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崔木煤矿副井施工组织设计.doc

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煤矿 施工组织设计
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陕西永陇能源开发建设有限责任公司崔木煤矿副立井井筒施工组织设计中煤三建2008 年 12 月 10 日目 录第一章 工程概况…………………………………………………2-11第二章 施工准备与场地布置……………………………………12-13第三章 施工方案及凿井主要辅助系统…………………………14-24第四章 施工工艺…………………………………………………25-34第五章 施工组织管理、劳动组织与工期安排…………………35-39第六章 质量保证体系和工程施工检测、监控…………………40-47第七章 安全保证措施……………………………………………48-58第八章 环境保护与文明施工……………………………………59-61第九章 附件………………………………………………………62-791.副井工广总平面布置图2.矿建主要施工设备表3.凿井设备平面布置图4.地面稳绞布置平面图5.立井上下监控平面布置示意图6.主要供电设备表7.高压供电系统图8.低压供电系统图9.施工进度计划网络图10.钢丝绳选型参数表11.钢丝绳选择计算书第一章 工程概况1.1 工程简介崔木井田资源量/储量 424.43Mt,可采储量 260.82Mt。崔木煤矿设计生产能力4Mt/a,其中一期生产能力 4Mt/a,矿井服务年限约 74a。根据井田地面地形条件和煤层赋存条件,设计选择立井开拓。1.2 施工条件1.2.1 地理位置及交通运输条件崔木井田位于永陇矿区东端的北湾—太阳寺勘查区。属麟游县崔木镇所辖。井田东西宽 8.35km,南北长 10.65km,面积 88.74km2。井田内有彬县—麟游(崔木)市际公路及崔木—甘肃邵寨省际公路从勘查区中部通过。S306 省道由崔木向西经麟游、良舍、凤翔至陈仓与陇海铁路相接,至宝鸡 120km,至宝鸡二电厂(长青工业园)100km。向东 24km 至永坪与 312 国道相接,南至西安 155km,交通较为便利。1.2.2 地形地貌及气候条件井田属陇东黄土高原南缘梁塬沟壑区,主要是黄土塬梁和沟壑两种。总体地势呈南高北低之势。区内最高处是勘查区东南西庙头一带,高程达 1497.7m;最低处是西北部的合阳沟谷,高程 1125m;相对高差 372.7m。本区属暖温带半干旱大陆性季风气候区。年平均气温为 11.1℃,极端最高气温为38℃,极端最低气温为-22.5℃。霜期一般为 10 月中旬至来年 4 月中、下旬;冰冻期一般在 12 月上旬至来年 2 月下旬;冻土层最大厚度 40cm。年平均降雨量为 325mm,蒸发量大于 900mm;每年 3~5 月份为西北季风期,最大风速 12.7m/s。本区属泾河水系,自东而西主要有徐家河与合阳沟河。泾河年平均流量57.60m3/s,枯水期最小流量 1m3/s,洪水期最大流量 15700 m3/s,其支流呈树枝状分布,常年流水,但流量较小。徐家河是水帘河上游,平均流量 0.0803m3/s;合阳沟河是普化河一支流,平均流量0.1836m3/s,为沟间溪流。1.2.3 施工用电在施工现场附近,发包方为承包方提供 10KV 电源。承包方自己接线,发包方按表计量,按 0.6 元/千瓦时收费。1.2.4 施工用水发包方在施工场地范围内某一定点集中提供水源,发包方按表计量,按 1 元/m 3价格收费。1.2.5 进场道路发包方组织队伍同步修建。临时道路直接到井口。1.2.6 工程地质① 区域地层及构造根据地表和钻孔揭露情况,井田内沉积地层由老到新依次有三叠系中统铜川组、侏罗系、三叠系、上第三系、第四系。延安组为本区含煤地层。岩性为灰—深灰色泥岩、砂质泥岩、粉细砂岩与灰白色中粗粒砂岩互层,中夹炭质泥岩及煤层。厚度 0~104.59m,平均 47.73m 左右,与下伏富县组呈平行不整合接触,或超覆于三叠系之上。含煤地层综合柱状图见图 1-1。本区位于太峪背斜以南、遥远背斜以北含煤凹陷区。3 煤底板构造总体为一东南高西北低的单斜构造,呈 EW 向展布,东部 3 煤层底板最大高程 937.39m,西部 3 煤层底板最低高程 682.64m,平均每公里下降 29m。遥远背斜东起永寿县底角沟、平遥煤矿北。轴部为三叠系,向西延伸与阁头寺背斜相接,轴部为延安组。勘查区为其北翼,最大倾角 10。太峪背斜东起彬县太峪镇,轴部位为三叠系,为一宽缓箱状背斜,轴向东西,经底店、太阳寺进入勘查区,至大湾(P5-5 孔)倾没,进而向西延伸与麟北春台塬~阳坡背斜相接,轴部变窄,不连续,呈一列长垣构造。区内未发现断裂构造。井田内未见有岩浆岩侵入现象。1.2.7 水文地质1.2.7.1 含水层、隔水层及其与矿床充水的关系A、含水层、隔水层⑴ 第四系全新统(Q 4)冲~洪积砂砾石孔隙含水层主要分布在天堂河、庵川河及常村河等河谷冲积阶地及河床区,由河流相冲、洪积物组成,具二元结构。直接受大气降水及地表水补给,渗透性强,水量充沛,水质良好。⑵ 第四系中~上更新统(Q 2+3)黄土及砾石孔隙~裂隙含水层图 1-1 含煤地层综合柱状图分布较为广泛,谷地山坡均可见到,厚度因地而异,最大可达 150m,底部有一变化较大的砂砾石层,为孔隙~裂隙含水层。主要以大气降水补给,局部地段还可获得河水补给,故含水性强度不均,泉流量相差悬殊,小者仅 0.005l/s,大者可达0.2l/s。⑶ 上第三系(N)粘土隔水层与砂砾石含水层多分布于梁峁脊部和山顶上,厚度因地而异,岩性主要为浅棕红色亚粘土、砂质粘土,隔水性能良好。局部地段底部有厚为 1~1.5m 的砂砾石层,含孔隙潜水,泉流量一般为 0.01~0.30 l/s,最大 1.00 l/s。水质为 HCO3—Ca·Mg 与 HCO3—Ca·Na 型,矿化度 0.280g/l。⑷ 下白垩统罗汉洞组(K llh)砂岩裂隙含水层仅分布于普化河陕甘交界处。岩性主要为桔红色粗粒砂岩、砾岩、砂砾岩、含砾粗砂岩夹砂质泥岩及泥岩薄层,泥质胶结,分选差,厚度 44.0m。⑸ 下白垩统华池组(K 1h)泥岩隔水层分布于天堂、丈八至常村河以北地区,出露不完整,最大厚度 148m。岩性主要为紫杂色、灰绿色砂质泥岩及泥岩,中夹薄层粉砂岩、细粒砂岩,泥岩隔水性能良好。⑹ 下白垩统宜君~洛河组(K 1y+l)砂砾岩孔隙裂隙含水层在区内低山丘陵及各沟谷中广泛分布,厚度 23.05~362.00m。岩性为紫红色及暗棕色巨厚层状砾岩、巨砾岩夹粗粒砂岩、砂砾岩薄层或透镜体,浅棕红色、棕灰色巨厚层状粗粒砂岩、含砾粒砂岩及少量砂质泥岩条带。成份多为长石、石英碎屑,泥砂质充填,其富水性及水力性质受地貌控制。钻孔抽水试验结果:单位涌水量0.00899~0.03512 l/s·m,渗透系数 0.0146~0.1098m /d,水质类型 HCO3-Mg·Ca·Na、HCO 3-Mg·Na,矿化度 0.528~0.569g /l。泉流量为 0.03~0.06 l/s,水质为 HCO3-Mg·Ca·Na、SO 4·HCO3-Ca 型水,矿化度 1.716g/l。⑺ 中侏罗统安定组(J 2a)砂岩裂隙含水层出露于折灵沟及阁头寺北部支沟脑。厚度 71.03~154.81m,岩性为棕色、紫红色、灰绿色泥岩、砂质泥岩夹中粗粒砂岩,泥岩及砂质泥岩隔水性能良好,砂岩含水微弱,为富水性极弱的含水层。⑻ 中侏罗统直罗组(J 2z)砂岩裂隙含水层地表未见出露,钻孔揭露厚度 6.66~96.02m。岩性上部为灰绿色、暗棕红色、紫灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩与中粗粒砂岩互层;下部为灰绿色中粗粒砂岩与砂质泥岩、粉砂岩互层,底部有一层巨厚层状黄绿色含砾粗砂岩。砂岩含水层裂隙不发育,储水条件不良,又被隔水层相阻,地下水补给条件亦差,故为富水性微弱的含水层。⑼ 中侏罗统延安组(J 2y)砂岩裂隙含水层地表未见出露,钻孔揭露厚度 0~153.22m,是区内的含煤地层。岩性主要为灰~深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩,灰~灰白色中、细粒砂岩及含铝质泥岩、炭质泥岩夹煤层。砂岩含有承压裂隙水,因补给条件差,故富水性微弱。钻孔抽水试验结果:单位涌水量 0.000046~0.001925 l/s·m,渗透系数 0.00038~0.0064m /d。水质为高矿化度 Cl-Na 型水。⑽ 下侏罗统富县组(J 1f)泥岩隔水层地表未见出露,仅在个别钻孔中钻遇该层,发育不稳定,地表仅在五曲湾、青渠窑等地有零星出露。厚度一般 0~20m,钻孔揭露最大厚度为 24.03m。岩性多为紫杂色花斑状含铝质泥岩,夹有角砾岩薄层,局部地段为褐灰色含钙质泥岩,是一良好的隔水层。⑾ 中三叠统铜川组(T 2t)砂岩裂隙含水层地表未见出露,作为煤系地层之基底,一般钻孔揭露厚度在 15 m 以内。岩性上部为紫色泥岩、浅紫色、灰绿色粉、细粒砂岩,灰白色细粒砂岩和中粒砂岩互层,中夹灰绿色中、粗粒砂岩,含煤线,为富水性微弱的砂岩裂隙含水层。B. 含(隔)水层水文地质特征⑴ 第四系全新统冲~洪积层孔隙潜水含水层(Ⅰ)呈条带状展布于合阳沟、任家沟及徐家河河谷中,厚 0~8m。具典型的二元结构特征,上部以砂质粘土、粘土及粉砂为主,下部为含水的砂及砂卵砾石层。地下水水位埋深 1~4m,含水层厚度 3~4m。泉流量 0.03~0.22 l/s。水质类型 HCO3-Ca∙Mg 型,矿化度 0.50g/l,水温 13℃。⑵ 第四系中上更新统黄土孔隙~裂隙潜水含水层(Ⅱ)分 布 广 泛 , 厚 度 因 地 而 异 , 南 部 梁 峁 区 5~ 10m, 北 部 残 塬 区 厚 度 大 于 150m。 主 要由 黄 土 、 砂 黄 土 、 古 土 壤 组 成 , 底 部 有 一 层 厚 度 变 化 较 大 的 砂 砾 石 层 , 属 孔 隙 ~ 裂 隙 含水 层 。 于 沟 谷 地 带 普 遍 出 露 , 泉 流 量 0.008~ 1.0l/s。 川 道 区 水 位 埋 深 一 般 小 于 12m,含 水 层 厚 0.5~ 3.0m; 梁 峁 残 塬 区 水 位 埋 深 15~ 54m, 一 般 20~ 30m, 含 水 层 厚1.5~ 10m。 水 质 类 型 HCO3-Ca, HCO3-Ca∙Mg, 矿 化 度 0.443~ 0.659 l/g, 水 温 12~ 16℃ 。⑶ 上第三系粘土隔水层段(Ⅲ)于梁峁残塬区广泛出露。厚度一般 60m。上部为浅棕红色、棕红色粘土、亚粘土,致密,具团块状结构,并为 Fe、Mn 质所浸染,富含零散钙质结核,下部为棕红色粘土,钙质成份高,并含数层钙质结核层。总体而言,本层段岩性稳定,隔水性强,为勘查区松散岩类与基岩含水层之间的稳定隔水层。⑷ 上第三系砂卵砾含水层段(Ⅳ)断续分布于红土层底部,于沟谷中零星出露,一般厚度 3~5m。岩性以浅棕色~浅灰褐色半固结状中粗碎屑堆积物为主,形成弱的含水层。当底部有隔水层时,在沟谷中以泉的形式排泄于地表,泉流量 0.014~0.033 l/s。⑸ 白垩系下统洛河砂岩孔隙~裂隙含水层(Ⅴ)零星出露于合阳沟、徐家河等较大河谷中广泛出露,厚度分布规律总体呈西北薄而东南厚。由各粒级砂岩、砂砾岩组成,以中~粗粒砂岩为主要含水层段。泉流量0.04~1.00 l/s,泉水水质类型 HCO3-Ca∙Mg,矿化度 0.561g/l,水温 13℃。单位涌水量 0.08915~0.08946L/s.m,渗透系数 0.0266~0.0334m/d,属富水性弱的含水层。⑹ 白 垩 系 下 统 宜 君 组 砾 岩 裂 隙 含 水 层 ( Ⅵ )区 内 无 出 露 , 厚 度 不 稳 定 。 岩 性 为 紫 杂 色 块 状 砾 岩 , 砾 石 成 份 以 花 岗 岩 、 变 质 岩 为主 , 砾 径 3~ 7cm。 砾 石 多 为 浑 圆 状 , 砂 泥 质 充 填 , 钙 、 铁 质 胶 结 。 单 位 涌 水 量0.0088l/s∙m, 渗 透 系 数 0.020m/d, 属 富 水 性 不 均 一 的 弱 含 水 层 。⑺ 侏罗系中统安定组泥岩隔水层(Ⅶ)区内无出露。钻探揭露地层厚度 28.65(P13-2)~147.03m(X 3-3)。岩性为棕色、紫红色、灰绿色泥岩、砂质泥岩夹中粗粒砂岩,底部有一层厚度较大的浅紫色砂砾岩。单位涌水量 0~0.000076 l/s∙m,说明其含水甚微。故视为煤系与上覆白垩系之间的稳定隔水层。⑻ 侏罗系中统直罗组砂岩裂隙含水层(Ⅷ)勘查区内无出露,钻探揭露地层厚度 0(P13-2、P17-1、P17-2)~43.77m(P1-1),含水层平均 12.31m。岩性上部为灰绿色、暗红色、紫灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩与中粗粒砂岩互层,下部为灰绿色中粗粒砂岩与砂质泥岩、粉砂岩互层,底部有一层巨厚层状黄绿色含砾粗砂岩。单位涌水量 0.0026L/s∙m,渗透系数 0.0164m/d,属富水性微弱的含水层。⑼ 侏罗系中统延安组煤层及其顶板砂岩含水层(Ⅸ)勘查区内无出露,钻探揭露地层厚度 0(P13-2、P17-1、P17-2、P9-2)~107.54m(X 1-3),含水层平均 28.85m。含水层为 3 煤及其老顶中粗粒砂岩、砂砾岩。钻孔单位涌水量 0.00343L/s∙m,渗透系数 0.00089m/d,属富水性极弱含水层。⑽ 侏罗系下统富县组泥岩隔水层(Ⅹ)地表未见出露,发育不稳定,钻探揭露富县组厚度 0(X1-1、X3-4、P1-2、P1-3、P9-1)~67.25 m(P5-4) ,平均 17.90m。岩性多为紫杂色花斑状含铝质泥岩,夹有角砾岩薄层,局部地段为褐灰色含钙质泥岩,隔水性能良好。⑾ 三叠系中统铜川组砂岩裂隙含水层(Ⅺ)地表未见出露,钻孔最大厚度 104.15( P17-1)m(未见底) 。岩性上部为紫色泥岩,浅紫色粉~细砂岩,灰白色细粒砂岩与中粒砂岩互层,中夹灰绿色中~粗粒砂岩。据区域资料为富水性微弱的含水层。C. 地下水补给、迳流及排泄条件勘查区各类地下水,因所处地形地貌、含水层岩性等水文地质条件差异,其补给、迳流及排泄条件明显有别。⑴ 松散层地下水河谷川道区松散层潜水,主要由大气降水和下伏基岩地下水补给,近河地段与河流地表水有互补关系,即洪水期河水补给地下水,枯水期地下水补给河水。黄土残塬、梁、峁地区,补给方式为大气降水的垂直渗入。塬区地形开阔平缓,黄土透水性能好,降水入渗补给量大;梁峁区地形破碎,坡降大,降水多由地表流失,渗入补给量甚微。地下水流向基本与地形坡向一致,即由分水岭地段流向沟谷,最终汇入河流。由于自然地理条件差异,地下水局部流向变化较大。塬边部沟谷发育,含水层被切穿而形成各塬块相对独立的水文地质单元,地下水流向除遵循总的迳流趋势外,尚由塬中部向周边沟谷呈放射状流动。总体而言,由于地形破碎,地势高低悬殊,松散层地下水具有迳流途径短,水循环交替强烈,矿化作用弱的特点。除河漫滩及阶地区地下水以补给地表水的方式排泄外,塬梁峁区地下水,均以泉的形式排泄于沟谷为主要排泄途径。⑵ 白垩系砂砾岩地下水勘查区白垩系砂砾岩含水层,系区域性白垩系承压水盆地西南边缘组成部分,呈现为一开启型含水构造。地下水补给来源以区域侧向迳流为主,大气降水次之。地下水迳流方向受地质构造及地形地貌条件控制,具多向性。侵蚀基准面以上地下水,一般由地势较高的分水岭地带向沟谷方向运移,以泉的形式排泄。深层地下水受区域水动力场控制,总体呈由南西而北东缓慢运移,向区外黑河、泾河排泄。⑶ 侏罗系砂岩及煤系地下水侏罗系砂岩及煤系裂隙水,受埋藏条件和地质构造控制。浅循环带以补给区与排泄区均在浅部为特征,补给区居地形较高的露头地带,排泄区居低凹地段,高处地段获得降水及地表水入渗补给,向低凹处运移,低凹处则以盈溢形式向外排泄。深循环带地下水则通过裂隙向深部运移,随埋深加大而迳流趋于滞缓。D. 水文地质勘查类型勘查区处于半干旱气候带,年降水量中等而相对集中,无较大的地面水体。除沟谷中基岩局部出露外,大部分地段为第四系黄土和上第三系红土所覆盖。地形地貌、水文气象等自然地理条件,与地层、构造等地质因素,有利于地表迳流形成,而不利于地下水的补给。含水层裂隙不甚发育,埋藏较深,各含水层段之间因泥岩及砂质泥岩等隔水岩层普遍发育而水力联系甚微。煤层下伏岩层含水微弱,可视为相对隔水层。煤层直接充水含水层为侏罗系中统直罗组砂岩裂隙含水层,以及侏罗系中统延安组煤层及其顶板砂岩裂隙含水层,充水方式为顶板进水。各直接充水含水层埋藏深,裂隙不甚发育,补给来源缺乏,导水性差,迳流滞缓,富水性微弱,易于疏干。综上所述,勘查区水文地质勘查类型属以裂隙充水为主,水文地质条件简单类型,即“二类一型” 。E、构造及其对矿床充水的影响(1)大气降水对矿床充水的影响据麟游县气象资料,勘查区多年平均降水量 641.60mm。年降水主要集中于7、8、9 月,历年 4~10 月总降雨量占全年降水量的 81.1%~97.0%。降水多以地表迳流形式汇入河沟,流向勘查区之外,加之矿井直接充水含水层(Ⅷ,IX)埋藏而无出露,主要含水层(Ⅴ)出露于谷坡局部地段,且多呈陡坎而不利于降水渗入补给地下水。因此,大气降水对未来矿坑充水影响不大。(2)地表水对矿床充水的影响勘查区地表水均属泾河三级支流,自南向北流入一、二级支流黑河及达溪河,最终汇入泾河,流量 35.213~108.586m 3/s。河流切割深度仅达白垩系,煤层开采所形成的导水裂隙带与河流地表水沟通的可能性不大。因此,地表水对矿井充水影响不大。但应注意采取适当的防洪措施。(3)地下水对矿床充水的影响未来矿井井巷开拓过程中,矿坑系统的直接充水含水层为侏罗系延安组煤系裂隙含水层(Ⅸ)及直罗组砂岩裂隙含水层(Ⅷ),充水含水层富水性弱,裂隙不甚发育,充水方式为顶板进水型。但随着矿井的开拓,导水裂隙带的形成与扩展,白垩系砂砾岩含水层(Ⅴ+Ⅵ)中的地下水,有可能在局部地段通过透水进入井巷系统,形成局部地段顶板透水。(4)充水通道勘查区矿井充水通道主要为煤层采空顶板冒裂所形成的导水裂隙,其次为断层及节理裂隙。因此,对煤层顶板复合岩体冒裂带发育特征的分析研究尤为重要。以下仅对 3 煤层开采的冒落带和导水裂隙带最大高度进行计算,导水裂隙带高度与煤层顶板岩体工程地质性质、煤层采厚、采煤方法、顶板管理方法密切相关。即: Hc=4.0M
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