井巷工程课程设计.doc

学号：井巷课程设计说明书设 计 人： 专业名称： 煤矿 与 安全班 级： （1） 班学院名称： 资源与环境学院指导教师： 2010年7月2日目录1. 设计目的-22. 设计条件-22.1 地质条件-22.2 生产能力及服务年限-22.3 井筒装备-22.4 运输设备及装备-23主井-3 3.1 选择井筒断面形状-3 3.2 选择罐道形式及材料-3 3.3 确定净断面尺寸-3 3.4 风速验算-5 3.5 选择支护方式及支护参数-5 3.6 计算各部分尺寸-5 3.7 计算材料消耗-5 3.8 按1:50绘制井筒断面图-54副井-5 4.1 选择井筒断面形状-5 4.2 选择罐道形式及材料-6 4.3 确定净断面尺寸-6 4.4 风速验算-7 4.5 选择支护方式及支护参数-8 4.6 计算各部分尺寸-8 4.7 计算材料消耗-8 4.8 按1:50绘制井筒断面图-85石门-8 5.1 选择巷道断面形状-8 5.2 选择巷道净断面尺寸-8 5.3 不止巷道内水沟和管线-10 5.4 计算巷道掘进工程量及材料消耗-10 5.5 按1:50绘制巷道断面图-11 5.6 施工组织设计-12 5.7 管理制度-166参考文献-177附图-181.设计的目的 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.设计的条件2.1地质条件矿山第一水平石门大巷所通过岩层的普氏系数f24，为稳定性较差岩层，涌水量360m3/h ，风量60m3s 。主井与副井所通过岩层f46，中等稳定，风量均按80 m3s考虑。该矿井属于低瓦斯井。2.2生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。2.3井筒装备主井为双箕斗井，箕斗容积2.5m3，型号为FJD2.5（5.5）型。主井内铺设300mm排水管2条，并设有梯子间。副井为双罐笼井，采用3单层罐笼（YJGG2.2型）。副井内铺设有200mm供风管2条，100mm供水管1条，2条动力电缆，3条照明和通讯电缆，设有梯子间。2.4运输设备及装备石门运输巷为双轨运输大巷，内设水沟，铺设有供风管2条，80mm供水管1条，动力电缆1条，照明和通讯电缆3条。电机车型号：ZK10600550；矿车型号：YCC1.2（6）。3主井3.1选择井筒断面形状该主井为双箕斗井，年产120万t，穿过普氏系数f=4-6的岩层，中等稳定的类围岩，设有梯子间，故选择承受地压性能好、通风阻力小、维护费用少、便于施工的圆形断面，选用锚杆喷射混凝土支护。3.2选择罐道形式及材料罐道是提升容器在井筒中运行的导向装置，它必须具有一定的强度和刚度，以减少提升容器的横向摆动。罐道有木质罐道、钢轨罐道、型钢组合罐道、整体轧制罐道、复合材料罐道和钢丝绳罐道等。因木罐道强度低，使用期限短，木材消耗量、罐道维修量都很大，故采用木罐道的井筒较少。其他罐道与木罐道相比具有经久耐用的优点，故应用较广泛。鉴于以上原因及各矿山常采用槽钢组合罐道，本矿山采用槽钢组合罐道。3.3确定净断面尺寸主井为双箕斗井，箕斗容积2.5m3，型号为FJD2.5（5.5）型。主井内铺设300mm排水管2条，并设有梯子间。参考井巷工程图13.5布置。3.3.1井筒各构件平面尺寸计算采用FJD2.5(5.5)型双箕斗，其外形参数为hb：12361452mm。选用38kg/m钢轨罐道，罐道梁选用槽钢组合梁hb：200152mm，36.8kg/m；梯子梁选14b槽钢 hb：14060mm，16.733kg/m3.3.2 梯子间的尺寸计算=1348+2160+172=1840mmx=1/2(L+A)=1/2（1840+1236）=1538mmL箕斗两侧罐道梁中心线间的距离，mm；箕斗两罐道间的间距，=1236+112=1348mm；h罐道的高度，h=160mm；同一根罐道梁两侧安装罐道时，两罐道底面的间距，等于罐道梁的宽度加上两个连接垫板的厚度，172mm；x罐道梁中心线至箕斗外边缘的距离，mm；A箕斗的宽度，1236mm。 M=1200+m+E/2=1200+100+60/2=1330 S=H-d=1520-500=1020式中 M梯子间短边梁中心线与井壁交点至主梁中心线的间距,mm； 600为梯子孔宽度,mm；m梯子间安全隔栏的厚度，取100mm； E梯子主梁宽度,mm； H梯子间两次梁中心线间距，H=2（700+60）=15201400mm； S梯子间短边次梁至井筒中心线的距离,mm； d梯子间另一侧短边次梁中心线至井筒中心线的距离，考虑方便安装应不小于300mm，取500mm。3.3.3 图解法确定井筒直径（附图1）(1)按计算出的提升间、梯子间平面结构布置尺寸。(2) 确定E、F、G三点，根据梯子梁的定位尺寸M、S和d确定三点，沿箕斗拐角点B、C点平分线向井壁方向量取2=200取得FG两点。(3)连接E，F，G三点为EFG，作该三角形的外接圆，确定圆心O点，由图中量得井筒近似直径D=4202mm。(4)按要求以0.5m进级确定井筒直径D=4.5m。验算并调整M、和：150mm100mm1330mm将上述结果带入上式得:=252150mm =314100mm M=13641330mm3.4风速验算V= Q/VmaxQ通过井筒的风量，m3/s；V井筒内实际风速，m/s；S0井筒通风有效断面积，S0=SA；S井筒净断面积，m；A梯子间的面积，取2.0 m；Vmax冶金矿山安全工规程规定井巷中允许的最大风速；由采矿手册可知主井允许通过的最大风速为12m/s。则S=/4=3.144.5/4=15.90 V=80/（15.9-2）=5.76m/s12m/s该净直径满足要求3.5选择支护方式及支护参数穿过普氏系数f=4-6的岩层，中等稳定的类围岩，井筒净直径4.5m，查表取喷射混凝土厚度为150mm，锚深1500mm，间排距：10001000mm。锚杆选用螺纹钢树脂锚杆杆径18mm。3.6计算各部分尺寸井筒掘进直径为4.5+0.152=4.8m。3.7计算材料消耗（每米井筒）混凝土消耗：1=3.14（5.76-5.06）1=2.2罐道梁消耗：罐道梁埋入井壁的深度取壁厚的2/3，井筒断面上罐道梁长度为9.5m，罐道梁重量取16.733kg/m，则每米主井消耗罐道为9.516.733=159kg；3.8按1：50绘制井筒断面图（附图2）4.副井4.1选择井筒断面形状圆形断面井筒具有承受地压性能好、通风阻力小、服务年限长、维护费用少以及便于施工等优点.故副井选用圆形井筒断面。4.2选择罐道形式及材料副井选用刚性罐道，罐道梁为工字钢，型号为I32a。4.3确定净断面尺寸副井为双罐笼井，采用3单层罐笼（YJGG-2.2型）。副井内铺设有200mm供风管2条，100mm供水管1条，2条动力电缆，3条照明和通讯电缆，并设有梯子间。4.3.1确定提升间和梯子间的尺寸1）罐道梁间水平中心间距： C =E+B+EC=E+B+E 式中：C1、3号罐道梁中心线距离，mm C1、2号罐道梁中心线距离，mm E、E、 E、 E罐道梁与罐道连接部分尺寸。根据初选的罐道、罐梁类型分别为193、196、196、196mm B、B两侧罐道之间距离，mm，其值取为1440mm 所以：C =193+1440+196=1829 mm C=196+1440+196=1832 mm2)梯子间尺寸 M=600+600+m+=1200+100+116/2=1358 mm 式中：600梯子孔宽度，毫米； m梯子孔至2号罐道梁的距离，取100mm； S2号罐道梁的宽度，116mm。 右侧布置梯子间，左侧布置管路时，通常取 J=200400毫米，因此N=H-J=1600-400=1200 mm J取400毫米。4.3.2图解法确定副井近似直径(附图3)(1)按计算出的提升间、梯子间平面结构布置尺寸(2) 沿罐笼拐角,点角平分线向井壁方向量取2=200取得F、G两点。(3)连接E，F，G三点为EFG，作该三角形的外接圆，确定圆心O点，由图中量得井筒近似直径等于5497mm。(4)按要求以0.5m进级确定井筒直径D=5.5m(5)验算安全间隙及梯子间尺寸。用以上方法求得井筒直径后，量取井筒中心线到1号罐道梁中心线的距离为d=600mm。按下式验算和修正安全间隙l及梯子间布置尺寸C。 l =R- =28000- =348200 mm C=+d-C =(2750-400)+600-1832 =14891328 mm经验算，合乎要求。4.4风速验算按公式验算 ：V= Q/SVmaxQ=80m/sV 井筒实际风速,m/s S井筒通风有效断面积,S= 0.8S Vmax井筒允许的最高风速,取8 m/s则v=80/3.140.82.752=4.218 m/s，该直径符合要求。4.5选用支护方式和支护参数采用喷射混凝土支护，中等稳定岩层，井筒净直径5.5m，取支护厚度为350mm。4.6计算各部分尺寸井筒掘进直径为5.5+0.352=6.2m。4.7计算材料消耗（每米井筒）混凝土消耗：1=3.14（3.1 2-2.752）1=6.43m罐道量消耗：罐道梁埋入井壁的深度取壁厚的2/3，井筒断面上罐道梁长度为14.36m，罐道梁重量取38kg/m，则每米竖井消耗罐道为14.3638=545.68kg4.8按1：50绘制井筒断面图（附图4）5.石门5.1选择巷道断面形状年产120万t矿井的第一水平运输大巷，一般服务年限在20年以上，采用600mm轨距双轨运输的大巷，其净宽在3m以上，又穿过稳定性较差的岩层，故选用钢筋砂浆锚杆与喷射混凝土支护，半圆拱形断面。5.2选择巷道净断面尺寸。（1）确定巷道净宽度B查表知道ZK10600/550电机车宽A1=1060mm,高h=1550mmYCC1.2（6）3t矿车宽1050mm高1200mm。根据煤矿安全规程，取巷道人行道宽C=840mm，非人行道一侧宽A=400mm，又知道本巷双轨中线距b=1300mm,则两电机车之间距离为：1300(1060/2+1060/2)=240mm故巷道净宽度：B=a1+b+c1=(400+1060/2)+1300+(1060/2+840)=3600mm。（2）确定巷道拱高h0半圆拱形巷道拱高h0=B/2=3600/2=1800mm。半圆拱半径R=h0=1800mm。（3）确定巷道壁高H31)按架线电机车导电弓子要求确定h3由井巷工程课本表2-5中半圆拱形巷道壁高公式得： 式中：h4轨面起电机车架线高度，按煤矿安全规程取h4=2000mm；hc道床总高度。查井巷工程表2.9选用30kg/m钢轨，得hc=410mm，道渣高度hb=220mm； n导电弓子距拱壁安全间距，取n=300mm； K导电弓子宽度之半，K=718/2=359mm,取K=360mm； b1轨道中线与巷道中线间距，b1=B/2-a1=3600mm/2-930mm=870mm。故：h32000mm+410mm-（1800-300）2-（360+870）21/2mm=1552mm 2)按管道装设要求确定h3式中 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轨道中线与巷道中线间距, 。故：h31800mm+900mm+220mm-18002-（360+300+335/2+430）21/2mm=1633mm3）按人行高度要求确定h3式中 j距壁j处的巷道有效高应不小于1800mm。j100mm,一般取j=200mm。故 h31800mm+220mm-18002-（1800-200）21/2=1195mm综上计算，并考虑一定的余量，确定本巷道壁高为h3=1820mm。这巷道净高度H=h3hbh0=1820220+1800=3400mm。（四）确定巷道净断面积S和净周长P 由井巷工程课本表2.6得净断面积S=B（0.39B+h2）式中 h2-道渣面以上巷道壁高，h2=h3hb=1820220=1600mm 故 S=3600（0.393600+1600）=10.8m2 净周长 P=2.57B+2h2=2.753.6+21.6=12.5m(五)用风速校核巷道净断面积由公式V=Q/S 校核， 查井巷工程课本表2.8知Vm=8m/s，已知通过大巷风量Q=60m3/s，则 V=Q/S =60/10.8=5.568m/s设计的大巷断面积，风速没超过规定，可以使用。（六）选择支架参数采用锚喷支护，根据巷道净宽3.6m、穿过稳定性较差岩层，即属类围岩、服务年限大于10年等条件，确定选用锚固可靠、锚固力大的树脂锚杆，杆体为直径为20mm螺纹钢，每孔安装两个树脂药卷，锚固长度700mm，设计锚固力110KN。锚杆长度2.0m，成方形布置，其间排距0.80m0.80m；托板为8mm厚150mm150mm的方形钢板。喷层厚度T=120mm，分两次喷射，每次各喷60mm厚，故支护厚度T=T1=120mm。（七）选择道床参数根据本巷道通过的运输设备，已选用30kg/m钢轨，其道床参数hc,hb，分别为410mm和220mm，渣面至轨面高度ha=hchb=410220=190mm.采用钢筋混凝土轨枕。（八）确定巷道掘进断面尺寸由井巷工程课本表2.6查得计算公式得：巷道设计掘进宽度B1=B+2T=3600+2120=3840mm巷道计算掘进宽度B2=B1+2=3840+275=3990mm巷道设计掘进高度H1=H+hb+T=3400+220+120=3740mm巷道计算掘进高度H2=H1+=3740+75=3815mm巷道设计掘进断面面积S1=B1(0.39B1+h3)=12739584mm2取 S1=12.7m2巷道计算掘进断面积S2=B2（0.39B2+h3）=13470639mm2取 S2=13.5m25.3布置巷道内水沟和管线已知通过本巷道的量为360m3/h，现采用水沟坡度为3，查井巷工程课本表2.12得：水沟深500mm，水沟宽500mm，水沟净断面积0.25m2；水沟掘进断面积0.306m2，每米水沟盖板用钢筋2.036kg、混凝土0.0323m3，水沟用混凝土0.161m3。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。5.4计算巷道掘进工程量及材料消耗量由井巷工程课本表2.6计算公式得：每米巷道拱与墙计算掘进体积V1=S21=13.5m3每米巷道墙脚计算掘进体积V3=0.2（T+）1=0.2(0.12+0.075)1=0.04m3每米巷道拱与墙喷射材料消耗V2=（1.57（B2T1）T1+2h3T1）1=(1.57(3.990.12)0.12+21.820.12)1=1.16m3每米巷道墙脚喷射材料消耗V4=0.2T11=0.20.121=0.024m3每米巷道喷射材料消耗（不包括损失） V=V2+V4=1.184m3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=1.57B2+2h3=1.573.99m+21.82m=9.9043m aa锚杆间距、排距，a=a=0.8m 故 N=（9.9043-0.50.8）/（0.80.8）=14.85根 折合质量为 14.85l（d/2）2 =14.852.003.14（0.02/2）27850=73.21Kg 式中 l锚杆长度，l=2.0m d锚杆直径，d=20mm 锚杆材料密度，=7850Kg/m3 每排锚杆数 N0.8=14.850.8=11.88根12根每米巷道粉刷面积 Sn=1.57B3+2h2式中 B3计算净宽，B3=B2-2T=3.99m-20.12m=3.75m故Sn=1.573.75m+21.6m2=9.1m2表1石门特征 围岩类别断面/m2设计掘进尺寸/mm喷射厚度/mm锚杆/mm净周长/m净设计掘 进宽高型式排列方式间排距锚杆长直径10.812.738403740120镙纹钢树脂锚杆方形80020002012.5表2 巷道每米工程量及材料消耗围岩类型计算掘进工程量/m3锚杆数量/根材料消耗粉刷面积/m2巷道墙脚喷射材料/m3锚杆钢筋/Kg树脂药卷/个13.50.0414.851.18473.2129.79.15.5按1:50绘制巷道断面图（附图5）5.6施工组织设计5.6.1选择机械化作业线钻、装、运等配套的型号及数量设备名称 型号数量备注气脚式风动凿岩机765521台其中13台备用耙斗式装载机P60B2台架线式电机车ZK10600/5501台矿车YCC1.2（6）若干台混凝土喷射机转型2台其中备用1台局部通风机29kw2台其中备用1台，配直径700mm胶质风筒激光指向仪J281台5.6.2爆破作业设计选用井巷工程表3.8中1段别第二系列的毫秒延期电雷管，选用2号铵梯炸药，选用FR82-150电容式发爆器。工作面炮眼布置(附图6)。初步估算炮眼的数目: N=qSml/aP 公式 （3.7）式中 N-炮眼数目 ； q-单位炸药消耗量，/m3； S-巷道掘进断面，； m-每个药卷长度，m； l-炮眼的利用系数； a-装药的长度系数，一般为0.50.6; P-每个药卷的质量,；N=1.0412.750.160.92/0.50.15=32.6=51个爆破原始条件名称数量名称数量巷道的掘进断面/ m2 12.75炮眼数目/个53岩石的坚固性系数f24雷管数目/个52炮眼深度/m2.0总装药量/kg32.55 装药量及起爆顺序眼号眼名眼数/个眼深/m装 药 量起爆顺序连线方式装药结构单 孔小 计卷数/个质量/kg卷数/个质量/kg1空眼12.2串联连续反向装药2-5掏槽眼42.271.05484.206-13一圈辅助眼82.050.75406.0014-26二圈辅助眼132.050.75659.733739,5153帮眼62.020.30121.8040-50顶眼112.020.30223.3027-36底眼102.050.75507.50 预期爆破效果名称数量名称数量炮眼利用率90%每米巷道耗药量/kgm-318.1每循环工作面进尺/m1.8每循环炮眼总长度/m107每循环爆破实体岩石/m323.0每平米岩体耗雷管量/个m-24炸药消耗量/kgm-31.5每米巷道耗雷管量/个m-128.95.6.3通风与防尘措施 1）通风：掘进中采用局部通风机通风，其通风方式为混合式通风。风筒选用带有刚性骨架的可缩性风筒也可应用胶质风筒。2）防尘措施1.湿式钻眼是综合防尘最主要的技术措施。钻眼过程中用水冲洗炮眼，使岩粉变成浆液从炮眼流出，使粉尘不会飞扬，能显著降低巷道中的粉尘浓度。 2.喷雾洒水，对防尘和降尘都有良好的作用 。 3.加强通风排尘工作。 首先在掘进巷道周围建立通风系统，以形成主风流；其次在各作业点搞好局部通风工作，保证工作面能得到足够的风量和一定得风速，以便迅速地把工作面的粉尘稀释并排到祝回风流中去。4.加强个人防护工作。工作面作业时戴防尘口罩，定期检查身体健康，发现病情及时治疗。5.清扫落尘。矿井及时清除巷道中的浮煤，清扫或冲洗沉积煤尘，定期撒布岩粉，定期对主要大巷刷浆。5.6.4岩石装运及调车方法使用耙斗式装载机进行装岩，巷道左侧重车线轨道距工作面1530m，右侧空车线轨道距工作面4060m。采用一台5t电机车、双轨浮放道岔调车，2台10t架线式电机车运输，轨道铺设与打眼平行作业。5.6.5合理组织施工并编制循环图表 采用综合掘进队、多工序平行交叉和正规循环作业的劳动组织形式，六小时工作制，四班掘进，两班复喷支护与掘进平行作业，作业循环时间安排见下表1。为便于考核管理，将每两个掘进班和一个支护班编为一个大班，由对干部全面指挥，施工劳动力配比见下表2。为保证主要施工设备的正常运转，实行小班司机对设备包机进行日常维修保养制度，及时更换易损件。工区设6人专管小组，每日早班对设备的工作机构、履带、电控等主要部件进行全面检修。 同时，两台耙斗式装载机交替使用，每23天进行一次全面检查维修。以上措施有效地减少了设备故障影响，全月累计减少影响时间30h。 表1 表2 时间工种06点612点1218点1824点直接工钻车、装载机司机3333维护工1111定眼工1111爆破员1111班长1111临时喷浆工33喷浆手33小计10101010辅助工上料工44电车司机2222挂钩工2222水沟工1221钉道工11小计511106合计152120165.7管理制度1.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，从而使每个职工队自己所施工航道的性质、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。2.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