井巷设计与施工(1.1)

马念杰中国矿业大学（北京校区）采矿教研室电话：[phone]（O）[phone]（H）E—mail:[e-mail]地下工程绪论1.课程的性质、目的及任务为采矿专业本科主干课程系统掌握井巷设计与施工知识与技术–基本理论–施工技术–施工管理为巷道与峒室工程、立井井筒工程和矿井建设施工组织与管理打下良好基础。2.本课程的基本要求了解立井井筒设计、立井井筒施工、凿井结构物和立井井筒延伸的基础知识掌握岩石平巷、井底车场与峒室、采区巷道、斜井等设计基本理论；能够从事建井施工的准备工作和矿井建设的管理工作。3.教材及主要参考书–教材：《井巷设计与施工》，董方庭、姚玉煌、黄初主编，中国矿业大学出版社，1986年第一版。–主要参考书：《城市地下工程及井巷工程》、《隧道工程》56学时3学分4.基础知识矿井开采形式–露天开采☆☆–井工开采☆☆矿井开拓巷道布置☆–井筒–开拓巷道–准备巷道☆☆☆第一章岩石平巷第一节巷道断面设计一、巷道断面形状选择按其构成的轮廓线可分为折线形和曲线形两大类–矩形、梯形、不规则形–三心拱形、半圆拱形、切圆拱形、马蹄形、椭圆形、圆形等。巷道断面设计的基本原则与主要内容巷道断面设计的基本原则–满足安全与使用要求–提高断面利用率–尽量缩小断面尺寸，降低成本–有利于加快施工速巷道断面设计的内容–巷道断面形状的选择与巷道断面尺寸的确定–支架参数与道床参数的选择–水沟设计与管线布置–通风验算–绘制巷道断面施工图等。一、巷道断面形状选择1.巷道所处围岩的物理力学性质、地压的大小和方向–当顶压和侧压均不大时，可选用矩形或梯形断面–当顶压较大侧压较小时，则应选用拱形断面–当顶压侧压大底鼓严重时，就须采用封闭式断面一、巷道断面形状选择2.巷道的用途及其服务年限–开拓巷道：拱形断面料石混凝土锚喷支护–准备巷道：拱形断面钢筋混凝土棚子支护现在采用锚喷支护–回采巷道：梯、矩形断面木材金属支护锚杆支护一、巷道断面形状选择3.选用的支架材料和支护方式–木支架和钢筋混凝土棚于适用于梯形和矩形等折线形断面–料石和混凝土支架只适用于曲线形断面–而金属支架、锚杆支架可适用于任何形状的断面，喷射混凝土支护则适用于曲线形断面•支架承载能力低，被动承载；•不适应多数煤巷条件，支架损坏严重。棚式支架严重变形、损坏金属支架支护巷道变形严重金属支架支护巷道变形严重一、巷道断面形状选择4.掘进方法、掘进设备–钻眼爆破方法适应任何形状的断面三心供则逐渐被淘汰–掘进机组掘进圆形断面凿岩机掘进机装岩机二、巷道断面尺寸的确定主要运输巷道–保证运输设备在巷道中畅通无阻–满足《煤矿安全规程》规定的人行和通风要求–考虑敷设于巷道中的各种管路、电缆的合理布置。通风巷道–通风–人行(一)巷道净宽度的确定–按设备需要校核掘进机械化装裁铺设临时双轨调车运输综采支架–曲线部分内侧和外侧均加宽0.2m曲线段巷道加宽范围用矿车运输时，取2.0用电机车运输时，取3.0m例：拱形运输巷道–巷道净宽度按下式确定各参数的最小值见有关图表a—非人行道侧宽度当巷道采用锚喷支护、喷体支护以及砖、石或混凝土砌碹时a≮0.2m；当巷道采用混凝土、金属或木支架时:a≮0.5；当巷道内安设输送机时，不论何种支护a≮0.4m。A—运输设备的最大宽度c—运输设备最突出部分之间的间隙一般c≮0.2m在采区装载点或矿车摘挂钩处c≮0.7b—人行道的宽度一般b≮0.7m在入车停车地点b≮1.0m若b＜0.7m可在巷道的一侧设置躲避峒。两个躲避峒间间距不得超过25m。(二)巷道高度的确定拱形道的高度由拱高h0和壁高h3两部分组成。1．拱高h0的确定–通常从与巷道净宽的比来表示(称为高跨比)–半圆拱拱高为巷道净宽的1/2；–切圆拱与三心圆拱高多取巷道净宽的1/3；–个别矿为提高三心拱的受力性能，将拱高取为巷道净宽的2/5。–金属矿山由于围岩坚固稳定，可将三心拱拱高降低为巷道净宽的1/4—1/5。2．壁高h3的确定一般需按以下五种情况计算，取其中最大者。(1)按架线电机车导电弓顶端两切线的交点处与巷道拱壁间最小安全间距n计算。(2)按管道悬吊高度与导电弓和电机车最小安全间距计算。(3)按人行高度要求计算。(4)按道碴面以上1．6m高度内行人宽度要求计算。(5)按运输设备上缘至拱壁最小安全间隙要求计算。半圆拱；(三)支架参数的选择支架参数确定依据–巷道的跨度和高度–围岩的性质–支架材料本身的强度和结构形式支架参数确定方法–计算机数值模拟分析设计–工程类比–现场应力应变实测–参考理论计算拱形巷道支护厚度的常用经验公式拱顶厚度d0–巷道的跨度和高度–围岩的性质–支架材料本身的强度和结构形式壁厚T–为了施工方便，一般拱形巷道的壁厚T与拱厚d相等(四)道床参数选择道床参数–钢轨型号–轨枕规格–道碴厚度钢轨型号选取（见表1—2）–巷道类型–运输方式–矿车容积轨枕类型和道碴厚度–应与轨道型号相适应（见表l—3、图1—4）三、水沟断面设计位置–一般布置在入行道一侧（加设盖扳）–也可设在非人行道侧（可不加盖板）–有底拱的巷道，水沟一般布置在巷道中间要求–水沟盖板顶面与道碴面齐平–水沟底板掘进标高应比巷道壁基础标高高出50—100mm–水沟纵向坡度一般与巷道坡度相同，即为3—5度–巷道横向水沟侧应有0.2%的坡度–水沟侧面每相隔一定距离留50mm泄水孔水沟断面形状–矩形–半倒拱形–倒梯形支护–一般开拓和准备巷道中的水沟均需进行支护–回采巷道中的水沟一般不予支护–对于岩性坚硬的巷道中的水沟也不予支护支护材料–多用现浇混凝土–水沟断面尺寸，按其排水量大小来决定。水沟断面尺寸按其排水量大小来决定–可以通过公式计算确定，也可以查表选用四、管线布置压风管、排水管、供水管–考虑安全和架设与检修方便行人工作腐蚀动力电缆、电缆、照明电缆相通讯线–考虑安全和架设与检修方便动力电缆和通讯电缆，不宜设在同一侧，以防电磁场作用干扰通讯信号。高压电缆和低压电缆在巷道同侧敷设设，也要各自悬挂电缆与管道在同一侧敷设时，电缆在管道上方电缆悬挂高度应得到保证五、风速验算一般对低沼气矿井按下式验算风速对高沼气矿井往往不能满足，这时，巷道净断面尺寸就需要根据允许的最高风速(或经济风速)要求来计算。六、拱形巷道断面计算煤矿设计部门已提供了常用的拱形、拱形和矩形等巷道断面计算公式。–表1—7是锚喷支护的半圆拱和切圆拱巷道断面计算公式–其它支护方式的巷道断面计算公式可参看有关书籍或资料。七、绘制巷道断面施工图按1：50比例绘制出巷道断面图–按巷道断面计算公式计算出的工程量–每米巷道材料消耗量表巷道特征和每米巷道材料消耗量见表1—8表1—9。