井巷断面设计.doc

摘 要 我国矿山开采的巷道掘进断面分很多，但是由于每个矿山的地质条件都不一样，那么巷道掘进的断面大小，形状也是不等的，该铅锌矿山是一个年产80万t每年接近与中型矿山，该矿山所需设计巷道为运输巷道，那么服务年限肯定是比较长的。而运输巷道是运输材料，矿石，人员的主要通道，那么该巷道的设计就需要根据多个方面设计，以保证该巷道的安全有效的服务矿山。巷道的设计主要是从该巷道所处位置的地质条件，巷道的形状服务年限，采用的什么样运输设备以及采用的支护方式等等去设计巷道断面面积。第一章 断面的选择1.1断面形状选择我国矿山中所使用的巷道种类很多，按轮廓线可分为矩形，梯行，多变行，拱形，圆形，马蹄形等等，目前主要应用的多为梯行，圆弧行，圆形，为多。而圆形多应用隧道，在矿山上不常用，目前也不时很适合。而梯行巷道受采动影响大，而且梯行巷道的服务年限短，常用与短期服务。该矿山年生产能力为80万t，属于中型矿山，服务年限偏长，根据质料该矿山的岩层属于中等稳固岩层，又在地下-160M深，服务年限偏长，半圆拱形服务年限长，承受顶压好，适合于长期服务矿山。1.2巷道支护方式的选择该设计巷道为半圆拱形巷道，半圆弧形巷道所承受的顶压能力大，而巷道所穿岩层为中等稳固岩层，岩石坚固系数为f=8-10，因此选择的支护方式为锚喷支护。同时锚喷支护在技术上和经济上相比其他支护都有优越性：1锚喷支护是高压喷射成的混凝土层，至密，强度高，能提升巷道围岩自身的稳定性和承载能力，并与岩层构成共同载体整体。支护厚度和断面均有所减少，节约了投资。2工艺简单，操作方便，混凝土，砂浆直接喷到岩面，省去立模，拆模等繁琐工序，节约了木材和钢材。3机械程度高，减轻了工人的笨重体力劳动。4施工速度快，效率高，可以实现远距离输料，占用巷道空间少，为快速掘进，掘喷平行作业创造有理条件，锚喷支护功效远远大于其他支护，目前锚喷支护最高可以达到700m/月，而石料最高240m/月。5锚喷支护可以跟紧工作面，取消临时支护，基本解决支护落后掘进矛盾。，维护方便，并且可处理冒顶，有利于安全生产。6节约坑木，减少巷道维修量。1.3确定巷道断面该巷道为电机车牵引运输，因此该设计巷道为双轨式断面，断面形状为半圆拱形，采用锚喷支护方式，由风速验算公式：v=Q/Sv允S=Q/v允 =28/6=4.7m3计算所得该巷道断面积应大于4.7m3根据表1井巷最高允许风速表，可以确定该巷道的最大允许风速为6m/s 表1井巷中最高风速表井巷名称最高风速/m/s附 注无提升设备的风井，风硐151设梯子间的风筒风速不得超过每秒8m2修理井筒时，风速不得超过每秒8m专为升降物料用的井筒12风桥10升降人员与物料的井筒8主要进，回风巷道8运输机巷道，采区进，回风速 6采掘工作面4第二章 巷道净宽B0的确定2.1轨距的确定该巷道采用ZK10-6/250架线式电机车牵引YCC1.2型曲轨侧卸式矿车运输，ZK10-6/250架线式电机车为250v，10t电机车特点是其特点是：轴距短、车身刚度好，采用新型缓冲器、缓冲性能好。对照表2我国电机车与矿车车辆尺寸表可以得出:设备宽度b=1360mm 表2 电机车与矿车尺寸表车辆类型轨距mm 外型尺寸宽度mm高度mm长度mm7t或者8t架线式电机车（或8t蓄电池电机车） 60010601550450010t架线式电机车或8t蓄电池电机车 600/900136015504500 0.5t矿车 60075011001500 1t矿车 60088011502000 YGC1.2（6）（7）76210501200 3t矿车 900132013003450 平巷用人车 600102014504300M=4002.2运输设备到支架间隙b1的确定根据表3运输设备到支架的间隙表结合YCC1.2型曲轨侧卸式矿车的数据表（表5YCC型号机型数据表）可以得知该矿车是小于3.5m3的侧卸式矿车，即运输设备到支架间隙b1=400mm 表3 运输设备到支架的间隙支 护 材 料砖，石，混凝土及钢筋混凝土砌不支护，木支护及喷锚支护运 输 设 备固定式矿车及小于3.5m3的侧卸式矿车 300 300大于或等于3.5m3的侧卸式（低卸式）矿车 300 300-350无轨胶轮车 600 600表5 YCC型号机型数据表型 号容积m3装载量kg规距G外形尺寸轴距C轮径D牵引高h额定牵引力卸载角 kN自重 kg长度宽度高度mmYCC0.7-60.71750600165098010506003003206040750YCC1.2-61.2800060019001050120060030032060401000YCC1.6-61.64000600250012001300800350320604016702.3人行宽度的b2确定根据表6人行宽度表可以看出b2=800mm表6人行宽度表人推车电机车人车停车处巷道矿车摘挂钩处巷道两侧14t14t80080080010001000 表7 巷道水沟特征表 涌水量 （m2/s）水沟净尺寸 (mm)水沟断面 (m2)每米材料消耗量水沟支护水沟盖板i=3i=5上宽下宽深度净掘混凝土(m3)混凝土(m3)钢材(m3)0-1000-1203102802000.0590.1320.0730.0291.21101-150121-1803302802500.0780.1610.0830.0291.2151-200181-2603503103000.0990.1920.0930.0291.21201-300261-3404003603500.1330.2380.2380.0291.21该巷道井下最大涌水量为300m3/h，巷道为有轨式运输，坡度i=3，那么根据巷道水沟特征表中可以看出水沟的上宽400mm。再设计中如果人行宽度加上水沟宽度的话，巷道断面就会过大，因此在水沟上覆盖一层水泥板。那么人行通道的b2=900mm2.3双轨巷道的净宽B0 的确定巷道的净宽的确定由巷道的轨距，人行宽度，两轨之间距离，运输设备到支架的间隙四部分一起组成：B0=2b+b1+b2+m =1360+1360+400+400+900 =4420mm 计算所得巷道净宽 B0=4420mm第三章 巷道的净高确定3.1拱高的h0确定 该设计巷道为半圆拱巷道，既拱搞ho等于净宽的一半半径R. 经过计算可以得到拱高h0=R=1600mm3.2道砟混凝土结构h5,h6的确定3.2.1轨型的确定巷道的运输设备为ZK10-6/250架线式电机车牵引YCC1.2型曲轨侧卸式矿车运输，矿车为10t式架线电机车，据表8轨距选型表查的轨型为30,轨枕采用木轨枕。表8轨距选型表巷道类型运输设备类型钢轨型号（kg/m）主要运输巷道 8t以上电机车 7-8t电机车5t以上电机车 30 22 15上.下山及中间巷道 3t及以上矿车 1t.1.5t矿车 1t以下矿车 22-30 15-22 12-153.2.2 h5,h6的确定已经知道轨型为30 kg/m，轨枕的材质为木轨枕据表9道砟道床结构尺寸参考表可以查出：h5=220mm h6=360mm表9道砟道床结构尺寸参考表钢轨型号（kg/m）钢筋混凝土轨枕（mm）木轨枕（mm）底板至轨面 h6底板至砟面 h5底板至轨面h6底板至砟面h5152230350380410 200 220 220 320 350 3601602002203.3巷道底板至拱基线高h3的计算巷道底板至拱基线高h3的确定需要从3方面进行计算确定，既第一方面：根据电机车架线高度的确定；第2方面：根据行人要求的确定；第3方面:根据架设管线和电缆的要求来确定;从这3各方面计算结果中取最大的值。3.3.1根据电机车架线高度确定当使用架线式电机车时，要求h3满足导电拱顶端两切线交点与拱璧间距不小于200mm，则n取值200mm。既根据公式： h3=h4+h6- =2000+360-1303=1056mm R为巷道半圆拱半径，既R=Bo/2=3200/2=1600mmK为导电拱宽度的一半，一半取值300-400mm，该设计巷道的K取值为360mm。两轨中心线距离：F=b+m=600+700=1300其中F=Z1+Z2=1300Z1-非人行道侧轨道中心至巷道中心线距离。Z2-双轨巷道行人侧的轨道中心线与巷道中心线之间的距离。Z1=Bo/2-b/2-b1=2210-680-400=1130mmZ2= Bo/2- b/2-b2=2210-680-900=630mmF=b+m=1360+400=1760mm同时Z1和Z2之和应等于F，既：F=Z1+Z2=1130+630=1760mm那么Z1取1163mm Z2取630mm3.3.2根据架设管线和电缆要求计算管线和电缆下面除应满足1800mm的人行高度外，还要求电机车导电拱距管线的距离不小于300mm。根据公式： h 3=1800+ h 5+e =1800+220+400-1595=825mm 该巷道中管道所占高度e=D1 为上不管道直径取值200mm，D2为下部管道直径取值100mm经过计算所得e取值400mm。3.3.3根据人行要求计算墙高要满足距离100mm处的巷道有效净高不低于1800mm根据： h3=1800+h5- =1800+220-657=1363mm 那么按人行时墙高为1226mm根据行人要求计算，要求从巷道砟面往上1.6m的高度内，设备外缘与巷道壁之间必须留宽度0.8m以上的人行道h3=1600+h5- =1600+220-657=1163mm 3.3.4墙高的确定根据3方面计算分别得出：根据架线要求计算：h3=1056mm 根据架设管线和电缆的要求确定直墙高度：h3=825mm 根据人行通道，行人要求分别计算为：h3=1463mm，h3=1363mm从以上3方面考虑取最大的墙高，即h3=1363mm 3.4净高的计算通过净高计算公式：Ho=h3+ho-h5 =1750+1600-220 =3130mm计算得出巷道净高：Ho=2310mm断面净面积计算S=Bo（0.39Bo+h3-h5） =3200（0.393200+1750-220） =8.9m2计算所得巷道净断面大于4.7m2。满足巷道所需风流风流条件。第四章 掘进宽度和高度的计算4.1巷道掘进宽度的计巷道支护为喷锚支护，先打锚杆在喷一层泥浆。规程规定无托板锚杆不大于50mm，有托板的锚杆不大于100mm。巷道支护锚杆为无托板锚杆即e取50mm。锚喷支护中，喷浆和锚杆共同使用时，喷浆厚度应在50-100mm。即e1取100mm。而在巷道掘进中，为了保证巷道有足够的断面面积，因此常采取2边超挖100mm，即取100mm保证巷道断面面积。B1=Bo+2e+2e1+2 =3200+250+2100+2100 =3700mm巷道的掘进宽度为3700mm4.2掘进高度的计算巷道顶部