井巷工程巷道断面课程设计.docx

第一章 巷道断面设计 某煤矿，年产设计能力为90万吨，矿井属于低瓦斯矿井，中央分列式通风，井下最大涌水量为320m 3/h。通过该矿井第一水平东翼运输大巷的流水量为160 m 3/h，采用ZK106/250架线式电机车牵引1.5T矿车运输。该大巷穿过中等稳定的岩石，岩石坚固性系数f=46,大巷需通过的风量为28 m 3/s。巷道年内敷设一趟直径为200的风压管和一趟直径为100的水管。试设计运输大巷直线段的断面，及施工组织设计。设计内容：（1）巷道断面的形状选择及尺寸的确定（2）巷道施工（3）施工组织管理（4）安全技术措施一、选择巷道断面形状 年产90万吨矿井的第一水平运输大巷，一般服务年限在20年以上，采用600轨距双轨运输大巷，其净宽在3m以上，又穿过中等稳定的岩层，故选用钢筋砂浆锚杆和喷射混凝土支护，巷道为半圆拱形断面。二、确定巷道断面尺寸 （一）确定巷道净宽度B 查表3-1可知ZK106/250电机车宽A1=1060mm、高h=1550mm；1.5t矿车宽1050mm、高1150mm。 根据煤矿安全规程，取巷道人行道宽C=840mm，非人行过一侧宽a=400mm。又查表3-2知本巷双轨中线距b=1300mm，则两电机车之间的距离为1300（1060/2+1060/2）=240mm 故巷道净宽度B=a1+b+c1=(400+1060/2)+1300+(1060/2+840）=930+1300+1370=3600mm。（二）确定巷道拱高h0半圆拱形巷道的拱高h0=B/2=3600/2=1800mm。半圆拱半径R=h=1800mm。 （三）确定巷道壁高h31.按架线电机车导电弓子要求确定h3由表3-8中半圆拱形巷道拱高公式得 h3h4+hc 式中，h4为轨面起电机车架线高度，按煤矿安全规程取h4=2000mm；hc为道床总高度。查表3-5选24kg/m钢轨，再查表3-7得hc=360mm,道渣高度hb=200mm；n为导电弓子距拱壁安全间距，取n=300mm;K为导电弓子宽度之半，K=718/2=359，取K=360mm；b为轨道中线与巷道中线间距，b=B/2a=3600/2930=870mm。 故h32000+360=1502mm2.按管道装设要求确定h3h3h5+h7+hB 式中，h5为渣面至管子底高度，按煤矿安全规程取h5=1800mm；h7为管子悬吊件总高度，取h7=900mm；m为导电弓子距管子间距，取m=300mm；D为压气管法兰盘直径，D=335mm；b2为轨道中线与巷道中线间距，b=B/2C=3600/21370=430mm。故h31800+900+200=1613mm。3.按人行高度要求确定h3 h31800+hb 式中，j为距巷道壁的距离。距壁j处的巷道有效高度不小于1800mm。j=100mm，一般取j=200mm。故h31800+200=1175mm。 综上计算，并考虑一定的余量，确定本巷道壁高为h3=1800mm。则巷道高度H=h3hb+h0=1800200+1800=3400mm。（四）确定巷道净断面面积S和净周长P由表3-8得净断面积 S=B(0.39B+h2)式中，h2为道渣面以上巷道壁高，h2=h3hb=1800200=1600mm。故S=3600(0.393600+1600)=10814400mm2=10.8m2净周长P=2.57B+2h2=2.573600+21600=12500mm=12.5m（五）用风速校核巷道净断面面积用式（3-9）校核巷道净断面面积值。查表3-4，知v=8m/s，已知通过大巷风量Q=28m3/s，代入式(3-6)得 V=Q/S=28/10.8=2.568m/s设计的大巷断面面积、风速没超过规定，可以使用。（六）选择支护参数 本巷道采用锚喷支护，根据巷道净宽3.6m、穿过中等稳定岩层即属类围岩、服务年限大于10a等条件，得锚喷支护参数：锚杆长1.8m，间距a=0.780.8m，排距a=0.8m，锚杆直径d=18mm，喷射混凝土层厚T1=100mm，锚杆外露长度T2=50mm。故支护厚度T=T1=100mm。（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360mm和200mm，道渣面至轨面高度ha=hchb=360200=160mm。采用钢筋混凝土轨枕。（八）确定巷道掘进断面尺寸由表3-8计算公式得：巷道设计掘进宽度B1=B+2T=3600+2100=3800mm。巷道计算掘进宽度 B2=B1+2=3800+275=3950mm。巷道设计掘进高度H1=H+h+T=3400+200+100=3700mm。巷道计算掘进高度H2=H1+=3700+75=3775mm。 巷道设计掘进断面面积S1=B1(0.39B1+h3)=3800(0.393800+1800)=12471600mm2。取S1=12.5m2。 巷道计算掘进断面积S2=B2(0.39B2+h3)=3950(0.393950+1800)=13194075mm2。取S=13.2m2。三、布置巷道内水沟和管线 已知通过本巷道的水量为160m3/h，现采用水沟坡度为0.3%，查表3-11得：水沟深400mm、水沟宽400mm，水沟净断面积0.16m2；水沟掘进断面面积0.203m2，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.四、 计算巷道掘进工程量和材料消耗量由表3-8计算公式得：每米巷道拱与墙计算掘进体积V1=S21=13.21=13.2m3 每米巷道墙脚计算掘进体积V1=0.2(T+)1=0.2(0.1+0.075)1=0.04m3 每米巷道拱与墙喷射材料消耗V2=1.57(B2T1)T1+2h3T11=1.57(3.950.10)0.10+21.800.101=0.96m3每米巷道墙脚喷射材料消耗V4=0.2T11=0.20.101=0.02m3每米巷道喷射材料消耗（不包括损耗量）V=V2+V4=0.96+0.02=0.98m3每米巷道锚杆消耗（仅拱部打锚杆） N= 式中，P1为计算锚杆消耗周长，P1=1.57B=1.57 3.95=6.2m；M、M为锚杆间距、排距，a=a=0.8m。故 折合重量为11.3(l+0.05)（d/2）2=11.3(1.80+0.05) 3.14(0.018/2)27850=41.74kg。其中，l为锚杆深度，l=1.8m，0,05m为露出长度；d为锚杆直径，d=18mm；为锚杆材料密度，=7850kg/m3。每排锚杆数为N0.8=11.30.89根。 每米巷道锚杆注孔砂浆消耗V0=(SkSm），其中Sk、Sm分别为锚杆孔和锚杆的断面积。则Vo=(SkSm)11.31.83.141/4（0.04220.0182）=0.023m2。 每米巷道粉刷面积Sn=1.57B3+2h2，其中B3为计算净宽，B3=B22T=3.9520.10=3.75m。故Sn=1.573.75+21.60=9.1m2。 五、绘制巷道断面施工图，编制巷道特征表和每米巷道掘进工程量和材料消耗量表 根据以上计算结果，按1：50比例绘制出巷道断面图，并附上工程量及材料消耗量表，如下表。这些施工图表发至施工单位，作为指导施工的设计依据。表1-1 运输大巷特征表1-2 运输大巷每米工程量及材料消耗量表1-1 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型式外露长度排列方式间、排距锚杆长直径10.812.538003700100钢筋砂浆50方形80018001812.5表1-2 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锚杆数量材料消耗/mm粉刷面积/m2 巷道墙脚 锚喷射材/m3 锚杆钢筋/kg注砂浆/m313.20.0411.30.9841.740.0239.1井巷断面附图(如下)图2-1井巷断面图2-1 第六章 设计总结及心得体会 井巷工程是一门理论与实践结合性很强的课程，而这次我们在姜老师指导下所进行的井巷工程课程设计就达到了理论与实践的完美结合。 井巷工程课程设计是采矿工程专业教学环节的重要一环，它是在我们学习过井巷工程课程以及通过认识实习之后进行的。在为期一周的时间之内，我们通过查阅了大量矿山井巷工程施工机设计等方面的书籍，并结合具体案例进行运输大巷、采区巷道及井筒提升的设计编制，在此期间我们采集了大量相关数据并进行了计算处理和翻阅了部分井巷施工图纸，通过恰当有力的编制、处理及衔接，我们终于在规定的时间内完成了任务。 在这为期一周的时间内，尽管时间短、任务繁重、工作量大，但通过同学们的相互配合及在老师的得力指导下，我们还是克服了重重困难，按质按量的完成了这项任务。这次课程设计巩固和扩大了我们所学的理论知识并使之系统化，培养了我们用所学知识解决实际问