井巷工程课程设计

1《井巷工程》课程设计某矿井巷道断面设计与施工设计者：赵勇序号：21108205班级：采矿10-6指导老师：田建胜中国矿业大学应用技术学院2011年12月2前言煤炭工业是国民经济中的基础工业，它为许多重要工业部门提供原料和能源。我国能源结构以煤为主的格局在今后较长的一段时间内不可能改变，国民经济的发展将对煤炭产业的增长提出更高的要求。而煤炭工业生产的发展，又取决于煤炭工业基本建设及开拓延伸工作能否及时的、持续不断的提供煤炭的场地。所以为了更好的将所学到的知识运用到实践当中，学习井巷课程设计是《井巷工程》课程的重要环节之一。为了使我们对《井巷工程》这门课程中所学的基本知识、基本理论及基本方法有个全面系统的掌握，并进行井巷设计和施工设计。通过本设计，我们将对《井巷工程》课程有个深入的全面的了解，并学会利用各种工具书及参考文献资料，我们以团队协作的方式来解决设计中相关的问题。其任务是设计巷道断面施工图和巷道施工技术措施。通过设计来巩固学生所学的专业理论知识，使学生掌握巷道断面施工图和巷道施工措施的设计内容和编制方法，是学生得到一次分析和解决工程技术问题能力的基本训练，并且进一步提高学生的运算和绘图能力，培养学生独立阅读资料、掌握技术信息和编写技术文件的能力。由于编者水平有限，不足之处在所难免。希望读者能给与批评或指正，在此先道一声谢谢！请直接与本书的责任编辑联系。编者2012年1月1日3目录第一章.巷道断面设计1.1选择巷道断面形状1.2确定巷道净断面尺寸1.3确定巷道设计掘进断面尺寸和计算掘进断面尺寸1.4布置水沟和管线1.5计算巷道进工程量及材料消耗1.6绘制巷道断面施工图、编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗表第二章.钻眼爆破工作2.1选择钻眼机具2.2选择爆破器材2.3编制巷道掘进爆破图表2.4钻眼爆破的安全事项第三章.巷道掘进的通风工作3.1确定通风方式3.2选择局扇和风筒3.3通风设备的布置3.4通风管理工作第四章.岩石装运工作4.1岩石装运工作的重要性4.2装岩机型号和数量的确定4.3确定巷道掘进调车和运输方式4.4装岩机与调车设备在巷道中的布置第五章.支护工作5.1临时支护45.2巷道永久支护5.3永久支护技术措施及质量要求第六章.巷道掘进的辅助工作6.1工作面压风和水的供应6.2工作面排水6.3工作面供电6.4工作面测量工作6.5其它辅助工作第七章.编制巷道施工循环图表7.1确定循环作业方式7.2确定一循环各工序的工作量7.3确定一循环各工序所需的时间7.4编制循环图表第八章.施工劳动组织第九章.技术经济指标第十章.绘制巷道施工布置图10.1巷道施工平面图10.2巷道施工纵剖面图10.3巷道临时施工断面图10.4巷道永久支护断面图5设计条件兖州矿业集团济宁三号井为1998年投产的现代化大型矿井，设计生产能力为5Mt/年，服务年限为81年。采用立井开拓、单水平倾斜大巷条带开采。地面标高+38m，生产水平为－520m，属低沼气矿井。通风方式为中央并列式通风，井下最大涌水量为450m3/h，通过第一水平东运输大巷的流水量为200m3/h，风量为75m3/s；采用ZK10－9/550直流架线电机车牵引1t矿车运输。内设压风管φ108×4.0一路和供水管φ76×3.0焊接钢管一路，另设动力、照明、通讯和信号电缆各一路。大巷穿过的岩层有砂岩、泥岩，主要以泥岩为主，实测围岩松动圈：砂岩为0.7~1.2m，泥岩为1.5~1.9m。试设计运输大巷直线段的断面，并计算单位工程掘进工程量和材料消耗量，绘制巷道断面施工图。第一章.巷道断面设计巷道断面设计是矿井开采设计中的一个重要组成部分，贯穿矿井服务年限，属于施工图设计的范畴。设计的巷道断面直接作为井下巷道施工的依据，也是进行井下工程概预算的依据。巷道断面设计的原则是：在满足安全、生产和施工要求的条件下，力求提高断面利用率，取得最佳的经济效果。巷道断面设计的内容与步骤是：首先，根据巷道的服务年限、用途和围岩性质，选择巷道断面形状和支护方式；其次，根据巷道中多通过的设备尺寸、支护参数与道床参数、通风量和行人要求等确定巷道净断面尺寸（并进行风速验算），计算巷道的设计掘进断面的尺寸，并按允许的超挖值，求算出巷道的计算掘进断面尺寸；然后，布置水沟和管缆；最后绘制出巷道断面施工图，编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗表。1.1、选择巷道断面形状表1-1断面形状适用条件半圆拱形目前开拓，准备巷道，而硐室普片采用的断面形状，多在顶压大侧压小，6（摘自采矿设计工程设计手册2554页）年产量5Mt矿井的第一水平运输大巷，一般服务年限在80年以上，采用900mm轨距双轨道运输的大巷，其净断面宽在3m以上，有穿过砂岩、泥岩为主的中硬岩层，故选用螺纹钢树脂锚杆与锚喷混凝土支护，圆弧拱形端面。1.2确定巷道净断面尺寸（一）确定巷道净宽度B查表3-2知ZK10-9/550电机车宽A1=1360慢慢，高h=1550;1t矿车宽880mm，高1150mm。根据《煤矿安全规程》，取巷道人行道宽c=840mm，非人行道一侧宽a=440mm。又查表3-3知本巷双轨中线距b=1600mm，两侧电机车之间距离为1600-（1360/2+1360/2）=240mm200mm故巷道净宽度:B=a1+b+c1=(400+1360/2)+1600+(1360/2+840)=4200mm无底鼓得条件下使用。圆弧拱形由于光爆锚喷支护的推广，拱部成型好，施工方便，多用于准备巷道。当跨度较大时，较半圆拱形断面利用率高。三心圆拱形与半圆拱形相比，拱顶承压能力差，但断面利用率较高，适用于围岩坚硬的开拓巷道、上（下）山和硐室。梯形顶板暴露面积较矩形小，可减少顶压，能承受稍大的侧压，多用于采区巷道。矩形断面利用率较高，多用于顶压，侧压都较小，维护时间不长的回采巷道。马蹄形用于围岩松软，有膨胀性，顶、侧压力很大，且有一定底压的巷道。圆形围岩松软、四周压力均很大，用其他形状不能抵抗围岩压力时采用。椭圆形当巷道四周压力很大，且分布不均时，根据顶压和侧压的大小，采用竖直或水平布置。不规则形在薄煤层中，为了不破坏顶板，使顶板保持一定的稳定性，断面形状视煤层赋存条件而定。7（二）确定巷道拱高h0圆弧形巷道拱高h0=B/3=1400mm圆弧形巷道半径：由勾股定理（R-B/3）2+(B/2)2=R2得R=13B/24=2275mm(三)确定巷道高h31、按架线电机车导电弓子要求确定h3由《井巷工程》表3-8中圆弧拱形巷道壁高公式得h3h4+hc+-式中h4——轨道起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》取h4=2000mmhc——道床总高度。查表《井巷工程》表3-10选择30kg/m钢轨，在查表3-5的hc=410mm，道砟高度hb=220mmn——导电弓子距壁安全距离，取n=300mmK——导电弓子宽度之半，K=718/2=359,取K=360mmb1——轨道中线与巷道中线间距，b1=B/2-a2=2100-(400+1360/2)=1020mm所以h32000+410+-=2410+875-1413=1872mm2、按管道装设要求确定h38H3h5+h7+hb+-式中h5——道砟面至管子底高度，按《煤矿安全规程》取h5=1800h7——管子悬吊件总高度，取h7=900mmm——导电弓子距管子间距，取m=300mmD——压气管法兰盘直径，D=335mmB2——轨道中线与巷道中线间距，b2=B/2-c1=2100-(1360/2+840)=580mm所以h31800+900+220+-=2920+875-1788=2007mm3、按人行道高度要求确定h3H31800+hb+-9式中，j为距巷道壁的距离。距墙壁j处的巷道有效高度不小于1800mm。j=100mm，一般取200mm所以h31800+220+-=2020+875-1252=1643mm综上计算，并考虑一定的余量、确定本巷道壁高为h3=2100mm，则巷道高度为H=h3-hb+h0=2100-220+1400=3280mm（四）确定巷道净断面积S和净周长P由《井巷工程》查表3-7得净断面积S=B*（0.24B+h2）式中h2——道砟面以上巷道壁高，h2=h3-hb=2100-220=1880mm所以S=4200*（0.24*4200+1880）=12129600mm2=12.1m2净周长P=2.27*4200+2*1880=2.27*4200+2*1880=13294mm=13.3m(五)由风速校核巷道净断面积由《井巷工程》查表3-9，知Vmax=8m/s，已知通过大巷风量Q=75m3/s,代入公式v===6.20m/s8m/s设计的大巷净断面面积，风速没有超过规定，可以使用。1.3确定巷道设计掘进断面尺寸和计算掘进断面尺寸（一）选择支护参数采用锚喷支护，根据巷道净宽3.6m、穿过中等稳定岩层、服务年限大于80年等条件，确定选用锚固可靠、锚固力大的树脂锚杆，杆体为Φ18mm螺纹钢，每孔安装两个树脂药卷，锚固长度≥700mm，设计锚杆预紧力≥40kN，锚固力≥80kN。锚杆长度2.0m，成方形布置，其间排距0.80m×0.80m，托板为8mm厚150mm×150mm10的方形钢板。喷射混凝土层厚T_1=100mm，分两次喷射，每次各喷50mm厚。故支护厚度T=T1=100mm。锚杆支护的作用原理：1、悬吊理论2、组合梁理论3、组合拱理论4、最大水平应理论喷射混凝土的机理：1、加固与防治风化作用2、改善围岩应力状态作用3、柔性支护结构作用4、与围岩共同作用锚喷支护是锚杆与喷射混凝土联合支护的简称，二和又可单独使用，成为锚杆支护与混凝土支护。锚杆支护还可与金属网联合进行支护。它具有施工速度快、施工机械化高、成本低及节约材料等优点。本巷道穿过坚固性系数为6~8的中等稳定的岩层，因此我们选择的是锚喷支护。（一）锚喷支护的优点：锚喷支护突破传统的支护形式和支护理论，吧再是消极的承受围岩压力，而是尽量保持围岩的完整性，限制岩石的变形、位移和裂隙发展，充分发挥岩体自身的支承作用。把围岩从荷载变为承载，变消极因素为积极因素，这是锚喷支护和一切旧支护形式最根本最本质的差别，也是锚喷支护大大优于其他支护形式的根本所在。我国矿山大量使用锚喷支护的实践证明，锚喷支护不但可以用于比较稳定的岩层中，而且可以用于破碎带、断层多、有底鼓受强烈采动地压影响的巷道和大跨度的硐室。锚喷支护与其他支护形式相比，在技术上和经济上具有以下优越性：○1由于锚喷支护是高压喷射成的混凝土层，致密、强度高，能提高井巷围岩的自身稳定性和承载能力，并与岩层构成共同承载整体。这样，支护厚度可减薄一半以上，掘进断面可减少10％~20％。工艺简单，操作方便，混凝土、砂浆直接喷到岩面，省去立模、拆模邓繁琐工序，节省了木材和钢材。○2机械化程度高，减轻工人的笨重体力劳动。在平巷和立井施工中，料石砌碹，每个工人一个班搬运料石多则一万多井，而锚喷支护，除喷射手劳动强度较大外，其余工序都是机械操作。随着平巷喷射混凝土简易机械手的推广，以及立井喷射机械手的使用，为实现锚喷支护全部机械化施工打下良好的基础。11○3施工速度快、效率高，可以实现远距离输料，占用巷道空间少，为快速掘进，掘喷平行作业创造有利条件，平巷中锚喷支护功功效一般为0.2~0.35米/工，每米成巷3~5个工，掘进速度为100~120米/月。最高700米/月以上，而料石碹每米成巷10~15个工，一般掘进速度为60~70米/月。最高240米/月。○4锚喷支护可以紧跟工作面，取消临时支护，基本上解决支护落后掘进的矛盾。支护后的巷道失修率低，维护方便，并且可以处理冒顶，有利于安全生产。○5节约坑木，减少巷道维修量。锚喷支护的巷道局部破坏时，只在破坏处进行补喷即可，而坏棚坏碹返修时间需要全部拆除，重新砌碹和架棚。（二）选择道床参数根据巷道通过的运输设备，已选用30kg/m钢轨其道床参数ｈｃ与ｈｂ分别为410mm和220mm，道砟面至轨道面高度为ha=hc-hb=410-220=190mm，采用钢筋混凝