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西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 1 页设计题目：千树塔煤矿第一水平机轨合一运输大巷直线段断面设计原始条件：千树塔煤矿年产设计能力为 1.2Mt，服务年限为 58 年。矿井为无瓦斯矿井。采用斜井开拓，通风方式为中央分列式。矿井最大涌水量为 90m/h，通过第一水平运输大巷的流水量为 60m/h，通过的风量为 25m/h。主运输采用 PVG1400/1 整芯阻燃型带式输送机，辅助运输采用 ZK10-6/550 直流架线电机车牵引 1.0t 固定式矿车。巷道内敷设一趟 100mm 的压气管和一趟 50mm 的供水管，另设动力，照明，通讯和信号电缆各一条。大巷穿过的岩层有中，细砂岩和泥岩，以泥岩为主；实测围岩松动圈：砂岩为 0.4-0.5m，泥岩为 1.0-1.3m。1 巷道断面设计1.1 选择巷道断面形状年产 1.2Mt 矿井的第一水平机轨合一运输大巷,服务年限一般在 20a 以上;采用600mm 轨距双轨运输的大巷,一般巷道净宽要在 3.0m 以上;巷道所穿过的围岩松动圈：砂岩 lp=0.40.5m、泥岩 lp=1.01.3m 为一般稳定围岩。故决定选择锚喷支护,直墙半圆拱断面。1.2 确定巷道断面尺寸 1)确定巷道净宽度 B 查表 3-2 知,ZK10-6/550 直流架线式电机车宽 1060 mm,高 1550 mm；1.0 t 固定式矿车宽 800 mm,高 1150 mm。故选 A1 =1060mm,根据煤矿安全规程并参照标准设计，选取巷道人行巷宽度 C=840mm;非人行巷一侧宽 a=400mm,查表 3-3 知，双轨轨道中心线距 b=1100mm,则两电机车之间距离为：1100 -（1060/2+800/2）=170mm 。故巷道净宽度：B=a1+b+c1=(400+1060/2)+1100+(1060/2+840)=930+1100+1370=3400mm。 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 2 页2）确定巷道拱高 h 0 半圆巷道拱高 : h 0=B/2=3400/2=1700mm 半圆拱半径 : R= h 0=1700 mm 。3）确定巷道壁高 h3按人行高度要求确定墙高。距墙壁 100mm 处巷道有效高度不低于 1800mm。h3=1800+hb- 22)1(R由表 2-6 查得 hb =220mm，则：h3=1800+220- =1445.522)07(0按架线要求确定 h 3 由表 3-7，半圆拱形巷道壁高公式得 h3h 4+hc- 221()()Rnkb式中：h 4轨面起电机车架线高度，按煤矿安全规程规定取 h4=2000mm;hc道床总高度,查表 3-10 选用 22kg/m 钢轨,再查表 3-5 得 hc =380mm，道砟高度 hb=220mm;n导电弓子距拱壁安全距离,取 n=200mm; k导电弓子宽度之半,k=718/2=359mm,取 k=360mm;b1轨道中线与巷道中心线间距b1=B/2a 1=3400/2930=770mm故 h32000+380 1393.5mm22)7036()07(按管道安设要求确定 h3h3h 5+h7+hb- 式中：22)/(bDmKRh5-砟面至管子底高度,按煤矿安全规程规定,选取 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压气管法兰盘直径,对 =100mm 管子,D=325mm;b2轨道中心线与巷道中心线间距b2=B/2-c1=3400/2-1370=330mm;故 h 31800+900+220- 1249.7mm;22 )30/5306(170根据 1600mm 高度内人行道宽度不小于 800mm 确定墙高。西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 3 页h3=1600+hb- 22)80/(ZAR代入数据，则：h3=1600+220- =1168mm22)70/14(7综上计算，第一种方法确定的值最大，并考虑一定的富余量，故确定 h3=1800mm.则巷道净高：H=h3-hb+h0=1800-220+1700=3280mm4)确定巷道净断面积 S 和净周长 P由表 3-7 得：S=B(0.39B+h2)式中 h2道砟面以上巷道壁高h2=h3h b=1800220=1580mm故 S=3400(0.393400+1580)=9.88m2P=2.57B+2h2=2.573.4+21.58=11.90m5)用风速校核巷道净断面积查表 3-9 得:允许最高风速: V m=8m/s，已知通过巷道风量:Q=25m /s 3代入公式得：V=Q/S=25/9.88=2.53m/s则 VV m，因此可以使用。6）设计支护参数巷道穿过的岩层松动圈 L p=1.01.3m,属巷道分类法类一般稳定围岩。为留有足够的安全系数，取松动圈厚度高限 1.3m 作为设计的依据；并用组合拱理论设计支护参数如下：选用快硬水泥锚杆，端头锚固长度 400mm,锚杆直径 16mm,锚杆长度 1500mm,间排距 0.70.7m 锚杆布置到墙角。喷层厚度 100mm7)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：h c=380mm hb=220mm砟面至轨面高度: h a=hch b=380220=160mm 采用钢筋混凝土轨枕8)确定巷道掘进断面尺寸由表 1-10 计算公式得：巷道设计掘进宽度：B 1=B+2T=4260+2100=4460mm巷道计算掘进宽度：B 2=B1+2&=4460+275=4610mm西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 4 页巷道设计掘进高度：H 1=H+hb+T=3730+200+100=4030mm巷道计算掘进高度：H 2=H1+=4030+75=4105mm巷道设计掘进断面积：S1=B1(0.39B1+h3)=4.46(0.394.46+1.8)=15.8巷道计算掘进断面积：S2=B2(0.39B2+H3)=4.61(0.394.61+1.8)=16.6。 1.3 布置巷道内水沟和管线已知通过巷道的流水量为 60m3/h 水沟坡度 0.3%。水沟宽 400m，深 400m，净断面积 0.16掘进断面积 0.203 每米水沟盖板用钢筋 1.633kg,用混凝土 0.0276m3 每米水沟用混凝土 0.133m3管子悬吊在人行道一侧，动力电缆挂在非人行道一侧，通讯电缆挂在管子上方。1.4 计算巷道掘进工程量及材料消耗量 由表 1-10 计算公式得：每米巷道拱和墙计算掘进体积V1=S21=16.61=16.6m3每米巷道墙角计算掘进体积V3=0.2(T+ )1=0.2(0.1+0.075)1=0.04m 3每米巷道拱和墙喷射混凝土材料消耗V2=1.57(B2 T 1)T1+2h3T11=1.57(4.610.1)0.1+21.80.11=1.07m 3每米巷道墙角喷射混凝土消耗V4=0.2T11=0.20.11=0.02m3每米巷道喷射混凝土消耗V=V2+V4=1.07+0.02=1.09m3每米巷道锚杆消耗量N=( P1+M)/(MM)P1计算锚杆消耗周长P1=1.57B2+2h3=1.574.61+21.8=10.8mM锚杆间距 M=0.7mM锚杆排距 M=0.7m西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 5 页N=(10.8+0.7)/0.70.7=24 根折合重量为：W=N(L+0.1)(D/2)r=24（1.4+0.1）3.1416（0.016/2）7850=56.8L锚杆有效长度 L=1.4m 0.1 为锚杆露出长度D锚杆直径 D=0.016mr锚杆材料容量 r=7850kg/m 3每排锚杆数量: n=N0.717 根每米巷道锚杆快硬水泥卷消耗量24 根3 卷/根=72 卷(每个水泥卷规格：直径长重=37200mm108g )每米巷道粉刷面积：S n=1.57B3+2h2B3计算净宽度 B3=B22T=4.6120.1=4.41mmSn=1.574.41+21.6=10.1m2 。 每米巷道拱与墙喷射混凝土材料消耗：V2=1.57(B2T1)T1+2h3T11 =1.57(4.610.1)0.1+21.80.11=1.07m3每米巷道墙脚喷混凝土消耗：V4=0.2T11=0.20.11=0.02m3每米巷道喷射混凝土消耗:V = V2+V4=1.07+0.02=1.09m3每米巷道锚杆消耗量:N=( P1+M)/(MM)式中 P1计算锚杆消耗周长P1=1.57B2+2h3=1.574.61+21.8=10.8mM-锚杆间距 M=0.7m；M-锚杆排距 M=0.7m。N=(10.8+0.7)/0.70.7=24 根 折合重量为：W = N(L+0.1)(d/2) 2r=24（1.4+0.1）3.1416（0.016/2） 27850=56.8kg式中 L锚杆有效长度， L=1.4m 0.1锚杆露出长度；西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 6 页d锚杆直径 d=0.016m r锚杆材料容重 r=7850kg/m 3.每排锚杆数量: n=N0.717 根每米巷道锚杆快硬水泥卷消耗量: 24 根3 卷/根=72(每个水泥卷规格：直径长重量= 37200mm108g )水平东运输大巷每米材料消耗1.5 绘制巷道断面施工图及材料消耗表绘制巷道断面施工图，编制巷道特征表和每米巷道掘进工作量及材料消耗表。根据以上计算，按 1：50 比例绘制巷道断面图并编制工程量及材料消耗量表。材料消耗量围岩类别锚杆数量 喷射材料 / m 3 钢筋/kg 快硬水泥/卷 24 1.09 56.8 72西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 7 页一水平运输大巷每米工程量及材料消耗量材 料 消 耗计算掘进工程量/m 3 锚 杆围岩类别围岩松动圈/m 巷道 墙脚锚杆数量/根喷射混凝土/m3钢筋/Kg快硬水泥卷 /个粉刷面积/m 1.01.4 16.6 0.04 24 1.09 56.8 72 10.1一水平运输大巷断面特征表断面/m 3设计掘进尺寸/mm锚杆/mm围岩类别围岩松动圈m净断面设计掘进宽 高喷射厚度/mm形式外露长度排列方式间排距离长度直径净周长/m1.01.413.9 15.8 4460 4030 100快硬100正方形700 1500 16 14.12 巷道施工方案2.1 钻眼爆破2.1.1 炮眼布置一 设计炮眼布置图对一水平运输大巷进行施工采用光面爆破的方法来掘进巷道。根据掘进巷道断面面积 15.8m2掘进高 4030mm,宽为 4460 mm。对所要布置的掏槽眼、辅助眼、周边眼分别西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 8 页布设。1 掏槽眼的布设因巷道岩石坚固性系数为 48 且巷道断面积较大，利用中深孔进行爆破故选用直眼掏槽法。为提高掘进进度选用易于掌握且对各种岩层适应性和效果均好的菱形掏槽法，炮眼深度为 2.7m。2 辅助眼的布设为了大量崩落岩石提高炮眼利用率，故要均匀布置辅助眼。辅助眼间距 550mm，方向垂直与工作面，装药系数为 0.5。为提高光面爆破效果周边眼要为其创造一个理想的光面层，厚度要均匀且最小抵抗线要多于周边眼。一圈辅助眼眼间距为 600mm，二圈辅助眼眼间距为 550mm。3 周边眼的布设根据光面爆破周边眼爆破参数表及岩巷性质取周边眼的炮眼直径为 42mm，炮眼间距为 550mm,最小抵抗线为 700mm,炮眼密集系数为 0.8，装药量为 0.15kg/m 且底眼眼口高于巷道底板 150mm 以防止灌水和利用钻眼且低于底板标高 150mm 底眼炮眼间距为450mm 和 500mm。综上所述布置炮眼图（附表 2） 。并且掏槽眼、崩落眼、控制光面爆破的崩落眼和周边眼（顶，帮）的每眼装药数量的比例大致为 4：3：2：1。2.1.2 装药结构和起爆方法1 掏槽眼和辅助眼的装药结构采取反向装药的方式，先将起爆药装入眼底然后在装被动药包最后装满炮泥并且要雷管和药包的聚能穴一致朝向眼底。考虑到凿岩台车的钎头直径为 42mm，药卷直径为 35mm 正处于产生间隙效应范围内且装药长度超过 800mm 故应采取消除间隙效应措施。2 周边眼的装药结构因为炮眼深度为 2.7m 为克服“鼓包”现象采用空气间隔分节装药结构。3 炮泥的填塞为保质保量地做好装药工作。装药之前必须吹洗炮眼将眼中岩粉和水吹洗干净，起爆药包必须按规定制作最后用 1：3 的泥沙混合炮泥湿度为 1820按符合安全要求长度充填并捣实。4 起爆方法掘进时采用电容式发爆器起爆，雷管连接方式采用串联方式。因在高沼气巷道故采用总延期时间不超过 180ms 的前五段毫秒雷管。西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 9 页2.1.3 爆破说明书及爆破图表一、巷道钻眼爆破材料选择钻眼爆破器材一览表器材名称 雷管 炸药 凿岩机型号 8 号 2 号岩石硝铵炸 药 CGJ2 凿岩台车二、 爆破参数确定掏槽方法：由于该巷道岩层坚硬系数为 48，故选用直眼掏槽中的菱形掏槽。炮眼直径、深度：因选用 CGJ2 型凿岩台车打钻，故炮眼直径为 42mm