公司中央回风立井井筒 地面预注浆工程施工组织设计.docx
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1、河南华安煤业有限公司中央回风立井井筒地面预注浆工程施工组织设计编制:蔡仲国审核:董永利批准:薄志丰唐山开滦建设(集团)有限责任公司地矿工程处2013年1月16日目 录第一章 地理及工程概况- 1 -一、交通位置- 1 -二、自然地理概况- 1 -三、矿井设计概况- 2 -第二章 地质及水文地质简介- 2 -一、井筒地质条件概况- 2 -二、井筒水文地质条件- 7 -第三章 注浆工程设计方案- 9 -一、工程质量要求及设计依据- 9 -二、井筒技术特征- 10 -三、总体方案设计- 10 -四、注浆材料的选择- 14 -五、注浆施工参数的确定- 15 -六、注浆材料选择技术标准及使用量- 17
2、-七、注浆施工工艺- 17 -八、预计总工程量- 18 -九、工程工期- 20 -十、投入本工程主要施工机械- 23 -十一、工程供水供电容量设计- 24 -十二、管理人员及劳动力安排计划- 24 -十三、 质量目标及注浆结束标准- 24 -第四章 工程施工组织措施- 25 -一、造孔施工技术措施- 25 -二、注浆施工技术措施- 27 -三、特殊层位的注浆措施- 29 -四、质量目标保证体系及注浆质量检测措施- 29 -五、工程施工工期保障措施- 31 -六、施工安全保障措施- 31 -七、文明施工保障措施- 33 -八、环境保护措施- 34 -第五章 工程竣工验收需提交的技术资料- 34
3、-第一章 地理及工程概况一、交通位置河南华安煤业有限公司(鹤煤十一矿),位于河南省西北部,东距安阳市20km,南距鹤壁市25km,行政区划隶属安阳县伦掌乡和蒋村乡。主、副、风井工业广场位于安阳县蒋村乡双全村。鹤煤十一矿井田中心东距京广铁路安阳站约22km,安(阳)李(珍)铁路、水冶岗子窑煤矿专用铁路线均在本井田中南部通过。(北)京珠(海)高速公路和107国道从本区东部26km处通过,安(阳)林(州)公路在本区南部通过,大(赉店)白(莲坡)线公路在本区西部2km处通过,南(乐)林(州)高速公路从本区南通过;区内至安阳、水冶、伦掌、王家岭均有沥青公路相连,交通方便。二、自然地理概况地形:本区位于太
4、行山东麓、丘陵向平原过渡地带,地势北、南两面高,中间低;西高东低。水系:本区属海河流域卫河水系,井田内及附近河流和水库等地表水体发育;汾红江河从井田的中部通过,为间歇性河流,发源于井田外的老爷山,上游称为湾河,流经双全水库,于东麻村汇入安阳河。大大小小水库十余个,主要水库为和本井田相邻的双全水库。气候:本区属北暖温带大陆性干旱季风气候,最高气温41.7,最低气温-21.7,年平均气温14.1;年最大降水量1182.2mm,年最小降水量271.9mm,年平均降水量556.8mm;降水集中在每年的68月份,平均降水量362.6 mm,占全年降水量的65.12%;年平均蒸发量2328.3mm,年蒸发
5、量大于年降水量;最大冻土深度为35cm。地震:据河南省地震局和鹤壁市、安阳市地震办公室资料,本区及附近地区历史上未发生过大的破坏性地震。但发生在其它地区、对本区产生过较大影响的烈度在级以上的地震有20多次,本区地震基本烈度为度,其地震设防应为。三、矿井设计概况矿井设计生产能力为1.80Mt/a,服务年限为50.7a。矿井采用一对主、副立井开拓,地面自然标高为+135.5m+138.3m;井口标高为+138.5m;井底标高为:-840m。主井:净直径5.0m,装备一对20t底卸式六绳箕斗。副井:净直径6.5m,装备一对1t矿车双层四车多绳罐笼,组合钢罐道,玻璃钢梯子间。风井:净直径7.0m,井底
6、标高-835m。矿井开采对象主要为二迭系山西组大占砂岩之下的二1煤,结构简单,为全区可采的厚煤层,煤层厚度4.198.66m,平均6.47m,倾角816,属低灰中灰,特低硫、低磷、高发热量的贫煤、贫瘦煤和瘦煤。煤层顶底板工程地质条件好,便于管理;瓦斯含量大,预测矿井为有煤与瓦斯突出危险性矿井;本区为地温低梯度矿井,矿井地温梯度0.4032.319/100m,属地温正常区,井田东北部和中东部可能存在I级高温区。第二章 地质及水文地质简介一、井筒地质条件概况(一)、地层情况本区大部被第三、四系覆盖,基岩零星出露。井筒穿过的地层自下而上为石炭系上统太原组(C3 t)、二叠系下统山西组(P1sh)和下
7、石盒子组(P1x)、二叠系上统上石盒子组(P2s)和石千峰组(P2sh)、第四系(Q)。现分述如下:1、太原组(C3t)井筒穿过的石炭系上统太原组为一套海陆交互相沉积。厚度49m,由灰黑色泥岩、深灰色砂质泥岩、中、细粒砂岩、薄层菱铁质泥岩和薄煤层组成,其中L8灰岩较稳定,厚度为3.50m,为深灰色,隐晶质结构,含燧石结核及动物化石,该段含煤1层,煤厚0.60m,不可采。2、山西组(P1sh)自二1煤层下第一层菱铁质泥岩顶到砂锅窑砂岩底,平均厚度97m,该组主要由砂岩、砂质泥岩、泥岩和二1煤层组成,根据岩性组合特征分为四段:(1) 二1煤层段自二1煤层下部第一层菱铁质泥岩顶界到大占砂岩底,厚度为
8、14.70m和14.23m,平均厚14.12m。该段下部为灰黑色砂质泥岩,含较多植物根部化石,局部夹粉砂岩薄层。中部为二1煤层,煤层厚分别为7.74m和7.22m,平均厚7.48m,二1煤层厚度稳定,为本井田内主要可采煤层。本段上部为深灰灰黑色砂质泥岩,含较多植物化石。(2)大占砂岩段自大占砂岩底到香炭砂岩底,厚度为39.25m和35.80m,平均厚37.53m。该段中、下部为灰色细中粒石英长石砂岩(大占砂岩),以其含大量白云母片为特征,大占砂岩不稳定,砂岩厚度和粒度变化均较大,大占砂岩之上为细砂岩、粉砂岩与灰黑色泥岩互层,泥岩中含菱铁质鲕粒。(3)香炭砂岩段自香炭砂岩底到冯家沟砂岩底,厚度为
9、26.25m和21.70m,平均23.98m。该组一般为二元结构,即从下向上为砂岩、砂质泥岩或泥岩和砂岩、砂质泥岩夹粉砂、细砂岩。砂质泥岩为灰色含鲕粒。(4)小紫泥岩段自冯家沟砂岩底到砂锅窑砂岩底,厚度为13.95m和15.80m,平均14.88m。下部为浅灰色细粒砂岩或粉砂岩,含白云母片,上部为深灰色、紫红色泥岩、砂质泥岩,含铝质及菱铁质鲕粒(俗称小紫泥岩)。本组与下伏太原组呈整合接触。3、下石盒子组(P1x)本组自砂锅窑砂岩底到田家沟砂岩底,平均厚266.90m。根据岩性组合特征自下而上又分为:三煤段、四煤段、五煤段、六煤段计四个煤段组成,现分述如下:(1)三煤段自砂锅窑砂岩底到四煤底砂岩
10、底,厚度为79.85m和87.85m,平均厚83.85m。本段以暗紫色、灰绿色泥岩、砂质泥岩为主,底部和中上部发育数层细、中粒砂岩,底部砂岩(砂锅窑砂岩)多为中、细粒砂岩,厚度变化大,为下石盒子组与山西组分界砂岩,亦为本井田主要标志层。其上为紫红、灰绿色铝土质泥岩,含较多菱铁质鲕粒。中上部砂岩多为细粒砂岩或粉砂岩,岩石的粒度、层厚和砂岩层数变化均较大。(2)四煤段自四煤底砂岩底到五煤底砂岩底,厚度为55.50m和55.60m,平均厚55.55m。该段主要由中、粗粒砂岩、深灰、灰绿色砂质泥岩和泥岩组成。井检孔资料统计,砂岩平均占55%,而砂质泥岩和泥岩仅占45%。在纵向上岩性的变化是:下部以中、
11、粗粒砂岩为主,中部为泥岩夹细粒砂岩薄层,上部则以中、细粒砂岩夹泥岩薄层为主。(3)五煤段自五煤底砂岩底到六煤底砂岩底,厚度为46.00m和39.20m,平均厚42.60m。本段为下石盒子组砂岩最发育的含煤段。(4)六煤段自六煤底砂岩底到田家沟砂岩底,厚度为96.40m和82.95m,平均厚89.68m。本段以浅灰色砂岩与灰紫、灰绿色砂质泥岩、泥岩互层为特征,其底部为六煤底砂岩,厚度为17.10m和14.45m,平均厚15.73m,为中、细粒长石石英砂岩,厚度较稳定。本组与下伏山西组呈整合接触。4、上石盒子组(P2s)自田家沟砂岩底到平顶山砂岩底,平均厚271.80m。由暗紫色、灰绿色砂质泥岩、
12、泥岩和灰白、灰绿色粗、中、细粒砂岩组成,局部含铝质及菱铁质鲕粒,根据岩性组合特征,该组分为七煤段和八煤段。(1)七煤段自田家沟砂岩底到八煤底砂岩底,厚度为117.20m和114.45m,平均厚115.83m。该段下部以灰白、浅灰色中、细粒砂岩为主,夹暗紫、灰绿色砂质泥岩、泥岩,上部则以暗紫、灰绿色砂质泥岩为主,夹中、细粒砂岩薄层。底部为一层浅灰、灰白色粗、中粒砂岩,厚度为9.60m和9.55m左右,泥硅质胶结,其下部含小砾石。 (2)八煤段自八煤底砂岩底到平顶山砂岩底,厚度为161.85m和176.90m,平均厚169.38m。该段的特点是以灰绿色、暗紫色砂质泥岩、泥岩为主,中夹浅灰色、灰绿色
13、中、细粒砂岩薄层,底部砂岩厚14.20m和3.30m,为浅灰灰白色粗、中粒砂岩(八煤底砂岩),泥硅质胶结,岩石坚硬。本组与下伏下石盒子组呈整合接触。5、石千峰组(P2sh)本组保留厚度282.30m。根据岩性组合特征分为4段:即平顶山砂岩段(P2sh1)、二段(P2sh2)、三段(P2sh3)、四段(P2sh4)。现分述于下:(1)平顶山砂岩段段厚82.75m和76.40m,平均厚79.58m。为浅灰、灰白色中、粗粒长石石英砂岩,夹紫红、浅绿色砂质泥岩,底部粒度粗且含小砂石,向上粒度变细,到该段上部变为细粒砂岩,但顶部又变粗,可视为不完整的两个沉积旋回。(2)石千峰组二段段厚79.30m和88
14、.25m,平均厚83.78m。该段以灰色、灰绿色细粒砂岩、粉砂岩与暗紫、紫红色砂质泥岩、泥岩互层为特征,因该段上部往往发育有泥灰岩薄层,并含有泥灰岩结核,故习惯将该段称为同生砾岩段。从旋回看,该段是平顶山砂岩段第二沉积旋回的中间部分。(3)石千峰组三段段厚57.10m和60.85m,平均厚58.98m,该段最显著特征是:全段为清一色的暗红色砂质泥岩和泥岩,偶夹泥灰岩薄层,应为平顶山砂岩第二旋回的上部。(4)石千峰组四段该段保留厚50.00m和74.65m,平均保留厚度62.33m。该段为暗紫红色细粒砂岩、粉砂岩与砂质泥岩互层。6、第四系(Q)第四系厚度13.00m,除上部不足1.00m为耕植粘
15、土外,其余全部为粘土。(二)、瓦 斯主、副井检孔施工时均采取了二1煤层瓦斯样,经现场解吸和试验室测试表明,井检孔二1煤层瓦斯成分以沼气(CH4)为主,平均占81.38%,其次为氮气(N2),平均占15.2%,二氧化碳含量最低,平均仅占3.43%经检验表明,副检孔中煤的孔隙率为3.9%,煤的坚固性系数(f值)0.210.23,瓦斯放散初速度(P)5.1。经孔内瓦斯压力测试,主检孔中测量深度为928.18m,二1煤层瓦斯压力测定值为1.25Mpa;副检孔中测量深度947.17m,二1煤层瓦斯压力测定值1.26Mpa。根据上述测试结果,与1995年煤炭工业部制定的防治煤与瓦斯突出细则对照,煤的坚固性
16、系数和煤层瓦斯压力及煤的破坏类型均达到和超过了煤层突出危险性临界指标值,但煤层瓦斯放散初速度则小于突出危险性临界指标值。故二1煤层非常接近突出煤层,建井中要特别注意。二1煤层突出危险性指标对照表 煤的破坏类型瓦斯放散初速度P煤的坚固性系数f值煤层瓦斯压力P(Mpa)煤层突出临界值100.50.74二1煤层实测值5.10.210.231.251.26二、井筒水文地质条件(一)主要含水层1、第四系孔隙含水层(组)井检孔揭露第四系厚度为13.00m,岩性以粘土和砂质粘土为主,偶见粉砂及少量砾石,富水性较强。主要接受大气降水及地表水的补给,水量、水位受季节性降水及地形制约。民井单井涌水量一般5090m
17、3/h。2、基岩风化带裂隙含水层组风化带埋藏较浅,厚度16.20m,具一定的富水性。砂岩结构疏松,利于上部地表水垂直下渗;泥质岩类透水性差,具有隔水性。3、基岩风化带底界至二1煤层顶板砂岩裂隙承压含水层组根据该层组的岩性组合及水文地质特征,将其分为3个含水层段。(1)平顶山砂岩含水层段井检孔孔深151.500295.30m,本层段厚度为143.80m,由7层细、中、粗粒砂岩组成,砂岩厚75.80m,一般与泥岩、砂质泥岩和粉砂岩隔水层互层。砂岩硅质胶结,裂隙发育,且多被方解石脉充填。(2)七煤段下部至四煤段底砂岩含水层段该段砂岩发育,井检孔孔深531.50739.00m之间共发育有15层细、中、
18、粗粒砂岩,总厚度110.10m;砂岩致密,为泥硅质胶结,局部裂隙发育,多被方解石脉充填。(3)二1煤层顶板砂岩含水段由二1煤以上135m范围内的细、中、粗粒砂岩组成,井检孔有8层,厚61m,由细、中、粗粒砂岩组成。该段砂岩致密,泥硅质胶结,裂隙不发育。该段为弱裂隙承压含水层,在正常情况下,对井筒开凿不会造成大的威胁。4、太原组上段L8灰岩岩溶裂隙承压含水层组由太原组上段L8灰岩及中、细粒砂岩组成。L8灰岩为二1煤层底板主要充水含水层,该层沉积厚度稳定,井检孔揭穿厚度3.50m,上距二1煤层38.00m,中间为泥岩、砂质泥岩、菱铁质泥岩和粉砂岩隔水层。(二)、隔水层1、本溪组铝质泥岩隔水层由铝土
19、岩、铝质泥岩、泥岩等组成,层位稳定,厚2.2218.57m,一般8.7818.57m,正常情况下,可阻隔奥陶系灰岩水。在断层影响范围内及其薄弱地带,可能失去隔水作用。2、太原组中部砂泥岩隔水层系指L4L7之间的泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩、粉砂岩等,厚17.8847.33m,平均35.05m。隔水性良好,正常情况下,能有效阻隔上、下段含水层的水力联系。3、二1煤底板隔水层二1煤底板至L8灰岩之间的泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩、粉砂岩等,较稳定,厚20.8244.62m,平均34.93m。4、二叠、三叠系隔水层指二叠系砂锅窑砂岩到基岩风化带的泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩、粉砂岩,厚度大于300m,能有效阻隔
20、地表水和浅层地下水。(三)井筒涌水量预测井筒涌水量建议采用值 水m3/h筒井层含量水涌基岩风化带平顶山砂岩七煤段下部至四煤段底砂岩二1煤层顶板砂岩L8灰岩合计回风井1299826639201733第三章 注浆工程设计方案一、工程质量要求及设计依据1、工程质量要求:(1)达到合格标准:井筒注浆段剩余漏水量不大于6m3/h。(2)注浆后凿井荒径外形成有效帷幕,帷幕厚度不小于6米。(3)“S”型注浆钻孔落点必须达到设计的“靶域”,钻孔各水平切面孔位间距应分布基本均匀。2、设计依据:设计依据主要根据招标文件要求、井筒检查孔地质、水文地质及井筒设计技术参数确定;并遵循以下规范、标准及法规等。(1)煤矿井
21、巷工程施工规范GB50511-2010(2)煤矿井巷工程质量验收规范GB502132010(3)煤矿井巷工程质量检验评定标准MT5009-94(4)煤矿建设安全规范AQ1083-2011(5)煤矿安全规程最新版(6)煤炭工业建设工程质量技术资料管理规定(7)工程建设标准强制性条文(矿山工程部分)(8)注浆孔施工技术规范MT/T11502011(9)预注浆效果压水试验检验方法MT/T10572008(10)煤炭工业煤矿井巷工程建筑安装工程单位工程质量保证资料评级办法(煤规字199934号)及条文说明二、井筒技术特征 中央回风井井筒主要技术特征表 序号名 称单位中央风井1井口坐标纬距X400520
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