井巷工程矿山工程设计书

1 井巷工程矿山工程设计书 1设计目的 本课程设计是 “ 井巷工程 ” 课教学的重要环节，通过本设计，使学生熟悉设计的程序和方法，培养学生独立分析和解决问题的能力，为毕业设计打下基础。 2 设计条件 质条件 矿山第一水平石门大巷所通过岩层的普氏系数 f 24，为稳定性较差岩层，涌水量 360m3/h ，风量 60m3/s 。 主井与副井所通过岩层 f 46，中等稳定，风量均按 80m3/s 考虑。 产能力及服务年限 矿山年产量 120 万 t，其第一水平服务年限 20a。 筒装备 主井为双箕斗井，箕斗容积 号为 。主井内铺设 300水管 2 条，并设有梯子间。 副井为双罐笼井，采用 3单层罐笼（ ）。副井内铺设有 200风管 2 条， 100水管 1 条， 2 条动力电缆， 3条照明和通讯电缆，设有梯子间。 输设备及装备 石门运输巷为双轨运输大巷，内设水沟，铺设有 120风管 2 2 条， 80水管 1 条，动力电缆 1 条，照明和通讯电缆 3 条。 电机车型号： 600 550； 矿车型号： 6）。 3 主井 择井筒断面形状 选择圆 形，圆形断面受理条件好，通风阻力小，适用于井筒服务年限大于 15 年的矿山，该矿服务年限较长，故选用圆形井筒，穿过中等稳定性岩层，选用整体浇注混凝土支护。 择罐道形式及材料 选用刚性罐道，采用 22号槽钢制成罐道（长宽 =220176 罐道梁的材料为金属罐梁，选用 28a 号工字钢（长宽 =280122 定净断面尺寸 箕斗型号： 其最大外形尺寸：长宽高 =123614524831筒各构件平面尺寸计算： 箕斗布置及其相应尺寸：002L m h b 1 ()2x L A 式中： L 箕斗两侧罐道梁中心线间的距离， m 箕斗两罐道间的间距， 般情况下0 22m A c t A 箕斗的宽度， A 1452mm c 罐道宽度， c=653 t 罐道卡与罐耳之间的间距， 般取 t=10mm h 罐道的高度， 据型号取 h=220b 罐梁的宽度，根据 280b=122mm x 罐道梁中心线至箕斗外边缘的距离。 故 L 1452+2*65+2*10+2*220+122 2164mm x=1/2(2164+1452) 808 梯子间的布置及其结构尺寸： 26 0 0 6 0 02 N 中： M 从 4 号罐梁中心线 起 6号罐梁的长度， 00 梯子孔宽度， mm s 梯子孔边至 4号罐梁的板壁厚度，梯子间取 s=71a 4 号罐梁宽度， 据 28a 号工字钢，取2a=122 6 号罐梁到井筒中心线的距离， 5 号罐梁到井筒中心线的距离， 般取 J 400 5、 6 号罐梁中心线之间的距离， 子孔前后长度不得小于 700子梁宽度一般为 100 故 : H=2*(700+100)600 600+600+71+122/2 1332 N=1600200解析法确定井筒直径 由各部件的平面几何关系，建立方程，求 R、 e 2 2 201 1()22 e N R 4 2 2 221( ) ( )2x B e R D 式中： B 箕斗的长度， 根据型号，取 B=1236mm e 箕斗中心线到井筒中心线的距离， 箕斗最突出部分距罐道梁边的 安全距离， 1150 箕斗最突出部分与井壁间的安全距离， 2200 井筒半径， 直径 D 2R. 则：联立方程代入数据，得 2 2 22 2 2( 1 3 3 2 1 5 0 1 2 2 / 2 1 2 3 6 / 2 ) 1 2 0 01 8 0 8 ( 1 2 3 6 / 2 ) ( 2 0 0 ) 求得： R 2200 e=300：直径 D=2R=4400井筒净直径小于 应按 D=速验算 式中： Q 通过井筒的风量， m3/s;取 Q 80m3/s v 井筒内实际风速， m/s 0s 井筒内通风有效断面积， 内设梯子间时，0s s AA 梯子间等面积， A 可取 主井井筒允许的最高风速， m/s 择支护方式及支护参数 5 该井筒穿过中等稳定岩 层即类围岩，服务年限大于 20 年，故采用整体浇注混凝土支护，井壁厚度为 T 300算各部分尺寸 把 2 条 300水管布置在梯子间右侧，管路用 U 型螺纹卡固定在罐梁上。 井筒净周长： P=2*筒净断面积： 221 井筒设计掘进断面数： 222 1 ( 2 ) 2 0 . 4 24S D T m 算材料消耗（每米井筒） 每米井筒的掘进体积： 2*1=m=米井筒浇注混凝土消 耗材料： *1（ 1 米井筒粉刷面积： *1=岩类别 断面面积 / 注混凝土厚度 /m 净周长 /m 净面积 设计掘进 00 筒每米工程量和材料消耗 围岩类别 掘进工程量 材料消耗（混凝 粉刷面积 / 6 / 材料） / 1:50绘制井筒断面图 4 副井 择井筒断面形状 服 务年 20 年，选择圆形断面井筒，承受地压性能好，通风阻力小。 择罐道形式及材料 罐道采用经久耐用的钢性罐道，采用 22 号槽钢制成罐道，其长 *宽 220*176道梁的材料为金属罐梁，选用 28长 *宽 280*122定净断面直径 （ 1） 3# 单 层 罐 笼 ， 尺 寸 ： 长 * 宽=2200350乘人数为 15 人。 刚性罐道罐耳长 *宽 =2005 井筒各构件平面尺寸计算： 梯子间的布置及其结构尺寸（与主井相同） 则 M=1332 N=1200 J=400 罐笼布置及其相应尺寸： 1 0 02L m h b 2 0 02L m h b 式中： 1L 7 2L m 罐笼两罐道间的间距。 一般情况下0m=A+22 A 罐笼的宽度， A=1350mm c 罐耳的宽度， 取 c=65mm t 罐道卡与罐耳之间的间距， 一般取 t=10 h 罐道的高度， 根据所选型号可取 h=220mm 罐梁的宽度， 据 28钢取 22：1L=1350*65*10*22022062L=1L=2062解析法确定井筒直径： 由各构件的平面几何关系建立方程，求 R ， e 2 2 21()L e M N R 2 2 21( ) ( / 2 ) ( )e K B R 式中 ： e 2 号罐道梁到井筒中心线间的距离 K 罐笼外边缘到 2 号罐梁中心线的距离 K= 0 /2A b c t =135022/2 50486 罐笼的宽度， B=2200 1 罐笼最突出部分与井壁间的安全距离， 取1=200 井筒半径 ，净直径 D=2R。 故： 2 2 2( 2 0 6 2 1 3 3 2 ) 1 2 0 0 8 222( 1 4 8 6 ) ( 2 2 0 0 / 2 ) ( 2 0 0 ) 解得： R=2850 e =520 则 净 直 径D=2R=2850=5700筒直径小于 应按 级 故： D=6m 速验算 0 m a x/v Q S v式中： Q 通过井筒的风量， 3/ 取 Q =80 3/v 井筒内实际风速， /S 井筒内通风有效断面积 2m ， 井筒内设梯子间时，0S S AA 梯子间等面积， 取 A =m 副井井筒允许的最高风速， /用支护方式和支护参数 该井筒穿过中等稳定岩层即类围岩，服务年限大于 20 年，故采用整体浇注混凝土支护，井壁厚度为 T 300算各部分尺寸 两条 200供风管，一条 100水管布置在梯子间右侧，管路用 2 条动力电缆及照明电缆布置在梯子间左侧。通讯电缆布置在右侧管路上方。 9 井筒净周长， P= 2 2 * 3 . 1 4 * 6 / 2 1 8 . 8 4 井筒净断面， 2 2 21 1 / 4 1 / 4 * 3 . 1 4 * 6 2 8 . 2 6S D m 井筒设计掘进断面积，222 1 / 4 ( 2 ) 1 / 4 * 3 . 1 4 * ( 6 0 . 6 ) 3 4 . 1 9S D T m 算材料消耗（每米井筒） 每米井筒掘进体积， 2312 * 1 3 4 . 1 9 * 1 3 4 . 1 9V S m m m 每米井筒浇注混泥土消耗材料， 232 2 1( ) * 1 ( 3 4 . 1 9 2 8 . 2 6 ) * 1 5 . 9 3V S S m m m 每米井筒粉刷面积， 2* 1 2 8 . 2 6 * 1 2 8 . 2 6 m m 围岩类别 断面面积 / 2m 浇注混凝土厚度 /周长 /m 净面积 设计掘进 00 筒每米工程量和材料消耗 围岩类别 掘进工程量 / 3m 材料消耗（混凝土用量） / 3m 粉刷面积/ 2m 10 （ 8）按 1： 50 绘制井筒断面图 1:50绘制井筒断面图 5 石门 择巷道断面形状 矿山年产 120 吨矿井的第一水平大巷，服务年限 20 年，采用 600距双轨运输的大巷，其净宽度在 3米以上，穿过稳定性较差岩层，选用螺纹钢树脂锚杆与喷射混凝土支护，半圆形断面 择巷道净断面尺寸 确定巷道净宽度 B 00 电机车宽1A=1060 高 h=1550 ) 矿车宽 1050 高 1200 巷道行人宽度 c=800 行人巷道一侧宽 a=400 表知该巷双轨中线距 b=1300 两电机车之间距离为 1300060/2+1060/2)40 巷道净宽度： 11 1 0 6 0 1 0 6 0( 3 0 0 ) 1 3 0 0 ( 8 0 0 )22B a b c m m m m m m =3460 B=3500 定巷道拱高00h=B/2=3500 =1750半圆拱半径R=0h=1750 定巷道壁高 3h 11 按架线式电机车导电弓子要求确定3 1( ) ( )ch h h R n K b 式中4h 轨道起电机车架线高度，按煤矿安全规程取4h=2000 道床总高度 查表 30kg/m 钢轨 再查表 10 道砟高度20mm n 导电弓子距拱壁安全间距取 n=300 K 导电弓子宽度之半， K=718=359 K=3601b 轨道中线与巷道中线间距 1b=B/2500-（ 300+1060/220 223 2 0 0 0 4 1 0 ( 1 7 5 0 3 0 0 ) ( 3 6 0 9 2 0 )h m m m m 4 1 0 6 8 11729 m m m 按管道装设要求确定3 7 2()2b Dh h h h R K m b 5h 砟面至管子底高度，按煤矿安全规程取5h=1800h 管子悬吊件总高度，取7h=900mm m 导电弓子距管子间距，取 m =300 压气管法兰盘直径，取 D =335b 轨道中线与巷道中线间距，2b=B/2500/2-（ 1060/2+800） =420 12 223 3351 8 0 0 9 0 0 2 2 0 1 7 5 0 ( 3 6 0 3 0 0 4 2 0 )2h 29201693人行高度要求确定3 8 0 0 ( )bh h R R j 式中 j 距壁 j 处的巷道有效高度不小于 1800100j ，一般取 j=200故 223 1 8 0 0 2 2 0 1 7 5 0 ( 1 7 5 0 2 0 0 )h m m m m m m =1208 上计算，确定该巷道壁高3h=1730 则巷道高度 30 1 7 3 0 2 2 0 1 7 5 0 3 2 6 0bH h h h m m m m m m m m 确定巷道净断面面积 S 和净周长 P 净面积 2( 0 . 3 9 )S B B h式中2h 道碴面以上巷道壁高，23 1 7 3 0 2 2 0 1 5 1 0bh h h m m m m m m S=3500(500+1510) 210062500 2m P=2h=500+2*1510=120152.0 m 置巷道内水沟和管线 算巷道掘进工程量和材料消耗量 每米巷道拱与墙计算掘进体积 2 1=米巷道墙脚计算掘进体积 + ) 13 1=米巷道拱与墙喷射材料消耗 21+21=米巷道墙脚喷射材料消耗 1=1=米巷道喷射材料消耗 V=4=米巷道锚杆消耗 10 式1 31 . 5 7 2 1 . 5 7 * 3 . 8 5 2 * 1 . 7 3 9 . 5 0P B h m a 、 a 锚杆间距、排距， a =a = 故 9 . 5 0 0 . 5 * 0 . 8 1 4 . 2 20 . 8 * 0 . 8N 根 折合质量为： 2()2=L=2m； D=18 =7850（ 3m ） 每排锚杆数为 N ,取 11 根。 每米巷道粉刷面积321 5 7 2 h32 2 3 . 8 5 2 * 0 . 1 3 . 6 5B B T m 故 1:50绘制巷道断面图，按 1:25绘制水沟断面图 工组织设计 1）选择以耙斗式装载机为主的钻眼爆破掘进作业线，用活动错车 14 场调车法进行调车 。 装岩时 耙斗式装载机安置在对称浮放道岔的端部，距离工作面 6用 1 台 称浮放道岔调车，2 台 5t 蓄电池机车运输，轨道铺设与打眼平行作业。 火工器材选择：选用直径 32量 150g 2 号煤矿铵梯炸药药卷；起爆电雷管采用 8 号， 130迟的毫秒电雷管；采用矿用防爆型电容式发爆器，用串联方式起爆。 炮孔布置： 采用光面爆破多次爆破的方法。掏槽眼时采用多向（楔形），掏槽眼布置在断面的中央偏下。周边眼一般布置在巷道断面轮廓线上，顶眼和帮眼按光面爆破要求，各炮眼相互平行，眼底落在同一平面上， 并且稍向轮廓线外偏斜，一般不超过 100 光面爆破周边眼间距与其最小抵抗线存在着以下关系： K=E/W 式中： K 炮眼密集系数，一般为 K= 周边眼间距，一般取 400 600巷道通过 围岩，取 E=500 最小抵抗线。 故： W=E/K=50025助眼要均匀布置在掏槽眼与周边眼之间，其间距取 700眼方向一般垂直于工作 面，装药长度系数为 光面爆破的周边眼爆破参数 岩层 岩石 炮眼 炮眼 最小 炮眼 装药量 15 情况 坚固性系数 /f 直径 /距 /抗线/集系数 /（ kg/m） 稳定性较差岩层 （ 24） 42 500 625 据实践经验，煤矿岩石巷道掘进采用光面爆破时掏槽眼，辅助眼，控制光爆层的辅助眼和周边眼（顶，帮）的每眼装药数量的比例大致为 4:3:2:1 装药结构与起爆顺序 掏槽眼和辅助眼采用反向装药方式；周边眼采用单段空气柱式装药结构；炮眼的填塞，装药之前必须吹洗炮眼，将眼中 的岩粉和水吹洗干净。 起爆顺序：应按掏槽眼 辅助眼 帮眼 顶眼 底眼的顺序先后起爆。 电爆网路计算 i=I=U / (R 线 +i 准 网络总电流 过每个电雷管的电流 A 取 V=900v R 线 考虑爆破作业安全规程规定距离不小于 150m 时取 R 线 = n=46 16 r=4欧 I 准 破作业安全规程规定取 I 准 =I=900v/（ 46*4+= 编制爆破作业图 爆破原始条件 名称 数量 名称 数量 巷道的掘进断面 / 眼数目 /个 46 岩石坚固性系数 2 4 雷管数目 /个 45 炮眼深度 /m 装药量（ 2号煤矿铵梯炸药） /药量及起爆顺序 眼号 眼名 眼数 /个 眼深 /m 装药量 起爆顺序 联线方式 装药结构 单孔 小计 卷数 /质量卷数 /质量 17 个 / /槽眼 6 2 串联 连续反向装药 7助眼 14 0 I 32- 34 44- 46 帮眼 6 2 5眼 9 5 V 21眼 11 5 理制度 掘进队的管理制度：为了充分利用工时，提高施工速度和质量，做到安全生产，降低材料成本消耗，除了要有先进的技术装备和合理的劳动组织外，还要加强施工管理工作。为了充分发挥掘进队的设备、技术优势，搞好生产管理工作，必须健全和坚持以岗位责任制为中心 18 的各项管理制度。 1) 工种岗位责任制。工种岗位责任 制要求人员固定、岗位固定、任务固定、设备固定、完成时间固定。其特点是任务到组、固定岗位、责任到人，根据井巷施工特点及工作性质，将每个小班的人员划分成若干作业组，每个小组或个人按照循环图表规定的时间，使用固定的工具或设备，在各自岗位上保质保量地完成任务。掘进工作面的岗位责任制可以参考表 2) 技术交底制。工程开工前应由工程技术人员就施工组织设计（或作业规程、施工技术、安全措施等）进行技术交底，从而使每个职工对自己所施工巷道的性质、用途、规格质量要求、施工方案、施工设备及安全措施等有比较全面的了解。 3) 施工原始 资料积累制。班组要有工人出勤、主要材料消耗、班组进度、工程量、正规循环作业完成情况等原始记录资料；对隐蔽工程应做好原始记录（包括隐蔽工程图）；对砂浆、混凝土应做取样试验，关有试压证明书；锚杆应有锚固力检验记录，等等。为配合竣工验收，还应提供巷道的实测平面图，纵、横断面图，井上、下对照图，井下导线点、水准点图及有关测量记录成果表，地质素描图，岩层柱状图等。这些资料是施工的重要成果和评定工程质量的重要依据，因此要注意在施工过程中收集和积累。 4) 工作面交接