立井井筒梯子间施工组织设计1542.docx
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1、立井井筒梯子间施工组织设计审批总工:安全副总经理:会审人员机电副总:工程科:安检科:调度室:机电科:项目负责人:编 制:编制单位:2008年5月13日立井井筒装备施工组织设计 来校验安全系数吊盘绳悬重:12150kg+3911kg+541kg=16602kg每根钢丝绳重量:16602kg X 3/5=9961kg安全系数:n=663KNX 1. 197 + 9. 81/9961kg=8. 126所选钢丝绳符合要求3、吊盘稳车选型根据上述计算选用两台10T稳车符合要求4、主提升机选用JK1.6绞车,钢丝绳选用18X7-28不旋转 绳。吊桶选用In?,因为载重量不大,所以安全系数足够,在此 不再验
2、算。5、排水管路下放时钢丝绳及稳车选型计算排水管路直径80mm X 10mm每次下放长度100m,管子重57. 95kg/mX50m2900kg吊挂件重 50kg预选钢丝绳重286X 19+FC15701根钢丝绳重 2. 71kg/mX477m=1293kg安全系数 n=377KNX 1. 1974-9. 81/( 1293kg+2900kg+50kg)10. 85通过验算选用钢丝绳及稳车符合要求。根据数据情况以及已知条件,设计风井断面直径为7. 5mo5. 3.1风量计算按下列要求分别计算,并取其中的最大值。按井下同时工作的最多人数计算Q = 4NK(5. 1)式中:Q矿井总供风量,m3 /
3、min;N井下同时工作的最多人数,人;4每人每分钟供风标准,m3 /min;K矿井通风系数,取1.2。每个工作面同时工作的最多人数为30人,再加上掘进工作面、 绞车房、井下其他碉室共计120人,所以井下同时工作的最多人 数为150人。Q=4X 150 X 1. 20=720m3 /min=12 m3/so按瓦斯涌出量计算采二 100 采,(5.2)式中:Q米米煤工作面需要风量,m3/inin; q米 米煤工作面相对瓦斯涌出量,m3/min;工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数,即该工作面 瓦斯绝对涌出量的最大值与平均值之比。通常,机采工作面可取 1.21.6;炮采工作面可取1.42.0。本矿井
4、相对瓦斯涌出量平均为45. 8m3/t,绝对 瓦斯涌出量为:=140 0(5. 3)式中:绝对瓦斯涌出量,m3/min;T月产量,t/月;相对瓦斯涌出量,45.8m3/t; n月工作日,d/月,30- (365-320) /12=26. 25。计算得:=83400X45. 8/1440/26. 25=101. 05 m3/min0采二 100X101. 05X1. 4= 14147. 11 m3/min=235. 79 m3/s0按照取最大值原则,矿井需风量为14147. 11 m3/mino5. 3.2断面尺寸的确定风井井筒断面尺寸主要根据所需通过的 风量来确定。有梯子间的风井有效净断面积为
5、:0=_(5.(4) 式中:0有效净断面积,mo设梯子间时,0=S-A,其中S 为井筒净断面积,A为梯子间所占面积,目前一般取A=2.02.5ni2;Q井简所需通过的风量,/s ;V允许最大风速,设普通梯子间的风井V / + 2.55/ l、一、628(5. 5)将 =14147. Ilm3/min代入式中,通过计算可知设有梯子间的 风井断面三6.33m。因为7. 5m6. 33m,所以设计风井断面直径为7. 5m成立。平面挡土墙公式计算的地压值与井筒深度成正比,而圆通型挡土 墙的地压值在浅部变化明显,随深度增加,地压增长率越来越小, 在极限深度后达到最大值而几乎不再增加,如图5-1所示。在
6、一般设计中,常用重液公式(=计算基岩的地压,常用秦氏公式与修正后的秦氏公式。通过对于 矿区井筒段基岩的性状了解,选择采用采用修正的秦氏公式计算 基岩地压。修正的秦氏公式为:上二( +l/i +1 +2/i +2 + +1 h (5. 7)4=(+1) +1+2h +2 + + Lh 1 +h )(5.8)式中: 岩层的重度;h岩层厚度;岩层侧压力系数。通过调查矿井,了解到按秦氏岩石分类矿井的井筒段基岩均为弱 岩层,通过查阅表5-2可知,弱岩层岩石秦氏水平侧压力值为 0. 1640表5-2秦氏水平侧压力系数值Table 5_2 Qins lateral pressure coefficient
7、values计算基岩的地压,常用秦氏公式与修正后的秦氏公式。通过对于 白音华矿区井筒段基岩的性状了解,选择采用采用修正的秦氏公 式计算基岩地压。修正的秦氏公式为五、劳动组织:井筒装备施工复杂,需多工种互相配合,交叉作业,为提高施 工进度,安排两班作业,每班配备人员如下:1、井筒内作业人员:钳工2人,起重工2人、电焊工2人、信号工1人。2、地面作业人员:起重工2人,电焊工2人,信号工1人,绞车工1人3、管理及后勤人员:项目副经理1人,技术人员1人,安质人员1人,材料员1 人,司机1人。参加施工人员总数:13人/班X3班+5人二44人六、施工质量标准:在人员进点后即进入准备期,准备期内完成地面临时
8、设施和凿井 措施工程。待接到冻结单位试挖通知后,即可进行试挖,试挖成功后施工永 久锁口,并进行简易封口;井筒正式掘砌施工,冻结段外壁采用 综合机械化配套的立井混合作业施工方案。该方案并帮围岩暴露 时间短,不需临时支护,施工安全,简化了施工工序,辅助时间 少,并能实现工种专业化,有利于提高工人的操作技术水平、实 现正规循环、保证施工质量和进度。冻结段内壁采用金属装配式 模板一次或分次套砌。冻结段壁座采用短段掘砌锚喷临时支护、 长段套壁的施工方案。按井壁结构的不同可将井筒由上而下分为锁口段(井深0-10m)冻结段(井深-H-78.9m)和基岩段(-78. 9-340. 5m)。锁口段设计段长10m
9、,为单层井壁,钢筋碎结构,设计有安全出 口和风胴口。冻结段外层井壁厚度550mm,内层井壁厚度550mm,均为现浇钢 筋税结构,税强度等级C30;受力筋型号为直径20nHl1、22nlln、25mm、28mm的 HRB400钢筋,箍筋型号为直径16mm的HPB235钢筋;在外层 井壁与围岩结合处放置厚2575mm的聚苯乙烯泡沫板;在内、 外层井壁之间,夹放两层厚1.5nimHDPE高分子塑料夹层。5. 5. 3永久锁口施工永久锁口:锁口指的是竖井(风井、斜井、斜坡道)等开口处的 加固措施。因为大多数开口段都是浮土或者不稳固围岩。为了保证井筒 整体的稳固性,开口段必须加固(锁口)。永久锁口设计壁
10、厚为nOOmm,性强度等级C30o风井井口设计 标高为+40. 00m,风井井口及周边的自然地坪标高为+37. 800m。结合上述条件,为方便施工,确定凿井期间封口盘标高为 +38. 800m,因此凿井期间永久锁口施工段长为 6m o5. 5. 4井颈段外壁施工 永久锁口施工完成后,在锁口上铺设简易封口,作为井颈段施工 时的临时封口盘。本段掘砌段高1.8m,采用环行台阶挖掘方式,先挖罐 窝,再挖净断面,最后集中开帮;采用人工挖掘,吊桶提升排土, 采用208mm钢管做溜灰管下料,金属装配式模板砌壁;人员通 过挂锁在井口的安全梯上下。永久锁口及井颈段施工前应根据现场情况专门编制施工作业规 程,结合
11、实际情况确定锁口及井颈段施工工艺和锁口防沉降措施。根据白音 华东风井筒水文地质情况,井颈形式选为倒锥形井颈。其中在地 表下6m处支护厚度初步定为L8ni,采用浇筑混凝土。此种情况井壁竖向荷载仅为井壁自重和井筒装备重量o其最不利 荷载出现在冻结壁解冻尚未完全融化,冻结压力消失而水土压 力对井壁的围抱力尚未显现,一般此时井筒尚未装备。可以用用二计算井壁竖向自重压应力。由于井壁实际上处于三向受压状态,故需按形状改变比能理论校 核其强度。井壁计算截面处内缘切向应力最大,外缘径向应力最大,内缘径 向应力为零,井壁承载最不利点在内缘,权应按井壁内缘来验算 井壁强度。径向应力:=0切向应力:=13.688
12、N / mm2竖向应力:=1. 4x 0.025 x 78.9 =2. 76N /mm2三向应力的计算相当应力为:=卜城 + 碎 + 琉一 %生 _ GRz _ Oz = 12.54N / mm2 fe = 15N /nun2满足强度要求。5. 6壁座设计近年来,为了减小冻结孔圈径和冻结壁厚度,壁座位置处将内、 外层井壁间的夹层取消,改为整体浇筑,用内外层整体浇筑段井 壁和基岩井壁的收台来代替大壁座。1)壁座位置选择整体浇筑壁座位置确定原则:(1)壁座(或整体浇筑段)必须设在坚硬稳定岩层中,避免设置 在破碎带和断层附近。壁座(或整体浇筑段)底部应比井筒的冻结深度浅58m。(3)壁座(或整体浇筑
13、段)尽可能设在基岩浅部,使壁座真正承 托井简重量,同时减小冻结段的井壁深度,节省材料,加快施工 进度,减少建井费用。2)双层钢筋混凝土复合井壁的壁座设计(1)壁座砌筑高度计算(H)在冻结井筒刚解冻冻结壁尚未完全融化之际,冻结压力已消失而 水土压力尚未显现,同时考虑采用普通法施工的基岩段砌壁又未 达壁座时,壁座承受着其上部全部内、外层井壁的重量和壁座的 自重,若不考虑井简纵向附加力的作用,这种情况是壁座的最不 利荷载情况。壁座由其下部台阶围岩的承载力和其侧面围岩与璧座外缘混凝 土的粘结力来承载,根据平衡条件可计算出璧座高度。如图5-2 所示。图5-4壁座设计示意图Figure 5-4 Schem
14、atic diagram of wall base design Ff 兀(皤-三 2-( 2-2) (5.22)式中:设于稳定基岩中的壁座高度,m; 荷载系数,取n=1.3;壁座以上井简内、外壁的重量,MN;,壁座内、外半径,m ; 普通凿井法施工的基岩段井壁外半径,m;壁座下部围岩容许压应力,坚硬致密的岩石 =33.5MPa,中硬岩石=2. 5MPa,软岩=2MPa ; 壁座外缘与围岩的粘结强度,与壁座的混凝土强度等 级、围岩岩性有关,二0.52MPa,混凝土强度等级高、围岩岩性好取上限值,反之取下限值;钢筋混凝土容重,取0. 025MN/II13 ;在水土重液作用下,表土段外层井壁所受到
15、的浮 力,MN(兆牛顿),F=0. 01;表土段井筒外层井壁体积,m30(2)内外壁整体浇筑段高度设计(h)Gn +四(国-悦h 2 4(5. 23)1 式中:h按承受内层井壁重量计算的内外壁整体浇筑段高度,m;1 壁座以上内层井壁重量,MN ;,壁座中内、外壁分开施工段内层井壁的内、外直径,m ;混凝土的抗剪设计强度,N/m2,按表5-6选用。表5-6混凝土容许抗剪强度Table 5-6 Allowable shear strength of concrete混凝 土 C30C35C40C45C50C5560强度等一、概述:灵石安苑煤业立井井筒净径4m,井深200m,井筒内梯子梁 用螺栓连接
16、在井壁金属托架上,金属托架用树脂锚杆固定于上, 南侧设有玻璃梯子间,梯子间层间距为6m。煤田面积大,储量丰富可靠煤层厚,埋藏深度变化较大。地质构造简单,煤层倾角缓,煤层赋存稳定。地形平坦,岩层较软,相对高差不大,有利于开采和地面设 施布置。瓦斯情况:相对瓦斯涌出量45.8m3/t。爆炸性:煤尘无爆炸危险。自燃性:自燃等级为III级,自燃倾向性为不易自燃。常温常 压条件下的吸氧量WO.40cm3/g干煤,含硫2.00%。本矿井可采煤层为优质中灰低硫褐煤主要用于发电,也可作 气化原料和锅炉燃料,有的可用来制造磺化煤或活性碳,有的可 作提取褐煤蜡的原料。矿井设计年产量:100万吨/年;矿井设计月产量
17、:8.34万吨/月;矿井设计日产量:0.278万吨/日;矿井年工作日数,每天工作班数,每班工作小时数,矿井每 天净运输和提升小时数矿井设计年工作日320d,每天三班作业,其中两班采煤,1. 101.221. 341.441. 541.641. 743)考虑井筒负摩擦力作用(1)壁座高度计算(H)a.壁座以上井筒内、外壁重量。素混凝土的理论重量参考混凝土结构设计规范GB50010-2010, 第164页有关说明,C20C80的混凝土质量密度(即容重)应取 22002400kg/m3。 1立方钢筋混凝土重量是25KN,即约为2551kg/m3 oG 二 X (4. 8523. 752) X (78
18、. 96) X0. 02551=59. 787MN b.在水土重液作用下,表土段外层井壁所受到的浮力(风井井口 标高为+37. 800m第一含水层水位标高+22. 3m)二 X (4.8524.32) X (78.915.5) X0. 01=10. 02 MN=2 X4. 88X (78.96) X0. 05=111. 706 MN壁座内半径n=3. 75m,外半径R=4. 88m,基岩段井壁外半径R=4. 25mo壁座下部围岩为中粒砂岩,其容许压应力取=3. 85N/mm2 o 混凝土强度等级C45,取粘结强度=1. 45N/mm2 o荷载系数二1. 35。(G + Pf)-Ff- n(Rl
19、 -22(2 -2)1. 35 X (59. 787 + 111. 706) - 10. 02 -(4. 882 - 4. 252)X 3. 85=2 X 4.88 X 1.45 - 1.35(4.882 - 3.752) X0. 02551=3. 5取H二6(2)计算内、外璧整体浇筑段高度h按整体浇筑段的抗剪力与 内层井壁重量相平衡计算,同时考虑壁间注浆封浆要求。壁座以上内层井壁重量= X (4. 32 - 3. 752) X (78. 9 6) X 0. 02551 =25. 8539 MN壁座附近内层井壁内直径d=7. 5m,外直径D=8. 6mo C45混凝土 的容许抗剪强度a1h G
20、n + CDb 25.8539 + - (8.62 - 7,52) x 8 x 0,02551:=1. 44 N/mm2X 8.6 X 1.44=0. 7378取h=5在人员进点后即进入准备期,准备期内完成地面临时设施和凿井 措施工程。待接到冻结单位试挖通知后,即可进行试挖,试挖成功后施工永 久锁口,并进行简易封口;井筒正式掘砌施工,冻结段外壁采用 综合机械化配套的立井混合作业施工方案。该方案井帮围岩暴露 时间短,不需临时支护,施工安全,简化了施工工序,辅助时间 少,并能实现工种专业化,有利于提高工人的操作技术水平、实 现正规循环、保证施工质量和进度。冻结段内壁采用金属装配式 模板一次或分次套
21、砌。冻结段壁座采用短段掘砌锚喷临时支护、 长段套壁的施工方案。5. 5. 2风井井壁结构初步设计按井壁结构的不同可将井筒由上而下分为锁口段(井深0 TOm)、冻结段(井深-H-78. 9m)和基岩段(-78. 9-340. 5m)。锁口段设计段长10m,为单层井壁,钢筋碎结构,设计有安全出 口和风碉口。冻结段外层井壁厚度550mm,内层井壁厚度550mm,均为现浇钢 筋税结构,验强度等级C30;受力筋型号为直径20mm、22mm. 25mm、28mm的HRB400钢筋,箍筋型号为直径16mm的HPB235钢筋;在外层井壁与围岩结合处放置厚2575mm的聚苯乙烯泡沫板;在内、 外层井壁之间,夹放
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