井巷工程矿山工程设计书.doc

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60m3/s 。主井与副井所通过岩层f46，中等稳定，风量均按80m3/s考虑。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120mm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。3.2选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=220mm176mm）罐道梁的材料为金属罐梁，选用28a号工字钢（长宽=280mm122mm）3.3确定净断面尺寸箕斗型号：FJD2.5(5.5)，其最大外形尺寸：长宽高=1236mm1452mm4831mm井筒各构件平面尺寸计算：箕斗布置及其相应尺寸：式中：L箕斗两侧罐道梁中心线间的距离，mm箕斗两罐道间的间距，mm;一般情况下A箕斗的宽度，mm;取A1452mmc罐道宽度，mm；取c=65mmt罐道卡与罐耳之间的间距，mm;一般取t=10mmh罐道的高度，mm;根据型号取 h=220mm罐梁的宽度，根据28a号工字钢，取=122mmx罐道梁中心线至箕斗外边缘的距离。故 L1452+2*65+2*10+2*220+122 mm2164mm x=1/2(2164+1452) mm=1808mm 梯子间的布置及其结构尺寸： NH-J式中：M从4号罐梁中心线起6号罐梁的长度，mm600梯子孔宽度，mms梯子孔边至4号罐梁的板壁厚度，梯子间取s=71mm4号罐梁宽度，mm；根据28a号工字钢，取=122mmN6号罐梁到井筒中心线的距离，mmJ5号罐梁到井筒中心线的距离，mm；一般取J400mmH5、6号罐梁中心线之间的距离，mm;梯子孔前后长度不得小于700mm,梯子梁宽度一般为100mm. 故: H=2*(700+100)mm=1600mmM600+600+71+122/2 mm1332mm N=1600-400=1200MM用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式中： B箕斗的长度，mm; 根据型号，取B=1236mme箕斗中心线到井筒中心线的距离，mm箕斗最突出部分距罐道梁边的安全距离，mm；取150mm箕斗最突出部分与井壁间的安全距离，mm;取200mmR井筒半径，mm;净直径D2R.则：联立方程代入数据，得求得：R2200mm e=300mm则：直径D=2R=4400mm由井筒净直径小于6.5m。则应按0.5m进级，故D=4.5m3.4风速验算式中： Q通过井筒的风量，m3/s;取Q80m3/sv井筒内实际风速，m/s井筒内通风有效断面积，m2;井内设梯子间时，A梯子间等面积，A可取2.0m2主井井筒允许的最高风速，m/s 3.5选择支护方式及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T300mm3.6计算各部分尺寸把2条300mm排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*3.14*2.25=14.13m井筒净断面积： 井筒设计掘进断面数：3.7计算材料消耗（每米井筒）每米井筒的掘进体积：V1=S2*1=20.42m2*1m=20.42m3每米井筒浇注混凝土消耗材料：V2（S2-S1）*1（20.42-15.9）*14.52m3每米井筒粉刷面积：Sn=P*1=14.13*1=14.13m2围岩类别断面面积/ m2浇注混凝土厚度/m净周长/m净面积设计掘进III15.920.4230014.13井筒每米工程量和材料消耗围岩类别掘进工程量/ m3材料消耗（混凝土材料）/ m3粉刷面积/ m2III20.424.5214.133.8按1:50绘制井筒断面图4 副井4.1选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。4.2选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*176mm罐道梁的材料为金属罐梁，选用28a号工字钢，其长*宽280*122mm4.3确定净断面直径（1） 3#单层罐笼YJGG2.2型，尺寸：长*宽=2200mm*1350mm。可乘人数为15人。 刚性罐道罐耳长*宽=200mm*65mm。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=1332mm N=1200mm J=400mm 罐笼布置及其相应尺寸： 式中： 2.3号罐道梁中心线间距离。mm 1.2号罐道梁中心线间距离。mm 罐笼两罐道间的间距。 mm 一般情况下=A+ A罐笼的宽度，mm 取A=1350mm 罐耳的宽度，mm 取c=65mm t罐道卡与罐耳之间的间距，mm 一般取t=10mm。 h罐道的高度，mm 根据所选型号可取 h=220mm b0罐梁的宽度，mm 根据28a号工字钢取 b0=122mm故：=1350mm+2*65mm+2*10mm+2*220mm+122mm=2062mm =2062mm用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 式中：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= =1350mm+122/2 mm+65mm+10mm=1486mm B罐笼的宽度， B=2200mm。 罐笼最突出部分与井壁间的安全距离，mm 取=200mm R井筒半径 ，净直径D=2R。故： 解得：R=2850mm =520mm 则净直径D=2R=2850mm*2=5700mm=5.7m井筒直径小于6.5m，则应按0.5m进级 故：D=6m4.4风速验算式中： 通过井筒的风量， 取=80. 井筒内实际风速， 井筒内通风有效断面积， 井筒内设梯子间时， 梯子间等面积， 取=2.0 副井井筒允许的最高风速，4.5选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T300mm4.6计算各部分尺寸 两条供风管，一条100mm供水管布置在梯子间右侧，管路用U型螺杆卡固定在罐道梁上，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。 井筒净周长， P= 井筒净断面， 井筒设计掘进断面积，4.7计算材料消耗（每米井筒）每米井筒掘进体积，每米井筒浇注混泥土消耗材料， 每米井筒粉刷面积， 围岩类别断面面积/浇注混凝土厚度/mm净周长/m净面积设计掘进 III28.2634.1930018.84井筒每米工程量和材料消耗 围岩类别掘进工程量/ 材料消耗（混凝土用量）/ 粉刷面积/III34.195.9328.26（8）按1：50绘制井筒断面图4.8按1:50绘制井筒断面图5 石门5.1选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600mm 轨距双轨运输的大巷，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5.2选择巷道净断面尺寸确定巷道净宽度BZK10-600/500电机车宽=1060 mm ,高h=1550 mm ,YCC1.2(6) 矿车宽1050 mm ,高1200 mm。巷道行人宽度c=800 mm、非行人巷道一侧宽a=400 mm。查表知该巷双轨中线距b=1300 mm,则两电机车之间距离为 1300mm-(1060/2+1060/2)mm=240 mm故巷道净宽度：=3460 mm取B=3500 mm确定巷道拱高半圆拱形巷道拱高 =B/2=3500 mm/2=1750mm 。半圆拱半径R=1750 mm确定巷道壁高 按架线式电机车导电弓子要求确定 式中轨道起电机车架线高度，按煤矿安全规程取=2000 mm ； 道床总高度 查表2.9选 30kg/m钢轨 再查表2.11得=410 道砟高度=220mm 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=718mm/2=359mm 取K=360mm 轨道中线与巷道中线间距 =B/2-=3500mm/2-（300+1060/2mm=920 mm 故 mm 按管道装设要求确定砟面至管子底高度，按煤矿安全规程取=1800mm管子悬吊件总高度，取=900mm导电弓子距管子间距，取=300mm压气管法兰盘直径，取=335mm轨道中线与巷道中线间距，=B/2-=3500/2-（1060/2+800）=420 mmmm =2920-1227 =1693mm按人行高度要求确定式中 j 距壁 j 处的巷道有效高度不小于1800mm 。，一般取j=200mm 故=1208 mm综上计算，确定该巷道壁高=1730 mm 。则巷道高度 确定巷道净断面面积S和净周长P净面积 式中道碴面以上巷道壁高，S=3500(0.39*3500+1510) =10062500=10.1P=2.57B+2=2.57*3500+2*1510=12015mm=12.0 m5.3布置巷道内水沟和管线5.4计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V1=S21=12.44m3每米巷道墙脚计算掘进体积V3=0.2(T+)1=0.2(0.1+0.075)=0.04m3每米巷道拱与墙喷射材料消耗V2=1.57(B2-T1)T1+2h3T1 1=0.935m3每米巷道墙脚喷射材料消耗V4=0.2T11=0.20.11=0.02m3每米巷道喷射材料消耗V=V1+V4=0.935+0.02=0.955m3每米巷道锚杆消耗式 -计算锚杆消耗周长、 锚杆间距、排距，= =0.8m，故 根折合质量为： 14.22=56.78kgL-锚杆深度，L=2m；D-锚杆直径，D=18mm；-锚杆材料密度，=7850（kg/）每排锚杆数为N0.8=14.22*0.8=11.4根 ,取11根。每米巷道粉刷面积 故Sn=1.57B3+2h2=1.573.65+21.51=8.80m25.5按1:50绘制巷道断面图，按1:25绘制水沟断面图5.6施工组织设计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6-10m。采用1台2.5t电机车，对称浮放道岔调车，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32mm，质量150g 2号煤矿铵梯炸药药卷；起爆电雷管采用8号，130ms延迟的毫秒电雷管；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100mm。 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0.81.0，取 K=0.8 E周边眼间距，一般取400600mm，由巷道通过IV类围岩，取 E=500mm W最小抵抗线。 故： W=E/K=500mm/0.8=625mm辅助眼要均匀布置在掏槽眼与周边眼之间，其间距取700mm，炮眼方向一般垂直于工作面，装药长度系数为0.5。光面爆破的周边眼爆破参数岩层情况岩石坚固性系数/f炮眼直径/mm炮眼间距/mm最小抵抗线/mm炮眼密集系数装药量/（kg/m）稳定性较差岩层（24）425006250.80.15根据实践经验，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+nr）i准 I- 网络总电流 i- 通过每个电雷管的电流A U-起爆电源电压V取V=900v R线-网络主线电阻 考虑爆破作业安全规程规定距离不小于150m时取R线=7.00.15=1.1 n-串联电雷管个数取n=46 r-每个电雷管的全电阻取r=4欧 I准-式要求通过每个电雷管的准爆电流按爆破作业安全规程规定取I准=2.5A I=900v/（46*4+1.1）=4.86A2.5A 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/ m212.44炮眼数目/个46岩石坚固性系数24雷管数目/个45炮眼深度/m2.6/2.4总装药量（2号煤矿铵梯炸药）/kg29.55装药量及起爆顺序眼号眼名眼数/个眼深/m装药量起爆顺序联线方式装药结构单孔小计卷数/个质量/kg卷数/个质量/kg1-6掏槽眼62.671.05426.3I串联连续反向装药7-20辅助眼142.450.756010.5II32- 34 44- 46帮眼62.420.30121.8III35-43顶眼92.450.30452.7IV21-31底眼112.450.75558.25V5.7管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7.3。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) 工作面交接班制。主要内容有当班任务完成情况，工作面质量和原始记录，工作面安全情况和预防措施，设备运行情况，工具