矿山工程规划与设计课程设计

矿山工程规划与设计课程设计2012~2013学年第一学期《矿山工程规划与设计》课程设计说明书学院：力学与建筑工程学院班级：土木10-9姓名：学号：指导教师：中国矿业大学二零一三年一月目录1设计资料...........................................................12巷道断面施工图设计.................................................12.1巷道断面形状的选择.............................................22.2道床参数的选择.................................................22.3巷道内管线布置.................................................22.4巷道净断面尺寸的确定...........................................22.5验算风速.......................................................52.6选择支护参数...................................................52.7确定水沟参数...................................................62.8确定巷道掘进断面尺寸...........................................62.9编制巷道断面特征表和每米巷道材料消耗量表......................62.10绘制巷道断面施工图............................................83交岔点设计........................................................93.1选择基本数据...................................................93.2平面交岔点尺寸计算.............................................93.3交岔点的断面尺寸计算..........................................113.4工程量及材料消耗..............................................123.5绘制交岔点施工图..............................................14参考文献............................................................15中国矿业大学课程设计说明书第1页1设计资料某煤矿，设计生产能力为3Mt/年，服务年限为65年。采用立井开拓、单水平、上下山开拓。地面标高+38m，生产水平为－650m，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400m3/h，通过第一水平东运输大巷的流水量为200m3/h，风量为35m3/s。；采用ZK7－9/550电机车牵引1.5t矿车运输。内设φ108压风管和φ59供水管各一路，另设动力、照明、通讯和信号电缆各一路。大巷中间有一单轨分岔巷道与之相连（单轨巷道宽2860mm，其中b3为1330mm），并成60°交角，交岔点处在不稳定岩层中，试设计大巷断面及交岔点。中国矿业大学课程设计说明书第2页2巷道断面施工图设计2.1巷道断面形状的选择巷道断面形状的选择，应当运用系统工程的思想指导巷道断面选择的全过程，其中应主要考虑巷道所处的位置及穿过的围岩性质、作用在巷道上地压的大小和方向、巷道的用途及服务年限、选用的支架材料和支护方式、巷道的掘进方法和采用的掘进设备等因素。此煤矿，设计生产能力为3Mt/年，服务年限为65年，采用立井开拓、单水平、上下山开拓，地面标高+38m，生产水平为－650m，巷道中等稳定，设计采用锚喷支护，选择半圆拱形断面。2.2道床参数的选择该运输大巷采用ZK7－9/550钢轨型号：30kg/m轨枕：钢筋混凝土轨枕道床参数：道床总高度ch=410mm；道碴高度bh=220mm；道碴面至轨道面高度ah=190m。2.3巷道内管线布置巷道内管线布置，主要以保证安全和便于安装、检修为原则。108压风管和59供水管悬吊在人行道一侧，由下向上依次是压风管、供水管，其在竖直方向为300mm,压风管最下部与道碴面保持1.8m的距离,压风管最下部与拱面在竖直方向距离为900mm。电力电缆挂在非人行道一侧，由下至上依次是照明、动力、通讯和信号电缆，照明电缆底部距渣面距离为1900mm,其余间距依次取150mm。2.4巷道净断面尺寸的确定2.4.1巷道净宽度B的确定该运输大巷采用ZK7-9/550电机车牵引1.5t固定式矿车运输，计算尺寸见表格2-1。中国矿业大学课程设计说明书第3页表格2-1运输设备的计算尺寸运输设备类型宽度A/mm高度h/mmZK7-9/550电机车136015501.5t矿车10501200根据《煤矿安全规程》，取人行道宽C=900mm，非人行道一侧宽a=460mm,两电机车之间距离t=320mm。故巷道净宽度：2BaAtC(2-1)4602136032090004400mm2.4.2巷道净高度h的确定（1）巷道拱高0h的确定半圆拱的拱高：0h=R=B/2=4400/2=2200mm该半圆拱形直墙巷道拱高为22000mm。（2）巷道墙高3h确定架线电机车巷道，按导电弓子、管道的装设、人行高度、1.6m高度人行宽度、设备上缘与拱壁最小安全间隙要求设计巷道墙高3h。①.按架线电机车导电弓子要求确定22341()()chhhRnKb(2-2)=222000410(2200300)(3601060)=1236mm②.按管道装设要求确定1）按导电弓子计算223572(/2)bhhhhRKmDb(2-3)=2218009002202200(360300335/2620)=1303mm2）按电机车计算中国矿业大学课程设计说明书第4页22357112(/2/2)bhhhhRAmDb(2-4)22=18009002202200(1360/2200335/2620)=1527mm③.按人行高度要求2231800()bhhRRj(2-5)2218002202200(2200200)1114mm④.按1.6m高度人行宽度要求223121600(/2)bhhRCAb(2-6)2216002202200(8001360/2620)1238mm⑤.按设备边缘与拱壁最小安全间隙要求计算1）人行道侧22312(/2)chhhRCAb(2-7)2215504102200(8001360/2620)1379mm2）非人行道侧22311(/2)chhhRaAb(2-8)图2-1巷道净断面尺寸计算简图中国矿业大学课程设计说明书第5页2215504102200(2001360/21060)1054mm相关尺寸说明：4h—轨面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》取4h=2000mm；ch—道床总高度，巷道选用30kg/m钢轨，410chmm，220bhmm；n—导电弓子距拱璧的安全间距，取n=300K—导电弓子宽度一半，取360Kmm；1b—轨道中线与巷道中线间距，11/2bBa=4400/2-1140=1060mm；h5—渣面至管子底高度，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为人行道侧轨道中线与巷道中线间距，b2=680mm；.1m为电机车距管子的距离，取200mm；j为距巷道壁的距离，距壁j处的巷道有效高度不小于1800mm，j≧100㎜，一般取j=200mm；C为人行道侧运输设备上缘与拱壁间距，取800mm；h—机车高度，为1550mm；a非人行道侧运输设备上缘与拱壁间距，取200mm；综上计算，并考虑一定的余量，确定该巷道从底板起墙高为3h=1720.则巷道高度H=3h-bh+017202204400/23700hmm。即取拱形巷道的净高度：h=3700mm。2.4.3确定巷道净断面面积S和净周长P净断面面积2SB0.39Bh（）(2-9)式中：2h为道渣面以上巷道墙高,23bhhh17202201500mm故2S44000.394400150013.7m（）净周长22.572hPB（2-10）中国矿业大学课程设计说明书第6页2.574.421.514.05m2.5验算风速风速验算公式vQS（2-11）查《煤矿安全生产规范》知Maxv=8m/s，已知通过大巷风量Q=353m/s,代入得3513.62.57m/s8/vQSms即设计的大巷断面风速符合过规定，可以使用。2.6选择支护参数本巷道采用锚喷支护，根据巷道净宽4.4m、穿过中等稳定岩层即属Ⅲ类围岩、服务年限65年等条件，确定选用杆体为20的左旋螺纹钢HRB335，每孔安装两个药卷，锚固长度700mm，设计锚固力80kN.锚杆长度2200mm，成方形布置，其间排距0.80m0.80m，托板为8mm厚150mm150mm的方形钢板。喷射层厚T1=100mm，分两次喷射，每次喷50mm，故支护厚度T=T1=100mm，锚固支护参数如表格2-2。表格2-2锚喷支护参数支护形式锚杆长度/mm直径/mm材质间距M/mm排距M/mm混凝土厚度T/mm锚杆露出长度/mm锚喷支护220020左旋螺纹钢HRB33580080010002.7确定水沟参数为了排出井下涌水和其他污水，设计巷道断面时应根据矿井生产时通过该巷道的排水量设计水沟。水沟布置在人行道一侧，并尽量减少穿越运输铁路。中国矿业大学课程设计说明书第7页2m2m3m3m平巷水沟坡度可取0.3%~0.5%,或与巷道的坡度相同。该矿井下最大涌水量为400m3/h，通过第一水平东运输大巷的流水量为200m3/h，按照本巷道实际情况，通过查规范表采用水沟参数如表格2-3：表格2-3水沟规格和材料消耗坡度上宽B1/mm下宽B2/mm深H/mm净断面面积/掘进断面面积/每米盖板钢筋质量/kg每米盖板混凝土消耗/每米水沟混凝土消耗/3%%5004504500.2250.2722.0360.03230.1522.8确定巷道掘进断面尺寸巷道设计掘进宽度1B2TB（2-12）440021004600mm巷道计算掘进宽度212BB（2-13）46002754750mm巷道设计掘进高度1bHHhT(2-14）37002201004020mm巷道计算掘进高度21HH（2-15）4020754095mm巷道设计掘进断面面积1113(0.39)SBBh（2-16）中国矿业大学课程设计说明书第8页64600(0.3946001720)1015.64㎡巷道计算掘进断面面积2223(0.39)SBBh（2-17）64750(0.3947501720)1016.43㎡2.9编制巷道断面特征表和每米巷道材料消耗量表2.9.1掘进体积每米巷道计算掘进体积3121m16.43VSm（2-18）每米巷道墙脚计算掘进体积330.2()1m0.2(0.10.075)1m0.035VTm（2-19）每米巷道拱与墙喷射材料消耗2231.57()21V