某矿中段双轨运输巷道断面设计.doc

某矿中段双轨运输巷道断面设计概况 围岩的普氏系数为f=3，节理裂隙中等发育，巷道要求日通过能力3000吨，（1班采用ZK14/250型架线式电机车，牵引YCC2(7)型单侧曲轨侧卸式矿车运输）。该巷道涌水量为10立方米/小时，需要通风量为30立方米/秒；巷道内设两条动力电缆，三条通讯及照明电缆，一条直径10厘米的压风管和一条直径8厘米的压水管。设计该巷道断面。采用喷锚支护。要求月掘进量至少为300米断面形状与尺寸确定选择巷道断面形状。该巷道为永久性运输巷道，围岩较软（f=3），故采用喷锚作支护，选用三心拱形断面，拱与墙同厚，取d0 =T=100mm。确定巷道净断面尺寸。巷道净宽度。根据采用ZK14/250型架线式电机车，牵引YCC2(7)型单侧曲轨侧卸式矿车的要求，轨距为762mm；两条线路中心距F=1600mm，经计算两运输设备之间的间隙为： m=1500-1250=250mm 取运输设备到支架间隙b1 =300mm，人行道宽度b2 =800mm，此时巷道净宽度为： B0 =2b+m+b1+b2 =2x1360+250+300+800=4070mm确定三心拱参数。取拱高为巷道净宽1/3的三心拱，其有关参数如下： 0 =B0 /3=4070/3=1253,取0 =1360mmR=0.692 B0 =0.692*4070=2816，取R=2820mmr=0262 B0 =0262*4070=1066，取r=1070mm轨道参数的选择。根据采用的运输设备，查表1-7和表1-8，选用24m的钢轨；采用钢筋混凝土轨枕，h6 =400mm，h5 =250mm。确定墙高。按架线高度确定墙高。已知：r=1070mm；A=b/2+ b1 =1360/2+300=980取K=400mm，则cos=（r-A+K）/（r-250）=（1070-980+400）/（1070-250）=0.5970.554表明导电子弓进入小圆弧范围内，根据安全规程取H1 =2000mm，得 h3 = H1 + h6 -（r-250）-（r-A+K）=1743mm按行人要求确定墙高。 h3 =1900-r-（r-100）=1448mm 以上结果取最大值，即从底板算起墙高为1740mm巷道净断面积与风速校核：巷道净断面积： S净 =B0 （h2 +0.262 B0 ）=4070（1490+0.262*4070）10.4m风速校核： V=Q/ S净 =30/10.436m/s符合要求。水沟设计与管线布置：水沟坡度与巷道坡度相同，为3 。根据涌水量为10m/h，水沟采用混凝土砌碹。水沟上宽300mm，下宽250mm，深度250mm， 净断面积0.069m。动力电缆布置在非人行道一侧，通讯、照明电缆布置在人行道一侧，距供水管300mm。电缆用电缆架悬挂。供水管布置在人行道侧，距道渣面2000mm，用锚杆悬挂；压风管与供水管平行布置，且位于供水管之上。工程量计算：巷道掘进宽度： B=B0+2T=4070+2*100=4270mm巷道拱面积： S拱 =1.33（B0+T）d=1.33（4070+100）*100=0.555m巷道墙面积： S墙 =2h3 T=2x1740x100=0.348m巷道基础面积： S基 =（m1+m2）T+m1e=（500+250）*100+500*100=0.275m 巷道掘进面积：S掘 =Bh3+0.262B0 +（1.33B0+1.55d0）d0 =4270*1740+0.262*4070+（1.33*4070+1.55*100）*100=12.326m 巷道周长： P=B+2h3 +1.3287B =4270+2*1740+1.3287*4270=13.424m7)每米巷道砌碹所需材料： V=（ S拱 + S墙 + S基 ）*1=0.555+0.348+0.275=1.178m绘制断面图。见附页1(7)巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗量表：运输大巷特征围岩类别断面面积/设计掘进尺寸/mm喷射厚度/mm净周长/m净断面设计掘进宽高9.91512.334270320010013.42运输大巷每米工程量及材料消耗围岩类型计算掘进工程量/ m3材料消耗巷道墙脚喷射材料/ m3水沟支护/ m312.330.0351.180.275施工爆破设计（一）爆破说明书 1）巷道特征及地质条件掘进巷道为该矿中段水平的运输大巷，服务年限在15年以上，采用762mm轨距双轨运输，选用喷射混凝土支护、直墙三心拱断面。巷道净宽、净高分别为：4070mm、2850mm，巷道内壁有100mm厚的混凝土喷层，包括水沟在内的掘进面积为12.55m2，设计坡度为3。该巷道所穿过的岩层为软岩，其坚固性系数f=3。 2）钻眼设备的选择巷道掘进中采用YT-24型气腿式凿岩机，便于组织多台凿岩机凿岩，易于实现凿岩与装岩的平行作业，机动性强，辅助时间短，利于组织快速施工。按巷道宽度，每0.5m0.7m宽配备一台，实行多台凿岩机同时作业，有条件的也可以使用凿岩台车。施工过程中要求测量的准确性，设置好腰线，用激光指向仪测量中线。3）爆破器材的选择 我国目前使用的矿用炸药有硝铵类炸药和含水炸药（乳化、浆化、水胶炸药），又硝铵类炸药价格较低廉，为矿山普通使用，一般装成直径32mm、35mm，重量150g、200g的药卷，有效使用期为6个月。起爆器材一般采用8号电雷管，延秒、半秒、毫秒等都能满足使用，且毫秒延期雷管时间也不能过大。本次施工选用2号岩石硝铵炸药，药卷直径35mm,质量为200g，8号电雷管，第二系列共六段延时。 4）爆破参数计算 炮眼直径炮眼直径大，可以减少炮眼数目，炸药能量相对集中，可提高爆破效率，但钻速下降，影响爆破质量和降低围岩稳定稳定性。在采用气腿式凿岩机的情况下，现场多根据药卷直径确定炮眼直径。目前国内岩巷掘进均采用直径27mm、32mm和35mm三种药卷，炮眼直径需比药卷直径大68mm左右。为便于管理、购置设备及药包工作简化，掘进炮眼采用统一孔径，所以取炮眼直径为42mm，采用YT-24型气腿式凿岩机，由外向里、先两侧后中间、自上而下钻进，药卷直径为35mm。 炮眼深度设计每一循环进尺为1.8m，炮眼利用率为90%，则炮眼深度lb=2m；掏槽眼应超深0.1m，即掏槽眼深度为2.1m。 炸药消耗量 查表1-13（矿山井巷工程预算定额，取炸药单耗q=1.38kg/m3,则每一循环爆破所需总药量Q=S掘l平q=12.5521.3890%=31.17kg。 眼数N炮眼数目直接影响着钻眼工作质量、爆破岩石的块度、巷道形状等。炮眼数目取决于岩石性质、巷道断面形状和尺寸、炮眼直径和炸药性能等因素。合理的炮眼数目应以保证爆破效果的实现为原则。一般是先以岩层性质和断面大小进行初步估算，然后在设计断面图上作炮眼布置图，得出炮眼总数，并通过实践调整修正。理论眼数N=3.3=3.326（个）。 眼距 a掏槽眼：采用桶形掏槽，相比倾形掏槽，钻眼施工容易。眼距取200mm。 b辅助眼：一般眼距取0.40.8m，根据岩石坚固性系数f=3，故取辅助眼眼距为750mm，布设时按照断面可做适当调整。c周边眼：根据光面爆破设计公式a=0.7W=0.720d=0.72042=588mm，且一般取500mm1000mm，故取周边眼眼距为650mm；周边眼距巷道轮廓线150mm；又由于底眼易产生盲炮，故取底眼眼距为660mm，且底眼眼底低于底板100mm。 单孔装药量 a掏槽眼：取装药系数为0.55，炸药采用2号岩石硝铵炸药，药卷直径35mm（下同），则单孔装药量Q1单=2.10.551=1.115kg。 b辅助眼：取装药系数为0.45，则Q2单=20.451=0.9kg。c周边眼：取装药系数为0.5，则Q3单=20.451=0.9kg； 底眼装药系数应介于掏槽眼与辅助眼之间，以克服岩体的挟制作用，故取0.5，则Q4单=20.51=1kg。爆破布孔图5)装药结构和起爆方法 掏槽眼和辅助眼的装药结构 采取反向装药方式，先将起爆药装入眼底，然后在装药最后装满炮泥并且需雷管和药包的聚能穴一致朝向眼底。 周边眼的装药结构采用空气间隔分节装药结构，避免眼口出现“鼓包”现象。 炮眼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，将眼中的岩粉和水吹洗干净。起爆药包必须按照规定制作，最后用1:3的泥沙混合炮泥，湿度为18并按安全要求长度充填捣实。 起爆方法掘进时采用YJZ-200型电容式起爆器起爆，8号电雷管串联连接连接方式，共六段毫秒雷管。 5)爆破网络计算因选用串联式电爆网络连接方式，需要检验设计是否合格，一是起爆电源容量；二是通过每一发雷管的电流。成组电雷管的最低准爆电流比单发电雷管要大，规程规定起爆成组电雷管时，对一般爆破，通过每一发雷管的电流直流电不小于2A，交流电不小于2.5A；对大爆破，通过的直流电不小于2.5A，交流电不小于4A。网络总电流I=U/(Rx+nr)U电源电压 Rx导线电阻 n串联电雷管个数 r单个电雷管电阻 爆破图表编制 爆破原始条件序号名称数量1掘进面积（含水沟）/m212.3652岩石坚固性系数f33炸药类型2号岩石硝铵炸药4工作面涌水量 m3 /h10炮孔装药量及起爆顺序眼号炮眼名称眼数/个眼深/m装药量起爆顺序连接方式装药结构单孔合计卷数/卷质量/kg卷数/卷质量/kg1空眼22.10000串联连续反向装药2掏槽眼22.16.01.2122.43辅助眼424.50.9183.64辅助眼724.50.931.56.35帮眼424.50.9183.6间隔分节装药6顶眼824.50.9367.27底眼725.01.0357.08水沟眼125.51.15.51.1总计3515631.2预期爆破效果名称数量名称数量炮眼利用率/%90每米巷道炸药消耗量/kgm-117.3每循环工作面进尺/m1.8每循环炮眼总长度/m70.4每循环爆破实体岩石/m322.59每1m3岩石雷管消耗量/个m-30.66炸药消耗量/kgm-31.38每1m巷道雷管消耗量/个m-118.9（三）风压供应与供水空气压缩机站要设在用风负荷中心，尤其要靠近主要用风地点，一般布置在井口不超过50m处，以缩短供风路线和减少压力损失；站址设在空气洁净、通风良好的地方，与易长生尘埃和废气的地方不小于50m，并位于全年住封口处，此外还有注意噪音问题空气压缩站应远离办公区，生活区。掘进巷道必须采用湿式钻眼，爆破喷雾、装岩洒水更综合防尘措施。因此，掘井工作面处风压供应外，还必须有供水系统。矿井的供水系统是由地面和井下的管网系统组成。掘进工作面同时使用风水的较多，并且装卸、移动频繁。为了提高钻眼工作的效率和各种工序互不影响，必须配舍专用的通风、供水系统，并且予以恰五、通风防尘及风机的选择(一)通风的目的和通风的方式 1）掘进巷道是通风的目的 把爆破以后产生的有害气体在较短时间内排除工作面； 经常提供给工作面新鲜空气，排除掘进时产生的粉尘及瓦斯，降低工作面温度，使工人有良好的工作面条件。 在岩层中单孔掘进时，最广泛的是采用局部扇风机进行工作面通风。 2）通风方式 压入式通风：局部扇风机把新鲜空气经风筒压入工作面。新鲜空气与爆破后产生的有害气体混合后。经过巷道流入回风道。扇风机或入风的风筒安装在新鲜风流的巷道中，距离掘进巷道口不得小于10m，以免把污秽的空气又压入工作面。具有的优点：工作面得到新鲜风流较大，能较快的冲淡和排出工作面的跑烟；回风的方向与炮烟的散出方向相同，能加快排出炮烟，缩短通风时间；可以采用胶质风筒，安设方便，减少漏风。 抽出式通风：新鲜空气自巷道进入与工作面炮烟混合，然后由局部扇风机把污风吸入，经风筒排到回风巷中。这种通风方式的优点和缺点正好与压入式相反。 混合式通风：压入式和抽出式结合使用的通风方式。这种通风方式在长距离、较大断面巷道内，单独采用压入式或抽出式一台扇风机能力不足时，可以采用该种方式通风。 3）长距离掘进通风的措施巷道愈长，通风愈困难。混合式通风是长距离单孔掘进时比较好的通风方式，但需要有两路风筒，占用巷道断面较大。搞好长距离独头通风最主要的措施是最大限度的减小风筒阻力，防止漏风。改进风筒接头是减少漏风、降低风阻的有效措施，加强通风管理也是减少通风阻力的重要办法。在安设风筒时，必须吊挂平直、拉紧拉稳，弯道处应尽量使风筒缓慢拐弯。结合本巷道是运输大巷，掘进时是独头掘进，因此本次施工采用联合式通风，两种方式互补，便能达到良好的通风效果。（二）通风设备 1）应用局扇冲击波启动器，保证爆破后及时启动风机，提高通风效果。2）使用局扇消声器，矿山使用的局扇噪声为95110dB（A），超过了冶金矿山安全规程中关于井下各作业点的噪声水平不得超过90dB（A）的规定。 3）选择塑料柔性风筒，直径300mm。六、装岩和运输平巷掘进过程中，岩石的装载与转运工作是最繁重、最费时的工序。一般情况下，这一工序约占掘进循环时间的3550%。因此，在平巷施工中意义重大。（一）装岩 1）装岩机类型该运输大巷为双轨运输大巷，巷道较宽、较高，断面大，爆破岩体体积多。可采用ZCY-30型铲斗式装载机。 2）铲斗式装载机优点这种装岩机是正面取岩，在设备后方卸载，行走方式为导轨式。它铲斗插入力大，斗容大（0.3m3），生产能力大；消耗功率小，性能稳定，操作轻便，安全可靠。 3）装岩机台数由于巷道一次性爆破下的岩石体积为30m3左右，小于55m3，故选用一台装岩机即可。 4）装岩机性能生产能力为55m3/h，铲斗容积为0.3m3，长度为8500mm，宽度1830mm，高度2150mm，运输机卸载下缘高度为870-1480mm，行走方式为导轨行走，动力为电力，主电动机功率为14kw，运输机电动机功率为5.5kw，质量为9.1t。（二）运输由于转载和运输在施工工序中最费时耗工，为了能节约更多时间，提高生产效率，所以选用转载、运输和卸载合一的设备，而梭式矿车具有这种功能，故选用梭式矿车转载、运输、卸载。为不影响下一组人员的施工，故采用两组矿车运输，为了缩短两车的调车时间应采用一种省时省力的调车设备。活动式错车场调车法中浮放道岔是在原有轨道基础上安设的一组完整道岔，它结构简单，移动方便，可以紧跟工作面前进，现场可自行设计加工，故调车设备选用浮放道岔。七、支护施工采用锚杆和喷射混凝土（见锚喷）支护围岩的措施。由于掘进的巷道断面很大，而且围岩的坚固性系数为f=3，岩石较软。首先在爆破后就紧跟工作面打锚杆孔，喷锚杆做临时支护，及时封闭围岩，防止围岩松动和垮落。随时监测围岩的动态。然后在墙和拱上喷射混凝土，进一步提高稳定和安全性。（一）喷射混凝土工艺流程及施工机具 1）工艺流程1）打孔，打锚杆，监测2）过滤石子、沙子称重加水泥搅拌运料上料喷射 2）施工机具选用掘进所用的YT-24钻机，钻机与钎杆链接装置，选用LHP-701螺旋式喷射机，它体积较小，结构简单、重量较轻、成本较低，向上输送距离为5m、水平为812m，外型尺寸（长宽高）为1330730750mm。（二）参数 1）锚杆孔参数钻锚杆孔径33mm，采用长2.2m，杆体直径22mm，按排距1m，间距1m布置锚杆2）混凝土的材料及配合比水泥选用标号不低于325号硅酸盐水泥；细骨料采用坚硬干净的中砂或粗中砂混合的石英砂，细度模数大于2.5，含水量控制在46%；粗骨料径大于15mm，小于25mm；按照我国实践经验，井巷支护中喷射混凝土的配合比，即水泥：砂：石子=1：2：2；水灰比为0.45左右；速凝剂选用红星一型，掺量控制在水泥质量的2.54%，以加速凝固。 3）风压和水压本设计选用的是干式喷射，故喷嘴出口处的风压应控制在0.1MPa，此外工作风压随输料管的长度增大而增大，公式为：风压（MPa）=0.1+0.001输料管的长度（m）。水平输料每增加100m，工作风压提高0.080.1MPa；垂直向上每增加10m，工作风压提高0.020.03MPa。水压应比风压大0.1MPa左右。（三）施工工艺1）锚杆支护爆破装岩后掘进和临时支护同时进行，边打孔边打进锚杆及时支护。2）喷射混凝土 1、准备工作 包括处理岩面浮石，用风水冲洗岩面，埋设控制混凝土的标桩，检查与掩盖机械设备及管线，做好照明和防尘措施等。 2、喷射作业喷射顺序与操作：喷嘴要缓慢、均匀地呈螺旋形轨迹移动，每次喷射宽度为11.5m；顺序应先墙后拱，自下而上，为防止混凝土因自重而产生裂缝和脱落，并且合理的划分喷射区段。喷嘴与受喷面的距离和夹角：距离保持在1.21.5m；喷射两帮时，喷射混凝土时喷嘴向下1025，喷浆时喷嘴向下510。一次喷射厚度：喷射两帮时一次不超过100mm，喷射拱顶时一次不超过50mm，但也不宜过薄。本设计喷射厚度均为100mm，所以墙可以一次喷射完成，而拱分两次喷射完成。喷射混凝土作业紧跟工作面，但要相隔一段距离和时间，混凝土喷完到下一次循环放炮时间不小于4h。八、巷道施工组织管理与安全建议（一）施工组织及编制循环图表1）施工方式与组织掘进采用“四六制”作业，一次成巷、独头掘进的施工方法，并且采用掘进、支护平行作业，即临时支护随工作面推进与掘进同时进行，永久支护在掘进工作面之后一定距离处与掘进同时进行。因采用喷射混凝土为永久支护，故在施工时喷射混凝土工作要紧跟工作面在相距40m的范围内几个工种和几道工序同时进行，同时在有限的工件内，组织安排好各工种和工序的密切配合，做到协调一致。以达到每班两循环。 2）掘进作业循环图表(见附图1)（二）安全建议 1)钻孔爆破安全钻孔安全：开孔时必须使钎头落在实岩上，如有浮石，应处理好后再开孔；不允许在残孔内继续钻孔；开孔时给风阀门不要突然开大，待钻进一段后再开大风门；为避免断钎伤人，推进时不要用力过猛，更不要横向用力；胶皮风管要与风钻接牢，并随时检查；缺水或停水时，应立即停止钻孔；工作面全部炮孔钻完后，要把凿岩机具清理好，并撤至规定的存放地点。爆破安全：装药前应检查顶板情况，撤出机具和设备，并切断除照明以外的一切设备电源，而且照明灯及导线也应撤出一定