井巷工程设计报告

河南工程学院安全工程系课程设计报告课程名称：井巷工程姓名：学号：班级：《井巷工程》课程设计任务书题目：某煤矿年设计生产能力90万t吨，采用立井开拓方式，属高瓦斯矿井，采用中央分列式通风，井下最大涌水量为450m3/h；第二水平东运输大巷长度1600m，服务年限为25年；通过的流水量为200m3/h，风量为55m3/s；采用xk8-6/110A蓄电池电机车牵引1.0t矿车运输。巷道内铺设一趟直径Φ为200mm的压气管和一趟直径Φ为100mm的供水管。设计的大巷穿过中等稳定岩层，岩石坚固性系数f=4~6。设计内容：1.选择合适的巷道断面形状。2.设计双轨直线段的巷道断面。确定巷道净宽、拱高、墙高、净断面面积、净周长，并进行风速校核。选择合适的支护方式，确定支护参数。最后确定巷道的掘进断面尺寸。3.布置巷道内水沟和管线。4.计算巷道掘进工程量和材料消耗量。5.绘制巷道断面施工图，编制巷道特征表和每米巷道掘进工程量和材料消耗表。6.根据设计的断面图，编制爆破作业图表。包括爆破原始条件，三个方向的炮眼布置图、爆破参数、预期爆破效果表。设计要求：1.在规定的时间内认真、独立地完成计算、绘图、编写说明书等全部工作。作到分析论证清楚、论据确凿，并积极采用切实可行的先进技术，力争使设计成果达到较高水平。2.要通过计算确定的，必须有必要的计算步骤和过程。要参照有关规范和经验确定的，请说明确定理由。设计参照依据：《煤矿安全规程》、《煤矿井巷工程质量验收规范》、《煤矿巷道断面和交岔点设计规范》、《煤矿矿井采矿设计手册》、《井巷工程》东兆星等．徐州：中国矿业大学出版社，2009。3.说明书用稿纸手写，要求字迹工整，内容完整，表格要用统一编号和表头。图纸绘制用CAD，绘图比例用1：50，打印输出比例为1：1，纸型为A4。图纸格式要求按示例一，示例二；线型、线宽及图例，参照采矿设计手册采矿制图部分要求。4.提交的设计成果包括：设计说明书及有关图纸（巷道断面施工图，炮眼布置图）。5.设计时间：2010-2011学年第1学期第17周（0841班、0842班），2010-2011学年第1学期第18周（0921班）。设计步骤：一、选择巷道的断面形状年产90万t的第二水平大巷，服务年限为25万，采用600mm轨距双轨运输的大巷，其净宽在3m以上，又穿过中等稳定的岩层，故选用螺纹钢树脂锚杆与喷射混凝土支护，圆弧拱断面。二、确定巷道净断面尺寸（一）确定巷道净宽度B查表3-2（《井巷工程》东兆星）知XK-6/110A电机车宽A1=1054mm、高h=1550mm；1.0t矿车宽880mm、高1150mm。根据《煤矿安全规程》，取巷道人行道一侧宽C=846mm、非人行道一侧宽a=400mm。又查表3-3（《井巷工程》东兆星）知本巷双轨中线距b=1300mm，则两机车之间距离为1300-(1054/2+1054/2)=246mm200mm故巷道净宽度：B=a1+b+c1=(400+1054/2)+1300+(1054/2+846)=3600mm(二)确定巷道拱高h0圆弧形拱高h0=B/3=3600/3=1200mm。圆弧形拱半径R由R2=(R-h0)2+（B/2）2得，R=13B/24=1950mm（三）确定巷道壁高h31、按架线电机车导电弓子要求确定h3由表3-8（《井巷工程》东兆星）中圆弧形拱巷道壁高公式得h3h4+hc+√R2-(B/2)2-√(R-n)2-(K+b1)2式中，h4——轨道起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》取h4=2000mm；hc——道床总高度。查表3-10（《井巷工程》东兆星）选22kg/m钢轨，再查表3-5（《井巷工程》东兆星）得后才80mm，道砟高度hb=220mm；n——导电弓子距拱璧安全间距，取n=300mm；K——导电弓子宽度之半，K=718/2=359，取K=360mm；b1——轨道中线与巷道中线间距，b1=B/2-a1=3600/2-930=870mm。故h3=2000+380+√(19502-18002)-√(1950-300)2-(360+873)2=2034mm2、按管道装设要求确定h3h3=h5+h7+hb+√R2-（B/2）2-√R2-(K+m+D/2+b2)2式中，h5——道砟面至管子底高度，按《煤矿安全规程》取h5=1800mm；h7——管子悬吊件总高度，取h7=900mm；m——导电弓子距管子间距，取m=300mm；D——压气管法兰盘直径，D=335mm；b2——轨道中线与巷道中线间距，b2=B/2-c1=3600/2-(1054+846)=427mm。故h3=1800+900+220+√19502-(3600/2)2-√19502-(360+300+335/2+427)2=2177mm3、按人行高度要求确定h3h3=1800+hb+√R2-（B/2）2-√R2-(R-j)2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j=200mm。故h3=1800+220+√19502-（1950/2）2-√19502-（1950-200）2=1950mm。综上计算，并考虑一定的余量、确定本巷道壁高为h3=2220mm。则巷道高度H=h3-hb+h0=2220-220+1200=3200mm(四)确定巷道净断面积S和净周长P由表3-8（《井巷工程》东兆星）的净断面积S=B(0.24B+h2)式中，h2——道砟面以上巷道壁高，h2=h3-hb=2220-220=2000mm。故S=3600*（0.24*3600+2000）=10310400mm=10.3m2净周长P=2.27B+2h2=2.27*3600+2*2000=12172mm=12.2mm（五）用风速校核巷道净断面积查表3-9（《井巷工程》东兆星），知vmax=8m/s,已知通过大巷风量Q=55m3/s,得v=Q/S=55/10.3=5.348m3/s设计大巷净断面积，风速没超过规定，可以使用。三、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，根据巷道净宽度凝土层厚T1=100mm，分两次喷射，每次各喷50mm厚。故支护厚度T=T1=100mm。（二）选择道床参数根据巷道通过的运输设备，已选用22kg/m钢轨，其道床参数hc、hb分别为380mm和220mm面至轨面高度ha=hc-hb=380-220=160mm。采用钢筋混凝土轨枕。（三）确定巷道掘进断面尺寸由表3—7（《井巷工程》东兆星）计算公式得：巷道设计掘进宽度B1=B+2T=3600+2*100=3800mm巷道计算掘进宽度B2=B1+2*δ=3800+2*75=3950mm巷道设计掘进高度H1=H+hb+T=3200+220+100=3520mm巷道计算掘进高度H2=H1+δ=3520+75=3595mm巷道设计掘进断面面积S1=0.24B2+1.27BT+1.57T2+B1h3=0.24*3600*3600+1.27*3600*100+1.57*100*100+3800*2220=12019300mm2取S1=12.02m2巷道计算掘进断面面积S1=0.24B2+1.27BT+1.57T2+0.24T+0.1B+0.01*1000+B2h3=0.24*3600*3600+1.27*3600*100+1.57*100*100+0.24*100+0.1*3600+0.01*1000+3950*2220=12352370mm2取S2=12.35m2四、布置管线和水沟已知通过巷道的水量为200m3/h，现采用水沟坡度为3‰，查表3-12（《井巷工程》东兆星）得：水沟深450mm，水沟宽500mm，水沟净断面积0.225m2，水沟掘进断面积0.272m2，每米水沟盖用钢筋2.036kg、混凝土0.323m3,水沟用混凝土0.152m3,管子悬吊在人行道一侧，电力电缆挂在非人行道一侧，通讯电缆挂在管子上方。五、计算巷道掘进工程量及材料消耗量由表3-7（《井巷工程》东兆星）计算公式得：每米巷道拱与墙计算掘进体积V1=S2*1=12.35*1=12.35m3每米巷道墙角计算掘进体积V3=0.2(T+δ)*1=0.2*(0.1+0.075)*1=0.04m3每米巷道拱与墙喷射材料消耗V2=(1.27B+1.57T+0.24)*T1+2h3T1=(1.27*3.6+1.57*0.01+0.24)*0.01+2*2.22*0.01=0.9409m3每米巷道墙角喷射材料消耗V4=0.2T1*1=0.2*0.10=0.022m3每米巷道喷射材料消耗（不包括损失）V=V2+V4=0.9409+0.02=0.9609m3每米巷道锚杆消耗N=(P1-0.5a)/aa’式中P1——计算锚杆消耗周长，P1=1.27B+3.14T+0.24+2h3=1.27*3.6+3.14*0.01+0.24+2*2.22=9.566ma、a’——锚杆间、排距，a=a’=0.8m故N=(9.566-0.5*0.8)./0,8*0.8=14.32根折合重量为：14.32*(l*3.14*(d/2)2ρ)=14.32*(2.00*3.14*(0.018/2)2*7850)=57.18kg式中l——锚杆长度，l=2.0md——锚杆直径，d=18mmρ——锚杆材料密度，ρ=7850kg/m3由于每根锚杆安装2个树脂药卷，则每米巷道树脂药卷消耗：M=2*N=28.64支每排锚杆数为：N*0.8=14.32*0.8=11.456=12根每排树脂药卷数：M*0.8=28.64*0.8=22.912=23支每米巷道粉刷面积：Sn=1.27B3+2h2式中B3——计算净宽，B3=B2-2T=3.95-2*0.10=3.75m故Sn=1.27*3.75+2*2=8.7625=8.8m2六、绘制巷道断面施工图、编制巷道施工特征表和每米巷道工程量及材料消耗量表爆破原始条件序号名称单位数量1掘进断面m312.352岩石普氏系数f4-63工作面瓦斯情况％高瓦斯4工作面涌水情况m3/h200m3/h5炸药和雷管的类型2号岩石硝铵炸药，Ⅵ段毫秒雷管装药量及起爆顺序眼号炮眼名称眼数/个眼深/米每个炮眼装药量合计装药结构起爆顺序联线方式卷数/个长度/m装填率/％卷数/个重量/kg1中线眼12.630.530.45反向1串2~4正槽眼32.4122.080365.40反向垫4卷药2串5~8辅助眼42.3101.675406.00反向垫2卷药3串9~17二圈眼92.481.2527219.94反向垫2卷药4串18~24底眼72.481.250568.40反向垫2卷药5串25~37周边眼132.2上20.3142.10反向空气垫6串下30.45182.7合计3785.123944.99预期效果表名称单位数量名称单位数量炮眼利用率0.85每米巷道炸药消耗量kg/m23.07每循环工作面进尺m1.95每循环炮眼总长度m/循环85.10每循环爆破实体岩石m324.08每立方米岩石雷管消耗量个/m32.64炸药消耗量kg/m31.48每米巷道雷管消耗量个/m32.60教师评价：成绩：教师签字：年月日