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XX集团XX煤矿北风井

XX矿业建设（集团）有限责任公司

XX集团XX煤矿北风井设计为立井，井筒净直径4.7m，总深度683.5m，其中冻结段为220m，井壁外壁厚度为450mm，内壁厚度450mm；壁座段为15m，壁厚为900mm；砼标号400#；正常基岩段为463.5m，壁厚为350mm，砼标号为300#。

第二节井筒地质及水文地质

砌砖墙施工工艺1、井筒地质及水文地质

据《XX煤矿北风井井筒井检孔综合柱状图》资料，井筒所穿地质依次为新生代第四、三系，古里代二迭系上石盒子组、下石盒子组煤系地层，基特征如下：

第三、四系（N+Q）：厚约187.8

主要为灰黄、褐黄、兰灰色粉土、砂质粘土和黄土黄褐色细砂组成。局部富含钙质结核，以孔深103m砾石底面为第四系与第三系分界，呈平行不整合接触，砂层主要分布在上部及中下部，约占总厚度的23%，底部以砂质粘土界面与下伏古生界地层呈角度不整合接触。

二迭系上石盒子组（ P2s）：钻孔揭露厚度约为417.7m，主要由粗、中细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩和泥岩组成。中部夹薄煤二层。底部的细粒砂岩（K5）呈灰色，含泥质包体，且缓波状层理，由两层组成厚度分别为9.4m、13.73m。中下部的K6砂岩组厚38.31m，由三层细、中粗粒砂岩组成，自上而下厚度分别为18.13m、4.62m、15.56m。灰白色，厚层状具斜层理，硬度大。上部及中上部以泥岩为主，常含鲕粒，具暗斑和紫斑，与下伏地层呈整合接触。

二迭系细、中、粗粒砂岩所占比例约为28.12%。

基岩风化带深度约为197.54m，厚度约为9.74m。

XX北风井井筒均穿过第四、三系、二迭系上、下石盒子表土段孔隙水潜水、潜水承压水、砂岩裂隙承压含水层。依据《XX煤矿北风井井筒检查孔阶段性总结》提供，井筒自上而下分为四个含水层组，其各段含水概况如下：

1）第三、四系孔隙含水组

由粉、细砂层及粘土、砂质粘土、薄砾石层组成，为多层含水结构，各含水层之间均有较稳定的粘性土相隔，含水层具有上细下粗的特征，根据水文地质条件的差异，结合区域水文地质资料，本含水层（组）又可分为以下三个含水段。

①第四系全新统孔隙潜水含水段

①第四系更新统及第三系孔隙承压水含水段

2）基岩顶面至K6砂岩顶板即基岩风化带裂隙含水层到K6砂岩顶板砂岩裂隙承压含水层组。

3）K6砂岩段裂隙承压含水组

该段砂岩裂隙承压含水层段预计涌水量Q=119T/h。

附含水层组涌水量预测表（钻孔深度）。

场外道路由甲方修建矸石路面，场区内道路由甲方修建矸石路面，路面宽3.5m，长200m。

甲方在工业广场内提供6KV供电电源，我单位和冻结单位共同用一座6KV变电所，地面设置一台315KVA变压器一台进行低压供电，高压供电则直接从6KV变电所引出供各施工地点用电。

供水：由矿方提供施工与生活用水。

排水：在场区内修筑临时排水沟，场区内积水经临时排水沟排至外排水沟。

第二节临时设施工程和凿井措施工程

大临工程的设置应根据用途满足服务年限的前提下，尽量从简。

3.5×5.4×20砖木

3.3×5.7×40砖木

3.3×6.6×2砖木

3.3×6.6×4砖木

3.3×5.7×2砖木

3.3×6.0×6砖木

3.8×6.0×3砖木

3.3×6.0×3砖木

3.3×5.4×2砖木

3.3×5.4×1砖木

3.3×5.4×2砖木

3.3×8.0×4砖木

3.3×6.0×3砖木

3.3×6.0×5砖木

3.3×5.7×2砖木

第三节凿井设备、设施安装

第一节井筒施工方案选择

根据风井井筒设计，井筒穿过187.8m表土层，15m基岩风化带和458.5m基岩段，根据永夏矿区的地质特征，对表土层和风化带拟采取冻结法施工方案，对正常基岩段采取普通凿井方案，优选施工方案如下：

1、作业方式：外层井壁采用短段掘砌正规循环作业，一般段高为4.0m。

3、筒形壁座网喷砼支护段选用防冻速凝剂，确保砼质量和施工安全。

4、采用J851早强减水剂配制早强施工砼，确保砼强度增长率大于冻结压力的最大增长率，防止外井壁压坏。

5、内层井壁采用液压滑模套壁和采用掺加JQ防裂密实剂砼，提高井壁的整体性和封水性。

6、内、外层井壁间依设计采用自上而下的夹层注浆法以期封堵井壁漏水。

1、采用短段掘砌，正规循环作业，掘砌段高3.5m。

3、过含水层采用探注、封堵综合防治水措施。

4、井壁浇注防裂密实砼，采用喷射防裂密实砼接茬，起分段封水的作用。

5、为了增强排水能力，防突水事故，除采取综合防治水措施，确定在410m位置左右的粉砂岩层（厚度7.5m）中设一腰泵房，接力排水。

配置一套混凝土自动计量搅拌站，配备两台强力搅拌机和自动上料、自动计量装置。30KW对旋轴式风机、压入式风。

第二节凿井设备的地面布置及施工总平面布置

一、提升绞车的地面布置

地面安装一台2JK——3.5/15.5提升绞车，布置在井口南侧，距井筒中心46m.。

二、凿井绞车的地面布置

三、工业广场总平面布置

水文观察孔内的水位已有规律的上升并冒水；测温孔的温度降至设计值，证实含水层的冻结壁已全部交圈；按不同区段，不同地段的冻结速度及冻结壁的平均温度推算，在井筒掘砌过程中，每一岩层的冻结壁厚度和强度均能符合设计要求，即可开始试挖，试挖深度20m。

根据水文孔和测温孔的资料，确认全部含水层的冻结壁均已交圈，通过试挖证实冻结壁已有一定的厚度，按冻结扩展速度推算，不同深度的冻结壁厚度和强度均可适应掘进速度要求，井筒内三盘吊挂及凿井悬吊设备均已安装完毕，砼搅拌站也已完成安装，一切准备工作就绪后，即可正式开始。

1、锁口形式：据设计图纸风井井筒有7.5m的永久锁口，锁口净径φ5.6m，上口600mm采用砂浆料石砌筑，壁厚800mm。下部根据永久锁口施工图进行施工。

在锁口施工前，应先将井架基础及各种设备基础施工完毕，而后开始施工临时锁口，由于风井井筒临时锁口较深为7.5m，应分两段施工，分段界限以静水位为准，上段用木模板自下而上施工完毕后，即开始立井架，安装天轮平台、翻矸平台。下段临时锁口随后在井筒试挖前挖掘，用外壁下行刃脚模板浇注砼，临时锁口施工至井口5m位置时，要予留固定盘梁窝。

①冻土未进入荒径且距荒径500mm时，可采用分层、分区台阶式挖掘法，中心超前，人工挖掘。

⑤冻结风化岩采取全断面的钻爆法，眼深控制在2m以内，掏槽等用直眼掏槽，两掘一砌，段高3.5m。

⑥作业循环：采用“四六”制，工序滚动作业方式，十八小时一循环，循环进尺3.5m，月进尺120m。

3、作业方式与掘砌段高的确定

采用1.6m3底卸式吊桶运送混凝土，吊盘上设分灰器分灰，经活节管入模，分区对称浇筑，分层分片专职用电动插入式强力振动器振捣，砼的入模温度不低于15℃。

工艺流程：冻土挖掘→测量规格→稳牢找平刃脚模板→铺泡沫塑料板→绑扎钢筋→浇注刃脚砼→绑扎上部环筋→稳直筒模板→浇注直模砼→封口清理。

砼配合比根据实验室提出的配合比进行配比及添加外加剂。

外层井壁施工到205m的井筒壁座时，拆除刃脚模板，继续掘进至220m位置，此段采用锚网喷临时支护，在220m水平组装滑模，进行滑升作业。

内壁采用自动调平液压滑模，自下而上连续套壁，一直滑升到井口。滑升速度以能满足施工需求和保证砼强度为准。

工艺流程：冰霜处理→外层井壁错台→接茬缝整修→绑扎钢筋→砼入模和震捣→模板滑升→井壁检查→喷雾洒水养护。

b.充填外层井壁接碴缝及由于冻结压力产生的外壁裂。

夹层注浆一般应在冻结壁解冻透水前进行，为了确保井壁夹层注浆效果，一定要准确把握夹层温度，当测定夹层部位温度达到2℃以上时，即可开始夹层注浆。

③浆液类型：单液水泥浆；

⑤注浆段高：每5m为一段高；

⑥注浆参数：孔数：每圈5个，五花布孔，孔深：进入外壁100mm，注浆压力：终压P=H/100+1.3Mpa。其中H为注浆位置的井深（m）。

⑦跑浆处理：提高浆液浓度或间歇注浆；

⑧注浆泵选用QZB50/60型；

b.选择最佳注浆时间，调整好浆液浓度，控制注浆量。

c.注浆过程中要随时检查井壁情况。

1、作业方式：采用短段掘砌混合作业，掘砌段高3.5m。

4、装岩：采用长绳悬吊抓岩机，配备0.6m3抓斗。

5、井壁砌筑：基岩段落设计为单层素砼，标号为450#，为提高砼的密实性和堵水性，在砼中添加1%的JQ型防裂密实剂。

6、循环作业：见循环图表

7、基岩段探水注浆：坚持“有疑必探”的原则对各含水层进行先探后掘，有水即按治水方案进行。

三、临时腰泵房的设置：

为确保井筒排水，提高排水效率，决定在410m深的位置上设一腰泵房，该段岩层为粉砂岩厚度为7.54m，较稳定，当井筒掘至该位置时，先施工该腰泵房，规格为净宽3m，净高3m，离井筒有2.5m长平台，然后是3.5m倾角为60°斜坡水仓，采用短掘进的施工方法，人工向外出矸，支护形式为锚网喷联合支护，喷厚120mm，锚杆长1.6m，间排距600×600mm。

依据井检孔柱状风井井筒施工地质、水文地质概况，施工通过四个含水水组预计涌水量的大小，依据《煤矿建设安全规定》（试行）1997年版本，P83页第27条：“在斜、立井井筒施工过程中，永久排水设施未形成之前，对穿过的主要含水层（段），必须采取探、堵水的施工措施。”第278条：“对新建矿井基岩段施工，应实现安全、快速、打干井的施工目标，并应根据井筒涌水量预计资料中的涌水量数据，选择不同的施工方法和治理方案：一、单层涌水量小于10m3/h的含水层段，可采取强行通过的施工方案；二、单层涌水量超过10m3/h的含水层段，应采取预注浆堵水措施；三、……；四、若立井井筒整个基岩段，预计的单层涌水量虽然超过10m3/h，但含水层数少，且层段又较分散，应采取工作面预注浆或短探、短注、短掘的施工方案。”P85页第286条：“在井巷工程施工期间，遇到下列情况之一者，必须坚持有疑必探的原则，并于排除水患因素之后，再行施工：

一、井巷工程要穿过主要导水断层破碎带；

二、井巷工程临近岩溶富水地段；

三、井巷工程要穿过煤系地层主要含水层段；

依据上述条款对风井井筒所穿含水层探，堵水方案如下：

1）对井筒所穿第一含水层段即第三、四系孔隙承压含水层及基岩风化带含水层，因施工采取冻结法施工，凿井作业时不考虑探水方案。

依据风井井筒地质、水文地质及砂岩裂隙含水层的赋存状态、涌水量、含水层厚度、水头压力、岩体构造发育状态、富水性、补给性，采取如下注浆堵水方案：

1）井筒所穿第一含水层组地层因采用冻结法施工，注浆堵水采用井壁夹层注浆堵水方案。

2）对第二、三、四含水层组中除K6、K5砂岩裂隙含水层外的细砂岩含水层，其含水层间隔较大，层间间隔不同厚度的泥岩、砂质泥岩隔水层，依据这一层位赋存特点，采用工作面短探、短注、短掘直接堵漏注浆施工方案。即依据工作面掘进钻孔孔内的涌水量若小于10T/h时，采用直接强行通过，并集中导水，壁后封堵的注浆方案；若孔内涌水量大于10T/h时，采用工作面短探、短注、短掘直接堵漏注浆方案。

3）因K6、K5砂岩裂隙承压含水层，涌水量大、水头压力高、富水性好的特点，对K6、K5含水层组采取工作面深孔超前探水预注浆堵水方案，依据K6、K5砂岩裂隙承压含水层纵向裂隙发育、节理发育的特征，为获得较好的探水注浆堵水效果而采用多孔探水、孔内爆破注浆方案。

3、工作面超前探水预注浆参数

3）布孔形式：采取径向、切向角结合布孔，尽量过多的相交砂岩裂隙，取得较为理想的注浆堵水效果。

4）K6、K5砂岩含水层超前探水预注浆分段：依据K6、K5砂岩含水层的赋存特征，对K6、K5砂岩裂隙含水层分为四个注浆段高：其段高依次为：37.0m，24.0m，21.0m，25.0m。

5）每一个探水段预留岩帽均为6.0m，砼止浆垫的厚度依次为：1.85m，1.95m，3.3m，3.4m。止浆垫砼标号均为C50。

6）布孔孔数：依据砂岩裂隙纵向裂隙节理发育的特点，每一探水段均布置15个孔，孔间距0.98m。

7）注浆压力选取静水压力的2.5倍，其各段注浆终压依次为：11.5Mpa，12.1Mpa，13.8Mpa，14.6Mpa。

9）孔内爆破：为了取得较好的注浆效果，采取孔内爆破工艺，孔内爆破形式采取间隔孔孔内爆破法。

10）工期预计：四个超前预注浆段工期预计74d，全井筒壁后注浆预计25d，夹层注浆15d。

超前注浆：水泥需371.0T，玻璃水12.0T；

壁后注浆：水泥需75T，玻璃水70.0T。

第四节施工顺序、劳动组织及劳动力配备

进场后，首先进行凿井措施工程和临时工程的施工，在完成凿井设施、设备的安装工作后，进行冻结段的正式开挖砌外壁，待冻结段外壁施工完后，用液压滑升模板从下向上一次套完内壁，夹层注浆，然后施工基岩段，待基岩段施工到马头门位置时，把马头门的施工一并施工完成。

冻结段施工：直接工采用“四六”制，辅助工采用“三八”作业制；

基岩段施工：采取专业班组和综合班组相结合的组织形式，即一个专业凿岩班，负责钻眼、放炮和临时支护等工作，四个综合班负责出矸、清底、脱模和砌壁等工作；直接工采用“四、六”作业制，辅助工采取“三、八”作业制。

地面设立专业砼搅拌班，以保证砼搅拌质量，提高井筒施工质量。

第五节循环图表、进度指标

冻结段掘砌：16小时一掘砌循环，循环进尺3.5m，每月35个循环，月进尺120m。

基岩段掘砌：20小时一掘砌循环，循环进尺4m，每月完成30个循环，月进尺120m。

根据悬吊设备、设施的类型、数量、悬吊方式等情况，考虑到利用伞钻、提升有足够的过卷高度、能够承担施工荷载的原则，选用ⅣG型凿井井架。

设计依据：井筒深683.5m，井筒直径4.5m，井筒上段220m采用冻结法施工，掘进断面34.7m2，井筒下段掘进断面22.9m2，循环进尺4m，每循环出矸量165m3，天轮平台高26.37m，采用一套单钩提升，3m3吊桶。

一、钢丝绳最大悬垂高度H0

H0=Hs+Hj=683.5+26.3=709.87m

式中Hs：井筒深度683.5m；

福鼎点头加油站施工组织设计Hj：井架天轮平台高度26.37m。

式中：Km—装满系数0.9；

VTB—标准吊桶容积，3m3；

γg—岩石松散容重1600kg/m3；

Ks—岩石松散系数1.8；

3、提升钢丝绳终端荷重Q0

沧州炼油厂二催化技术改造工程催化余热锅炉120米烟囱施工组织设计方案Q0=Q+QZ=6703kg

式中：Qz—提升容积自重1050kg