短训班井巷课程设计.doc

井巷工程课程设计说明书姓 名： 谢 明 星 专 业： 采 矿 工 程 学 号： 201103271128 指导教师： 李 占 金 目 录1设计目的12设计条件12.1地质条件12.2生产能力及服务年限12.3 井筒装备12.4运输设备及装备13.主井23.1选择井筒断面形状23.2选择罐道形式及材料23.3确定净断面尺寸23.4风速验算43.5选择支护方式及支护参数43.6计算各部分尺寸53.7计算材料消耗（每米井筒）53.8绘制井筒断面图54.副井54.1选择井筒断面形状54.2选择罐道形式及材料54.3确定净断面直径54.4风速验算74.5选用支护方式和支护参数74.6计算各部分尺寸74.7计算材料消耗（每米井筒）74.8绘制井筒断面图75.运输巷道85.1选择巷道断面形状。85.2选择巷道净断面尺寸。85.3布置巷道内水沟和管线105.4计算巷道掘进工程量及材料消耗量105.5绘制巷道断面图和水沟断面图125.6施工组织设计125.7管理制度136.附图141设计目的该课程设计是“井巷工程”课程教学的重要环节，通过本设计，熟悉设计的程序和方法，培养独立分析和解决问题的能力。2设计条件2.1地质条件矿山第一水平运输大巷所通过岩层的普氏系数f=24。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f=46，中等稳定，风量均按80m3/s考虑。该矿井属于低瓦斯矿井。2.2生产能力及服务年限矿山年产量120万t，服务年限20年。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（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。2.4运输设备及装备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2条，动力电缆1条，照明和通讯电缆3条。电机车型号：ZK10600/550矿车型号：YCC1.2(6)3.主井3.1选择井筒断面形状立井井筒断面形状有圆形和矩形，我国矿山一般采用圆形断面。因为圆形断面井有利于采用混凝土、料石和锚杆喷射混凝土等永久支护。同时，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。基于以上原因，本设计中的主井采用圆形断面。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（主井不能铺设梯子间）。主井井筒断面布置形式见图1。图1 主井井筒布置形式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=1326+2160+172=1818mmx=1/2(L+A)=1/2（1818+1236）=1527mm 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，=1326mm 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，mm x罐道梁中心线至箕斗外边缘的距离，mm A箕斗的宽度，mmM=1200+m+E/2=1200+100+60/2=1330S=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,mmm梯子间安全隔栏的厚度 E 梯子主梁宽度,mm; H梯子间两次梁中心线间距1400mm。 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罐道和罐道梁3.3.3 图解法确定井筒直径按图解法量的直径及e值为D=4217.6mm e=496mmD按0.5m进级，e取整数，最后确定：D= 4500mm e=460mm验算并调整M、和； =2250-150mm=+496-1611.2-726-140/240mm=+496-50-726-140/2=15003.4风速验算井筒净直径确定后，须按通风要求进行验算，其方法如下： V通过井筒的风速，m/s; Q通过井筒的风量,m3/s; S0井筒有效通风通风断面积，m2，S0=0.8S； S井筒净断面积; vy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=3.144.54.5/4=15.90 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300mm，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+0.32=5.1m。3.7计算材料消耗（每米井筒）混凝土消耗：1=3.141.441=4.52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;梯子材料消耗：梯子两中心线间距600mm，平台层间距4.168m。梯子蹬间距取300mm。一架金属梯子所需材料的重量为95.36kg，每米消耗95.36/4.168=22.88kg/m3.8绘制井筒断面图 按1：50绘制井筒断面图，见附图1。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确定净断面直径副井为双罐笼井，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。采用如下井筒断面布置形式：图2 副井井筒布置形式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： =1480mm =1480mm 式中：L1、L两相邻罐道梁水平中心距离，mm； m0提升容器要求的罐道之间的水平净间距，由罐笼型号确定，mm h罐道的高度mm 连接处罐道卡入罐梁的部分，mm B1、b2、b3罐道梁的宽度mm2)梯子间尺寸M=600+600+m+=1200+150+122/2=1411 mm 式中：600梯子孔宽度，毫米； m梯子孔至2号罐道梁的距离，mm； S2号罐道梁的宽度，mm。 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 通过测量图解得到的直径为D=4.82m,按照进级规则，最终确定D=5.0m.4.4风速验算按公式验算 ：V=Vy Q=60m/sV 井筒实际风速,m/s S井筒通风有效断面积,S=0.8S Vy井筒允许的最高风速,取8 m/s则v=80/3.140.82.52=5.098 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5.0m，取支护厚度为350mm。4.6计算各部分尺寸井筒掘进直径为5.0+0.352=5.7m。4.7计算材料消耗（每米井筒） 混凝土消耗：1=3.14（2.852-2.52）1=5.88m 罐道量消耗：罐道梁埋入井壁的深度取壁厚的2/3，井筒断面上罐道量长度为13.84m，罐道梁重量取38kg/m，则每米竖井消耗罐道为13.8438=525.94kg4.8绘制井筒断面图按1：50绘制井筒断面图，见附图2。5.运输巷道设计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 查采矿设计手册第四卷知道ZK10600/550电机车宽A1=1060mm,高h=1550mmYCC1.2（6）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，又由采矿设计手册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3-9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；道床总高度。查采矿手册选用15kg/m钢轨，得hc=350mm，道渣高度hb=200mm. 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=359取K=360m b1-轨道中线与巷道中线间距， 故： 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 D压气管法兰盘直径，D=335mm m导电弓子距管子距离，取m=300mm b2轨道中线与巷道中线间距, 故 3）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 综上计算，并考虑一定的余量，确定本巷道壁高为h3=1800mm。这巷道净高度H=h3hbh0=1800200+1800=3400mm（四）确定巷道断面积S和净周长P 由井巷工程课本表3-10得净断面积S=B（0.39B+h2）式中 h2-渣面以上巷道壁高，h2=h3hb=1800200=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3-4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）选择支架参数本巷道采用锚喷支护，根据巷道净宽3.6m，穿过稳定性较差岩层即属于类围岩，服务年限大于20年等条件，查井巷工程课本表5-18得锚杆支护参数，锚杆长L=1.6m，间距M=0.6m，排距M=0.6m，锚杆直径d=14mm，喷射混凝土层厚T1=120mm，而锚杆露出长度T2=50mm.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24kg/m钢轨，其道床参数hc,hb，分别为360和200mm，渣面至轨面高度ha=hchb=350200=150mm.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3-10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+200+120=3720mm巷道计算掘进高度H2=H1+=3720+75=3795mm巷道设计掘进断面积S1=B1(0.39B1+h3)=12662784mm2取 S1=12.7m2巷道计算掘进断面积S2=B2（0.39B2+h3）=13390839mm2取 S2=13.4m25.3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3-13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3-10计算公式得：每米巷道拱与墙计算掘进体积V1=S21=13.4m3每米巷道墙角计算掘进体积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+21.80.12)1=1.16m3每米巷道墙角喷射材料消耗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（紧拱部打锚杆） N=2(P1/2M)+1/M式中 P1-计算锚杆消耗周长P=1.57B2=1.573.99=6.26mM, M-锚杆间距，排距，M=M=0.6m，故P1/2M=6.26/0.62=5.22取5。故： N=（25+1）/0.6=18.3根折合重量为：11.3（L+0.05）(d/2)2）=11.3（1.6+0.05）3.140.00727850）=22.52kg式中 L-锚杆深度，L=1.6m, 0.05m为露出长度 d-锚杆直径，d=0.014m -锚杆材料密度，=7850kg/m3每排锚杆数为：N0.6=18.30.6=10.9811根每米巷道锚杆注孔砂浆消耗V0=NLsa 式中 Sa-钻孔面积，按炮眼钻头直径为43毫米计算。 Sa=(0.043/2)(0.043/2)=0.0014m2故， V0=18.31.60.0014=0.041m3每米巷道粉刷面积 Sn=1.57B3+2h2 式中 B3-计算净宽 B3=B22T=3.9920.12=3.75m2故 Sn=1.573.75+21.6=9.1m2表1巷道特征围岩类别断面/m2设计掘进尺寸/mm喷射厚度/mm锚杆/mm净周长/m净断面设计掘进宽高型式排列方式间排距锚杆长直径10.812.738403720120钢筋砂浆三花70016001412.5 表2 运输大巷每米工程量及材料消耗围岩类别计算掘进工程量，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13.40.04111.184钢筋，kg注砂浆m39.122.520.0415.5绘制巷道断面图和水沟断面图 按1:50绘制巷道断面图，按1:25绘制水沟断面图，见附图3，附图4。支护断面图见附图5。5.6施工组织设计5.6.1机械设备选择选择机械化作业线钻、装、运等配套的型号及数量见表3。表3 机械设备选型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。 喷雾洒水，对防尘和降尘都有良好的作用。 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。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。5.6.3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。5.7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（包括隐蔽工程图）；对砂浆、混凝土应做取样试验，并有试压说明书；锚杆应由锚固力检验记录等。为配