井巷工程课程设计

井巷工程设计 1 目录 第一章 巷道断面设计 2 一 选择巷道断面形状 2 二 确定巷道净断面尺寸 2 三 确定巷道设计掘进断面尺寸和计算掘进断面尺寸 5 四 布置水沟和管线 6 五 计算巷道掘进工程量和材料消耗量 7 六 绘制巷道断面施工图 编制巷道特征表和每米巷道工程量及材 料消耗量表 9 第二章 爆破图表编制 11 一 炮眼直径 11 二 炮眼深度 11 三 炮眼数目 13 四 单位炸药消耗量 13 五 爆破图表的编制 14 第三章 编制循环图表 16 一 确定日工作制度 16 二 确立作业方式 16 三 确定循环方式和循环进度 17 四 计算循环时间 17 五 循环图表的编制 19 第四章 运输大巷及交叉点设计 22 井巷工程设计 2 第一章第一章 巷道断面设计巷道断面设计 某煤矿年设计生产能力 90 万吨 为低瓦斯矿井 采用中央分列式 通风 井下最大涌水量为 60m h 采用 ZK10 6 250 直流架线式电机车牵 引 MG1 7 6A 运输 该大巷穿过的岩层为中等稳定 岩石的坚固系数 4 6 大巷需通过的风量为 70m 巷道内敷设一趟直径为 200mm 的压风管和一趟直径为 100mm 的水管 一 选择巷道断面形状一 选择巷道断面形状 年产 90 万吨矿井由于上部水平煤炭已基本开采尽 需要延伸到下 一水平进行生产 需要挖掘一条 3000 米的水平运输巷道一 采用 600mm 轨距双轨运输大巷 且穿过中等稳定岩层 所以选择树脂锚杆与 喷射混凝土支护 半圆拱形断面 二 确定巷道净断面尺寸二 确定巷道净断面尺寸 一 确定巷道净宽度 B 查表知 ZK10 6 250 电机车宽 A1 1060mm 高 h 1550mm 1 5t 矿 车宽 1060m 高 1200mm 根据 煤矿安全规程 取巷道人行道宽 C 1000mm 道一侧宽 a 500mm 查表 3 3 P62 知本巷双轨中线距 b 1300mm 则两电机车 之间距离为 1300 1060 2 1060 2 240mm 200mm 故巷道净宽度 井巷工程设计 3 B a1 b c1 500 1060 2 1300 1060 2 1000 3860mm 二 确定巷道拱高 h0 半圆拱形巷道拱高 h0 B 2 1930mm 半圆拱半径 R h0 1930mm 三 确定巷道壁高 h3 1 按管道装设要求确定 h3 2 2 2 753 2 bDmKRhhhh b 式中 h5 砟面至管子底高度 按 煤矿安全规程 取 h5 1900 mm h7 管子悬吊件总高度 取 h7 900 mm A1 电机车宽度 A1 1060mm 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 B 2 c1 3860 2 1530 470mm K 导电弓子宽度的一半 K 720 2 360mm 故 mm 22 3 19009002201930 360300335 2470 1429h 井巷工程设计 4 2 按人行高度要求确定 h3 22 3 1900 b hhRRJ 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 j 100 mm 一般取 j 200 mm 故1264mm 22 3 19002201930 1930200 h 3 按 1 6m 高度人行宽度要求确定 h3 2 21 2 3 2 A C 1600bRhh b 式中 C 砟面起 1 6m 水平处 运输设备上缘与拱璧间距 C 700mm 取 C 1000 mm 故1820mm 22 3 16002201930 930 1060 2470 h 综上计算 并考虑一定的余量 确定本巷道壁高为 h3 1970mm 则 巷道高度 H h3 h0 hb 1970 1930 220 3780 mm 四 确定巷道净断面积 S 和净周长 P 查相关表得净断面积 39 0 2 hBBS 式中 h2 道砟面以上巷道壁高 h2 h3 hb 1970 220 1750 mm 故 井巷工程设计 5 S 3860 0 39 3860 1750 12 57 净周长 2 57 3860 2 1750 13 42m 2 2 572h PB 五 用风速校核巷道净断面积 已知通过大巷风量 Q 70m3 s 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 代入式中计算 m s 8m s40 5 96 12 70 S Q v 设计的大巷断面面积 风速没超过规定 可以使用 三 确定巷道设计掘进断面尺寸和计算掘进断面尺寸三 确定巷道设计掘进断面尺寸和计算掘进断面尺寸 一 选择支护参数 本巷道采用锚喷支护 根据巷道净宽 4m 穿过中等稳定岩层 服 务年限大于 30 年等条件 确定选用锚固可靠 锚固力大的树脂锚杆 杆体为直径 18mm 螺纹钢 每孔安装两个树脂药卷 锚固长度得锚喷支 护参数 锚杆长 2 m 成方形布置 间距 a 0 8 m 排距 a 0 8 m 锚杆 直径 d 18 mm 喷射混凝土层厚 T1 100 mm 锚杆外露长度 T2 50 mm 故支护厚度 T T1 100 mm 二 选择道床参数 井巷工程设计 6 根据巷道通过的运输设备 已选用 30kg m 钢轨 其道床参数道床 总高度 hc 道砟高度 hb分别为 410mm 和 220mm 道砟面至轨面高度 ha hc hb 410 220 190mm 采用钢筋混凝土轨枕 三 确定巷道掘进断面尺寸 查相关表得 巷道设计掘进宽度 B1 B 2T 3860 2 100 4060 mm 巷道计算掘进宽度 B2 B1 2 4060 2 75 4210 mm 巷道设计掘进高度 H1 H hb T 3780 220 100 4100 mm 巷道计算掘进高度 H2 H1 4100 75 4175 mm 巷道设计掘进断面面积 S1 B1 0 39B1 h3 4060 0 39 4060 1970 14 43m2 取 S1 14 43 m2 巷道计算掘进断面积 S2 B2 0 39B2 h3 4210 0 39 4210 1970 15 21 m2 取 S2 15 21 m2 四 布置水沟和管线四 布置水沟和管线 井巷工程设计 7 已知通过本巷道的水量为 60m3 h 现采用水沟坡度为 0 3 查相 关表得 水沟深 400 mm 水沟宽 400 mm 水沟净断面积 0 16 m2 水 沟掘进断面面积 0 203 m2 每米水沟盖板用钢筋 1 633kg 混凝土 0 0276m3 水沟用混凝土 0 133m3 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 在管子上方 如图所示 五 计算巷道掘进工程量和材料消耗量五 计算巷道掘进工程量和材料消耗量 查相关表得 每米巷道拱与墙计算掘进体积 V1 S2 1 15 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 2h3T1 1 1 57 4 21 0 10 0 10 2 1 97 0 10 1 04m3 每米巷道墙脚喷射材料消耗 V4 0 2T 1 0 2 0 10 0 02 m3 每米巷道喷射材料消耗 不包括损耗量 V V2 V4 1 047 0 02 1 067 m3 每米巷道锚杆消耗 a a a5 0 1 P N 井巷工程设计 8 式中 P1 计算锚杆消耗周长 P1 1 57B2 2h3 1 57 4 210 2 1 97 10 55 m a a 锚杆间距 排距 a a 0 8 m 故 根 23 17 0 80 8 0 85 063 10 N 折合重量为 kg d l80 68 7850 2 018 0 14 3 2 23 17 2 23 17 22 式中 l 锚杆长度 l 2 0m d 锚杆直径 d 18mm 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 34 46 支 每排锚杆数为 0 8N 0 8 17 23 13 784 14 根 每排树脂药卷数为 0 8M 0 8 34 46 27 568 28 支 每米巷道粉刷面积 Sn 1 57B3 2h2 1 57 4 15 2 1 68 9 88m2 式中 井巷工程设计 9 B3为计算净宽 B3 B2 2T 4 350 2 0 1 4 15m 六 绘制巷道断面施工图 编制巷道特征表和每米巷道工程量六 绘制巷道断面施工图 编制巷道特征表和每米巷道工程量 及材料消耗量表及材料消耗量表 表表 1运输大巷特征运输大巷特征 断面面积 m2 设计掘进尺 寸 mm 锚杆 mm 围岩类 别净面 积 设计 掘进 宽高 喷 射 厚 度 mm 型 式 外露 长度 排列 方式 间 排 距 锚杆 长 直 径 净 周 长 m III12 5714 8642004000100 树 脂 100方形80020001813 42 表表 2运输大巷每米工程量及材料消耗运输大巷每米工程量及材料消耗 计算掘进工程量 m3材料消耗 mm 锚杆 围岩类 别巷道墙角 锚杆 数量 喷射材料 m3 钢筋 kg药卷 卷 粉刷面积 m2 III15 640 0417 231 06768 834 469 88 井巷工程设计 10 井巷工程设计 11 第二章第二章 爆破图表编制爆破图表编制 一 炮眼直径一 炮眼直径 炮眼直径对钻眼效率 全断面炮眼数目 炸药消耗量和爆破岩石块 度与岩壁平整度均有影响 因此 应根据巷道断面大小 块度要求性能 和凿岩机性能综合考虑 进行选择 炮眼直径大 可减少炮眼数目 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性 在采用气腿凿岩机 的情况下 现场多根据药卷直径来确定炮眼直径 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 6 8mm 左右 所以目前岩巷掘进的炮眼直径多采用 35 42mm 在这里我们采用药卷直径为 32mm 炮眼直径为 41mm 二 炮眼深度二 炮眼深度 炮眼深度决定了每一掘进循环钻眼和装岩的工作量 循环进尺以及 每班的循环次数 炮眼深度主要根据岩石性质 巷道断面 循环作业方 式 凿岩机类型 炸药威力 工人技术水平等因素确定 从今年发展趋 势来看 炮眼平均深度逐渐由浅孔向中深孔 2 0 2 5m 发展 一些采 用凿岩台车凿岩的掘进队正在向较深孔发展 井巷工程设计 12 合理的炮眼深度应以高速 高效 低成本 便于组织正规循环作业 为原则 采用气腿凿岩机时 炮眼深度以 1 8 2 5m 为宜 眼深超过 2 5m 后 钻眼速度则明显降低 采用配有高效凿岩机的凿岩台车时 应 向深眼发展 一般眼深可达 3 0m 以上 我国煤矿巷道掘进中 通常是 以月进尺任务和凿岩 装岩设备的能力来确定每一循环的炮眼深度 即 nkN L l 式中 l 炮眼深度 m L 计划月进度 m N 每月实际用于掘进的天数 30 天 k 正规循环率 即每月实际用于掘进工作的天数与 30 天之比 一 般取 k 0 8 0 9 n 每日完成掘进循环数 次 炮眼利用系数 一般要求 0 8 nkN L l 8 049 030 051 l 1 73m 井巷工程设计 13 这里我选取炮眼深度为 1 8m 三 炮眼数目三 炮眼数目 炮眼数目直接影响着钻眼工作量 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 炮眼数目也可以根据单位炸药消耗量 按下式估算 aP Sm q N 式中 N 炮眼数目 q 单位炸药消耗量 kg m3 m 每个药卷长度 m a 装药系数 即装药长度和炮眼长度之比 0 5 0 6m P 每个药卷的重量 kg 1 06 0 0 80 214 861 48 N 59 而在设计断面图上作炮眼布置图 得出炮眼总数为 62 个 基本相 等 井巷工程设计 14 四 单位炸药消耗量四 单位炸药消耗量 单位炸药消耗量是指爆破 1 0m3 实体岩石所需的炸药量 也是工作 面一次爆破所需的总炸药量和工作一次爆下的实体岩石总体积 V 之比 不过计算数据一般仅作为参考 所以多按定额选用 查表知 q 1 48kg m3 五 爆破图表的编制五 爆破图表的编制 爆破原始条件 序号名称单位数量 1设计掘进断面m214 86 2岩石坚固性系数4 6 3工作面瓦斯情况 高瓦斯 4工作面涌水情况m3 h 5炸药和雷管类型3 号岩石硝铵炸药 V 段雷管 爆破参数 炮眼深度 m装药量眼号炮眼名称眼数 垂深斜长 角度 卷 眼小计 卷 起爆顺序联线方式 1 8掏槽眼81 82 1 73 540I 32 46顶眼151 81 8575 27 31 47 51 帮眼101 81 8 87 550 V 52 62底眼112 02 0555 26水沟眼11 82 0 81 55 IV 9 1241 81 8520II 13 25 辅助眼 131 81 8 90 565III 串 联 合计共布置 62 个炮眼总长 116 40m 共计 310 卷 重 31 0 kg 井巷工程设计 15 预期爆破效果 名称单位数量名称单位数量 炮眼利用率 80每米巷道炸药消耗量kg m21 55 循环进尺m1 44每循环炮眼总长m 循环116 4 0 每循环爆破实体岩石m321 40每立方米岩石雷管消耗量个 m32 90 炸药消耗量kg m31 45每米巷道雷管消耗量个 m42 63 井巷工程设计 16 炮眼布置图 井巷工程设计 17 第三章第三章 编制循环图表编制循环图表 循环图表是施工组织设计 施工措施 的一部分 为确保正规循环 作业的实现 必须编制切实可行的循环图表 一 确定日工作制度一 确定日工作制度 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 四六制 二 确立作业方式二 确立作业方式 在工作制确定以后 要根据巷道设计断面和地质条件 施工任务 施工设备 施工技术水平和管理水平 进行作业方式的比选 确定巷道 施工的作业方式 我们这里采用平行作业方式 井巷工程设计 18 三 确定循环方式和循环进度三 确定循环方式和循环进度 巷道掘进循环方式可根据具体条件选用单循环 每班一个循环 或 多循环 每班完成两个以上的循环 每个班完成的循环数应为整数 即一个循环不要跨班 日 完成 否则不便于工序间的衔接 施工管理 比较困难 也不利于实现正规循环作业 当求得小班的循环数为非整数 是应调整为整数 调整方法应以尽量提高工效和缩短辅助时间为原则 对于断面大 地质条件差的巷道 也可以实行一日一个循环 20 世纪 70 年代 应用浅眼 1 0 1 2m 多循环的方式曾取得过岩石平巷施工的 好成绩 由于岩巷施工中大型设备日渐增多 单循环的方式应用的更为 普遍 当采用超深孔光爆是 亦可能为多个小班一个循环 我们这里采 用一个班一个循环 在巷道施工中 每个循环使巷道向前推进的距离称为循环进度 又 称循环进尺 循环进尺主要取决于炮眼深度和爆破效率 在目前我国大 多数煤矿仍用气腿式凿岩机的情况下 炮眼深度一般为 1 5 2 0m 较为合 理 当采用凿岩台车配以高效凿岩机时 采用 2 0 3 5m 的中深孔爆破 对提高掘进速度更为有利 四 计算循环时间四 计算循环时间 确定了炮眼深度 也就知道了各主要工序的工作量 然后可根据设 备情况 工作定额 或实测数据 计算各工序所需要的作业时间 在所 需的全部工作时间中 扣除能够与其他工序平行作业的时间 便是一个 循环所需的时间 T 即 井巷工程设计 19 T T1 T2 t1 t2 T3 T4 T5 1 式中 T1 安全检查及准备工作时间 亦即交接班时间 一般约为 20min T2 装岩时间 min t1 钻上部眼时间 min t2 钻下部眼时间 min 钻眼工作单行作业系数 钻眼 装岩平行作业时 值 一般为 0 3 0 6 钻眼装岩顺序作业时 值等于 1 T3 装药连线时间 min T4 爆破通风时间 一般为 15 20min 这里取 20min T5 支护时间 如果临时支护或永久支护占用循环时间 也 应该包括在内 单位为 min 装药连线时间 T3 与炮眼数和同时参加装药联线的工人组数有关 T3 Nt A 式中 N 工作面炮眼总个数 个 t 一个炮眼装药所需时间 min 个 A 在工作面同时装药的工人组数 井巷工程设计 20 钻眼时间 t1 t2 NL mv 式中 L 炮眼平均深度 m m 同时工作的凿岩机 或钻机 台数 v 凿岩机的实际平均钻速 m min 装岩时间 T2 s l np 式中 s 巷道掘进断面积 炮眼利用率 一般为 0 8 0 9