井筒施工组织设计_课程设计

矿山建设工程课程设计1第一章矿井概况一设计编制依据1井筒地质柱状图2《煤矿安全规程》3《煤矿井巷工程质量检验评定标准》二矿井条件本矿井为城郊矿井，设计服务年限为30年。城郊矿井的设计生产能力位240万吨。本次设计的井筒为副井井筒。井筒净直径8.5m，井筒的深度为680m,副井井筒的开拓方式为立井开拓，通风方式为中央分列式通风系统。煤层含沼气的等级及突出危险程度：低沼气，无突出。副井井筒的表土段深230m，表土段井壁结构为双层钢筋混凝土井壁，内壁的厚度为450mm，外壁的厚度为500mm。基岩段厚430m,为普通混凝土井壁，厚650mm，混凝土标号为C30。井筒内提升容器采用单层双车罐笼，提升容器导向装置的结构类型采用组合罐笼。井筒的提升方位角为15o。三矿井水文地质情况（一）表土厚度及类型：表土土层为第四纪冲击层，厚度为230m（二）含水情况：表土含水情况为3200mh,表土下方的风化基岩带厚度为20m,基岩为泥岩和粉砂岩，厚度为430m，基岩岩倾角为08，含水情况为400~430m，hm330。四井筒特征（一）副井井筒特征表矿山建设工程课程设计2表1-1副井井筒特征表井径(m)井深(m)井口标高(m)井底标高(m)方位角(度)提升容器罐道型式井筒荒径井壁厚度表土段基岩段表土段基岩段8.5680+34.6-645.415单层双车组合罐道10.49.80.950.65（二）井筒断面布置形式井筒断面布置形式如图1-1所示：图1-1井筒断面布置图矿山建设工程课程设计3第二章井筒基岩段施工方案一、选择施工方案时应考虑的因素：（一）井筒穿过岩层的性质，涌水量的大小。（二）井筒直径和深度（主要指基岩部分的深度）。（三）可能采用的施工工艺及技术装备条件。（四）施工队伍的操作技术水平和施工管理水平。选择施工方式，首先要求技术先进，安全可行，有利于采用新型凿井装备，不仅能获得单月最高纪录，更重要的是能取得较高的平均成井速度，并应有明显的经济效益。二、现有立井井筒基岩段施工方案分析（一）掘、砌单行作业凿井时将井筒划分为若干段高，自上而下分段施工，在同一段高内，按照掘砌先后交替顺序作业称为单行作业且由于掘进的段高不同，单行作业又分为长段单行作业和短段平行作业。掘、砌单行作业的最大优点是工序单一，设备简单，管理方便，当井筒涌水量小于330m/h时，任何工程地质条件均可使用。特别是当井筒深度小于400m时，施工管理技术水平薄弱，凿井设备不足，无论井筒直径大小，应首先考虑采用掘砌单行作业。其中，短段掘、砌单行作业更具优势。（二）掘、砌平行作业掘砌平行作业仍有长段平行作业和短段平行作业之分。长段平行施工，是在工作面进行掘进作业和临时支护，而上段，则由吊盘自下而上进行砌壁工作。短段掘、砌平行作业，掘、砌工作也是自上而下，并同时进行施工。掘进工作在掩护筒保护下进行；砌壁是在多层吊盘上，自上而下逐段浇灌混凝土，每浇灌完矿山建设工程课程设计4一段井壁，即可进行下一段的混凝土浇灌工作。掘砌、掘安平行作业一次成井，是在两个段高内、下端掘进与上段砌壁，安装相平行，而砌壁和安装工序则按先后循序进行，砌壁自上而下，安装自上而下。长段平行作业施工装备复杂，设备用量多，围岩暴露时间长，对井筒围岩稳定产生不利影响，施工组织和安全作业复杂；短段平行作业不受井筒深度和截面大小的制约，在严格信号系统的管理和施工工序组织恰当的情况下，可以掘、砌共用提升系统。平行作业方式主要用于井筒直径大的深井工程。（三）掘、砌混合作业井筒掘、砌工序在时间上有部分平行时称混合作业。它既不同于单行作业也不同于平行作业。混合作业是在向模板浇灌混凝土达1米高左右的时候，在继续浇筑混凝土的同时，可装岩出渣。待井壁浇筑完成后，作业面上的掘进工作又转为单独作业，依此往复循环。该作业方式在重型凿井机械化装备的利用、施工组织管理、施工安全作业以及成井的各项经济指标等方面，都优于单行作业和平行作业，具有较强适应性。不但有利于提高凿井装备的利用率，能达到稳定的快速施工指标，而且从总体上能降低立井的施工成本，提高施工效率，改善立井的安全作业条件，以成为我国目前立井施工的主导作业方式。三、施工方案选择由于井筒的基岩段深为250~680m，井筒净直径为8.5m。井筒的涌水量等于hm330,基岩的岩性为粉砂岩、泥岩，为较稳定的岩层。为了提高施工效率，快速安全施工，配置重型机械化装备，所以立井施工时采用掘、砌混合作业施工方式。混合作业井壁接茬多，封水性能差，所以要做好井壁的防水处理。矿山建设工程课程设计5第三章钻眼爆破工作一、钻眼机具的选择因为该井筒为深大井筒，要采用混合作业方式要求有较高的钻眼速度，故采用伞钻钻眼。（一）凿岩钻架：XFJD6.11伞形钻架的适用条件：1.适用于3-5米深空爆破作业2.适用大段高或短掘、短喷混合作业3.适用于两套单钩或一套单钩，一套双钩提升4.采用伞形钻架需配用新Ⅳ型凿井井架，采用其他凿井井架时，需要增加倒矸台以下的高度5.由于伞形井架能钻深孔，一次爆破岩石量大，抓岩能力要大6.需要配较强的机电维修能力和熟练钻工表3-1XFJD6.11型钻架技术特征表项目单位技术参数项目单位技术参数支撑臂个数个3油泵工作压力MPa12-14支撑臂支撑范围-直径m8.6-11.8推进器形式油缸-钢丝绳动臂个数个6推进行程m5.2水平摆动角°120垂直炮眼的圈径范围m1.65-11.5配用凿岩机的型号YGZ70工作气压MPa0.5-0.7配用凿岩机的数量台6工作水压MPa0.3-0.5动力形式风动-液压最大耗风量米3/分68收拢后外形尺寸外接圆直径m1.9收拢后外形尺寸高m8油泵型号CB-C25C-FL总重量千克9000(二)钻机选用导轨式独立回转凿岩机，下表是是独立回转凿岩机YGZ-70技术特征表。矿山建设工程课程设计6表3-2导轨是独立回转凿岩机YGZ-70表项目单位技术参数项目单位技术参数机重kg70耗风量min/3m7.5凿岩直径m38-55水压2Kgf/cm4-6凿岩深度m8配气方式无阀气缸直径m110风管内径mm冲击38；回转19活塞行程m45水管内径mm15冲击功2Kgf/m10钎尾规格mmB25159冲击频率次/分23002700推进器专用推进器扭力矩cmKgf/650注油器FY-500A工作风压MPa5-7凿岩速度min/mm900-950(三)钎头、钎子技术及规格1钎头选用标准十字形合金钎头。优点：在多裂缝岩中使用不易夹杆，中心和两侧有冲洗孔，排粉良好。表3-3钎头技术规格表Dd1dH2h1hC494025.5704052102钎杆选用和钎头相配套的Φ25×4500mm六角中空合金钢钎二、爆破器材的选择(一)炸药的选择目前我国矿用的炸药非常广泛，主要有耐冻硝化甘油炸药、2号岩石硝铵炸药、4号岩石硝铵炸药、水胶炸药等等。由于本矿井涌水量大，且低沼气和无突出的危险，故采用101型国产水胶炸药。该炸药抗水性强、装药密度高、威力大、装药方便。矿山建设工程课程设计7表3-4国产101型水胶炸药的性能密度3/cmg1.05-1.25药卷直径mm45爆速m/s3500爆力mL300猛度mm16殉爆距离cm10有毒气体生成量L/kg41.5(二)雷管掏槽眼和崩落眼后卷药包应在前卷药包爆炸后，岩石开始形成裂隙，岩块尚未抛出，残余应力消失之前起爆效果最好，此间隔时间一般为25-30ms,所以选用国产第二系列8号毫秒延期电雷管（该电雷管延期时间间隔正好是25ms）起爆周边眼应在残余应力消失后起爆，可以隔段使用该型雷管，放炮电源为380v交流电。表3-5雷管技术性能表项目延期时间安全电流发火电流全电阻20发串联准爆电流单位msmAmAΩA性能2550700≤42三、爆破参数的确定（一）炮眼深度的确定1LlNn，m（3-1)式中:l-------炮眼深度，m;L───井筒施工计划月进度,m；取100m;N───每月实际工作天数；混合作业，取30d;n───日完成循环数；中深孔爆破取1；1───月循环率；取0.9；矿山建设工程课程设计8───炮眼利用率，取0.95；故得，mnNLl94.395.09.01301001取ml4即炮眼深度取4.0m.。（二）炮眼直径及药卷直径依据所选用的钻机YGZ-70型，和选用的钎杆、钎头，取炮眼的直径为51mm；考虑装药的方便和资源的供应情况，药卷直径定为45mm，规格45400mm0.73kg的药卷。（三）掏槽方式及炮眼的布置依据XFJD6.11型伞形钻具的技术特征及钻眼特征，岩石的普氏系数为f=4-5,进行深孔爆破，由于夹制作用，且伞钻钻眼的最小圈径为1.65m,用二阶直眼掏槽，易于高效施工。炮眼使用同心圆布置，其余各圈相距一定距离，最大炮眼深度为4.2m，采用光面爆破。采用二阶掏槽掏槽不知方式见图3-1。图3-1掏槽方式矿山建设工程课程设计9（四）炮眼数目的确定aPqSmN（3-2）式中N───炮眼数目；q───单位炸药消耗量，3/mkg；m───每个药卷长度，m；───炮眼利用率；a───装药满度系数，即装药长度与炮眼长度之比，一般取0.5∽0.7P───每个药卷的重量，kg故得，0.9175.430.40.9559.550.60.73qSmNaP取60N各种炮眼布置要求如下：直眼掏槽圈径一般为1.2-1.8m，眼数4-7个。二阶掏槽的外圈比内圈大400-600mm,眼数控制在4-9个左右。崩落眼与周边眼的距离保持在500-700mm左右，其余眼圈距取600-800mm左右，按同心圆布置，眼距800-1000mm。周边眼距离取400-600mm。实际的炮眼数目为：采用眼距的控制来确定炮眼的数目，炮眼分为七圈布置，周边眼间距取481mm，炮眼中心与井筒中心的距离为4900mm,第六、五、四、三为崩落眼，其圆周直径分别为：8600mm、7000mm、5400mm、3800mm，眼距分别为：900mm、879mm、892mm、852mm，第二、一圈为掏槽眼，眼距分别为：864mm,864mm,炮眼深度分别为：4200mm、2100mm，眼心所处圆周直径分别为：2200mm、1650mm。其余各眼的眼深分别为：4000mm。各圈炮眼布置如下：第一圈：6个；第二圈：8个；第三圈：14个；第四圈：19个；第五圈：25个；第六圈：30个；第七圈：64个炮眼数目：N=N1+N2+N3（3-3）式中：N------每循环断面的炮眼总数。N1------掏槽眼的数目14个矿山建设工程课程设计10N2------崩落眼的数目88个N3------周边眼的数目64个故得N=166,即每循环炮眼总数为166个。（五）炸药消耗量计算计算公式：1112233hhhGGGQNLaNLaNLa（3-4）式中：Q-------每个循环的总药量，Kg;1N、2N、3N------掏槽眼、崩落眼、周边眼的数目；G---------一卷炸药量的质量，Kg;h-------一卷炸药量的长度，m;1L-------掏槽眼长度，m;L--------崩落眼、周边眼长度，m;1a--------掏槽眼的装药系数，0.6-0.8；2a-------崩落眼的装药系数，0.45-0.6；3a-------周边眼的装药系数，0.3左右；第一、二圈的装药系数的取0.8,第三、四、五、六圈的装药系数均为0.5，第七圈的装药系数均为0.3。因此可以计算出总药量：0.730.730.7362.10.884.20.8884.00.50.40.40.40.73+644.00.30.4Q所以528.81Qkg每循环掘进岩石实际体积：22310.259.80.954.0286.634VDLm实际单位炸药消耗量：3528.811.85286.63QqkgmV(六)装药结构矿山建设工程课程设计11本井筒爆破时掏槽眼与崩落眼之间采用塑料桶内连续装药(该方法装药速度快，装药质量高，防水能力强)，周边眼采用径