主斜井课程设计.docx

目 录第一章断面设计5一、选择斜井断面形状和支护型式5二、确定斜井断面尺寸51、巷道净宽度B051.1小时提升量As：51.2一次提升循环近似时间Tj：61.3小时提升次数ns：61.4一次提升量Q:61.5计算箕斗容积Vr：61.6箕斗容积Vr：71.7箕斗有效装载量Q:71.8巷道净宽度B082、道床参数83、巷道净高度H0的确定83.1 拱高f0的确定93.2 拱形巷道墙高h3的确定93.3 巷道净高度H094、风速验算95、 选择支架参数106、水沟107、巷道断面尺寸11三、斜井铺轨结构12四、管缆布置12五、躲避洞13六、掘进工程量及材料消耗量13七、斜井断面施工图及材料消耗量表13第二章井巷施工组织设计14一、工程概况14二、凿岩工作141、掘进方案的选择142、凿岩设备的型号与数量选择143、爆破参数确定143.1炮眼直径 D143.2炮眼深度143.3单位炸药消耗量q143.4炮眼数目N154、炮眼布置及爆破图表154.1掏槽形式及其选择154.2其它炮眼布置及药量分配164.3爆破图表编制17三、掘进通风17四、装岩与运输设备选择171、装岩设备的选择172、运输设备的选择18五、提升排水工作181、排水方式及排水系统182、排水方式设备的选择18六、临时支护18七、作业人员配备18八、掘进作业循环图表编制191、交接班时间（循环准备时间）t1192、凿岩时间t2193、装药联线时间t3194、放炮通风时间t4195、装岩时间t5206、一个掘进循环的总时间T207、掘进作业循环图表20第三章巷道支护设计21一、支护方式的选择21二、支护参数的确定21三、支护设备选择21四、支护施工组织221、喷射施工前的准备工作222、喷射作业223、喷射混凝土的养护224、劳动组织22附图一：23附图二：23主斜井断面与施工设计第一章 断面设计一、选择斜井断面形状和支护型式该斜井是服务年限较长的巷道，所穿过的岩层为稳定岩层，单轨运输，箕斗提升，巷道较窄，故选f0=B0/4的三心拱形，支护材料选用浇灌混凝土。二、确定斜井断面尺寸1、巷道净宽度B0公式 B0=b+b1+b2 （1-1）式中：b运输设备的最大宽度，按表1-1选取 b1运输设备与支架之间的安全间隙，按表1-2选取 b2人行道宽度，按表1-3选取1.1小时提升量As： As=（CAn）/（trts）=（1.220104）/（30018）=44.4t/h 式中 C不均衡系数。箕斗提升取C=1.2An年提升量。（20万吨/年） tr年工作日数。（取300天）ts日工作时间。（提升两种以上矿石取18小时计算）1.2一次提升循环近似时间Tj：Tj2Lr/Vp12=2200/3.820+15140.3s 式中 Lr箕斗提升长度，为200m Vp提升平均速度。Vp（0.750.9）V,当提升长度小于200m时取下限，当提升长度大于600m时取上限。取系数为0.75，V最大提升速度（5m/s）。所以Vp0.753.8（m/s）1箕斗装矿休止时间。取20s（采用计量漏斗装矿可取1020s）2卸矿时间。取215s1.3小时提升次数ns：ns3600/140.325.7（次），实际取25次。1.4一次提升量Q: Q= （As/ns）100044.41000/251777.8kg 1.5计算箕斗容积Vr：Vr Q/（Cm）1777.8/（0.652000）1.37m3 式中 Cm装满系数。Cm0.65-0.85，取Cm0.65 松散矿石密度。=2000kg/m3 1.6箕斗容积Vr：选用箕斗容积Vr1.5m31.7箕斗有效装载量Q: Q=CmVr0.8520001.52550kg 综上计算，选择斗容为15m3箕斗作为提升容器。其长宽高=4525mm1714mm1280mm。轨距为900mm，重1840kg。表1-1 斜井箕斗规格斗容（m3）最大载重量（kg）外型尺寸（mm）轨距（mm）卸载方式箕斗质量（kg）长宽高1.53190452517141280900前翻18402.740005070147012801100后卸26963.845005160166215071300后卸35744.8560006880170016001400后卸34806.0102004350221017101710后卸51006.4560004930210021071600后卸81007.480006253200821461600后卸77008.8120006220230023001700后卸1024010140005800211621161770后卸13205表1-2 安全间隙（mm）运输设备运输设备之间运输设备与支护之间冶金部门建材部门化工部门冶金部门建材部门化工部门有轨运输300250300300250300无轨运输600600皮带400400400 表1-3 人行道宽度（mm） 项目箕斗斜井矿车组斜井胶带斜井行人斜井设人车不设人车不经常行人斜井中行人是否设置人行道一般不设人行道设人行道设人行道设人行道和坚固隔墙一侧或两侧设人行道专为人行人行道宽度（mm）70012001200700700查表1-2，运输设备与支护之间b1=300mm；查表1-3，人行道宽度b2=1200mm。1.8巷道净宽度B0由式（1-1）：B0=b+b1+b2=1714+300+1200=3250mm2、道床参数表1-4 运输量与机车质量、矿车容积、轨距、轨型的一般关系运输量（t/a）机车质量（t）矿车容积（m3）轨距（mm）轨型（Kg/m）400万4050,20双机10.090043,43以上表1-5 铺轨结构尺寸参考表轨型（kg/m）钢筋混凝土轨枕木轨枕h6h5h6h58、9320（260）160（100）300（250）140（100）11、12320（270）160（100）320（260）140（100）153502003201601835020032016022、24、30400250360200根据该斜井的年运输量为20万t/a，参照表1-4，选用22kg/m钢轨，钢筋混凝土轨枕。 根据采用的22kg/m钢轨，由1-5查的底板水平与轨面水平的间距h6=400mm，底板至道渣面的高度h5=250mm，则道渣面到轨面的距离h4=h6-h5=150mm。3、巷道净高度H0的确定公式 H0=f0+h3-h5式中： f0拱高 h3拱形巷道墙高 h5巷道铺轨道渣高度3.1 拱高f0的确定拱高常用矢跨比f0/B0来表示。因为围岩的普氏系数f=1216，为稳固岩层，并且考虑到服务年限20年，取f0=B0/4=3250/4=813mm。大圆弧半径R=0.905B0=0.9053250=2942mm小圆弧半径r=0.173B0=0.1733250=563mm3.2 拱形巷道墙高h3的确定拱形巷道墙高指巷道地板距拱基线的距离。箕斗斜井内铺设的供水管、压风管、通讯和照明电缆等数量少、直径小，对断面的布置影响不大。故可只考虑人行道对墙高的影响。按人行要求计算墙高：h3=1800+h5-r2-r-1002=1800+h5-14.1r-50=1740mm在以上公式中：r三心拱的小半径，mm3.3 巷道净高度H0H0=f0+h3-h5=813+1740-250=2303mm4、风速验算估计该斜井风量Q=35m3/s；h2=h3-h5=1740-250=1490mm;则净断面面积 S0=B0h2+0.198B0=3250(1490+0.1983250)=6.94m2由表1-6查得，V允=6m/s，V=Q/ S0=35/6.94=5.04m/s55003503503502504003006、水沟斜井井筒内的水沟，由于水流速度大、服务年限长，一般应用混凝土砌筑并加盖板，水沟的坡度与斜井坡度相同，水沟一般设在人行道一侧。斜井水流速度较大，但该区域岩石稳定，故可选取型水沟。根据排水量200m3/h，由表1-8查得水沟断面参数为：上宽350 mm，下宽310mm，深度300mm，净断面面积0.1m2，掘进断面面积0.2m2，每米水沟混凝土用量为0.1m3。表1-8水沟断面选用参考表水沟类 型最大排水量(m3/h)水沟净尺寸（mm）水沟断面积（m2）每米水沟混凝土量（m3）i=3%0i=5%0上宽下宽深度净掘1001203102802300.070.110.051501803302802800.090.140.062002603503103300.110.170.073003404003603800.140.220.081001203102802000.060.150.091501803302802500.080.180.102002603503103000.100.200.103003404003603500130.260.131001203102802000.060.150.121501803302802500.080.180.132002603503103000.100.200.133003404003603500.130.260.167、巷道断面尺寸表1-9 1/4三心拱巷道断面计算表名称计算公式名称计算公式从轨面起电机车（矿车）高度h人行道宽度b2从轨面算起之墙高h1巷道净宽 单轨B0=b1+b2+b道渣厚度h5双轨B0=b1+b2+2b+m道渣面到轨面高度h4墙厚T底板到轨面的高度h6=h5+h4巷道掘进宽度B=B0+2T从道渣面算起墙高h2=h1+h4巷道净断面积S净=h2+0.198B0B0从底板算起墙高h3=h5+h2巷道净周长P净=2h2+2.23B0架线高度H1巷道拱圆断面积S拱=1.23B0+Td0三心拱高度f0=B0/4巷道墙断面积S墙=2h3T巷道掘进高度h=f0+h3+d0巷道基础断面积S基=0.25+0.5T运输设备的高度b巷道道渣断面积S渣=h5B0运输设备支架间隙b1水沟掘进断面积S沟两运输设备之间隙m巷道掘进断面积S渣=S净+S拱+S墙+S基+S沟+S渣h=1280mmh1=h3-h6=1740-400=1340mmh2=h3-h5=1740-250=1490mmH0=h3+f0-h5=1740+813-250=2303mmH=h3+f0+d0=1740+813+100=2653mmB=B0+2T=3250+2100=3450mmS净=B0h2+0.198B0=3.25(1.49+0.1983.25)=6.94m2S拱=1.23B0+2Td0=1.233.25+20.10.1=0.43m2S墙=2h3T=21.740.1=0.35m2S基=0.25+0.5T=0.25+0.50.1=0.08m2S渣=h5B0=0.253.25=0.82m2S沟=0.2m2S掘=S净+S拱+S墙+S基+S渣+S沟=6.94+0.43+0.35+0.08+0.82+0.2=8.82m2P净=2h2+2.23B0=21.49+2.233.25=10.23m三、斜井铺轨结构斜井轨道主要由钢轨、轨枕、接轨配件及道砟等组成。考虑到使用效果好，施工简单，更换方便，维修量小的优点，采用型钢固定钢轨法。在斜井井筒的底板每隔30m在钢轨下面设混凝土柱。在柱上预埋螺栓，将钢轨直接固定在它的上面。四、管缆布置由于箕斗斜井内敷设的供水管、压风管、通讯和照明电缆等，数量少，直径小，对断面的影响不大。所以箕斗斜井断面中的人行道、水沟、管缆都设在同一侧，管路在下，电缆在上，间距不得小于300mm。有两个排水管，其中一根采取落地式，另外一根采用架空式，将管道悬吊在托管梁上，用U形卡固定。压风管采取架空式将管道架设在托管梁上，用U形卡固定。照明信号电缆采用挂钩法悬挂在弧形顶人行道一侧。五、躲避洞斜井井筒内需设置躲避洞供人员避车。避车洞一般设在人行道侧，以便出入。尺寸为宽1m、高1.6m，深1m，间距为40米。六、掘进工程量及材料消耗量每米巷道掘进工程量 V=S掘1=8.82m3每米巷道砌拱混凝土量V1=S拱1=0.43m3每米巷道砌墙混凝土量V2=S墙1=0.35m3每米巷道基础混凝土量V3=S基1=0.08m3每米巷道水沟混凝土量V4=0.1m3每米巷道共需混凝土量V5=V1+V2+V3+V4=0.96m3每米巷道刷粉面积 S粉=1.23B0+2h21=1.233.25+21.491=6.98m2七、斜井断面施工图及材料消耗量表根据以上计算结果，按1:50比例绘制巷道断面施工图（见附图1），并列出工程量及支护材料消耗量表，见表1-10。表1-10 巷道特征及工程量、支护材料消耗量断面积m2断面尺寸mm支护厚度mm每米巷道掘进工程量m3每米巷道混凝土消耗量m3净掘净宽净高掘宽掘高墙拱6.948.8232502303345026531001008.820.96第二章 井巷施工组织设计一、工程概况考虑到此地段岩层普氏系数f=12-16，为稳固岩层，且斜井倾角为280，金属矿山地形陡峭，土层薄，故一般做好井口工业广场的平整后，就可以破土施工井口段，无需进行其他的表土施工。二、凿岩工作1、掘进方案的选择因为斜井的掘进断面面积较小，所以采用全断面掘进，并且采用掘砌平行作业，围岩条件好，可参用一次成巷的施工方式，考虑到斜井属于明斜井，必须通地表，所以选择通风条件好的由上而下的施工方案。2、凿岩设备的型号与数量选择斜井掘进设计为浅孔凿岩，故选择7655型气腿式凿岩机作为凿岩设备，气腿式凿岩机在坚硬岩层中每1.0-1.5m2配备一台，斜井的掘进断面面积为8.82m2，故只设计6台凿岩机。井筒穿过的岩石较坚硬，故选择柱齿钎头，直径为42mm，钎长2.4m。3、爆破参数确定3.1炮眼直径 D一般情况下，采用气腿式凿岩机，炮眼直径可取38-42mm，这里取42mm。3.2炮眼深度一般情况下，采用气腿式凿岩机，炮眼深度可取1.8-2.0m，这里取2.0m。3.3单位炸药消耗量q表2-1 平巷每推进100m3爆破器材消耗定额掘进方式掘进断面（m2）f=4-6f=8-10f=12-14f=15-20炸药（kg）火雷管（发）导火线（m）炸药（kg）火雷管（发）导火线（m）炸药（kg）火雷管（发）导火线（m）炸药（kg）火雷管（发）导火线（m）普通爆破42743707702945421126404712148048599920784-62243577402514921023323627130438980517156-8202310645224419871298578120135471314828-101902946112023717722915201080333654135810-12168265551186354735263472982313589122312-15148242499163315653231429893271551114415-201352134421452885972094008312464991036爆破选用的炸药为2#岩石硝铵炸药，药包直径为38mm，长200mm，采用导爆管起爆,由井筒掘进断面S掘=8.82m2，围岩普氏系数f=12-16，查表2-1知：q=2.91kgm 33.4炮眼数目NN=qSMGa式中 M单个药卷长度，150mm；a 炮眼平均装药系数，一般取0.5-0.7，取0.7；G单个药卷的质量，取0.15kg；q单位炸药消耗量，2.91kgm 3；炮眼利用率，取0.95；S掘进断面面积，8.82m 2N=qSMGa=2.918.820.150.950.150.7=35个考虑到实际情况，设计炮孔数目为42个4、炮眼布置及爆破图表4.1掏槽形式及其选择对于均质坚硬岩石巷道，一般将掏槽眼布置在巷道断面中间偏下位置。掏槽眼深度一般超出其他炮眼深度100200mm，装药系数为0.60.8。由于此例岩石坚硬，采用筒形掏槽形式。4.2其它炮眼布置及药量分配辅助眼孔距一般取400800mm，抵抗线为400800mm，装药系数一般为0.50.6；周边眼孔距一般取400700mm，装药系数一般为0.30.5，一般布置在距巷道周边100200mm的位置，周边眼眼底可超出周边100200mm。为防止掘进时井筒底板偏高，应使底眼的角度比井筒的坡度大35度，且其深度较其他周边眼深100200mm，底眼间距不要大于3040cm。每个掘进循环的总装药量Q： Q=qSl=2.918.8220.95=48.8kg 式中l为眼深，其余符号意义同前每个炮眼平均装药量q: q=QN=48.840=1.22kg（1）每个掏槽眼装药量q1： n1=qm1G=1.221.20.15=10个 q1=Gn1=1.5kg式中 n1每个掏槽眼所装药卷个数； m1掏槽眼药量增加系数，1.151.2（2）每个辅助眼装药量q2： n2=qG=1.220.15=9个 q2=Gn2=1.35kg式中 n2每个辅助眼所装药卷个数；（3）每个周边眼装药量q2： n3=qm3G=1.220.850.15=7个 q3=Gn3=1.05kg式中 n3每个周边眼眼所装药卷个数； m3周边眼药量降低系数，0.850.95（4）每次循环实际炸药消耗总量Q： Q= q1 N1+ q2 N2+ q3 N3=1.54+1.3516+1.0522=12+18.9+18.5=50.7kg式中 N1、N2、N3分别为掏槽眼、辅助眼、周边眼的个数。4.3爆破图表编制表2-2 爆破原始条件序号名称单位数量1掘进断面m28.822岩石坚固性系数12163炮眼深度m2.04炮眼数目个42表2-3 炮眼排列及装药量表眼号炮眼名称炮眼深度（m）炮眼长度（m）倾角装药量雷管数爆炸顺序联线方式水平垂直卷/眼小计（卷）14掏槽眼2.22.300108041串联5-20辅助眼2.02.000912616221-42周边眼2.02.0007126223表2-4 预期爆破效果名称单位数量名称单位数量炮眼利用率0.95每米巷道炸药消耗量Kg/m24.7每循环工作面进尺m2.0每循环炮眼总长度m/循环82.4每循环爆破实体岩石m317.64每m3岩石雷管消耗量个/m32.4炸药消耗量Kg/m32.91每米巷道雷管消耗量个/m21三、掘进通风在地表井口处安装一台混合式局扇，将井下污风抽出。四、装岩与运输设备选择1、装岩设备的选择斜井井筒有一倾斜角，工作面容易积水，因此斜井掘进时的装岩工作不仅劳动强度大，而且恶化了装岩工作，所占时间长，为提高劳动生产率，采用P-60B耙斗装岩机一台，工作效率为1.5m3/min。2、运输设备的选择因为设计采用箕斗提升，故掘进时也采用箕斗提升。五、提升排水工作1、排水方式及排水系统因为斜井掘进没有条件实现自流排水，故选择机械排水。排水系统则选择直接排水。2、排水方式设备的选择因为本斜井的涌水量比较小，所以采用提升容器配合潜水泵排水。在工作面装岩的同时用潜水泵将工作面积水排入矿车与矸石一起排至地面翻出。此法的优点有：方法简便可靠，不须专门的或大型的排水设施，简化井筒掘进排水工作，排水成本低。六、临时支护由于该斜井地段的岩石普式系数比较大，围岩稳固，所以在斜井施工中，无需考虑临时支护。七、作业人员配备表25 作业人员配备表工种一班二班三班直接工凿岩机工人666装岩机司机111维护工111点眼工111放炮员111班长111小计111111辅助工上料工222钳工222水沟工111钉道工333绞车工111排水工111小计101010合计212121八、掘进作业循环图表编制该斜井采用一次成巷施工方式，采用气腿式凿岩机，循环进尺为2m，采用三班倒工作制，循环次数为3次，以此来确定各工序的作业时间和总循环时间T：1、交接班时间（循环准备时间）t1取20min2、凿岩时间t2一般该钻机钻一个炮眼所需时间t=10min t2=Ntn=40106=67min式中 n凿岩台车数，为6台；3、装药联线时间t3工作面较小，装药人员组数A=5组，单个炮孔装药所需时间t=13min t3=NtA=40135=104min4、放炮通风时间t4取30min5、装岩时间t5 t5=Slk1np=8.8220.952.011.5=23min式中 k1岩石松散系数，取2.0； n同时工作的装岩机台数，取1； p每天装岩机的实际平均生产率，取1.5m3/min6、一个掘进循环的总时间TT=t1+t2+t3+t4+t5=20+67+104+30+23=244min7、掘进作业循环图表表26 循环作业图表第三章 巷道支护设计一、支护方式的选择因为该地段岩石普氏系数比较高，围岩稳定，故只需进行喷射混凝土支护，以即使封闭围岩，防止围岩风化、剥蚀以及裂隙充填物