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第三章 矿井建设施工方案及施工组织

第一节 井筒施工方案及施工组织
3.1.1表土施工方案的选择：
1表土层地质特征：根据李村矿井主井、副井井筒检查钻孔地质报告所揭露的地层，自上而下为：第四系黄土覆盖层、第三系、二迭系上统上石盒子组，二迭系下统下石盒子组、二叠系下统山西组、石炭系上统太原组地层。
根据含水介质的岩型组合、空隙类型及含水特征，矿区内可划分为三大含水岩系，即：第三、第四系松散岩类空袭含水岩系；石炭、二叠系碎屑岩夹碳酸盐岩裂隙含水岩系；寒武、奥陶系碳酸盐岩裂隙岩溶含水岩系。本次井筒开拓仅穿越前两个含水岩系。
由地址柱状图可知：李村矿井的工业场地处第四系冲积层厚度为90m左右，其下部含有砾石层；风化基岩根据邻近矿井情况厚度为55m左右，表土层不稳定；冲积层埋深120.50m，强风化埋深131.50m，中风化埋深137m，弱风化埋深171.30m。第四系及风化基岩均为含水层，第四系含水丰富，风化基岩含水性差异较大。
2施工方案比较：
2、1普通法施工：
适用条件：普通法施工适用于表土层坚实稳定、结构均匀、且含水量较小或渗透性弱。
优点：成本较低；准备工作简单；工序简单，便于操作；施工速度快。
缺点：使用局限性大。
李村矿的表土段不稳定，涌水量大，不可采用普通施工法。
2、2注浆法：
适用条件：裂隙含水岩层或岩溶溶洞，裂隙宽度大于0.15-0.2㎜，含水砂砾层，中粗砂层，细砂、流砂层；含水层距地表较浅、较厚，或含水层虽薄，但分层距离较近，注浆深度一般为500m左右。含水砂层埋深小于50m，层厚10m左右。
优点：可在施工准备期进行，有利于缩短建井工期；作业条件好、安全。
缺点：注浆深度大，要求钻孔技术较高，需分段止浆，工艺较复杂；孔深，需要大型钻机设备。
李村矿的表土段地质特征为粘土，其次为泥岩、砂岩，注浆效果不佳，因此不可以采用注浆法。
2、3钻井法：
适用条件：以表土层为主的井筒施工；煤系岩层，其层厚约占全井深度1/4左右；岩石层虽较厚，但钻井直径较小，扩孔次数不多。以钻一次、扩一至二次为最佳；地质条件复杂，如表土层中的含水流砂层、膨胀性粘土较厚，岩石层涌水量较大的井筒施工。
优点：施工速度快。
缺点：成本高，所需设备较多。
钻井法施工的全部作业均在地面进行，李村矿主井井筒直径较大，需要增加扩孔次数，影响钻井速度；其次钻井法施工在埋深达120.50m的冲积层可取得较好效果，但遇到泥岩、砂岩层时钻速较低、刀具费用较高，成本加大；最后工业场地狭小，不能安装大型设备。故不采用钻井法施工。
2、4沉井法：
适用条件：在不含有卵石、漂石，底部有隔水粘土层，总厚度在100m左右的不稳定表土层中。
优点：需用设备极为简单，工艺简便，容易操作，准备期短易上马，工期短，成本低，井壁质量好。
缺点：适用条件受限制，因井内不灌水，井内外压力不平衡。容易引起涌砂冒泥，地面塌陷，安全性较差。
李村主井表土段和风化基岩段厚180m，厚度过大，立井垂直度要求较高，深沉井不宜准确掌握掘进部位，井筒的偏斜和下沉速度不宜控制，可靠性较差，故不选用沉井法。
2、5混凝土帷幕法：
适用条件：适用于下列地层的立井、斜井或其它地下工程的施工：粗砂、粉砂等各种流砂层；卵石含水松散地层；粘土含水地层；各种互层，特殊复杂地层。目前施工深度宜在100米以内，以下地层不宜采用：岩溶地层，严重漏浆地层，含承压水水头较高的砂砾地层。
优点：施工较简单；施工准备工作和施工工艺较简单；设备和机具及其用电量均比较少；因此，准备工作期限比较短，有利于缩短建井工期。适应性强，封底可靠，可以有效地通过含有卵石、砾石、粉砂或地下水大等复杂冲击地层；还可以根据需要使混凝土帷幕嵌入稳定地层内一定深度，开挖井筒时不需要另做封底工作。工艺技术较为成熟质量较为可靠。 钢材、木材耗用量较小。需要的大宗材料——水泥、砂子和石子易就地解决，有利于降低工程成本。改善了井筒开挖作业环境。
缺点：施工深度浅，有局限性。
李村矿矿井井深较深，不能采用混凝土帷幕法。
2、6冻结法：
适用条件：松散不稳定的冲积层、裂隙含水岩层、松软泥岩、含水量和水压特大的岩层；地下水含盐量不大，且地下水流速较小时（流速v1710m/s）,均可使用冻结法。井筒直径大小和深度基本上不受限制。
优点：对地质和水文条件复杂的含水层、淤泥层、破碎带以及基岩含水层等的适应性强，施工安全可靠，为立井最常用冻结方案；整个冻结馆内盐水一次循环，克服温差过大引起短管现象；可利用盐水正反循环达到初期加强上部冻结和后期加强下部冻结；冻结器结构和工业、供液管安装均简单。
缺点：施工工艺复杂，设备较多，管材消耗多，成本较高，工期准备时间长。
根据地质报告和以上各种施工方案的对比，确定主井井筒表土及风化基岩段均采用冻结法施工，冻结段采用钢筋砼双层井壁，基岩段采用普通法施工。
3冻结法施工方案的设计：
3、1冻结方案的选择：
1）一次冻结全深的方案
特点：1、从地面到需要冻结的深度一次冻结。2、全部冻结管都穿过不稳定含水底层，一般插入不透水基岩10米以上。3、来自冷冻站的低温盐水进泵压入干管，经供夜管输入冻结管底部，并沿环形空间上升，经回液管到集液管、干管返回盐水箱内，如此反复循环，与地层经行热交换，以达到冻结的目的。
适用条件：1、适用于各类地层。2、不宜采用其他冻结方案的地层。3、冻结设施能满足积极冻结期最大需冷量的要求。
2）差异冻结方案
特点：1、冻结管采用长短管间隔布置，下部长管间距较上部冻结管的孔间距大一倍，为使上下冻结壁的交圈时间和厚度相适应，可适当加大长管的供液管直径，采用正循环，而短管采用反循环。2、上部利用长短管共同冻结，尽快形成冻结壁，给井筒提前开挖创造条件，下部由于冻结管间距大，冻结壁较薄，减少了井筒下部的冻土挖掘量。
适用条件：1、上部为含水丰富的冲积层，含水量较大，需要冻结，但地压，水压不大。2、冲积层以下的基岩厚度占井筒总深度的比例小，且与冲积层有水力联系。
3）局部冻结方案
特点：1、较一次冻结全深节约冷量，成本低。2、井下打钻工程量小，但施工条件较差，技术要求高。3、打钻及冻结工作 必须等井筒施工到一定深度后进行，延长井筒施工工期。4、在井内安装盐水管路不方便。
适用条件：1、上部冲积层含水少和稳定性好，而下部含水性土层多，稳定性差。2.井筒穿过的地层只有中部或下部有少量厚度较小的不稳定含水层。
4）分期（段）冻结方案
特点：分期冻结是将一个井筒所需冻结深度，分为两段或两段以上进行顺序冻结，当上段冻结一定时间并转入井筒掘砌后，再开始下段冻结。
使用条件：1、当冲积层较厚，中部较好的隔水层，可作为分期冻结的止水底垫2、冻结基岩段占冻结总深度的比例较大。
根据李村矿地址柱状图、地层结构和水文地质，选用一次冻结全深冻结管不变径的冻结方法。
3、2冻结深度的确定：
井筒检查孔资料表明，主井冲击层底板埋深为120.50m，强风化埋深131.50m，中风化埋深137m，弱风化埋深171.30m，风化基岩根据邻近矿井情况厚度为55m左右。冲击层底部基岩风化严重，且两者有水力联系，冻结深度要穿过基岩风化带，深入不透水基岩10m以上，这样做的目的是使冻结壁底部形成“冻结底垫”防止底部透水事故的发生。选取15m，主井冻结深度暂定为190m。
3、3冻结壁厚度的确定：
1）盐水温度
降低盐水温度对加快冻土扩展速度和提高冻结壁强度、稳定性有一定作用，但也相应的要降低冷冻设备的制冷效率和加大冷冻站的制冷量。根据国内的经验，设计层位的盐水温度一般可按冲击层厚度及井筒净直径选取。并根据不同深度的冻结壁承压需要选用冻结期的盐水温度，已达到有效的利用冷源，提高经济效益。参考建井手册，冲击层厚度100m<120m<200m，井筒净直径6.5m>6.0m，设计层位盐水温度参考-22℃～-27℃。选取积极冻结期盐水温度为-27℃，维护冻结期盐水温度为-24℃。
2）钻孔偏斜率和终孔间距
钻孔偏斜率直接影响布置圈的直径和终孔间距。参考建井手册，冲击层埋深100m<120.50m<200m时钻孔偏斜率取0.2%～0.25%，终孔间距取2.0m～2.3m。主井井筒冻结较深，钻孔偏斜率选取0.2%，并每隔50m进行观测。终孔间距为2.2m。
3）冻结壁平均温度
根据选取的冻结孔间距L=1.3m盐水温度Ty=-27℃初选冻结壁厚度E=2.4以及预计的井帮温度Tn=1℃计算冻结壁平均温度。其中根据地压值和井筒掘进直径初选冻结壁厚度E选取2.4m，根据0.13H计算地压值P=0.13H=15.64MP。初步设计冻结壁平均温度为-8℃。
4）冻结壁厚度计算
参考建井手册，极限抗压强度在冻结壁平均温度为-8℃和砂土情况下为110MP；安全系数一般取2～2.5，取2.2；允许抗压强度由50MP；
按拉麦的第四强度理公式： 2.73m。其中井筒掘进半径，为井筒净半径与井壁厚度之和。其中净半径3.25m，内壁厚0.55m，外壁厚0.5m。
根据计算结果和经验，取井筒冻结壁厚度2.8m。
表3-1 冻结壁计算参数表
序号
参数名称
单位
参数值
1
控制层地板埋深
m
120.50
2
地压值
MP
15.64
3
冻结壁平均温度
℃
-8
4
冻土极限抗压强度
MP
110
5
冻土允许抗压强度
MP
50
6
安全系数

2.2
7
冻结壁厚度
m
2.8
4简述施工方案和施工工艺：
4、1破土：
1）试挖 ：主井筒表土段试挖必须同时具备以下条件:1水文观测孔内的水位已有规律的上升并冒水；2测温孔的温度降至设计要求值，证实含水层的冻结壁已交圈；3按不同地区、地层的冻结速度以及冻结壁的平均温度推算，在井筒掘砌过程中，每一岩层的冻结壁厚度和强度均能符合设计要求。
2）开挖前的准备工作:包括四通一平；临时工业建筑已交正常使用，并能适应井筒施工的需要；锁口、井口盘、井口棚、固定盘和凿井吊盘、稳绳盘施工安装；提升信号系统安装完毕；压风系统安装完毕；混凝土搅拌运输系统运转正常；冻结壁交圈后10～20天后试挖及技术培训。
3）正式开挖: 主井筒表土段正式开挖必须同时具备以下条件：1根据水文孔和测温孔资料，确认全部含水层的冻结壁均已交圈；2通过试挖已证实冻结壁已有一定的厚度，按冻土扩展速度推算，不同深度的冻结壁厚度和强度可以适应掘进速度要求；3正式开挖前的准备工作已全部就绪。
4、2提升与排矸：
主立井井筒施工选用Ⅴ型井架，采用二套单钩提升系统，提均选用JKZ-2.8／15.5型提升机，配3.0m³吊桶。首先挖掘机靠近井壁，与抓岩机同时挖罐窝，然后在吊桶两侧对吊桶集中装土，抓岩机在罐侧装土，挖掘机边松土边装土，两个吊桶交替提升运输。松动爆破时，配以大抓装罐。
翻矸台为座钩式自动翻矸，经溜矸槽溜入落地矸仓，然后由自卸汽车排到业主指定的排矸场地。
4、3排水：
冻结法施工最大特点是防止井筒内部的涌水和径流，实现打干井，所以表土施工不设排水设施，但为了适应下部基岩段的施工，在井筒中应设置排水管和深水泵。
4、4临时支护：
主井井筒表土段采用短段掘砌单行混合作业，故不需临时支护。
4、5段高确定：
影响掘进段高的主要因素为：岩层性质，地压与冻结壁强度，冻结管偏斜和掘砌速度。
井深50m以内，一般冻土未扩入荒径，井帮稳定性差，易引起片帮坍塌，采用短段掘砌，段高3m；井深50m～100m范围内，一般冻土已接近或扩入荒径以内，冻结壁的厚度和强度的储备系数较大，井帮稳定性好，采用段高掘砌3m；井深150m以下，尽管冻土扩入井内较多，但由于冻结孔间距较大以及部分冻结管偏斜而靠近井帮，或偏入井内，使冻结壁有效厚度减薄，强度受到削弱，加上地压大，冻结壁强度的储备系数较小，尤其是粘性土层的流变特性更为显著，井帮易于变形和片落，掘进段高为3m。
4、6永久支护（壁座、锁口）的施工：
1）锁口施工：井壁冻结完成后进行临时锁口施工，根据现场实测,主立井井口标高为+936.80m，因此主立井临时锁口标高定为+9367.2m，主立井井筒利用上部的7m。采用短掘短砌，浇注采用金属组装模板，段高3m，浇注500厚的C25素砼作为临时锁口。为防止井壁下滑，设防滑壁墩。锁口安排在井筒冻结交圈前施工。在临时锁口井壁上口直接铺设封口盘，挖掘机留置于井下。待井筒施工完成后进行永久锁口
2）外层井壁施工方法、施工材料：主井筒表土段外壁砌壁采用整体下滑液压金属模板，模板下部刃脚设有钢筋出口，搭接钢筋长度埋在土里并整平，用以钢筋搭接；搅拌站设在井口，通过溜槽将混凝土溜至2m³ 底卸式吊桶下至井下。吊盘上设分灰器，砼卸至分灰器内，再经由3根8分钢丝铠装耐磨胶管对称入模。入模砼使用插入式风动震动棒振捣。
3）壁座施工：主井筒壁座掘进与井筒同时进行，矸石清理完毕，经技术人员验收壁座尺寸满足设计要求后，开始绑扎壁座钢筋，绑扎按由外向里的顺序进行，钢筋绑扎完，经甲方验收合格后，由下向上与井壁共同浇注。
4）内层井壁施工方法、施工材料：为保证内层井壁的质量和施工速度，主井筒冻结段内壁采用十套金属组装模板套壁，浇注前，按设计要求绑扎钢筋，然后自下向上连续浇注内壁到锁口盘下口。在吊盘上盘下放钢筋，中盘连接钢筋，下盘稳模浇筑。下盘下部挂设辅助盘，用于拆模施工。每个班组拆、立、浇注三模（即3m），每个圆班连续浇注9 m。下料采用底卸式吊桶下到上吊盘，经分灰器对称入模；砼添加水泥用量3％～5％的JQ-P8型硅质抗裂密实防水剂。
4、7施工期的确定：
主井表土及风化基岩段外壁进度130m/月，套内壁进度300m/月，综合进度90.7m/月。表土及风化基岩段63天。
3.1.2井筒基岩施工方案：
1井筒施工掘砌作业方式：
1、1掘、砌单行作业：
优点：工序单一,设备简单,管理方便,当井筒涌水量小于40m3/h任何工程地质条件均可使用。特别是当井筒深度小于400m,施工管理技术水平薄弱,凿井设备不足,无论井筒直径大小,应优先考虑采用掘砌单行作业。由于煤矿立井穿过的岩层多数为较松软、破碎或含水丰富的岩层,而这种施工方式允许在掘进后及时进行永久支护,适应性强。
缺点：这种作业方式掘砌交替频繁,井壁接茬多,井壁的整体性和封水性有所降低。
1、2掘、砌平行作业：
优点：它是在有限的井筒空间内,上下立体交叉同时进行掘砌作业,空间、时间利用率高,成井速度快。
缺点： 井上下人员多,安全工作要求高,施工管理较复杂,凿井设备布置难度大。
1、3掘、砌混合作业：
优点：这种施工工艺井帮围岩暴露时间短，能充分利用围岩自身稳定性，施工安全，不需要临时支护，简化了施工工序，辅助时间少，并能实现工种专业化，有利于发挥工人的操作技术水平，保证施工质量,提高正规循环率。
缺点：这种作业方式掘砌交替频繁，井壁接茬多，封水性能差，施工管理要求高。
1、4掘、砌、安一次成井：
优点：能利用永久罐梁来固定施工管路,简化了井内吊挂,也为利用永久井塔和提升机凿井提供了有利条件,它能有效地缩短整个井筒的施工期限,并能在最短的时间内过渡到平巷施工,有利于加快全矿井的建设。
缺点：施工装备逐渐重型化, 目前使用较少。
李村矿主立井井筒基岩段深度超过400m，井筒净直径大于5.5m，凿井设备充足，施工技术及管理水平较强，根据建井手册及以上方案对比，施工采用掘砌混合作业工法施工。
2 施工设备及设施的选型：
2、1凿岩设备和爆破器材的选择：
凿岩采用FJD-9型伞型钻架配9台YGZ-70型风动凿岩机进行，4.5m六棱中空钻杆，φ55mm“十”字型合金钻头，炮眼深度4.0～4.2m，爆破循环进尺3.6m。
爆破采用中深孔光面，炸药选用T330型高威力水胶炸药，药卷直径采用φ45mm和φ35mm两种；雷管选用6m长脚线毫秒延期电雷管，最后一段延期时间不超过130ms；按光面、光底、弱震、弱冲的要求进行光面爆破。为防止瞎炮, 起爆采用研制的大功率直流电源放炮器。
2、2抓岩设备：
主立井采用HZ－6型中心回转抓岩机，全机由抓斗、提升机构、回转机构、变幅机构、固定装置和机架等部件组成。李村矿主井井筒净直径6.5m，故选用2台抓岩机。
2、3支护设备：
主立井基岩段单层井壁段选用MJY－3.6／8.2型单缝式整体移动液压金属模板砌壁。-180m～-509m为双层井壁，外壁选用MJY－3.6／9.1型单缝式整体移动液压金属模板砌壁，施工至509m时，再从下向上套内壁，采用10套金属组合模板，段高1.0m，循环倒用。
2.4其他主要施工设备计划表：
序号
设备名称
规格型号
数量
备注
1
凿井井架
V
1座

2
主提绞车
JKZ-2.8/15.5
1台

3
副提绞车
JKZ-2.8/15.5
1台

4
空压机
SA-120A
3台

5
凿井绞车
JZ2-25/1300
8台

JZ2-16/800
9台

2JZ2-16/800
2台

JZ2-10/600
12台

JZA2-5/1000
2台

6
提升天轮
φ3000
3个

φ2500
1个

7
凿井天轮
φ1000
18个

φ600
34个
单
φ600
4个
双
8
吊桶
3m³
2个

9
抓岩机
HZ-6
2台

10
挖掘机
CX55B
2台

11
卧泵
MD50-80*8
2台

12
开闭室
KYBS-10（6）
2所

13
箱式变电站
ZXB-10(6)/0.4-2*630
1台

14
主变电器
S9-2500/10/6
2台

15
下井变电器
KBSG-630/10（6）/0.69
1台

16
风机专用变电器
KBSG-315/10（6）/0.69
1台

17
通风机
BKJ-62-2
1台

18
搅拌机
JS-15OO
4台

19
电子自动计量系统
PLD-1600
2套

20
钻机
TXU-150
2台

21
注浆泵
YSB-250/120
1台

YSB-130/16
1台

QZB-50/60
1台

3 施工方法和施工工艺：
3、1掘进：
凿岩方法采用钻眼爆破:
1)爆破条件:
序号
名称
内容
1
井筒名称
李村矿主井井筒
2
井筒深度
566.8m
3
掘进直径和断面
7.5m S=44.2m2
4
岩石类型
表土占21.2%，砂岩占35.29%，泥岩占43.28%，煤0.23%，分f≥8及f<6两类
4
瓦斯等级
高瓦斯矿井
5
涌水情况
最大为400m3/h
6
钻眼方式
六臂伞钻
7
炸药类型
水胶炸药
8
炮眼直径
55mm
9
雷管类型
毫秒延期电雷管
2）爆破参数：

圈别
眼号
眼数
个
圈径
m
炮眼倾角
(0)
炮眼深度
炮眼位置
装药量

装药系数

起爆顺序

联线方式

备注
每个炮眼m
每圈炮眼m
眼间距mm
眼圈距mm
每个药包数
个
炮眼药量kg
每圈装药量kg
1
1~6
6
1.6
90
4.0
24
800
400
6
4.88
29.28
0.67
1.2
并联
1.第二组数为f<6时的爆破参数

2.在井筒掘进断面中心另设一空心眼，不埋放炸药
3.4
20.4
500
4
3.25
19.5
0.53
2
7~16
10
2.4
90
4.0
40
740
850
4
3.25
32.5
0.45
3
7~14
8
2.6
32
990
3
2.44
19.52
0.34
3
17~32
16
4.1
90
3.9
62.4
804
700
4
3.25
52
0.46
4
15~28
14
4.4
54.6
970
3
2.44
34.16
0.34
4
33~54
22
5.8
90
3.9
85.8
830
200
4
3.25
71.5
0.46
5
29~48
20
6.1
78
950
3
2.44
48.8
0.42

5
55~86
32
7.0
90
3.9
132.6
700
4
3.25
110.5
0.46
6
6
49~82
34
7.4
87
140.4
650
2.13
76.68
0.42
5
6
87~118
32
7.4
90
3.9
132.6
725

1
0.44
14.96
0.27
7

3）炮眼布置见附图一
4）爆破预期效果：
序号
爆破指标
单位
数量
1
炮眼利用率
%
87.9
2
每循环进尺
m
3.43
3
每循环爆破实体岩石量
m3
159.74
4
每循环炸药消耗量
kg
310.74（198.66）
5
单位原岩炸药消耗量
kg/ m3
1.94（1.24）
6
每米井筒炸药消耗量
kg/m
90.59（57.90）
7
每循环炮眼长度
m
477.4（325.4）
8
单位原岩炮眼长度
m/ m3
2.99（2.04）
9
每米井筒炮眼长度
m/m
139.59（94.87）
10
单位原岩雷管消耗量
个/ m3
0.76
11
每米井筒雷管消耗量
个/m
32

附图一：炮眼布置图

3、2装岩：
主井井筒净直径6.5m，故选用一台抓岩设备。
抓岩机的操作要与井筒爆破、砌筑井壁协调进行。路线如下：吊盘下部悬吊（正在爆破施工）→（爆破通风结束）抓岩机下放→（吊桶到达位置）开始抓岩→（抓岩结束）抓岩机提升至吊盘底部悬吊→（找平）砌筑井壁。
3、3支护：
主井井筒采用掘、砌混合作业，段高较小，不需临时支护。
基岩段采用素混凝土支护，支护厚度为500mm，混凝土强度等级为C35。施工时先按井筒设计的内径立好模板，然后将地面搅拌好的混凝土，通过管路送至浇灌的地点，浇铸而成。这种井壁具有可靠、成型规整、封水性好、便于机械化施工的优点。主立井基岩段单层井壁段选用MJY－3.6／8.2型单缝式整体移动液压金属模板砌壁。-180m～-509m为双层井壁，外壁选用MJY－3.6／9.1型单缝式整体移动液压金属模板砌壁，施工至509m时，再从下向上套内壁，采用10套金属组合模板，段高1.0m，循环倒用。
3、4辅助工作：
提升和排矸
提升方式的选择依据以下要求：矸石提升系统首先应能满足抓岩生产率和立井快速施工的要求；然后也应满足车场巷道施工时矸石提升的要求（未改绞前的提矸要求）；此外,凿井提升所需的安装时间要短,操作要方便,要能保证井上下安全生产。
吊桶容积的选择：吊桶初步选择两个3m3座钩式吊桶。提升设备的提升能力，是按照提升循环时间图计算后不同深度时的提升能力。
抓岩机将矸石装入吊桶提升出井，由各自的翻矸台自动翻矸系统经溜槽溜至地面，自卸汽车运到排矸场地。排矸公路自矿井工业场地西门起，与工业场地围墙平行向南布线，然后折向西南至矿井排矸场地，公路全长1.6km。该公路按厂外道路四级标准设计，路基、路面宽度。
通风
主井井筒施工工作面用风量计算如下：
按人数计算用风量：Q=4×30=120m3/min
按风速计算用风量：Q=60×0.15m/s×33.2 m2=298.5 m3/min
按炸药量计算用风量：Q=25×200.7kg=5017.5 m3/min
通风方式选择、设备选型、供风系统及悬吊方式：主井采用压入式通风。选用两台2BKJ№6/30型2×30kw风机，风机风量为600～260 m3/min，配φ800mm胶质风筒，风筒用钢丝绳固定悬吊在封口盘上。为降低风机噪音对周围环境的污染，局扇安装消音器，将局扇安装在井口专用机房内，风筒从封口盘进入井下。
排水
根据李村矿主、副立井井筒招标文件提供的有关地质水文资料，井筒涌水量较大。
考虑到涌水量的不确定性和安全需要，在工作面利用一台或二台BQF-30/25型风泵，将水抽到吊盘上的5 m3的水箱内，用设置在吊盘上的MD50-80×8型卧泵排水至地面。排水管选用φ108×4.5mm无缝钢管。
为了满足施工过程中各种设备的悬吊，可在井壁内埋设吊挂管路的专用悬臂钢梁，这种悬吊方式承载力大，安全可靠，而且一根钢梁可以吊挂多种设备。
压气供给
设备
型号
单台耗风量(m3/min)
打 眼
抓 岩
砌 壁
使用
台数
耗用量
使用
台数
耗用量
使用
台数
耗用量
伞钻
FJD-9
7
6
42

风动
马达

3.5
1
3.5

抓岩机
HZ—6
17

2
34

风 镐
C10
1.2

4
4.8

风动泵
BQF-II
5
1
5
1
5
2
5
振动器

2.5

4
10
合计

41

50.5

43.5

15
凿井期间用风量统计表
压风管与地面空气压缩机房布置方位相一致。钢管可由卡子固定于井壁上，一直到井下工作面。
⑤供电、照明和通讯
供电：
供电方式：根据甲方提供的供电条件，采用10KV双回路供电，拟在主井井口负荷中心附近建10kV/6KV临时变电所一座，采用箱式变电站集中供电。
设备选型：设置KYBS-10(6)KV开闭室两个，ZXB-10(6)/0.4-2*630箱变一座，安装S9-2500KVA /10/6KV主变压器两台，一台KBSG-630/10（6）/0.69KV下井动力变压器、一台KBSG-315/10（6）/0.69KV风机专用变，分别向井上、下施工动力设备、照明及生活设施供电。
信号照明：
在井口设信号室，采用KJTX-SX型成套信号系统，井下信号经井口信号室转到绞车房，井口及绞车房均有声光指示系统，并具有信号显示记忆功能。井口和吊盘配有探头，绞车房内通过电视监控系统可以对井口、吊盘及施工迎头进行监控。
主立井井口和稳车群设置自振式水银灯，井筒内在吊盘下均设置一台新型DKS250／127型竖井矿用投光灯。
通讯：
主立井井筒吊盘上设置抗噪音防爆电话机，通过井口交换台与地面、井下各重要场所进行通信联系，项目部安装40门程控电话自动交换机，以满足生产、调度、指挥之用。对外通过安装直拨电话进行联系。
井内电缆悬吊布置：
管路和电缆的布置原则：（1）管路、缆线以及悬吊钢丝绳均不得妨碍提升、卸矸和封口盘上轨道运输线路的通行;井口通过车辆及货载最突出部分与悬吊钢丝绳之间距不应小于100mm。另外,管路位置应充分考虑建井第二时期管路的使用。（2）风筒、压风管和混凝土输送管应适当靠近吊桶布置,以便于检修,但管路突出部分至桶缘的距离,应不小于500mm;超过500m时,宜采用井壁固定吊挂。此外,风筒、压风管、混凝土输送管应分别靠近通风机房、压风机房、混凝土搅拌站布置,以简化井口和地面管线布置。另外,压风管的位置不要影响梁窝开凿。（3）照明、动力电缆和信号、通讯、放炮电缆的间距不得小于300mm,信号与放炮电缆应远离压风管路,其间距不小于1.0m,放炮电缆须单独悬吊。
成井速度：
本次设计的炮眼深度是4m，炮眼利用率是90%，循环进尺是3.6m，每个循环是24个小时，正规循环率90％。大体上分成钻眼爆破、出矸找平、立模砌壁和出矸清底这四个大工序，且分成4个班，实行四六制，每个班工作6个小时。每个月的成井速度是97m。
主井基岩段外壁循环作业图：

3.1.3井筒安装工作：
凿井平面布置图：见附图二
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
主提吊桶
3m3
台
1
座钩式
2
副提吊桶
3m3
台
1
座钩式
3
抓岩机
HZ-6
台
2

4
卧泵
MD50-80*8
台
1

5
压风管
Φ159×4.5
趟
1
600m井壁固定
6
供水管
Φ57×3.5
趟
1
600m井壁固定
7
注浆管
Φ57×3.5
趟
1
无缝管井壁固定
8
排水管
Φ108×10
趟
1
600m井壁固定
9
动力电缆
U3×70+1×16
趟
1
600m
10
放炮电缆
U3×16+1×6
趟
1
600m
11
信号电缆
U3×6+1×4
趟
4
600m
12
通信电缆
U3×6+1×4
趟
1

13
照明电缆
U3×6+1×4
趟
1
600m
14
风筒
Φ800胶质
趟
2
封口盘悬吊

附图二：主井平面布置图
1井筒永久装备工作的内容：
包括罐道梁、罐道、井底支承结构、钢丝绳终端设施以及过卷装置、托罐等井内装备的安设。其中罐道和罐道梁是井筒装备的主要组成部分。
1、1罐道梁的安装：
首先将凿井用的吊盘改造成安装罐道梁用盘，吊盘的层间距和罐道梁的层距是一致的。下层盘钻锚杆眼，上层盘安装罐道梁。
1、2罐道安装：
罐道安装时在吊架上进行的，先安装中间并列两侧，再安装两边单侧罐道，最后用罐道水平间距尺检查。
2安装方案：
井筒安装可分一次安装和分次安装两种方式。其安装方向也分由上向下和由下向上两类。一次安装又具体分为分段循环一次安装法和逐层连续一次安装。
2、1一次安装：
优缺点：工时利用率较高，施工速度快；避免了工作盘的上下多次起落,减少了辅助作业时间；有利于提高工程质量；工作组织较复杂，但近来由于采用树脂锚杆固定井筒装备，为一次安装提供了有利条件；需要设备设施较多，吊盘要有活动折页，结构复杂。
2、2分次安装：
优缺点：简单、安全；能适应各种罐道梁层格布置；但安装设施需两次改装、施工工序重复、繁琐、施工时间长。
根据主井施工设备及施工条件，安装方案选取一次安装。

第二节 井巷过渡期
3.2.1主副井贯通方式及贯通通道的确定：
井筒施工安排风井提前两个月施工，主、副井共用一个冻结站，副井积极冻结期结束后，施工期间，主井开始积极冻结，待副井施工42天后，主井开始施工，由施工工期可知，主副风井可以同时施工到井底。
主、副井到底后，应尽早安排短路贯通，以便为提升、通风、排水、运输和供电等设施的改装创造条件。
选择临时贯通巷道时,应考虑的原则是：(1)主副井之间的贯通距离最短（尽可能直线）,弯曲最少,便于车场施工初期两井之间的运输调车；(2)巷道位置要考虑主井临时改装时的提升方位和二期工程（过渡期）重车主要出车方向；(3)应充分利用矿井设计中原有的辅助硐室和巷道,如无辅助硐室和巷道可利用,则应注意所开临时巷道在今后生产期间的充分利用,以减少施工费用；(4)与永久巷道或硐室之间应留有足够的安全岩柱（特别是在煤层中开巷）。
组织巷道快速施工,清理撒煤硐室通道作为贯通巷道，由副井施工队施工，与副井井底车场南侧贯通。贯通通道如图所示：

主副井短路贯通临时巷道示意图
1—副井马头门；2—副井；3—液压硐室；4—贯通巷道；5—主井；6—清理撒煤硐室
3.2.2主副井提升设备改装方案和施工的技术措施：
1提升设备改装的原则：
1）保证过渡期短，使井底车场及主要巷道能顺利地早日开工；
2）使主副井井筒永久装备的安装和提升设施的改装互相衔接；
3）改装后的提升设备应能保证井底车场及巷道开拓时期全部提升任务。
2提升设施的改装方式的选择：
提升设施的改装有两种方式：主井-副井-主井改装方式和副井-主井改装顺序。
主井-副井-主井改装顺序，改装方案的特点是:随着主副井提升的交替转换,提升能力在不断增加,副井吊桶提升为井下施工服务的时间很短,待主井换用临时罐笼后,基本上可以满足井底车场施工的需要。到车场施工全面展开,井下机电安装已经开始,需要更大的提升能力时,副井的永久罐笼已交付使用了。
副井-主井改装顺序，这个方案的最大不足之处是吊桶提升为车场施工服务的时间过长,尽管可在井底设有临时卸矸台,但是提升仍受限制,大型设备下放不方便,人员上下也不安全。
根据以上所述，第一种方案较第二种方案有很大的优势。概括为：①能很好的满足矿井提升能力的要求；②为矿井的人员及材料提升可靠的安全保障；③方便和加快大型设备的下放和提升。
综上所述，本次设计选用主井-副井-主井改装顺序的方式。
3施工的技术措施：
两个井筒同时到底后，1）主井改装为临时罐笼（多用钢丝绳罐道）。同时,副井向主井短路贯通,副井暂用V形矿车通过溜槽向副井吊桶内翻矸。因为设计凿井设备布置时已考虑到提升改装这个因素,改装工作只一两个月左右即可完成。2）一旦主井临时罐笼能正常运行,可以担负井下施工的提升任务后,副井即停下来,进行永久提升设施安装,包括:换永久井架(或井塔)；安永久提升机；装备井筒,挂罐笼；试运转等；并一次建成井口房。用钢井架,一般提升机,此阶段约需五六个月左右；用井塔,多绳摩擦轮提升机,一般需时1年左右。3）副井安装完毕能担负井下施工任务时,主井再拆去临时罐笼,进行永久提升设备安装。其中为了保证贯通后的提升能力,副井投入使用的时间至迟应在主副井与风井贯通前。
3.2.3过渡期的运输、通风、排水系统及设备的改装措施：
1运输系统的改装：
本次设计的井巷过渡期运输与运输系统的变化，按照时间顺序，可以分为三个阶段。
1、1主副井未贯通前：
主副井到底后，在进行主副井贯通巷道掘进时，一般用吊桶提升。当运输距离在7.0m以内时，可将矸石直接装入吊桶，当运输距离大于7m时，应铺设轨道以便运输。
1、2副井吊桶提升期：
这一时期是指主副井贯通后主井正在进行改装，运输距离一般在30-100m，故多采用V形矿车，其容积为0.6m³，运输比较轻便灵活。巷道的各直角交叉点处可铺设调车用的转盘。矸石用V形矿车翻装到吊桶内，地面的排矸运输系统与凿井时期相同。
1、3主井临时罐笼提升期：
这一时期是指主副井贯通后主井正在进行永久改装，有若干个工作面，运输距离在200-300m以上，这时已经使用了临时罐笼，采用1tU型矿车。同时设有临时翻罐笼进行翻矸。从翻罐笼到排矸场之间用V型矿车进行运输排矸。直到副井永久安装完毕，才停止主井临时罐笼提升，使用副井永久罐笼提升，这时井上下运输工作可以大为改善。
2通风系统的改装：当主副井未贯通前，仍然是利用原来凿井时的通风设备进行通风，但需将风筒接长到各掘进工作面。主副井贯通后，应迅速改装通风设施，使之形成主井进风，副井出风系统。通风设施的改装方案为：
将主副井内原有的风筒分别拆除,然后将主要通风机移到井下主副井贯通联络巷内,仍保持主井进风，副井出风的通风系统。如下图所示：
图4—3主副井贯通后通风设施的改装
1—主井；2—副井；3—局部通风机
这个方案,虽然增加改装工作,但便于密闭,能增加有效风量,两个井筒内均无风筒,通风阻力较小,对井筒改装工作也有利。对独头巷道,可以安设局部通风机辅助通风。
在设计通风系统时,应注意同时串联通风的工作面数最多不超过3个。超过时,各工作面爆破顺序必须由里到外先后进行,人员应同时全部撒出。有时为了改善通风效果,避免多工作面