生产能力60万t井巷工程课程设计说明书.doc

井巷设计 坏_小星星内蒙古科技大学本科生课程设计说明书题 目： 学生姓名： 学 号：专 业： 班 级： 指导教师：评 阅 人：成 绩：第一章概述1一、工程概况1二、设计依据1第二章地质与水文地质条件2第三章巷道断面设计及支护3第节 巷道断面形状的选择3第二节 巷道断面净尺寸的确定4第三节 巷道支护设计7第四节 道床参数的选择8第五节 巷道掘进断面尺寸的确定9第六节 巷道内水沟和管线的布置9第七节 巷道掘井工程量和材料消耗9第八节 绘制巷道断面施工图，绘制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消 耗表10第四章岩巷的施工12第节 工作面炮眼布置12第二节 钻眼机具及爆破器材的选择14第三节 爆破参数的确定17第四节 对爆破工作的主要要求20第五节 爆破作业图表21第五章生产系统24第一节 通风24第二节 煤岩的装载与运输24第三节 支护26第六章施工组织及主要技术经济指标29第一节 施工组织29第二节 循环图表30第三节 主要技术经济指标32第七章施工安全技术措施34第一节 一通三防34第二节 凿岩放炮36第三节 顶板36第四节 防治水37第五节 机电37第六节 运输38第七节 其他382 第一章概述一、工程概况某煤矿设计生产能力为60万t，多水平上山开采，一水平为-150m，西一采区承担全矿井生产任务，服务年限三年，采区轨道上山沿煤层底板布置，倾角160，长度600m。二、设计依据地质部门提供的矿的地质精查报告经过审批的矿的初步设计、施工设计矿井设计手册井巷工程教材煤矿安全规程及其他相关规范第二章地质与水文地质条件地质条件简单，无断层，巷道顶底板岩层为石灰岩，组成石灰岩的矿物成分主要是方解石伴有白云石、菱镁矿和其他碳酸盐矿物还混有其他一些杂质，具有良好的加工性、磨光性和很好的胶结性能，不溶于水，易溶于饱和硫酸，能和各种强酸发生反应并形成相应的钙盐，同时放出CO2。生石灰遇水潮解，立即形成熟石灰，熟石灰溶于水后可调浆，在空气中易硬化。坚固性系数为f = 4-6，硬度一般不大、涌水量为 60m3/h。第三章巷道断面设计及支护 某煤矿设计生产能力为60万t，多水平上山开采，一水平为-150m，西一采区承担全矿井生产任务，服务年限三年，采区轨道上山沿煤层底板布置，倾角16，长度600m。第节 巷道断面形状的选择 煤矿的生产能力为60万t，多水平上山开采，一水平为-150m，服务年限三年，采用600mm轨距单轨运输大巷，且穿过石灰岩，所以选择树脂锚杆与喷射混凝土支护，半圆拱形断面。 表3.1 各种断面形状的适用条件1断面形状 适用条件2半圆供形目前开拓，准备巷道，而硐室普片采用的断面形状，多在顶压大侧压小，无底鼓得条件下使用。3圆弧拱形由于光爆锚喷支护的推广，拱部成型好，施工方便，多用于准备巷道。当跨度较大时，较半圆拱形断面利用率高。4三心圆拱形与半圆拱形相比，拱顶承压能力差，但断面利用率较高，适用于围岩坚硬的开拓巷道、上（下）山和硐室。5 梯形顶板暴露面积较矩形小，可减少顶压，能承受稍大的侧压，多用于采区巷道。6矩形断面利用率较高，多用于顶压，侧压都较小，维护时间不长的回采巷道。7马蹄形用于围岩松软，有膨胀性，顶、侧压力很大，且有一定底压的巷道。8圆形围岩松软、四周压力均很大，用其他形状不能抵抗围岩压力时采用。9椭圆形当巷道四周压力很大，且分布不均时，根据顶压和侧压的大小，采用竖直或水平布置。10不规则形在薄煤层中，为了不破坏顶板，使顶板保持一定.的稳定性，断面形状视煤层赋存条件而定。第二节 巷道断面净尺寸的确定一、巷道净宽度的确定查表知ZK7- 6/250电机车宽A1=1060mm，高h=1550mm；1t矿车宽 880m、高1150mm根据煤矿安全规程，人工台阶施工标准，巷道倾角为16，且在水沟侧与水沟平行布置台阶，台阶宽度为600mm，台阶扶手高度为800mm，台阶扶手距墙400mm。当倾角为16时台阶踏步高120mm，踏步宽420mm，非人行道一侧安全间隙宽600mm。故巷道净宽度：B=4000mm表3.2 台阶踏步尺寸参考表图 示巷道坡度（）台阶踏步高度h（mm）台阶踏步宽度b（mm）151204501612042017120390 18120370 19125360 20130355 21135345 22135340 23140330 24145325 25150315 26150310 27155305 28155290 29160290 30165285 3117029032175280331752703418027035180260备注：当巷道坡度大于35时，为保证踏面高度不大于180mm，宽度不小于250mm，在施工台阶踢面时，可以将踢面施工成倾斜面，但踢面倾斜垂距不超过25mm。二、巷道净高度的确定 半圆拱形巷道拱高h0=B/2=2000mm，半圆拱半径R= h0=2000mm。 确定巷道壁高h31、按架线电机车查表中半圆拱巷道壁高公式的 查表3-10选15kg/m木轨枕，再查表3-5得hb=220mm，hc=350mm； 式中 h轨面起电机车架线高度取为2000mm； n导电弓子距供壁的安全距离n=300mm； k导电弓子宽度之半K=360mm； b1道轨中心与巷道中心的间距b1=800mm； h31110mm；2、按管道装设要求确定h3 式中 h5砟面至管子底高度，按煤矿安全规程取h5=1800 mm； h7管子悬吊件总高度，取h7=900 mm； m电机车距管子间距，取m=300 mm； D压气管法兰盘直径，D=335 mm； b2轨道中线与巷道中线间距，b2=250mm； K导电弓子宽度的一半，K=720/2=360mm。 故 =1020mm表3.3巷道类型钢轨型号kg/道床总高度hc道咋高度hb道咋面至枕轨面垂高ha井底车场及主要运输巷道3041022019022380220160采区运输巷道上下山22380可不铺道砟，轨枕沿底板浮放，也可在浮放轨枕两侧充填掘进矸石运输巷，回风巷1535015250表3.4使用地点运输设备轨枕规格kg/斜井箕斗人车运送液压支架设备车30,381.0t,1.5t22平硐大巷井巷车场8t及以上机车3t及以上矿车2.4Mt/a及以上矿井送液压支架设备车301.0t ,1.5t22采区巷道2.4Mt/a及以上矿井送液压支架设备车30,221.0t ,1.5t22,153、按人行高度要求确定h3 式中 j距巷道壁的距离，距墙壁j处的巷道有效高度不小于1800 mm； j100 mm，一般取j=200 mm。故 =930mm综上计算，确定本巷道壁高为h3=1110mm，验算风速满足要求。则巷道高度H=h3+h0-hb =1110+2000-0=3110 mm。三、巷道净断面面积和净周长 查相关表得净断面积： 式中 h3底板以上巷道壁高； h3=1110mm 故 S=4000(0.394000+1110)=10.68查相关表得净周长 ： P=2.574000+21110=12.5m四、巷道净断面面积的风速校核根据煤炭工业设计规范规定矿井主要进风巷的风速最高风速8m/s，设计的大巷断面面积、风速没超过规定，可以使用。第三节 巷道支护设计一、巷道支护形式的选择 本巷道采用锚喷支护，根据巷道净宽4.00m。穿过石灰岩、服务年限三年等条件，确定选用锚固可靠、锚固力大的树脂锚杆，为了改善围岩应力状态、防止围岩发生松动破碎以及危岩、活石的滑落或坠落，采用喷射混凝土支护。锚喷支护可使二者相互取长补短，互为补充，锚杆与其加固的岩体形成承载加固拱，喷射混凝土层的作用则在于封闭围岩，防止因岩面风化碎落而导致的围岩强度降低、锚杆失效，从而提高了岩石拱的承载能力。二、巷道支护参数的设计 锚喷支护参数： 锚杆长度：锚杆长度计算公式：L=L1+L2+L3 式中 L锚杆设计长度/m； L1锚杆锚固在稳定岩层的长度，端部锚固一般取0.50.8m； L2锚杆有效长度，不小于不稳定岩层的厚度/m；L2=B/2f； L3锚杆外露长度，取决于锚杆类型与锚固方式，一般取 0.1m ； 故 L=L1+L2+L3=0.8+0.5+0.1=1.4m 锚固力与直径： 锚杆锚固力应不小于被悬吊的不稳定岩层的重量，按下式计算： 式中 Q锚杆设计锚固力 kN； K安全系数，一般取1.52.0； a1a2锚杆间、排距，a1a2=0.80.8m； 不稳定岩层平均密度 =24kN，(kN/m3)。故 =2.00.50.80.824=15.36kN 如果锚杆锚固力与杆体的破断力相等，则锚杆直径可由下式得出： 式中 d锚杆直径，m； 锚杆杆体的抗拉强度，MPa； 故 =0.02m 喷射混凝土层厚T1=100 mm； 故支护厚度T=T1=100 mm。第四节 道床参数的选择根据巷道通过的运输设备，已选用15kg/m木轨枕，其道床参数道床总高度hc，道砟高度hb分别为350mm和0mm，底板至轨面高ha=hc-hb=350-0=350mm，采用木轨枕。第五节 巷道掘进断面尺寸的确定 查相关表得：巷道设计掘进宽度B1=B+2T=4000+2100=4200mm；巷道计算掘进宽度B2=B1+2=4200+275=4350 mm；巷道设计掘进高度H1=H+hb+T=3110+0+100=3210mm；巷道计算掘进高度H2=H1+=3210+75=3285mm；巷道设计掘进断面面积 S1=B1（0.39B1+h3）=4200（0.394200+1110）=11.54m；取S1=11.54 m；巷道计算掘进断面积 S2=B2（0.39B2+h3）4350（0.394350+1110）=12.21m；取S2=12.21m。第六节 巷道内水沟和管线的布置 已知通过本巷道的水量为60m3/h，现采用水沟坡度16，查相关表得：水沟深200mm、水沟宽350 mm，水沟净断面积0.03m，水沟掘进断面面积0.105m，水沟每米用混凝土0.075m3。管子悬吊在人行道一侧，电力电缆挂在非人行道一侧，通信电缆挂在管子上。第七节 巷道掘井工程量和材料消耗 查相关表得：每米巷道拱与墙计算掘进体积V1=S21=12.21 m3每米巷道墙脚计算掘进体积V3=0.2(T+)1=0.2(0.1+0.075) =0.04 m3每米巷道拱与墙喷射材料消耗V2=1.57(B2-T1)T1+2h3T11=1.57（4.35-0.10） 0.10+21.110.10=0.887m3每米巷道墙脚喷射材料消耗V4=0.2T1=0.20.10=0.02 m3每米巷道喷射材料消耗（不包括损耗量）V=V2+V4=0.887+0.02=0.907 m3每米巷道锚杆消耗 式中 P1计算锚杆消耗周长P1=1.57B2+2h3=1.574.350+2 1.11=9.332m； a、a锚杆间距、排距 a=a=0.8 m。 故 根折合重量为：14.75l（）2=14.751.43.14（）27850=50.90kg 式中 l锚杆长度，l=1.4m； d锚杆直径，d=20mm； 锚杆材料密度，=7850kg/m3；由于每根锚杆安装2个树脂药卷，则每米巷道树脂药卷消耗：M=2N=27.9支每排锚杆数为：N0.8=13.960.8=11.212根每排树脂药卷数为：M0.8=27.90.8=22.323支每米巷道粉刷面积：Sn=1.57B3+2h2 式中 B3计算净宽，B3=B2-2T=4.35-20.10=4.15m 故 Sn=1.574.15+21.11=8.7m2第八节 绘制巷道断面施工图，绘制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗表根据以上计算结果，按1:50比例绘制巷道断面图，并附工程量及材料消耗表，如下表3.5 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锚杆数量材料消耗/mm粉刷面积/m3巷道墙脚喷射材料/m3锚杆钢筋/kg树脂药卷/个12.210.0413.960.90750.9022.38.7表3.6 运输大巷特征围岩类别断面面积/m2设计掘进尺寸/mm喷射厚度/mm锚杆/mm净周长/m净面积设计掘进宽高形式排列方式间、排距锚杆长直径10.6812.2142003210100螺纹钢树脂锚杆方形80014002012.5第四章岩巷的施工第节 工作面炮眼布置一、炮眼数目估算 炮眼数目直接影响着钻眼的工作量，爆破岩石的快度，巷道形状等，炮眼数目决定岩石的性质，巷道断面形状和尺寸，炮眼直径和炸药性能。合理的炮眼应以保证爆破效果的实现为原则。 炮眼数目可以根据单位炸药消耗量，按下估算： 式中 N炮眼数目； q单位炸药消耗量，查表的q.68kg/m3； S巷道掘进断面积，m2； m每个药卷长度，选取32mm150g180mm规格药卷； a装药系数，即装药长度与炮长度之比，一般0.5左右； P每个药卷的重量，kg； 故 二、掏槽眼的布置 掏槽眼的作用是首先将工作面的部分岩石破碎下来并抛出，为其他炮眼的爆破创造附加自由面。因此，掏槽眼效果的好坏对爆破循环进尺起决定性作用。工作面上各类炮眼布置是“抓两头，带中间”。即首先选择掏槽方式和掏槽眼位置，其次是布置好周边眼，最后根据断面大小布置崩落眼。掏槽眼通常布置在断面的中央偏下，并考虑崩落眼的布置较为均匀和减少崩坏支护及其他设备的可能。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。崩落眼均匀地布置在掏槽眼和周边眼之间，以掏槽眼形成的槽腔为自由面层层布置。为了获得良好的爆破效果，必须正确地布置工作面炮眼，合理确定爆破参数，选用适宜的炸药和改善爆破技术。掘进工作面的炮眼，按其用途和位置可分为掏槽眼、辅助眼和周边眼三类。其起爆顺序是延期起爆，即先掏槽眼，其次辅助眼，最后周边眼，以保证爆破效果。掏槽眼一般布置在巷道断面的中央偏下位置，便于打眼时掌握方向，并有利于其他炮眼能借助岩石的自重崩落。掏槽的方式按方向分为三大类：斜眼掏槽，直眼掏槽，混合式掏槽。掏槽眼包括锥形掏槽，楔形掏槽，在这里选择斜眼掏槽中的楔形掏槽，掏槽眼的个数根据断面的大小和岩石坚固程度决定，一般68个，在这里取6个掏槽眼布置三排三对共6个与工作面成0夹角的炮孔。槽口宽度一般为1.01.4m，取为1.2m, 掏槽的排距约0.30.5m，取为0.5m，取炮眼深度2.0m。三、周边眼的布置 周边眼包括顶眼，帮眼和底眼，是暴落巷道周边岩石，最后形成设计轮廓的炮眼，周边眼的布置合理与否，直接影响巷道成型是否规整。现采用光面爆破，光爆周边眼的间距与最小抵抗线存在一定比例关系 式中 K炮眼密集系数，一般为0.61.0，岩石坚硬时取最大值，较 软时取最小值；K=1.0； E周边眼间距，一般取0.40.6m；E=0.6m； W最小抵抗线，即最外一圈辅助眼与周边眼的距离m； 故 辅助眼最小抵抗线m 周边眼最小抵抗线W=m 为保证贯穿裂缝的形成，光爆炮眼之间的距离要适当减小，严格控制周边眼的装药量，并合理选择炸药和装药结构。 查表取周边眼的直径为40mm四、辅助眼的布置 辅助眼又称崩落眼，是大量崩落岩石并继续扩大掏槽的炮眼，辅助眼要成圈且均匀布置在周边眼和掏槽眼之间，其间距为500700mm，取辅助眼的间距为500mm。炮眼方向一般垂直于工作面，装药系数一般为0.40.6，取为0.5，炮眼深度取2.0m。五、工作面实际炮眼数目根据公式： N=a+b+c+d+e+f式中 N工作面炮眼的总数； a掏槽眼数目，a=6； b周边眼顶眼，=9； c周边眼帮眼，c=(h3+0.1)20.22/E=（1.22）0.4/0.5=4； d周边眼底眼，d=B1/E=4.2/0.6=7； e辅助眼， f=1； 故 N=6+9+4+7+14+1=41第二节 钻眼机具及爆破器材的选择一、钻眼机具的选择选用十字钎头、YT23型气腿式凿岩机、YT24型气腿式凿岩机，配有38mm钻头，共6台，备用气腿式凿岩机2台，其技术特征见表2-1。CGJ-2凿岩台车，台车上配有、YT24型式凿岩机。 表4.1 YT23 YT24型气腿式凿岩机技术特征表型号质量/kg气缸直径/mm活塞行程/mm冲击频/次mm-1冲击功/J扭矩/Nm使用风压/MPaYT-2324766021005914.70.5耗气量/m3min-1使用水压/MPa配器阀形式推进方式注油器钻孔直径/mm最大钻深/m5912.70.5耗气量/m3min-1使用水压/MPa配器阀形式推进方式注油器钻孔直径/mm最大钻深/m3036320表4.4 毫秒延期电雷管第二系列延期时间表段别1234567891040kN。锚杆长度1.4m，呈方形布置，其间排距0.80m0.80m，托板为8mm厚150mm150mm方形钢板。喷射层厚T=T1=100mm，设计强度为C18,分两次喷射，每次各喷50mm厚。树脂锚固剂规格、型号见表5.3和表5.4。 表5.2 树脂锚固剂规格型号规格/mm质量/适用钻孔/mm适用范围35303530055010422巷道锚喷支护端锚 表5.3 树脂锚固剂型号和特性型号特性凝胶时间固化时间备注K快速1.527在201环境温度下测定喷射混凝土选用硅酸盐水泥，强度等级为42.5；喷射混凝土中的细骨料采用坚硬干净的中砂或粗砂，细度模数大于2.5，粗骨料粒径不大于15mm；喷射混凝土的强度不得低于15MPa， 水灰比为0.40.5；在喷射混凝土中添加速凝剂，要求喷射混凝土初凝不应大于5min，终凝不应大于10min；并掺加4%的约30mm长、直径0.3mm的钢纤维，以增加混泥土的弹性和坚韧性。 第六章施工组织及主要技术经济指标第一节 施工组织一、工作制度过去我国煤矿都采用“三八”工作制（即每天分为3个工作班，每班工作8个小时），建井单位多采用“四六”工作制（地面辅助工为“三八”制），在20世纪的70年代，有的矿井也采用过“四八”交叉作业制。这些工作制都是按工作时间进行分班的。最近十几年来，有的矿井根据巷道施工特点和分配制度的改革，实行了按工作量分班的“滚班制”，即每个班的工作量是固定的，其工作时间是可变的。何时完成额定工作量则何时交班，不再是按点交接班。班组的考核不再是以工作时间为指标，而是以实际完成的工作量为指标，并直接以职工的工资和奖金挂钩。“滚班制”该变了过去工作制中的分配不公现象，调动了职工的积极性，但也给管理工作带来了一定的难度。它要求正在施工的班组在完成工作量之前一小时就要电话通知工区值班室，值班员再通知下一班职工做好接班准备。目前大多数矿井仍采用“三八”制或“四六”制的日工作制度。我们这里采用“三八制”。二、作业方式 巷道施工方法采用一次成巷施工法所谓一次成巷，就是把巷道施工中的掘进、永久支护、水沟掘砌，三项分部工程看成是一个整体，有机地联系起来，在一定的距离内，按设计及质量标准要求，相互配合，前后连贯地、最大限度地同时施工，做到一次成巷