1、地表水系
井田位于官沟河上游,井田内无常年流水的河流通过,只在井田的中部有季节性沟谷,平时水量不大,唯雨季山洪较大。
区内各主要含水层之补给来源主要为大气降水,其特点是受气候变化及地理环境影响很大,在雨季,当大气降水渗入地下而成地下径流后,往往顺岩层倾斜方向流动,在被切割深处多以泉的形式出露,其余即潜向地层深部。
2、主要含水层
(1) 奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层
本组为煤系地层之基底,岩性为海相厚层状石灰岩,主要成分为碳酸钙,因其易被水所侵蚀溶解成溶洞,在深部溶洞裂隙是相当发育的,甚至使上部岩层塌陷而成柱状陷落。从区域特征来看,本层灰岩是富水性强的岩层。另据1996年10月-1997年5月由山西煤田地质二二九队在平遥普洞施工的3个供水井资料,推测本区奥灰水水位为920m标高,山西组的4号煤层和太原组5、7、9、11号煤绝大部分为带压开采煤层,因此在以后的开采过程中应注意奥灰水的突水事故。
(2)石炭系上统太原组的灰岩岩溶裂隙含水层
本组地层在井田内没有出露,是本井田主要含煤地层之一,该组地层在井田内厚度约112.53m,除砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层外, 有一层发育良好,易被水溶解的海相石灰岩,即K21(四节石灰岩),平均厚度2.93m,为本组主要含水层。根据温家沟ZK10号孔抽水资料,单位涌水量为0.044L/s.m,水质类型为HCO3-Na型,矿化度0.43g/L。属弱富水含水层。
(3)二叠系下统山西组裂隙含水层
含水层为中、粗粒砂岩,是4号煤的充水含水层,单位涌水量为0.001L/s2m,渗透系数(K)为0.003m/d。属弱富水含水层。
(4)二叠系上、下石盒子组砂岩裂隙含水层
该段地层以泥岩、砂岩互层为主,但由于多接近地表,风化裂隙发育,为大气降水的入渗补给创造了条件,大部分泉水都出露于该地层中,单泉流量0.046-0.8L/s,据温家沟ZK10孔抽水资料,单位涌水量0.019 L/s2m,属弱富水含水层。
(5)第四系松散层类孔隙含水层
中上更新统地层广泛出露于井田内的梁峁上,含水层主要为黄土底部的砾石层,连续性较差,补给条件不好,多为透水不含水岩层,局部地段含水,但含水微弱。 3、隔水层 (1)山西组隔水层
太原组5号煤层下有一稳定连续的泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩互层地层,由于山西组含水层富水性弱,所以可作为山西组煤层与太原组灰岩含水层间较好的隔水层。
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(2)本溪组隔水层
本溪组地层为一套泥岩、粘土岩、铁铝岩为主的地层,夹薄层灰岩和砂岩,砂岩一般为泥质胶结,隔水性很好,该组地层厚11.51~30.35m,平均25.18m。是含煤地层和奥陶系地层之间主要的隔水层。
该矿水文地质类型为中等—复杂,矿井涌水量为300~360m/d。
第三章 施工方案及作业方式
第一节 施工方案
进场后,首先要进行主井井筒施工所需临时设施工程和凿井措施工程的施工,然后利用临时提升绞车和凿井井架进行井筒的开挖工作,主井井筒开挖深度为25m,然后进行井筒三盘的组装与吊挂。待整个筹备工作结束后,即进入井筒正式施工期。主井井筒临时锁口表土段和风化基岩段施工均采用短段掘砌混合作业的施工方案。临时锁口表土段主要采用大型挖掘机开挖,人工配合风镐刷帮整型;风化基岩段主要采用多台风钻打眼进行松动爆破,人工配合风镐刷帮整型。根据实际揭露表土段及风化基岩段围岩的稳定情况,砌壁采用段高为2m~4m的MJY型单缝液压整体金属模板(段高4m的MJY型单缝液压整体金属模板由二节组成,每节高度均为2m),井口砼搅拌站搅拌好的砼经溜灰管直接溜入砌壁模板内进行现浇钢筋砼井壁施工;正常基岩段施工时,亦采用短段掘砌混合作业的施工方案,掘砌段高为4m,采用段高为4m的MJY型单缝液压整体金属模板砌壁,掘进、出矸、现浇砼支护施工工艺流程如下:
凿岩、爆破 出矸、找平 立模、浇筑砼 出矸、清底 3
第二节 井筒掘砌作业方式
1、临时锁口段施工
主井井筒设计净直径为5m,临时锁口工程量为6m,临时锁口采用素混凝土浇筑和红砖砌筑进行施工(0~-2m采用红砖砌筑,-2~-6m采用混凝土支护);临时锁口段开挖前先安装凿井井架、天轮平台、吊盘稳车。临时锁口段施工采取全断面开挖方式,采用挖掘机开挖及人工配合风镐刷帮掘进,利用吊盘作为工作台由下向上进行临时锁口。
2、表土段及风化基岩段施工
主井井筒临时锁口段以下的表土段施工主要采用人工配合风镐刷帮掘进,考虑到表土层稳定性一般较差的情况,为防止片帮,掘砌段高应控制在2m~4m,砌壁采用段高2m~4m的MJY型单缝液压整体金属模板。
风化基岩段施工主要采用多台风钻打眼进行松动爆破,人工配合风镐刷帮整型,短段掘砌混合作业的施工方法。根据施工中实际揭露风化基岩的稳定情况,掘砌段高应控制在2m~4m之间,砌壁采用段高2m~4m的MJY型单缝液压整体金属模板,井口砼搅拌站搅拌好的砼装入2m底卸式吊桶由运输提升下放到双层吊盘,下盘分灰器上方适当位置卸砼经分灰器溜入于其连接的活节管进入模板进行现浇砼井壁施工。
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主井井筒掘砌深度为25m后,安装主井井筒内的各种管路、电缆以及封口盘等凿井设施,完成上述各种凿井设备、设施的安装和吊挂工作后,方可进入井筒正式施工期。
3、基岩段施工
掘进:主要采用减震、弱冲、光底、中深孔光面爆破的施工方法。主井采用一台SJZ5.5型伞型钻架,配备5台YGZ70型凿岩机,采取定人、定机、定位进行钻眼工作。采用二阶直眼掏槽方式,一阶掏槽眼深度为3m,二阶掏槽眼深度为4.7m,其它炮眼深度均为4.5m;选用φ55mm的“一”字形合金钻头;钻杆选用B253159㎜六角钎杆,长度为5m;选用高威力T330型水胶炸药,药卷规格为Φ45mm3400mm;选用1~5段毫秒延期电雷管,雷管脚线长度为6m;采用380V动力电源地面放炮。详见主井井筒基岩段炮眼布置图及爆破参数表、预期爆破效果表。 附:主井井筒基岩段炮眼布置图及爆破参数表、预期爆破效果表。
主井井筒基岩段爆破参数
眼数 眼深 角度 (°) 90 90 90 90 90 装药量 卷/眼 4 6 5 5 4 ㎏/眼 3.2 4.8 4 4 3.2 368 起爆 顺序 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 装药 结构 反向 反向 反向 反向 反向 序号 眼别 (个) (m) 8 14 19 25 31 97 3 4.7 4.5 4.5 4.5 427.3
1 2 3 4 5 合计 一阶掏糟眼 二阶掏槽眼 一圈辅助眼 二圈辅助眼 周边眼 主井井筒基岩段爆破效果
序 号 1 2 3 4 名 称 炮眼利用率 每循环进尺 每循环爆破实体岩石 每循环炸药消耗量 单 位 % m m3 ㎏ 数 量 90 4.05 108.3 368 12
5 6 7 8 9 10 每米井筒炸药消耗量 每m3实体岩石雷管消耗量 每循环雷管消耗量 每m3实体岩石炸药消耗量 每米井筒雷管消耗量 每m3原岩炮眼消耗量 ㎏/m 个/m3 个 ㎏/m3 个/m m/m3 90.86 0.82 97 3.11 23.95 3.61 装岩排矸:采用一台HZ-6型中心回转抓岩机及一台YC60-8型挖掘机装岩,矸石吊桶提到翻
矸台后,采用座钩翻矸方式,矸石经溜矸槽直接装入自卸汽车中,然后运到建设单位指定排矸地点。
砌壁:采用段高4m的MJY型单缝液压整体金属模板砌壁。主井砌壁模板采用三台JZ-10/600型稳车地面悬吊。当主井井筒施工掘进够4m段高后,即下放井筒施工中心线,按设计要求操平找正砌壁模板,便可进行现浇砼井壁施工。井口砼搅拌站搅拌好的混凝土,装入2m3 底卸式吊桶由运输提升下放至吊盘下层盘上的分灰器,经活节管直接溜入砌壁模板中砼浇筑要均匀对称入模,每次浇筑高度以300㎜为宜,采用4台风动震捣棒进行砼震捣工作,砼振捣工作要固定专人,实行分片包干、挂牌留名、责任到人的制度。
第三节 特殊施工工程
1、过断层及围岩破碎带施工
如果井筒在施工中遇到断层及围岩破碎带等不良地层时,根据实际揭露围岩的稳定情况,可采取缩小掘进段高、增加锚网喷、锚索支护或架设金属井圈、提高井壁砼强度、增加配筋及改善光爆效果等措施。
改善光爆效果即减少周边眼眼距和抵抗距,采用不偶合装药,尽量减少爆破对井筒围岩的破坏,以保持围岩的完整性,充分利用其自身的抵抗能力,同时适当缩小掘进段高,尽量缩短围岩暴露时间,必要时增加架设金属井圈支护,以确保井筒安全顺利通过断层及围岩破碎带等地质构造带。 2、过煤层施工
根据矿方提供的资料,本矿井属低瓦斯矿井,煤层瓦斯含量低,多处于二氧化碳~氮气带,煤尘具有爆炸危险性,煤层易自燃。为了保证主井井筒过煤层的施工安全,依据《煤矿安全规程》和《矿山井巷工程施工及验收规范》及《防治煤与瓦斯突出规定》的有关规定,在井筒初次揭露煤层之前,必须对煤层进行突出危险性预测,并制定完善的井筒探煤、揭煤综合防突措施。
(1)探煤:施工时,在主井井筒掘进工作面距煤层10m(垂距)处打2个前探钻孔,查明
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煤层的赋存情况及瓦斯含量、压力等参数,预测煤与瓦斯突出的危险性。
(2)揭煤:当预测为突出危险煤层时,必须采取综合防突措施。采用地面远距离震动放炮揭开煤层,防治煤层突出措施可采用抽放瓦斯和水力冲孔。在探、揭煤施工中,每班必须配备专职瓦斯检查员,经常检测井筒掘进工作面的瓦斯含量,当瓦斯浓度达到1%时,禁止放炮,瓦斯浓度达到1.5%时,必须停止工作,切断电源,撤出人员,进行通风处理。揭煤时由项目部经理统一指挥,爆破30分钟后,安全检查员方可进入工作面进行检查,根据检查结果,确定是否恢复工作。届时根据实际探测结果编制专门的井筒探、揭煤施工安全技术措施。 3、井筒工程防治水
为了确保主井井筒过含水层的施工安全,对含水层段施工必须坚持“有疑必探,先探后掘”的原则,当预计井筒涌水量5~10m3/h时,根据实际施工揭露的围岩情况,制定过含水层的施工方案,经建设单位批准后,采取强行通过进行壁后注浆或工作面预注浆的施工方案;当预计井筒涌水量大于10m3/h时,采取工作面预注浆的施工方案。对井筒过含水层施工采取“防、排、导、截、堵”等综合防治水措施,力争打干井,干打井。
(1)防水:对井筒过含水层采取边探、边注、边掘的施工方法。利用伞钻进行超前钻孔探水,探孔深度为10m,保护岩柱不小于6m,当预计井筒涌水量大于10m3/h时,进行井筒工作面预注浆,注浆达到预期效果后继续掘进。
(2)排水:主要采用二台250QJ50-400型(250QJ50-440型)矿用电动潜水泵一级排水方式。
(3)导水:当井筒过含水层未探出水而井筒揭露后个别裂隙涌水或非含水层因构造出现少量涌水时,采取在井筒壁后预埋集水盒,采用高压软管将水导出,以防涌水沿井壁后进入工作面,影响浇筑砼井壁施工质量,当吊盘通过该位置时,在吊盘上进行壁后注浆封水。
(4)截水:当井壁有淋水时,安装截水槽,截住井壁淋水,用塑料软管引到吊盘上的水箱中,以防淋水进入井壁浇筑砼中。
(5)堵水:当井筒落底后,若井筒涌水量大于6m3/h,再对井筒进行壁后注浆封水工作,保证井筒涌水量不超过6m3/h。
3.5冬、雨季施工和防风、沙及防雷电施工措施 4、冬季施工措施
(1)井口房及井口房周围严禁有积水、如有积水随时清除,防止结冰。井口房及绞车房和稳车群等均采取保温和保暖措施。井口、封口盘及翻矸台应采取适当防冻、防滑保护措施。大雪后必须将井口积雪清扫干净。现场火源,要加强管理,并有防爆炸、防煤气中毒措施。
(2)地面生活、生产供水管道埋好、包好,水管埋深不浅于1500mm,露出地面的立管、阀门用砖砌5003500mm池子回填锯沫或其它材料保温,上面用双层草袋覆盖。
(3)施工用的钢筋及其钢材进入现场后,应架空分类排放在材料棚内,以免风雪侵蚀。易
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