48井巷工程与施工课程设计

课程设计报告课程名称：井巷工程与施工课程设计姓名：学号：班级：煤矿开采技术目录一.设计目的二.设计任务三.设计运输大巷直线段的断面1.选择巷道断面形状2.计算巷道断面尺寸3.确定巷道的支护形式和支护参数；4.布置巷道内的水沟和管线5.计算巷道掘进工程量及材料消耗量6.绘制巷道断面施工图（1：50）、编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗量表四.编制巷道施工组织设计1.编制爆破说明书及爆破图表2.选择凿岩设备3.选择装岩、运输设备4.确定调车装岩作业线5.确定岩石平巷施工方法（掘支平行作业、单行作业）；6.编制巷道施工循环图表一．设计目的为了使我们对《井巷设计与施工》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，我们将对这门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。提高学生独立思考、认真处事、相互交流、合理解决设计中出现的问题的能力，使我们对《井巷设计与施工》这门课程有了一个全面的认识，对该门课程所学到的知识、技能初步达到一个学以致用的目的。二．设计任务某矿双轨运输大巷，服务年限10年以上。采用ZK7-6/250架线式电机车牵引MG1.7-6A固定车厢式矿车运输，导电弓宽度之半为400mm；该大巷穿过岩层的岩石坚固性系数f=4～6,通过该巷的涌水量150m3/h,风量为40m3/s,该矿为低瓦斯矿井。巷道内需设两条动力电缆、三条通讯电缆和一条照明电缆，一条3英寸压风管，一条2英寸撒水管，选用18Kg/m钢轨，钢筋混凝土轨枕道渣道床。人行道宽度取700mm,巷道另一侧宽度取500mm。三.设计运输大巷直线段的断面一、选择巷道断面形状该运输大巷，服务年限10年以上，采用600mm轨距双轨运输大巷,并且穿过岩石为一般稳定围岩。故决定选择直墙半圆拱断面。二．确定巷道断面尺寸1)确定巷道净宽度B查表1-1知,ZK7-6/250架线式电机车宽1060mm,高1550mm；MG1.7-6A固定车厢式矿车宽1050mm,高1200mm。故选A1=1060mm,根据《煤矿安全规程》并参照标准设计，选取t=200mm,人行巷道巷宽度c=700mm;非人行巷一侧宽a=500mm.B=a+2A1+c+t=500+2×1060+700+200=35202）确定巷道净高度H拱形巷道的拱高:h0=B/2=3520/2=1760mm巷道内道渣高度：按表1-6取hb=180mm拱形巷道的墙高h3①按架线电机车导线弓子要求确定h3由表1-2，常用拱行巷道墙高公式得h3≥h4+hc-221()()Rnkb式中：h4——从轨高面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》规定取h4=2200mm;hc——从底板至轨面高度,查表1-6选用18kg/m钢轨,hc=320mm,道砟高度hb=180mm;n——导电弓子距拱壁安全距离,取n=300mm;k——导电弓子宽度之半,取k=400mm;b1——轨道中线与巷道中心线间距b1=B/2－A1/2-a=3520/2－1060/2-500=730mm故h3≥2200+320－22(1760300)(400730)≥1595mm②.按管道的装设高度确定h3按导电弓子的要求,由表1-2得:h3≥h5+h7+hb-22(2)2DRKmb式中h5--砟面至管子底高度,按《煤矿安全规程》规定,选h5=1800mm;h7——管子悬吊件总高度,取h7=900mm;m——导电弓子管子的间距,取m=300mm;D——管道接头处最大直径，管子为3英寸,D=76.2mm;b2——轨道中心线与巷道中心线间距b2=B/2-A1/2-c=1760-530-700=530mm;故h3≥2218009001801760(40030038.1530)≥1659mm;取3h=1659mm按电机车由表1-2得h3≥h5+h7+hb-22112)2/2/(BDMAR12345137861011129141516172423313233343536371819202122282945444342414039252726303860065035037001800540700式中:A1——电机车最大宽度取A1=1760mmm——电机车距管子间安全距离取:m1=300mm故h3≥1811mm综上计算，并考虑一定的富余量，故确定h3=1811mm.则巷道净高：H=h0+h3-hb=1760+1811-180=3391mm4)巷道净断面积S和净周长P的确定由公式1-3得：S=B(0.39B+h2)式中h2——道砟面以上巷道壁高h2=h3－hb=1811－180=1631mm故半圆拱净断面：S=3520×(0.39×3520+1631)=10.58m2净周长：P=2.57B+2h2=2.57×3520+2×1631=12.3m5)风速校核巷道净断面积查表1-3以及公式（1-50)得:允许最高风速:Vm=8m/s设计规范允许最高风速:Vm=6m/s通过该巷道风量:Q=32m/s代入公式（1-5）得:V=Q/S=40/10.58=3.78m/s则VVmsmsmVSQ/240/25.63658.10设计的巷道断面积，风速没超过规定，可以使用。三、巷道支护形式和支护参数的确定1、支护参数的选择该巷道穿过的岩层，为f=4-6,为中硬岩层中等稳定岩层。因服务年限较长,且为半圆拱形巷道属巷道，选用锚喷支护较为合理。并用组合拱理论设计支护参数如下：查表1-9：选用快硬水泥锚杆，锚杆长L=1.6m,锚杆直径φ14mm,间排距0.8×0.8m,喷层厚度为：T1=100mm,锚杆外露长度T2=50mm,故支护厚度：T1=T2=100mm2、选择道床参数根据该巷道通过的运输设备，已选用18kg/m钢轨，其道床参数：hc=320mmhb=180mm砟面至轨面高度:ha=hc－hb=320－180=140mm查表1-5采用钢筋混凝土轨枕上宽160mm.下宽180m3、确定巷道掘进断面尺寸由表1-8计算公式得：巷道设计掘进宽度：B1=B+2T=3520+2×100=3720mm巷道计算掘进宽度：B2=B1+2δ=3720+2×75=3870mm巷道设计掘进高度：H1=H+hb+T=3391+180+100=3671mm巷道计算掘进高度：H2=H1+δ=3671+75=3746mm巷道设计掘进断面积：S1=B1(0.39B1+h3)=3720(0.39×3720+1811)=12.2㎡巷道计算掘进断面积：S2=B2(0.39B2+h3)=3870(0.39×3870+1811)=12.9㎡。四.布置巷道内水沟和管线为了排除井下涌水及其它污水，创造文明生产的环境，巷道的底板需设置水沟。一般水沟布置在人行道一侧，并加设盖板。若非人行道侧有较大空间时，水沟也可设在费人行道侧，可不加设盖板，水沟一般布置在巷道中间。水沟盖板顶面与道渣面齐平，水沟底板掘进标高应比巷道壁的基础标高高出50～100mm。为了使水沟中水流通畅，水沟纵向坡度一般与巷道坡度相同，即为3‰～5‰。为了不使巷道内积水，巷道横向水沟一侧应有2‰的坡度，并且在水沟侧面壁上每隔一定距离开设有直径为50mm的泄水孔。水沟断面形状常用矩形、半倒梯形或倒梯形。水沟断面尺寸应根据水沟的流量、坡度、支护材料及其粗糙系数、断面形状等因素来确定。为了简化设计，可以直接选用设计部门提供的各种断面形状水沟的技术特征表。根据表1-7拱形巷道水沟规格及材料消耗量表。已知通过该巷道的涌水量为150m3/h,现采用水沟坡度为4‰，查表1-7得：水沟深400mm，水沟宽400mm，水沟净断面积0.16m2；水沟掘进断面积0.203m2,每米水沟盖板用钢筋1.633Kg、混凝土0.0276m3、水沟用混凝土0.133m3。根据生产需要，巷道内需要敷设诸如压风管、排水管、供水管、动力电缆、照明和通讯电缆等管道和电缆。管缆的布置要考虑安全和架设于检修的方便。已知该巷道内需设两条动力电缆、三条通讯电缆和一条照明电缆，一条3英寸压风管，一条2英寸撒水管。1)管道布置的一般要求（1）管道应布置在人行道一侧，管道架设一般采用托架、管墩及锚杆吊挂等方式，这里使用托架法，风管在上，水管在下。（2）管道与管道呈交叉或平行布置时，应保证管道之间有足够更换的距离，管道架设在平巷顶部时，应不妨碍其他设备的维修和更换。2)电缆布置的一般要求（1）人行道一侧最好不敷设动力电缆，故应把两条动力电缆敷设在非人行道一侧。（2）动力电缆和通讯电缆一般不要敷设在巷道的同一侧，如必须设在同一侧时，则应各自悬挂，且将动力电缆设置在通讯、照明电缆下面。故把三条通讯、一条照明敷设于人行道一侧。（3）电缆与风水管道平行敷设时，电缆要悬挂在管道的下方，隔开300mm的距离。（4）电缆悬挂高度应保证当矿车掉道时不致撞击电缆。电缆坠落时，严禁落在轨道或运输设备上。（5）敷设电缆时，两悬挂点的间距不应大于3m，两根相邻电缆间距不得小于50mm，电缆到巷道顶板的距离一般不小于300mm，当有数根电缆时，一般不下于200mm。根据管缆的设置要求，将两条动力电缆设置在非人行道一侧，将三条通讯电缆和一条照明电缆设置在人行道一侧，通讯电缆距离道渣1.9m，电缆两个悬挂点的间距不应大于3.0m。将压风管和撒水管架设在水沟上面，以不妨碍清理水沟为原则。五．计算巷道掘进工程量及材料消耗量由表1-8计算公式得：每米巷道计算掘进体积:V2=S2×1=12.9×1=12.9m3锚喷巷道每米墙角掘进体积V3=0.2(T+δ)×1=0.2×(0.1+0.075)×1=0.04m3每米巷道喷射材料消耗：Vˊ=[1.57(B2－T1)T1+2h3T1=[1.57×(3.87－0.1)×0.1+2×1.811×0.1]×1=0.96m3每米巷道墙角喷射材料消耗V0ˊ=0.2T1×1=0.2×0.1×1=0.02m3于是有：每米巷道喷射材料消耗V=Vˊ+V0ˊ=0.96+0.02=0.98m3每米巷道锚杆消耗量NˊNˊ=[2(P1ˊ/2M)+1]/M上式中：P1—计算锚杆消耗周长P1=1.57B2+2h3=1.57×3.87+2×1.811=9.7mP1ˊ=1.57B2=1.57×3.87=6.08mM——锚杆间距M=0.8mM′——锚杆排距M′=0.8mM=Mˊ=0.8m,故P1ˊ/2M=6.08/2×0.8=3.8取4所以有：Nˊ=[2×（6.08/2×0.8）+1]/0.8=10.8根折合重量为：W=Nˊ[(L+0.05)(d/2)p]=10.8[（1.6+0.05）×3.14×（0.014/2）2×7850=21.52kgL—锚杆深度L=1.6m0.05为锚杆露出长度d——锚杆直径d=0.014mp——锚杆材料密度p=7850kg/m3每排锚杆数量:n=Nˊ×0.8=10.8×0.8≈9根每米巷道锚杆注孔砂浆消耗V4V4=N.L.Sa式中：Sa------锚杆孔面积，按炮眼钻头直径为43mm计算Sa=(0.043/2)=0.0014m2故：V4=10.8×1.6×0.0014=0.024m3每米巷道粉刷面积Sn：Sn=1.57(B2+2T)+2h3Sn=1.57×（3.87-2×0.1）+2×1.631=9.0239m=9.03六、巷道断面施工图（1:50）、巷道特征表、每米巷道掘进工程量及材料消耗量表的绘制1，根据前面计算数据绘制巷道断面施工图（1:50）巷道断面施工图（上图）2、每米巷道掘进工程量及材料消耗量表：围围岩计算掘进锚材料消耗粉3、该巷道特征特征表：岩类别松动圈/m工程量/m3杆数量/根喷射混凝土/m3锚杆刷面积/m巷道墙脚钢筋/Kg快硬水泥卷/个Ⅲ1.0~1.412.20.04110.027656.8729.03围岩类别断面/m3设计掘进尺寸/mm喷射厚度/mm锚杆/mm净周长/mp净断面设计掘进宽B高H形式外露长度排列方式间排距离长度L直径d四、编制巷道施工组织