的目的。

过煤层时必须根据地质柱状图编制专门的揭煤施工措施。 八、突发事件应急措施

1、冻结段外壁出现开裂、炸皮、掉碴

井筒冻结段施工期间，若上部已施工的外壁出现开裂掉碴时，要根据情况变化，采取相应加固措施。若井壁开裂严重、变形较快、危及井筒安全时，应立即在井壁开裂处架设29U型钢井圈，密布加固支护，型钢井圈采用对头连接、螺栓固定。在随后的井筒施工中，要定期对加固后的井壁进行观测，一旦发现破坏加剧、变形严重，立即与业主、监理等有关单位分析研究，制定下步施工方案，并提前做好停止井筒掘进、封闭迎头、转入内壁套砌施工等各项准备工作。

2、冻结管断裂防预措施

（1）制定合理的冻结方案，可利用盐水正反循环加快初期上部冻土扩展速度，实现提前开挖和防止片帮，后期加强下部冻结增强冻结壁强度，以减少冻壁蠕变防止断管。

2冻结站每日要派专人观察盐水箱的水位情况，时刻掌握各管路○

的盐水温度及流量，建立各供液管、回液管盐水水位预警系统，采用声光控制，能及时提供冻结管盐水渗漏信息。

3冻结管均应安装闸阀，一旦发现有断管泄漏盐水现象，可及时○

关闭闸阀，检查并确定断管孔号，组织检修工作。

4井筒掘进时施工人员一发现有盐水泄漏应立即汇报，通知冻结○

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 站关闭盐水总阀，并提前准备排水泵等抢险设施。

3、采用信息化施工管理，密切关注冻结壁的发展变化情况，若出现严重的断管、开帮、涌水、冒砂现象，应立即充填砂子灌水，停止迎头施工，加强冻结。

4、若遇膨胀性粘土层，井帮位移及底膨胀严重时，采取掘进荒径适当放大，予留变形量，开挖泄压槽，缩短段高，减少井帮暴露时间，底板挖掘超前小井释放冻胀压力。若井帮变形过大，24小时内位移量超过50mm，应采用29＃U型钢支架密集支架作临时支护，抵抗冻土蠕变位移以防止冻结管断裂。

5、通过基岩段含水层时坚持“有疑必探，有水必注，先注后掘”的原则，若有水即打止浆垫进行工作面予注浆。并准备好排水设备，具有3倍涌水量的排水能力，确保安全施工。若炮后突发涌水量较大，不能打止浆垫时，则采取向井中充水，然后采取抛渣注浆治水。

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程

表4-4 井筒基岩段爆破参数表

序号 名称 眼号 眼数 圈径 眼深 眼距（个） （mm）（ mm）（ mm） 个/眼 装药量 爆破顺序 kg/圈 联线 方式 1 2 3 4 5 6 7 掏槽眼 掏槽眼 一圈 辅助眼 二圈 辅助眼 三圈 辅助眼 四圈 辅助眼 周边眼 1～6 7～15 16～28 29～47 48～70 71～97 98～146 6 9 13 19 23 27 48 145 1500 2500 2200 4200 3400 4000 5000 4000 6400 4000 7600 4000 8300 4000 750 750 810 820 870 880 543 2 4 3 3 3 2 2 14.4 43.2 46.8 68.4 82.8 64.8 67.2 387.6 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅴ 串 并 联 合计 备注: 采用T220水胶炸药.周边眼用φ35mm药卷,长600mm,重0.7kg/卷;其他眼用φ45mm,长600mm,药卷重1.2kg/卷.毫秒延期电磁雷管,专用电磁放炮器起爆.

表4-5 井筒基岩段预期爆破效果表

序号 1 2 3 4 5 指 标 炮眼利用率 每循环进尺 每循环爆破实体岩石体积 每立方米岩石雷管消耗量 每立方米岩石炸药消耗量 单位 % m m3 个/ m3 kg/ m3 数量 95 3.8 215.5 0.67 1.8 中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程

第五章 施工辅助系统

一、提升系统 1、井架

井筒施工利用Ⅴ型凿井专用井架，其主要技术特征为： 天轮平台高度：26.28m； 天轮平台平面尺寸7.50×7.50m； 井架基础跨度为：16×16m。 2、提升方式及设备

根据井筒断面特征，为适应快速施工的需要，井筒主提升采用2JKZ-4.0/15凿井专用绞车，副提升采用JKZ-2.8/15.5绞车（考虑施工到800m深度后，更换3m3吊桶），各配一套单钩4.0m3吊桶提升。

井筒掘进出矸，主、副提升分别采用4.0m3吊桶（副提升后期更换3m3吊桶），井筒工作面摘挂钩和井口吊桶卸载时间90s，根据单钩吊桶提升速度计算。

提升高度（m ） 吊桶容积 提升机型号 m3 绳速 300 m/s 500 700 900 提升能力（m3/h） 47.56 38.98 33.23 28.96 39.75 31.06 25.54 16.90 2JKZ-4.0/15 JKz-2.8/15.5 4.0 6.84 4.0（3.0） 5.48 4、装岩能力

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 装岩采用两台布臵在吊盘下放的HZ-4型中心回转抓岩机，生产能力60m3/h，其出矸效率、能力，与占用循环时间是匹配的。

由上可知，提升能力与装岩机出矸能力相匹配，能满足施工月进尺要求。

二、井筒悬吊设施 1、吊盘

井筒施工采用两层凿井吊盘，上下盘间为六根立柱刚性联接，其间距为4.6m，上层盘是保护盘兼作稳绳盘，下层盘为施工操作盘，采用六台JZ-25/1300型稳车悬吊，上层盘用于放臵卧泵和水箱，下层盘用于布臵抓岩机及浇注混凝土时受灰分灰。吊盘直径为φ7200mm，井筒外壁掘砌时增设附圈扩大吊盘外径，以满足施工需要。

2、通风、排烟、降温

因井筒深度深、考虑后期揭煤及控制地温的需要，采用FBD-Ⅱ-NO7.1型2×30kw对旋风机压入式通风，布臵两路φ1000mm胶质风筒加强通风、降温，风筒采用井壁吊挂的方式固定，局扇供电实行双电源双局扇，自动切换。 （1）通风方式与风筒的选择

谢桥煤矿中央风井深度为810.6m，井筒直径7.5m，采用中深孔光面爆破，一次起爆最大装药量387.6Kg。为适应井筒施工需要，该井筒采用压入式通风，即局扇设在井口20m外，选用φ1000mm胶质风筒，法兰盘连接，风筒采用井壁吊挂方式。

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 1）井筒工作面所需风量计算

A、按井筒工作面同时工作最多人数计算 Qi= 4 ni=4×55= 220m3/min

式中 Qi——井筒工作面所需风量 m3/s

ni——井筒工作面最多人数， 取55人

B、按井筒工作面爆破排除炮烟计算

Q＝7.860?t3A(SL)2k/P2

式中 Q——井筒工作面所需风量 m3/s

t—— 炮后排烟时间 取30min A——最大装药量 取387.6Kg K——淋水系数 取0.3 S——井巷通风断面 取44.16m2 L——稀释炮烟长度 取250m P——风筒进出风量比 取1.56

Q = 7.8/30×（387.6×44.162×2502×0.3/1.562）1/3

=467.78m3/min

C、按风速计算

a、井筒岩石段施工，井筒最低风速取0.15m/s

井筒最高风速取4m/s Q最高=4×S×60=4×44.16×60=10598.4m3/min Q最低=0.15×S×60=0.15×44.16×60=397.4m3/min b、井筒揭过煤段施工，井筒最低风速取0.25m/s

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 井筒最高风速取4m/s Q最高=4×S×60=4×44.16×60=10598.4m3/min Q最低=0.25×S×60=0.25×44.16×60=662.4m3/min

根据以上计算该井筒施工时，基岩段井筒工作面需最低风量为467.78m3/min，揭过煤期间井筒工作面需最低风量为662.4m3/min。

2）局扇工作风压计算 A、风筒风阻计算

风井井筒深度为810.6m，考虑到风机至井口及拐弯，风筒全长按1040m计算，采用φ1000mm胶质风筒，每节风筒长为10m。 a、风筒摩擦风阻

αLRm＝6.55

d式中 Rm——摩擦风阻 Pa·s2/m6

α——胶质风筒的摩擦阻力系数 取0.0029 d——风筒直径 取1.0m L——风筒总长 取1040m

Rm=6.5×0.0029×1040/1.05 =19.6N.S2/m8 b、弯头风阻 Rw=ζb×ρ/2S2

式中 ζb ——转弯阻力系数 取 1.25

ρ——空气密度 取1.2Kg/m3 S——风筒断面积 取0.8m2 R弯=1.25×1.2÷2÷0.82=1.17N.S2/m8

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 c、风筒的总风阻 R=Rm＋Rw

R=19.6+1.17=20.77N.S2/m8 d、胶质风筒的风量比

P=（1＋K D L（R/g）1/2÷3÷l）2 式中 P——胶质风筒的风量比

K——胶质风筒单位接头漏风系数 取0.005（罗圈反边连接）

D——风筒直径 取1.0m

L——风筒总长 取1040m

R——总风阻 取20.77N.S2/m8 g——取 9.8 l——每节风筒长度 取10m

P =（1＋0.005×1.0×1040×（20.77/9.8）1/2÷3÷10）2=1.57 a、井筒基岩段施工 ○

井筒工作面所需风量Qh为467.78m3/min 即7.8m3/s 局扇吸入风量 Qa=P×Qh=1.57×7.8=12.25m3/s 局扇全压Ht=R/P×Qa2＋ρ×Qh2/2S2

式中 Ht——局扇全压

R——总风阻 取20.77N.S2/m8 P——胶质风筒的风量比 取 1.56

Qh—— 井筒工作面所需风量 取7.8m3/s ρ——空气密度 取1.2Kg/m3

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 Qa——局扇吸入风量 取12.25m3/s S——风筒出风口断面积 取 0.8m2

Ht=20.77/1.57×12.252＋1.56×7.82÷2÷0.82=1985＋74=2059Pa

b、井筒揭过煤段施工 ○

井筒工作面所需风量Qh为662.4m3/min 即11.04m3/s 局扇吸入风量 Qa=P×Qh=1.57×11.04=17.33m3/s

局扇全压 Ht=R/P×Qa2＋ρ×Qh2/2S2 式中 Ht——局扇全压

R——总风阻 取20.77N.S2/m8 P——胶质风筒的风量比 取 1.56 Qh—— 井筒工作面所需风量 取11.04m3/s ρ——空气密度 取1.2Kg/m3 Qa——局扇吸入风量 取17.33m3/s S——风筒出风口断面积 取 0.8m2

Ht =20.77/1.57×17.332＋1.56×11.042÷2÷0.82=3973+148=4121Pa

3）局扇的选型

通过以上计算可选用FBD-Ⅱ-NO7.1型对旋风机压入式通风，其主要技术特征为：风量456～716m3/min，风压1900～6442Pa 功率2×30KW。岩石段施工工作面需最低风量为488.9m3/min，揭煤期间工作面需最低风量为662.4m3/min，均可满足施工需要。

3、井下照明

井下照明选用投光距离远、照度高、能耗小、防震性能好、

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 安全性能好的DGC175/127型隔爆投光灯，投光距离40m。

4、供电

根据施工需要，利用建设单位提供的6KV电源，双回路供电，设临时变电所一座。地面低压动力用电采用中性点接地系统，设臵Y/Y0-12，S11-500/6/0.4电力变压器两台双回路供电，供井筒施工期间的提升、稳车悬吊、工广动力，生活及办公用电。井筒动力用电采用中性点不接地系统，在井口配电所内设高防开关一台、Y/△-11、KS9-315/6/0.4型矿用动力变压器与KSG-4/127V干式变压器各一台，分别供井下排水及工作动力、信号、放炮、照明等用电。

5、压风

井筒施工期间，利用业主提供的永久压风机站提供压风，再经φ160mm压风管送到吊盘上，压风管由地面稳车悬吊。井筒采用SJZ6.9型伞钻，两台HZ-6型中心回转抓岩机。

6、供水

地面工广施工和生活用水，利用水源井和供水系统供水。井筒施工用水，采用Φ57×5mm无缝钢管作供水管，静压供水，井筒下部静水压力大时，设降压阀调节水压。供水管与压风管集中布臵，统一由稳车悬吊。

7、临时排水方案

井筒施工中，对照井检孔柱状图接近含水地层时，坚持“有疑必探、先探后掘”的原则，当工作面涌水小于10m3/h时，可通过BQF-50/25风动潜水泵将水排至吊桶的方法进行排水；工作面涌水大

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 于10m3/h，安装排水系统，迎头用BQF-50/25风动潜水泵将水排至吊盘水箱，由卧泵排至地面，并进行工作面预注浆封堵。100DG-100×10，排水量Q=66m3/h，扬程H=1104米，重量为3.5吨，电机功率440kw，电压等级6KV。在上层盘布臵卧泵和转水箱，井筒内排水管选用Ф108×6mm钢管。

表5-3 井筒凿井期间耗风量

凿岩 单台耗风量 名称 型号 （m3/min） 台 伞钻 抓岩机 风镐 合计 SJZ6.9 HZ-6 G10 68 24 1.0 1 m3/min 68 68 台 2 2 m3/min 48 2.0 50 台 1 m3/min 1.0 1.0 数量 耗风量 数量 耗风量 数量 耗风量 抓岩 砌壁

8、其它设施

井筒施工期间，还分别布臵下列设施：

安全梯一套，由地面专用5吨稳车悬吊；放炮电缆一路，由稳车单独悬吊。

三、井口及地面辅助设施 1、砼搅拌及运输

井筒施工期间，由业主设臵的地面砼集中搅拌站提供砼，经混凝

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 土输送车运至风井井口，主、副提分别采用底卸式吊桶输送到井下。

2、井筒测量工作

根据业主提供的井筒十字中线基点及水准基点，作为测量依据，认真做好井口的标定工作。同时在井筒封口盘上标定井筒中心点和十字方向的四个边线点。边线点至井筒内壁50-150mm，用“V”铁板固定，便于下放铅垂线。保证误差≯5mm，在施工中要定期检测。

井筒的掘砌测量，在封口盘空处设臵一小型绞车，钢丝经过井筒中心“V”铁板下放至井底，测量找线，并注意检查大线自由铅垂。井筒的高程控制，以设计永久锁口标高为基础，每个段高砌壁用长钢尺丈量，并做好原始记录，遇到相关峒室工程，要在其上方建立水准测量点，高程至少用长钢尺丈量二次，取平均值为最终值，相关峒室工程的水平方向，应由边垂线加大垂球和摆动观测的方法，将线移设在上方，然后用瞄直法给向。

3、通讯与信号

井筒施工期间，井上、下通讯、信号采用KJX-SX-1型煤矿通讯与信号装臵，作为掘进工作面、吊盘、翻矸台，提升机房与井口信号房之间的提升指挥联络。

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程

表5-2 主要设备用电负荷统计表

序号 设 备 名 称 规格型号 电压 额定 功率 (KW) 使用台数 需用 系数 计算容量 cosφ tgφ 有功 kw 无功 kvar 视在 kva 一、 6KV高压设备 1 2 3 主提绞车 副提绞车 卧泵 小计 2JKZ-4.0/15 JKZ-2.8/15.5 100DG100 6000V 6000V 660V 2000 1000 440 1 1 2 0.75 0.75 0.5 0.8 0.8 0.75 0.75 0.75 0.88 1500 750 440 2690 1125 562.5 387 2074.5 1875 937.5 587 3397 二、 地面工广负荷 1 2 3 4 5 6 7 8 9 稳 车 稳 车 稳 车 稳 车 局 扇 井口小绞车 井盖门绞车 工广动力 生 活 .办公用电 小计 JZA-5/1000A JZ-10/600A JZ-16/1000 JZ-25/1300 FBD-Ⅱ-NO7.1 JD-11.4 TJK-1 380V 380V 380V 380V 380V 380V 380V 11 22 55 45 60 11.4 7.5 50 30 1 1 5 10 1 2 4 0.2 0.2 0.2 0.2 0.8 0.2 0.4 0.45 0.6 0.8 0.8 0.8 0.8 0.75 0.75 0.75 0.82 0.95 0.75 0.75 0.75 0.75 0.88 0.88 0.88 0.7 0.33 2.2 4.4 55 90 48 4.56 12 22.5 18 257 1.65 3.3 41 67.5 42.24 4.01 10.56 15.75 5.94 192 2.75 5.5 68.75 112.5 64 6.07 16 27.46 18.95 320.8 选择一台S11-500/6/0.4变压器 三、 井下低压动力 1 2 3 5 喷浆机 注浆机 钻 机 信 号 及照明 小计 总计 ZP-IV 2TGZ-60/210 ZDY650 660V 660V 660V 127V 3 7.5 7.5 1 1 1 0.7 0.2 0.2 1 0.75 0.75 0.75 1 0.88 0.88 0.88 0.6 1.5 1.5 3 6.6 2953.6 0.5 1.32 1.32 3.14 2269.6 0.8 2 2 3 7.3 3725 选择一台KS9-315/6/0.6变压器

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程

第六章 井筒施工凿井设施选型计算

一、提升设备的选型 （一）井筒基本数据

风井井筒设计净直径为Φ7.5m，井筒深810.6m，其中表土段厚度322.2m，风化带厚度34.8m，设计冻结段支护深度370m。井筒施工采用Ⅴ型凿井专用井架，天轮平台高度：26.28m。

（二）提升设备的选择

井筒主提升采用2JKZ-4.0×2.65/15凿井专用绞车，副提升采用JKZ-2.8/15.5绞车，各配一套单钩4.0m3吊桶提升（副提升800m以下选用3.0m3吊桶），DX-3/2.4m3底卸式吊桶下放混凝土。主提升下放SJZ6.9型伞钻，均采用11t钩头装臵。

详见表6-1提升绞车选型参数表。 （三）提升钢丝绳的选择计算 1、主提升钢丝绳的选择

（1）钢丝绳悬垂长度H0＝Hsh+Hj＝810.6+28.8＝839.4m； 式中：Hsh——井筒深度m

Hj——井口水平至井架天轮平台悬垂高度m （2）钩头、滑架、缓冲器重量 Qz=Q1+Q2=2109+1923+245=4277（N） 式中：Q1——11t钩头及连接装臵重量为2109N

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 Q2——滑架及缓冲器装臵重量1923+245=2168N

（3）终端荷重

1）4m3吊桶提升矸石时：

Q矸=g×［G + Km·V·γg+0.9×(1－1/Ks ) V·γs］+Q2

=9.81×（1530＋0.9×4×1600＋0.9×(1－1/2)×4×1000）＋4277 =9.81×（1530＋5760＋1800）＋4277 =93450（N）

式中：Km——装满系数 取Km=0.9

V ——吊桶容积 V=4m3

γg ——松散矸石容重 取rg=1600kg/m3 γs —— 水容重 取rs=1000kg/m3 Ks ——岩石松散系数 取 Ks=2.0 G ——4m3座钩式吊桶重量 G=1530kg

2）下放SJZ6.9型伞钻时

Q伞钻=QSZ＋Q2=83300＋4277=87577（N）

式中：QSZ——SJZ6.9型伞钻重量为83300N

Q2——钩头、滑架及缓冲器装臵重量4277N

3）3m3底卸式吊桶下放混凝土时

Qdxs=g（G＋Km·V·γg）＋Q2

=9.81×（1400＋0.9×3×2675）＋4277 =88863.73（N）

式中：G——3立方底卸式吊桶自重 G=1400kg

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 Km——装满系数 取Km=0.9 V ——吊桶容积 V=3m3

γg ——混凝土容重 取rg=2675kg/m3 根据以上计算结果选择绳端荷重Q0=Q矸=93450N为计算依据。 （4） 提升钢丝绳单位长度重量P（按最大荷载提4m3矸石计算） s

Ps＝Qo110σB—Ho9.81ma/g＝93450/9.81＝5.84kg/m

110?1770—10159.81?7.5式中：бB——钢丝绳公称抗拉强度 取бB=1770Mpa ma—— 安全系数 取ma=7.5

根据计算选18×7+FC-40-1770 GB/T8918-1996特型多层股不

旋转钢丝绳，其标准每米重量PSB=6.24kg/m，钢丝破断力总和Qd=1190624N。

（5）钢丝绳安全系数校核 ① 提物时

Ma＝Qd1190624＝＝7.65＞7.5

Qo＋PsB?Ho?g93450＋6.24?1015?9.81符合规定 ② 提人时

按每次提升12人考虑，每人重100㎏（带工具） QR=9.81×(12×100+1530)+4277=31058.3（N）

Qd1190624Ma＝＝＝12.77QR＋PsB?Ho?ｇ31058.3＋6.24?1015?9.81＞9 符合规定。

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 2、副提升钢丝绳的选择

（1）钢丝绳悬垂长度H0＝Hsh+Hj＝810.6+28.8＝839.4m； 式中：Hsh——井筒深度m

Hj——井口水平至井架天轮平台悬垂高度m （2）钩头、滑架、缓冲器重量 Qz=Q1+Q2=2109+1923+245=4277（N） 式中：Q1——11t钩头及连接装臵重量为2109N

Q2——滑架及缓冲器装臵重量1923+245=2168N

（3）终端荷重

1）3m3吊桶提升矸石时：

Q矸=g×［G + Km·V·γg+0.9×(1－1/Ks ) V·γs］+Q2

=9.81×（1049＋0.9×3×1600＋0.9×(1－1/2)×3×1000）＋4277 =9.81×（1049＋4320＋1350）＋4277 =70190（N）

式中：Km——装满系数 取Km=0.9

V ——吊桶容积 V=3m3

γg ——松散矸石容重 取rg=1600kg/m3 γs —— 水容重 取rs=1000kg/m3 Ks ——岩石松散系数 取 Ks=2.0 G ——3m3座钩式吊桶重量 G=1049kg

2）2.4m3底卸式吊桶下放混凝土时

Qdxs=g（G＋Km·V·γg）＋Q2

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 =9.81×（1250＋0.9×2.4×2675）＋4277 =60959（N）

式中：G——2.4立方底卸式吊桶自重 G=1250kg

Km——装满系数 取Km=0.9 V ——吊桶容积 V=2.4m3 γg ——混凝土容重 取rg=2675kg/m3 根据以上计算结果选择绳端荷重Q0=Q矸=70190N为计算依据。 （4） 提升钢丝绳单位长度重量Ps

3

1按最大荷载提3m矸石计算，悬垂长度1015m。 ○

Ps＝Qo110σB—Ho9.81ma/g＝70190/9.81＝4.38kg/m

110?1770—10159.81?7.5式中：бB——钢丝绳公称抗拉强度 取бB=1770Mpa ma—— 安全系数 取ma=7.5

2若考虑到副提升使用4m3吊桶至800m，后期更换为3m3吊桶，○

则：Q0=93450KN，H0＝800m。

Ps＝Qo110σB—Ho9.81ma/g＝93450/9.81＝5.16kg/m

110?1770—8009.81?7.5式中：бB——钢丝绳公称抗拉强度 取бB=1770Mpa ma—— 安全系数 取ma=7.5

根据计算选18×7+FC-38-1770 GB/T8918-1996特型多层股不

旋转钢丝绳，其标准每米重量PSB=5.63kg/m，钢丝破断力总和Qd=1075154N。

中煤第七十一工程处 顾桥煤矿中央回风井井筒及相关硐室掘砌工程 （5）钢丝绳安全系数校核

① 提物时（按3m3吊桶，839.4m）

Ma＝Qd1075154＝＝8.51＞7.5

Qo＋PsB?Ho?g70190＋5.63?1015?9.81符合规定

提物时（按4m3吊桶，800m）

Ma＝Qd1075154＝＝7.8＞7.5 符

Qo＋PsB?Ho?g93450＋5.63?800?9.81合规定

② 提人时（按3m3吊桶，839.4m）

按每次提升12人考虑，每人重100㎏（带工具） QR=9.81×(12×100+1049)+4277=26339.7（N）

Ma＝Qd1075154＝＝13.04QR＋PsB?Ho?ｇ26339.7＋5.63?1015?9.81＞9 符合规定。

提人时（按4m3吊桶，800m）

按每次提升12人考虑，每人重100㎏（带工具） QR=9.81×(12×100+1530)+4277=31058.3（N）

Qd1075154Ma＝＝＝14.3＞9

QR＋PsB?Ho?ｇ31058.3＋5.63?800?9.81符合规定。

（四）主、副提天轮的选择

D≥60d＝60×40=2400mm（d为钢丝绳直径）

D≥900δ＝900×2.6=2340mm（δ为钢丝直径）

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/c9kw.html