矿井回风立井井筒冻结工程施工方案

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矿井回风立井井筒冻结工程施工方案

5.1冬季施工措施 50

5.2雨季施工措施 50

洙水河氏清淤工程施工组织设计6防雷与接地措施 50

8环境及职业安全健康管理措施 54

8.1环境指标和措施 54

8.2《职业安全健康管理体系—规范》的贯彻实施目标及措施 55

第九章保证冻结工程质量的有效测试手段和方法 56

1钻孔施工质量检测 56

2冻结施工质量监测 56

附表1用于本工程的主要施工装备 60

附表2临时设施用地表 60

附表3主要材料用量表 61

附图冻结站布置图 63

冻结站设备安装图……………………….……………………………………………64

环形沟槽施工图……………………………………………………………………….65

小庄矿井是xx矿业集团有限公司的建设项目之一,由北京华宇工程有限公司设计,设主、副、风三个井筒。

X=3885992.000mY=36498205.000m

Z=+1106.500m

2井筒地质特征(甲方未提供地质资料,要求参考主、副井资料)

(1)三叠系中统铜川组(T2t)

岩性为一套灰黑色,质均,质纯,水平层理发育,岩石成熟度较高。

中统侏罗系安定组(J2a)

为棕红色、紫红色砂质泥岩,夹薄层紫灰色、灰绿色中~粗粒砂岩,底部为含砾粗砂岩。本组地层以干旱气候平原洪积相沉积为主。与中侏罗统直罗组假整合接触。

①下白垩统宜君组(K1Y)

岩性以杂色巨厚层状粗砾岩。砾石成分主要为花岗岩、变质岩块次为石英岩块。砾径一般5~15cm,最大25cm以上,次棱角—次圆状,分选差,基底式或空隙式胶结,质密坚硬。与下侏罗统安定组假整合接触。

②下白垩统洛河组(K11)

岩性为紫红色、棕红色细~粗粒长石砂岩,中夹2层中厚层状杂色粗粒岩层及薄层棕色砂质泥岩。孔隙式胶结,质密坚硬,为河流相沉积。

主要以棕红色粘土为主,在下部有一层厚为11.91m的卵石层,成分以石英为主,可见灰岩粒,粒径一般25~80mm,最大200mm。该层底部为粘土层,与下部地层成冲刷接触。

覆盖于第三系地层之上,为冲积破积层及河床堆积形成的粉质粘土、粘土层等。

彬长矿区位于鄂尔多斯盆底南部渭北北缘的彬县—皇陵褶皱带。总体构造形态为中生界构成的NW缓倾的大型单斜构造。在此单斜上产生一些宽缓而不连续的褶皱。

施工井筒位于路家—小灵台背斜的南翼,安化相斜的北翼。路家—小灵台背斜的东端深入井田的南部,轴向N78°E,南翼倾角1~3°,北翼倾向4~8°,两翼跨度7~8公里,起伏幅度南翼80m,北翼150m,在井田内轴向延长约4公里。

井田内断层罕见,但在东南部的水帘矿、火石咀矿、下沟矿的生产矿井见少量断距在1.2~1.6m的小断层。副井检孔附近没有发现断层,属岩层平缓、简单构造类型。

2.3各含水地层水文地质特征

抽水试验涌水量Q:0.062(l/s),单位涌水量q:0.045255(l/s·m),渗透系数K:0.101(m/d),富水性弱,矿化度1.425(g/l),水质类型SO4·Cl—Na型。

(2)洛河组砂砾岩含水层

抽水试验涌水量Q:4.767(l/s),单位涌水量q:0.128873(l/s·m),渗透系数K:0.07915(m/d),富水性中等—较强,水质类型SO4·Cl—Na型。

(3)宜君组砾岩弱含水层

据邻区井田钻孔抽水试验:单位涌水量q:0.0088~0.2206(l/s·m),渗透系数K:0.020~0.861(m/d),属富水性不均一的弱含水层,矿化度2.59~5.39(g/l),水质类型Cl·SO4—Na型、SO4—Na型。

(4)安定组砂泥岩极弱含水层

据井田外围钻孔抽水试验:单位涌水量q:0~0.000076(l/s·m),富水性极弱,可视为煤系与上覆白垩系含水层之间的稳定隔水层。

(5)直罗组砂泥岩微弱含水层

据井田内钻孔抽水试验:单位涌水量q:0.0026(l/s·m),渗透系数K:0.0164(m/d),富水性微弱含水层,水质类型SO4—Na型。

(6)延安组砂岩含水层

抽水试验涌水量Q:0.054(l/s),单位涌水量q:0.0003551(l/s·m),渗透系数K:0.00042474(m/d),富水性弱,水质类型Cl·SO4—Na型。

(7)富县组、三叠系胡家河组泥岩隔水层

以泥岩、砂质泥岩等隔水性岩石为主,埋藏深为相对隔水层。

本次化验结果:第四系含水层水质类型SO4·Cl—Na型,矿化度1424.78mg/L;洛河组含水层水质类型SO4·Cl—Na型,矿化度3948.98mg/L;延安组含水层水质类型Cl·SO4—Na型,矿化度4330.51mg/L。

3.1井筒岩石物理学性质

副井检孔各组段均采取了岩石物理学实验样,对土样测试内容为:容重、密度、湿度、孔隙度、可塑性、内摩擦角、内聚力、抗压强度、膨胀性。采取的基岩样测试项目为:容重、密度、湿度、孔隙度、内摩擦角、抗压强度、泊松比、含水率、软化系数等。

3.2岩土工程地质评述

根据钻孔揭露及采样测试,土类层组可分为粉质粘土、细沙土及碎石土三个层组。

①粉质粘土:0~8.20m,厚8.20m。浅黄褐色,上部0.6m为灰褐色耕土,含植物根系,偶见小砾石,较均匀;下部为黄褐色粉质粘土,稍湿、中密、坚硬。

砂砾石:8.20~8.70m厚0.50m。松散,未固结,黄褐色,稍湿、密实,易坍塌。

碎石土:8.70~13.60m,厚4.90m。褐色,粒度大于1cm,易坍塌,位于潜水位之下。

1)洛河砂岩岩组:浅棕红色中粒砂岩夹浅灰绿色中粗粒砂岩和杂色砾岩薄层,分选较好,磨圆中等,泥质基质~孔隙式胶结,具斜层理。裂隙较发育。富水性中等。该岩组的工程地质特征为:天然容重2.28(g/cm3),干容重2.22(g/cm3),孔隙率9.71%,饱和单轴抗压强度12.34MPa,含水率1.24%,粘聚力1.47MPa,内摩擦角37.48°,泊松比0.20,软化系数0.70。

本岩组上部风化程度较剧烈,富水性强,岩石松软,易破碎、节理、裂隙较发育,地下水对岩层的软化作用较明显,按围岩稳定性划分标准为弱~中等稳定岩层。

2)宜君砾岩组:为蓝灰色块状巨砾岩,钙质胶结,砂质充填,较坚硬,富水性微弱。该岩组工程地质特征为:天然容重2.40(g/cm3),干容重2.32(g/cm3),孔隙率10.40%,饱和单轴抗压强度31.08MPa,含水率1.01%,粘聚力3.00MPa,内摩擦角39.80°,泊松比0.18,软化系数0.75.按围岩稳定性划分标准为弱~中等稳定岩层。

3)安定砂岩~泥岩岩组:为灰绿色中粒砂岩~泥岩,砂岩成分以石英、长石为主,泥质胶结,疏松,富水性弱。天然容重2.29~2.31g/cm3,粘聚力1.42~1.60MPa,内摩擦角37.37~37.97°,孔隙率9.37~9.49%,饱和单轴抗压强度13.57~14.68MPa,含水率1.17~1.19%。按围岩稳定性划分标准为弱稳定岩层。

4)直罗砂岩岩组:上部砂质泥岩,夹中细粒砂岩;下部以粗粒砂岩为主,夹薄层粉砂岩。天然容重2.30~2.38g/cm3,孔隙率9.28~9.74%,饱和单轴抗压强度小于8.90~13.67MPa,粘聚力1.68~0.95MPa,含水率0.86~1.23%,内摩擦角36.45~37.44°,软化系数0.69~0.72。按围岩稳定性划分标准为弱~不稳定岩层。

5)延安组砂质泥岩岩组:由泥岩、砂质泥岩与厚层状中、粗粒砂岩组成,天然容重2.30~2.37g/cm3,饱和抗压强度18.83~19.83MPa,内摩擦角38.41~38.5°,泊松比0.19,含水率1.10~1.18%,软化系数0.72~0.73。各岩组为层状结构,层里面明显,砂岩强度及水稳定性较好,泥岩及砂质泥岩易软化。由于岩石组合不同,岩组工程地质变化较大,按围岩稳定性划分标准为属不稳定~中等稳定岩层。

6)煤岩组:据本次煤层的物理力学实验资料,煤层饱和抗压强度6.50~11.20MPa,平均7.93MPa;孔隙率10.12%,含水率3.60%,软化系数0.68,内聚力0.97MPa,内摩擦角36.05°,泊松比0.21,按围岩稳定性划分标准为属若稳定岩组。

7)富县泥岩岩组:主要由泥岩组成,块状、易碎。天然容重2.30g/cm3,孔隙率8.78%,含水率1.05%,饱和抗压强度21.75MPa,内聚力2.23MPa,内摩擦角39.05°,泊松比0.19,按围岩稳定性划分标准为属弱~中等稳定岩层。

第二章工程施工技术方案

针对井筒特征,冻结方案以“安全第一、防断管、少挖冻土、确保按期完成”为原则,确保井筒施工安全为目的,方案设计要点如下:

(1)采取主冻结孔加辅助冻结孔的冻结方式,其中主冻结孔采用一次冻全深的冻结施工方案。

(2)采用信息化施工,实时监测冻结壁的发展情况SJ/T 11767-2020 二极管低频噪声参数测试方法.pdf,确保施工安全。

(4)根据温度应力场对基岩含水层进行验算,以保证掘进施工的安全。

根据回风立井井筒掘砌速度100m/月的施工要求,为了保证冻结壁的有效厚度,实现井筒尽快开挖。经过对冻结壁形成及井筒掘进速度情况进行动态分析,以井筒掘至各水平时,冻结壁能够保证连续安全掘砌施工为原则,采取主冻结孔加辅助冻结孔的冻结方案。

依据招标文件中确定回风立井冻结深度为472m,终止在粗砾岩中。冻结孔深度确定如下:

主冻结孔采取一次冻全深的冻结方式,冻结深度为472m;辅助孔冻结深度为250m。

根据井筒工程地质条件,冻结参数确定如下:

由于回风立井冻结的主要地层为第四系和第三系粘土层及下部白垩系地层DB65/T 3370-2012标准下载,根据计算结果和类似地质条件井筒冻结施工经验,确定冻结壁厚度为4.6m。

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