矿山课程设计(终定版)

矿上建设工程课程设计12014---2015学年第一学期《矿山建设工程》课程设计说明书学院：力学与建筑工程学院班级：土木工程2011-10班姓名：郭彬荣学号：02110524指导教师：刘志强中国矿业大学二○一四年十二月矿上建设工程课程设计2目录第一章矿井概况.................................3第二章井筒基岩段施工方案.......................5第三章钻眼爆破工作.............................7第四章装岩提升工作.............错误!未定义书签。第五章支护工作................................31第六章井筒施工辅助作业.........错误!未定义书签。第七章施工组织与施工进度......................44第八章凿井设备布置.............错误!未定义书签。第九章井筒施工安全技术措施....................51参考书目........................................53矿上建设工程课程设计3第一章概况1.矿井概况南回风立井场地位于山西省屯留县麟绛镇高店村，距离原屯留煤矿4KM，位于工广西侧，根据现场实测回风立井井口标高为+960.4ｍ。南回风立井井筒深557.66m，净直径7.5m，净断面44.16m2，表土及风化基岩段双层井壁支护厚度1200mm，，基岩单层井壁段支护厚度500mm，复合支护厚度600mm，井内含壁座2个。南回风立井表土及风化基岩段采用冻结法施工，立井冻结深度174m。具体南回风井井筒技术特征见表1-1。表1-1.南回风井井筒技术特征表工程名称余吾煤业公司南回风立井井筒矿建工程建设单位山西潞安集团余吾煤业有限责任公司施工单位中煤第五建设公司第一工程处设计单位北京华宇工程有限公司监理单位序号名称单位回风立井1井口坐标Xm4022372.605Ym38397029.130Zm+959.002井底设计标高m+571.003井筒深度m5714井筒净直径m7.55井筒净断面m244.26井筒掘进断面m277.0（冻结段）/56.7（基岩段）7井壁厚度mm1200/5008井壁结构双层钢筋砼/素砼9砼标号C35矿上建设工程课程设计41.1地质概况根据余吾煤业进风立井井筒检查钻孔、地质报告所推断回风井揭露的地层，-196ｍ～-577ｍ位于上石盒子组和下石盒子组地层。上石盒子组主要由中细砂岩和泥岩互层组成，厚度为252.20m；下石盒子组主要由砂岩和泥岩互层夹煤线、煤层组成，厚度139.8m；岩体稳定性中等，岩石坚固性系数f=4～6。1.2水文地质概况根据测井资料，结合钻孔揭露岩层情况和岩性及裂隙情况，参照抽水试验资料，并结合附近矿井已揭露的水文地质情况，各含水层具体描述如下：1、-215.13～-229.93m，厚约14.8m，岩性为中粒砂岩，浅灰～灰白色，巨厚层状，中粒砂状结构，成份以石英、长石为主，次为暗色矿物，次圆状～次棱角状，分选性一般，钙质胶结，含泥质夹泥质条纹及薄层，层面见云母片，底部含大量以石英为主的细砾岩，层含水性为中等含水层。2、-470.7～-481.9m，厚约11.2m，岩性为细粒砂岩，浅灰色，细粒砂质结构，薄～厚层状，成份以石英、长石为主，次为暗色矿物，圆状、砂质不均，钙质胶结，分选性好，上、下部夹泥质条纹，水平层理，局部层面黑灰色，见白云母片，下部见泥质包体，底部见裂隙。岩层含水性为中等含水层。基岩段含水层为承压含水层，根据混合抽水试验，综合渗透系数K＝0.018m/d，与地表水之间无联系。各承压含水层之间因为有隔水层，互相之间无联系。地下水接受垂直补给不明显，以水平径流为主，运动较缓，向下游排泄。经井筒检查孔地质资料计算井筒最大涌水量为17.63m3/h。1.3地温井田内地温梯度变化不大，全矿井煤层赋存深度变化不大。井田内恒温带深度约为40m，温度为9.5℃，略高于该地区常年平均气温(8.9℃)，本井田平均地温梯度为1.8℃/100m，全井田煤层赋存范围均为地温正常区。1.4煤与瓦斯根据煤炭科学研究总院重庆研究院实验室对瓦斯参数测定结果，3#煤层瓦斯含量为16.38m3/t，本矿井属于高瓦斯矿井，可能有突出危险。瓦斯抽采难易度为较难抽采到可以抽采类型。煤尘具有爆炸危险性，3#煤层属于不自燃煤层。1.5施工条件（1）、矿区内公路畅通。（2）、供电：矿井主变电所设备已形成，在井口安装临时变电所、铺设井下电缆。矿上建设工程课程设计5（3）、通讯：目前矿井已具备通讯能力。（4）、供水：利用工广水源井，根据需要增设供水设备和管路。第二章井筒基岩段施工方案2.1立井井筒基岩段施工方案分析立井施工方式的选择直接影响井内、井上所需凿井设备的数量，劳动力的多少，受到合理利用立井井筒的有效作业空间和作业时间，充分发挥各种凿井设备的生产能力的限制。目前我国立井井筒施工的主要形式有：（1）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，按照掘砌的先后顺序交替作业称为单行作业。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单行作业。（2）掘、砌平行作业。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。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，则由吊盘自上而下进行砌壁工作。短段掘砌平行作业，掘砌工作都是自上而下，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，每浇灌完一段井壁，即可进行下一段的混凝土浇灌工作。（3）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。（4）掘、砌、安一次成井。井筒永久装备的安装工作与掘、砌作业同时施工时，称为一次成井。掘、砌、安顺序作业一次成井，是在一个大循环中掘、砌、安三项工序顺序作业。2.2采用的作业方式由于井筒的深度为571.0m，井筒净直径7.5m，荒径8.55m，井筒的基岩的矿上建设工程课程设计6岩性为砂岩、泥岩，f=4～6，为较稳定的岩层，涌水量17.63m3/h，所以立井施工时采用短段掘、砌单行作业施工方式。2.3短段掘、砌单行作业优缺点1.优点：（1）工序单一，设备简单，管理方便；（2）取消临时支护，简化了施工工序，节省了临时支护材料；（3）围岩能及时封闭，可改善作业条件，保证了施工操作的安全；（4）节省了长段单行作业中掘、砌转换时间，减去了集中排水、清理井底落灰以及吊盘、管路反复起落、接拆所消耗的辅助工时。2.缺点：（1）掘、砌交替频繁；（2）井壁接茬多，封水性能差；（3）适用条件局限性大；（4）井帮管理制度要求严格。矿上建设工程课程设计7第三章钻眼爆破工作3.1钻眼机具的选择立井掘进的钻眼工作配备伞形钻架打眼，用伞形钻架打眼具有机械化程度高，劳动强度低，钻眼速度快和工作安全等优点。设备采用FJD-9A型伞钻配YGZ-70型凿岩机，B25×5500mm六角中空合金钢钎，Φ55mm十字型合金钻头。表3-1FJD-9A伞形钻架的技术特征名称FJD-9A适用井筒直径/m5.5~8.0支撑臂数量/个3支撑范围/mφ5.5~9.6动臂数量/个9钻眼范围/mφ1.54~8.60推进行程/m4.2凿岩机型号YGZ-70使用风压/MPa0.5～0.7使用水压/MPa0.3～0.5总耗风量/m2/min100收拢后外形尺寸/mφ1.75×7.63总重量/t10.5表3-2导轨式独立回转凿岩机YGZ-70项目单位技术参数项目单位技术参数机重kg70耗风量m3/min7.5凿岩直径mm38-55水压MPa0.4-0.6凿岩深度m8配气方式无阀气缸直径mm110风管内径mm冲击38；回转19活塞行程mm45水管内径mm15冲击功J100钎尾规格mmB25×159冲击频率次/分2300-2700推进器专用推进器扭力矩N•m65注油器FY-500A3.2爆破器材的选择由于立井施工中工作面有积水，因而采用2号岩石水胶炸药。抗杂毫秒延期矿上建设工程课程设计8铁质脚线（揭煤期间用铜质）电雷管，脚线长度6.5m。3.3爆破参数的确定3.3.1炮眼深度的确定炮眼深度根据月进度计划计算出来，但计算出来的炮眼深度只能作为参考，还需结合实际条件加以确定。最佳的炮眼深度，应以一定的岩石和施工机具条件下才能获得最高的掘进速度和最低的工时消耗为主要标准。炮眼深度m27.49.09.012690n1NLL(3-1)式中L—井筒计划月进尺m，取90m；N—每月实际作业天数，考虑设备检修等因素，取26天n—日完成掘进循环数，一天循环数取1；η—炮眼利用率，一般取0.85~0.9，取0.9；η1—月规循环率，一般取0.85~0.9，取0.9；为保证井筒施工进度计划，炮眼深度取4.5m。3.3.2炮眼直径及药卷直径确定采用伞钻打眼，采用55mm的炮眼直径以增加装药集中度，提高爆破效率，装药为直径45mm的水胶炸药。3.3.3掏槽方式及炮眼的布置掏槽方式采用直眼掏槽，考虑到在中硬以上岩层中进行深孔爆破，受岩石的夹制，难于保证良好效果。为此，采用二阶掏槽，布置两圈掏槽，并按圈分次爆破，相邻每圈间距为200～500mm左右，由里向外逐圈扩大加深，各圈眼数分别控制在4～9个左右。由于分阶掏槽圈距较小，炮眼中的装药顶端，应低于先爆眼底位置，并要填塞较长的泡泥，以提高爆破效果。①掏槽眼由表3-1可知FJD-9A伞形钻架钻眼范围φ1.54~8.60m，直眼掏槽炮孔布置圈径一般为1.2～1.8m，采用二阶掏槽，第一圈圈径为1.2m，眼深2.5m，布置3个炮眼，眼间距为1257mm第二圈圈径为2.0m，眼深4.7m，布置6个炮眼，眼间距为890mm。②周边眼南回风井井筒净直径为7.5m，基岩段支护厚度0.5m，所以井筒荒径为8.5m，即周边眼轮廓线直径为8.5m。立井施工中，应采用深孔光面爆破，这时应将周边眼布置在井筒轮廓线上，眼距为400~600mm。为方便打眼，眼孔略向外倾斜，眼底偏出轮廓线50~100mm，爆破后井帮沿纵向略成锯齿状。周边眼数计算公式为：EDN11（3-2）矿上建设工程课程设计9式中：1N—周边眼数目，个；E—周边眼距，取0.6m；1D—井筒荒径，取8.5m代（2）式可得：（48.446.05.814.31N（个），取45个则周边眼眼间距为：mm5934510005.814.3③辅助眼辅助眼（崩落眼）界于掏槽眼与周边眼之间，可多圈布置，其最外圈与周边眼的距离要满足光爆层要求，一般以500～700mm为宜。也可根据岩石条件与炸药类型，按光面爆破要求进行计算。其余崩落眼圈距取600～l000mm，按同心圆布置，眼距为800～1200mm左右。根据炮眼密集系数0.8-1.0和周边眼眼距593mm，可以计算出最外圈辅助眼与周边眼的距离为593÷0.9=658mm，取700mm。又根据其余辅助眼圈距取600-1000mm，这里取700mm，这样就可以计算出辅助眼圈数一共[（8500÷2﹣700﹣850）÷700]+1=5圈，按同心圆布置，眼距取1000mm。iiiEDN（3-3）式中：iN——圈径为iD的辅助眼数目；iD——布置辅助眼的圈直径，m1.32Dm5.43Dm9.54Dm3.75DiE——圈直径为iD的辅助眼眼距，取1000mm。代入（3）式可得：7.9100010001.314.322EDN（个），取10个1.14100010005.414.333EDN（个），取15个5.18100010009.514.344ED