《井巷设计与施工》课程设计

《井巷设计与施工》课程设计姓名：学号：专业：指导老师：2012年12月21日设计条件某矿年设计能力为500万吨，低瓦斯矿井，采用中央分列式通风，其最大涌水量为300m3/h。通过该矿第一水平南翼运输大巷的涌水量为260m3/h，采用ZK20--9/550架线式电机车牵引5t底卸式矿车运输。大巷穿过的岩层为中等稳定，岩石的坚固性系数f=4~6，埋深800m，长1450m，大巷需通过的风量为38m3/s。巷道内敷设一趟直径为200mm的压风管、一趟直径为100mm的水管及通讯、动力、信号电缆各一趟。该巷道的施工进度要求：240米/月。目录一、巷道断面施工图设计............................................4（一）巷道断面形状...........................................4（二）道床参数...............................................41、巷道钢轨型号..........................................42、轨枕规格..............................................43、道碴高度..............................................4（三）管线布置位置...........................................4（四）巷道净断面尺寸.........................................41、巷道净宽度............................................42、巷道净高度............................................53、巷道净断面积..........................................6（五）巷道的风速验算.........................................6（六）支护参数...............................................6（七）水沟参数...............................................7（八）巷道掘进断面尺寸.......................................7（九）巷道断面特征表.........................................7（十）每米巷道工程量及材料消耗量.............................8二、巷道施工技术措施..............................................8(一)钻眼爆破工作.............................................91、选择钻眼机具..........................................92、爆破器材..............................................93、编制巷道掘进爆破图表.................................103、通风设备的布置.......................................164、通风管理工作.........................................17（三）岩石装运工作..........................................181、岩石运装工作的重要性.................................182、每一循环出矸量.......................................183、装岩机型号和数量的确定...............................184、巷道掘进调车和运输方式...............................19（四）支护工作..............................................211、临时支护方式及其施工.................................212、巷道永久支护.........................................21（五）巷道掘进的辅助工作....................................231、工作面压风和水的供应.................................232、工作面排水...........................................243、工作面的供电.........................................244、工作面的测量工作.....................................255、临时轨道及管路接长的时间安排.........................25(六)编制巷道施工循环图表....................................251、确定循环作业方式.....................................252、每个循环各工序的工作量...............................253、一循环各工序所需的时间...............................264、编制循环图表.........................................27（七）施工劳动组织..........................................27（八）技术经济指标..........................................28（九）巷道施工布置图........................................281、巷道施工断面图.......................................282、巷道施工纵剖面图.....................................283、巷道临时支护断面图...................................284、巷道永久支护断面图...................................28一、巷道断面施工图设计（一）巷道断面形状大巷穿过的岩层为中等稳定，岩石的坚固性系数f=4～6，埋深800m。该巷道要求服务年限长，通风阻力小。因此选用圆弧拱形巷道断面，而为了简化设计和方便施工，选用半圆拱行巷道断面。（二）道床参数1、巷道钢轨型号采用ZK20--9/550架线式电机车牵引，5t底卸式矿车运输，要求钢轨轨距为900mm，因此钢轨型号应选用30kg/m。（根据课本P9表1-4）2、轨枕规格采用钢筋混凝土轨枕，轨距900mm，轨枕全长1200mm，全高145mm，上宽170mm，下宽200mm。（根据课本P9表1-5）3、道碴高度由于选用钢轨型号为30kg/m，因此取道床总高度为360mm，道碴高度取200mm，道碴面致轨道面垂高取160mm。（根据课本P10表1-6）（三）管线布置位置压风管和水管设置在人行道一侧，压风管在下，水管在上，压风管下部距水沟盖板高度为1.8m。通讯和信号电缆也设置在人行道一侧，电缆悬挂在管道上方，电缆下部与水管上部距离为0.4m，且取电缆两个悬挂点间的距离为3m。动力电缆布置在人行道另一侧，距离道碴面2.0m。（四）巷道净断面尺寸1、巷道净宽度巷道直线段净宽度B由三部分组成，分别是非人行道一侧宽度a、人行道的宽度c、运输设备的最大宽度A和两列对开列车最突出部分之间的距离t。由于巷道内需安设电机车，因此非人行道侧的宽度a可取0.6m。《煤矿安全规程》规定，从巷道道碴面1.6m的高度内，人行道的宽度c不小于0.8m，因此可取巷道人行道宽度c为0.8m。根据课本P4表1-1可知，电机车的最大宽度A为1.6m。《煤矿安全规程》规定，两列对开列车最突出部分之间的距离t不小于0.2m，此外，在采区装载点t不小于0.7m，在矿车摘挂钩地点t不小于1.0m。根据公式B=a+2A+c+t，计算得巷道直线段净宽度为4.8m。考虑到矿车在弯道上运行时，由于车体中心线和线路中心线不相吻合，会发生车辆外角外伸和内侧车帮内移现象。所以计算出直线段净宽度后，还需将上述安全间隙适当加大。根据井下实测和理论计算，内侧和外侧均加宽0.2m。与曲线段两端相连的直线段也需加宽，由于采用电机车运输，因此取4m。双轨曲线段巷道两条轨道中心线间距，比直线段两条轨道中心线间距加宽0.3m，即0.5m。同时，两轨道中心线间距加宽起点从两端直线段开始，其长度取5m。2、巷道净高度拱形巷道的净高度H系指自道碴面至拱顶内沿或锚杆露出长度的垂直高度，即H=h0+h3-hb。式中：h0：拱形巷道拱高h3：拱形巷道的墙高hb：巷道内道碴高度由于采用半圆拱巷道断面，因此拱高h0为巷道净宽度的一半，即2.4m。根据课本P10表1-6，取道碴高度hb0.2m，道床总高度hc取0.36m，道碴面至轨道面垂高ha为0.16m。拱形巷道的墙高h3的确定：（根据课文P6表1-2）（1）按架线电机车导电弓子要求计算：h3≥h4+hc-[（R-n）2-（K+b1）2]?h4：从轨面起电机车架线高度，取2.0m；hc：道床总高度，为360mm；R：拱形巷道半径，为2.4m；n：电机车导电弓子顶端两切线的交点处与巷道拱壁间最小安全间隙，取300mm；K：导电弓宽度的一半，取K=360mm；b1：轨道中心线与巷道中心线间距，为?（t+A），即0.9m；计算得拱形巷道的墙高h3≥0.68m。（2）按管道的装设高度要求计算（双轨电机车）：h3≥h5+h7+hb-[R2-（A/2+m1+D/2+b1）2]?h5：从道碴面起至管道悬吊高度，为200mm；h7：管道悬吊件总高，取900m；m1：电机车距管道间安全间距，取300mm；D：管道接头处最大直径200mm；计算得拱形巷道的墙高h3≥1.94m拱形巷道的墙高由上述计算方法中最大值决定，即1.94m，取h3=2.0m。3、巷道净断面积半圆拱巷道净断面积S=B（0.39B+h3-hb），经计算得净断面积为17.7m2。（五）巷道的风速验算根据《煤巷安全规程》，查课本P8表1-3可知，电机车巷道允许风速为，最高8m/s,最低1m/s。但是，为使矿井增产留有余地和经济风速的要求，一般不选用表1-3中所列的最高风速。同时，《煤炭工业设计规程》规定，矿井主要进风巷的风速一般不应大于6m/s。风速计算公式：v=Q/SQ:根据设计要求通过该巷道的风量，为38m3/s；S:巷道的净断面积，为16.0m2；计算得风速为2.375m/s,符合安全规程规定。（六）支护参数岩石平巷服务年限较长，因此可采用锚喷支护，它具有施工速度快、机械化程度高和成本低等优点。根据围岩松动圈理论，松动圈为400mm～1000mm的为较稳定围岩，松动圈为1000mm～1500mm的为一般稳定围岩。因围岩稳定系数f为4～6，因此可取围岩松动圈厚度为1000mm。锚杆长度可按组合拱理论计算，公式如下：式中l——锚杆的有效长度，m；b——组合共厚度，即1000mm；α——锚杆在松散体中的控制角，取45°；a——锚杆的间排距，取a=800mm，计算得，锚杆有效长度为1.8m。本巷道采用锚喷支护，巷道净宽B为4.8m，穿过中等稳定围岩，服务年限长，因此，选用锚固可靠、锚固力大的螺纹钢树脂锚杆，每根锚杆安装2个药卷，锚杆长2000mm，杆体为Φ18mm螺纹