新建煤礦施工方案設計一、工程概況1.1項目基本信息本項目為新建年產1.2Mt的現代化礦井，設計服務年限50年，采用立井開拓方式，井田面積約28km2，可采儲量1.8億噸。礦井設計深度650m，主采3#煤層平均厚度4.5m，傾角8-12°，屬中厚煤層。根據地質勘探資料，礦井瓦斯絕對涌出量預計8.5m3/min，煤層具有弱沖擊傾向性，水文地質條件中等復雜，存在老空水、頂板水等水害威脅。1.2主要建設內容井筒工程：主立井（直徑5.5m，深度680m）、副立井（直徑6.5m，深度675m）、風井（直徑4.8m，深度660m）井底車場及硐室：環(huán)形車場、中央變電所、水泵房、等候室等主要巷道：運輸大巷（3200m）、回風大巷（3100m）、采區(qū)上下山（1800m）首采工作面：采用綜采放頂煤工藝，工作面長度180m，走向長度1500m地面設施：主副井提升系統(tǒng)、通風機房、壓風機房、選煤廠（1.5Mt/a）、辦公生活區(qū)等1.3工程地質條件根據三維地質建模成果，井田內發(fā)育3條主要斷層（F1、F2、F3），最大落差35m，煤層頂底板以砂質泥巖為主，普氏系數f=3-5。3#煤層瓦斯壓力0.8-1.2MPa，瓦斯含量6.5-8.2m3/t，煤塵具有爆炸危險性，煤層自燃傾向性等級為Ⅱ類（自燃），發(fā)火期3-6個月。二、施工部署2.1施工總體流程準備階段（3個月）：完成施工組織設計審批、施工隊伍進場、設備安裝調試、臨時設施建設井筒施工（12個月）：先施工風井，后施工主副井，采用凍結法穿過表土層（厚度85m）井底車場施工（6個月）：與井筒到底后平行作業(yè)，先施工主要硐室巷道開拓（18個月）：采用"先抽后掘"工藝，優(yōu)先施工瓦斯抽采巷道采區(qū)準備（10個月）：完成首采區(qū)上下山及回采巷道施工設備安裝（5個月）：綜采設備、運輸系統(tǒng)、通風系統(tǒng)安裝調試聯合試運轉（2個月）：全系統(tǒng)帶負荷試運行2.2施工隊伍配置井筒施工隊：2個專業(yè)隊伍，配備TBM掘進機2臺，配套瓦斯檢測裝置（濃度超1%自動斷電）巖巷施工隊：3個隊伍，采用鉆爆法施工，配備鑿巖臺車、耙斗裝巖機煤巷施工隊：2個隊伍，采用綜掘機施工，配套除塵系統(tǒng)安裝隊伍：1個專業(yè)安裝隊，負責機電設備安裝調試防治水隊伍：專業(yè)防治水團隊，配備超前鉆探設備6臺套2.3主要施工設備設備類型規(guī)格型號數量主要參數TBM掘進機EBZ2602臺截割功率260kW，適應巖石硬度f≤8綜掘機S1503臺截割直徑5.0m，生產能力300m3/h鑿巖臺車HCJ34臺液壓驅動，3臂作業(yè)瓦斯抽采鉆機ZDY6000LD5臺鉆進深度300m，扭矩6000N·m混凝土噴射機PZ-96臺生產能力9m3/h螺桿式空壓機20m3/min4臺排氣壓力0.8MPa，電機功率110kW2.4施工進度計劃采用Project軟件編制四級進度計劃體系，關鍵線路為：風井施工→井底車場→運輸大巷→采區(qū)上山→回采巷道→設備安裝。設置5個關鍵里程碑節(jié)點，實行周調度、月考核制度，采用BIM技術進行進度動態(tài)管控。三、關鍵施工技術3.1井筒施工技術凍結法施工：凍結孔布置：外圈孔間距1.2m，內圈孔間距1.5m，深度95m制冷系統(tǒng)：采用氨制冷，鹽水溫度控制在-28℃~-32℃井筒掘進：采用短段掘砌混合作業(yè)，段高2.0m，液壓滑模澆筑混凝土（強度C40）TBM掘進技術：超前地質預報：配備地質雷達和超前鉆探系統(tǒng)，預報距離30m支護參數：噴射混凝土+錨桿+金屬網聯合支護，錨桿長度2.5m，間排距800×800mm出矸系統(tǒng)：皮帶輸送機+箕斗提升，實現連續(xù)出矸3.2巷道施工工藝巖巷鉆爆施工：爆破參數：周邊眼間距500mm，抵抗線600mm，裝藥集中度0.3kg/m掏槽方式：采用楔形掏槽，掏槽眼深度比其他眼深200mm支護工藝：初噴混凝土（50mm）→打錨桿→掛網→復噴至設計厚度（150mm）煤巷綜掘工藝：截割參數：截割深度500mm，牽引速度3-5m/min支護方式：高強錨桿（φ22×2400mm）+錨索（φ17.8×6300mm）+W鋼帶除塵系統(tǒng)：采用長壓短抽通風，配合除塵器，粉塵濃度控制在2mg/m3以下3.3支護技術方案井筒支護：表土段采用鋼筋混凝土支護（厚度600mm），基巖段素混凝土支護（厚度400mm）大巷支護：采用錨網噴+錨索聯合支護，混凝土強度C30，支護厚度150mm采區(qū)巷道：煤巷采用高強錨桿+W鋼帶支護，頂板破碎帶增設錨索沖擊地壓防治：強沖擊危險區(qū)采用U型鋼支架+注漿加固，支架間距600mm3.4防治水技術超前探測：采用"物探先行、鉆探驗證"方法，巷道掘進前采用地質雷達和鉆探進行超前探測，探測距離≥30m疏水降壓：在井底車場設置中央水泵房，安裝3臺MD280-43×8型水泵（2用1備），排水能力280m3/h注漿堵水：對斷層破碎帶采用超前預注漿，注漿壓力2-3倍靜水壓力，采用水泥-水玻璃雙液漿四、災害防治專項措施4.1瓦斯防治瓦斯抽采系統(tǒng)：地面永久抽采系統(tǒng)：2臺2BE3420型水環(huán)真空泵，抽采能力200m3/min井下移動抽采系統(tǒng)：4臺CBF510型抽采泵，配套Φ315mmPE抽采管路抽采工藝：采用順層鉆孔+穿層鉆孔聯合抽采，鉆孔直徑94mm，間距3m監(jiān)測監(jiān)控：安裝KJ90X型安全監(jiān)控系統(tǒng)，實現瓦斯?jié)舛?、風速、溫度等參數實時監(jiān)測采掘工作面安設2臺甲烷傳感器（T1、T2），報警濃度≥0.8%，斷電濃度≥1.0%爆破作業(yè)面配備便攜式瓦斯檢測儀，實行"一炮三檢"制度管理措施：建立瓦斯日報制度，總工程師審批簽字高瓦斯區(qū)域實行"風電閉鎖"、"瓦斯電閉鎖"瓦斯?jié)舛瘸^1.5%時立即停產撤人，采取措施處理4.2水害防治探放水措施：執(zhí)行"預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采"十六字方針采用ZDY4000S型鉆機進行超前鉆探，鉆探深度50m，超前距20m老空水探放實行全程視頻監(jiān)控，數據保存≥6個月防治水工程：建立三級排水系統(tǒng)：工作面→采區(qū)→中央水泵房對F1、F2斷層帶施工截水帷幕，注漿孔間距1.5m，深度穿過斷層帶5m配備4臺應急排水泵，總排水能力500m3/h4.3防滅火措施監(jiān)測系統(tǒng)：安裝束管監(jiān)測系統(tǒng)，分析CO、O2、CO2等氣體濃度采空區(qū)埋管注氮，注氮量200m3/h，氧濃度控制在8%以下防火工程：工作面上下隅角采用高分子材料充填，減少漏風順槽鋪設注漿管路，采空區(qū)注漿防火井下動火作業(yè)辦理許可證，配備滅火器材火區(qū)管理：建立火區(qū)管理臺賬，繪制火區(qū)位置關系圖封閉火區(qū)采用地面鉆孔注漿，墻體內預埋觀測管火區(qū)啟封前進行可行性論證，編制專項措施4.4沖擊地壓防治監(jiān)測預警：安裝微震監(jiān)測系統(tǒng)（ARAMISM/E），監(jiān)測范圍覆蓋全礦井采用應力在線監(jiān)測系統(tǒng)，每50m布置1個監(jiān)測點強沖擊危險區(qū)配備便攜式應力傳感器，實時監(jiān)測防治措施：區(qū)域措施：煤層預注水、大直徑鉆孔卸壓（孔徑120mm，孔深15m）局部措施：工作面超前支護、巷道加強支護實行分區(qū)管理：強沖擊區(qū)作業(yè)≤9人，中等沖擊區(qū)≤15人五、智能化建設5.1智能化掘進系統(tǒng)遠程操控掘進機：配備激光導向、自動截割系統(tǒng)，實現井下無人操作智能裝運系統(tǒng)：皮帶運輸機安裝煤流傳感器、自動張緊裝置和除鐵器錨桿支護機器人：實現自動定位、鉆孔、安裝錨桿一體化作業(yè)人員定位系統(tǒng)：采用UWB技術，定位精度≤0.3m，實現人員軌跡追蹤5.2智能化采煤系統(tǒng)綜采工作面自動化：采煤機記憶截割、自動跟機移架支架電液控制系統(tǒng)，實現鄰架操作工作面視頻監(jiān)控全覆蓋，數據上傳至地面調度中心智能監(jiān)測系統(tǒng)：安裝礦壓監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測支架工作阻力煤巖識別系統(tǒng)，自動調整采煤機截割參數乳化液泵站壓力、濃度自動監(jiān)測，實現智能配比5.3智能輔助系統(tǒng)通風系統(tǒng)：主要通風機實現變頻調速，風量智能調節(jié)排水系統(tǒng)：水泵房無人值守，實現自動啟停和輪換運行提升系統(tǒng)：主井提升機實現全自動運行，具備故障自診斷功能供電系統(tǒng)：井下變電所實現無人值守，遠程控制斷路器5.4信息化管理平臺三維可視化管理系統(tǒng)：整合地質、采掘、設備等數據，實現礦井透明化管理生產執(zhí)行系統(tǒng)（MES）：實現生產計劃、調度、統(tǒng)計一體化管理安全監(jiān)控系統(tǒng)：集成瓦斯、粉塵、溫度等監(jiān)測數據，實現智能預警應急指揮系統(tǒng)：建立井上井下一體化通信網絡，實現應急聯動六、質量與安全管理6.1質量管理體系質量目標：單位工程合格率100%，優(yōu)良率≥90%，杜絕重大質量事故管理措施：實行"三檢制"（自檢、互檢、交接檢）和專業(yè)檢查相結合關鍵工序實行質量終身責任制，留存影像資料原材料進場實行"二維碼"追溯管理，每批次進行檢驗質量標準：巷道掘進：斷面規(guī)格允許偏差±150mm，錨桿錨固力≥180kN混凝土工程：表面平整度≤8mm/m，強度達標率100%設備安裝：主軸水平度≤0.1mm/m，軸承溫升≤40℃6.2安全管理措施安全制度：建立"三違"管理制度，實行積分考核重大風險實行"一險一策"，制定專項管控措施實行領導帶班下井制度，每班有礦領導現場指揮安全培訓：特種作業(yè)人員持證上崗，每年復訓一次新工人入井前培訓不少于72學時，考核合格方可上崗每月開展安全技術比武，提升操作技能應急管理：編制18項專項應急預案，每季度組織一次演練井下設置避難硐室，配備自救器、食品、飲用水等建立應急物資儲備庫，儲備足夠的搶險救援物資6.3環(huán)境保護措施粉塵控制：掘進工作面安裝高效除塵系統(tǒng)，粉塵濃度≤2mg/m3地面料場設置封閉料棚，出入口安裝洗車平臺運輸道路硬化處理，配備灑水車定期灑水降塵廢水處理：建設礦井水處理站，處理能力2000m3/d，回用率≥80%生活污水處理后用于綠化灌溉，實現零排放固廢利用：煤矸石用于制磚或充填采空區(qū)，綜合利用率≥95%生活垃圾實行分類收集，由環(huán)衛(wèi)部門定期清運6.4文明施工井下文明生產：巷道內無雜物、無積水、無淤泥材料分類碼放整齊，懸掛標識牌管線吊掛平直，高度符合規(guī)定地面文明施工：施工場地硬化，設置排水溝和洗車平臺臨時建筑布局合理，符合消防要求設置安全警示標志，夜間照明充足七、施工保障措施7.1組織保障成立項目經理部，設置技術、安全、質量、調度等職能部門，建立健全各項管理制度，明確各崗位職責，實行目標責任制考核。7.2技術保障組建專業(yè)技術團隊，與科研院所合作開展技術攻關，推廣應用新技術、新工藝、新設備。編制詳細的施工技術措施，進行全員技術交底。7.3物資保障建立中心料庫，實行ABC分類管理，主要材料儲備量滿足15天以上用量。與供應商簽訂長期供貨協(xié)議，確保物資供應及時。7.4資金