岩石巷道设计与施工课程设计指导书.doc

井巷设计与施工课程设计学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 二一 年 月 日岩石巷道设计与施工课程设计指导书一、课程设计的目的与任务3二、设计条件3三、设计内容41.1选择巷道断面形状：简述理由41.2选择道床参数41.3确定管线布置位置41.4确定巷道净断面尺寸51.4.1巷道净宽度：51.4.2巷道净高度的确定51.5 验算风速91.6支护参数的选取91.6.1支护形式的选取91.6.2锚喷支护参数确定91.7 水沟参数的确定101.7.1水沟选型101.7.2水沟参数101.8确定巷道掘进断面尺寸101.9 编制巷道断面特征表和每米巷道材料消耗量表121.10绘制巷进断面施工图13第二部分：巷道施工技术措施132.1钻眼爆破工作132.1.1选择钻眼机具:132.2选择爆破器材152.3编制巷道掘进爆破图表162.3.1炮眼深度的确定(按进度指标或循环组织确定)162.3.2 计算总装药量和炮眼数目，炸药消耗量的分配及实际装药量162.3.3 掏槽方式的选择，根据设计掘进断面布置工作面炮眼182.3.4设计爆破网络，装填结构202.3.5编制爆破图表212.3.6钻眼爆破工作组织222.3.7钻眼爆破工作的技术要求及安全措施232.4巷道掘进的通风工作242.4.1确定通风方式242.4.2选择局扇和风筒242.4.3 通风设备的布置292.4.4 通风管理工作292.5 岩石装运工作312.5.1岩石装运工作的重要性，计算每一循环出矸量(实体或松散体)312.5.2装岩机型号和数量的确定（列表说明技术特征）312.5.3确定巷道掘进调车和运输方式(说明提高装岩生产率的措施)332.5.4装岩机与调车设备在巷道中的布置(说明书中作简要说明、并在大图中示出)。332.6 支护工作342.6.1 临时支护方式确定及其施工342.6.2 巷道永久支护：342.6.3永久支护的施工工艺、技术措施及质量要求。362.7 巷道掘进的辅助工作362.7.1 工作面压风和水的供应362.7.2 工作面排水:372.7.3工作面供电:372.7.4工作面测量工作(方向和坡度控制方法)372.7.5其它辅助工作(临时轨道及管路接长的时间安排)382.8编制巷道施工循环图表382.8.1.确定循环作业方式：382.8.2确定一循环各工序的工作量382.83确定一循环各工序所需的时间392.8.4.编制循环图表(掘进、支护或掘进和支护)402.10技术经济指标422.11绘制巷道施工布置图433.1主要参考文献43一、课程设计的目的与任务采矿专业的学生，经生产实习，并学完专业基础课程和井巷设计与施工第一篇巷道及硐室工程后，即可具备了巷道课程设计的条件。巷道课程设计是井巷设计与施工课程的重要教学环节之一，其任务是设计巷道断面施工图和编制巷道施工技术措施。通过设计来巩固学生所学的专业理论知识，使学生掌握巷道断面施工图和巷道施工技术措施的设计内容和编制方法，使学生得到一次分析和解决工程技术问题能力的基本训练，并进一步提高学生的运算和绘图能力，培养学生独立阅读资料、掌握技术信息和编写技术文件的能力。二、设计条件某矿年设计能力为150万，为低瓦斯矿井，采用中央分列式通风，其最大涌水量为300m3/h。通过该矿第一水平南翼运输大巷的涌量为160m3/h，采用ZK10-9/550架线式电机车牵引3t矿车运输。大巷穿过的岩层为中等稳定，岩石的坚固性系数f=46，大巷需通的风量为28m3/s。巷道内敷设一趟直径为200mm的压风管、一趟直径为100mm的水管及通讯、动力、信号电缆各一趟。该巷道的施工进度要求：120，180，240米/月三、设计内容第一部分：巷道断面施工图设计1.1选择巷道断面形状：简述理由由于矿山年生产能力150万t/a，对应服务年限2040年，对于服务年限长达几十年的开拓巷道，大巷穿过的岩层为中等稳定，岩石的坚固性系数f=46选择拱形断面，半圆拱形施工便利，这里选择半圆直墙拱形。1.2选择道床参数采用ZK10-9/550架线式电机车牵引3t矿车运输，相对应的道床参数，钢轨型号30kg/m,道床总高度hc=360mm,道渣高度hb=200mm,道渣面至轨道面垂高ha=160mm。由于生产能力大，巷道内选用双轨运输。1.3确定管线布置位置压风管，水管，动力电缆都布置在人行道一侧,采用锚杆悬吊，管道下缘至道渣面高度取1800mm，压风管直径为200mm，相对应的法兰盘360mm，水管100mm布置在压风管上部200mm。通讯电缆布置在非人行道侧，依据煤矿安全规程布置。通讯电缆与导电弓同高，靠在非人行道壁侧。1.4确定巷道净断面尺寸1.4.1巷道净宽度：按公式B=a+2A1+C+t计算；B巷道的净宽度，m；a非人行道侧的宽度，a0.3m，当巷道内安设输送机时，输送机距支护或碹墙的距离0.5m；A1设备的最大宽度，按表1-1选取，m；c人行道的宽度，煤矿安全规程规定：从巷道道碴面1.6m的高度内，c0.8m；在人车停车地点，c1.0m；t在双轨运输巷道中，两列对开列车最突出部分之间的距离，煤矿安全规程规定：t0.2m；在采区装载点，t0.7m；在矿车摘挂地点，t1.0m。1、查表1-1可知ZK10-9/550电机车A1=1360mm、高h=1550mm； 2、非人行道侧的宽度a取0.3m；3、人行道宽度c取0.8m；4、t取0.2m。于是B=0.3+1.36*2+0.8+0.2=4.02m2.4m。1.4.2巷道净高度的确定：按如下公式计算： H=h0+h3-hb 式中 H为拱形巷道的净高度，m;h0为拱形巷道的拱高，m；h3为拱形巷道的墙高,m;hb为巷道内道渣高度，m。1，拱高h0的确定半圆拱拱高h0=R=B/2；h0=R=4.02/2=2.01m。2, 墙高h3的确定。拱形巷道的墙高h3系指自巷道底板至拱基线的垂直距离。为了满足行人安全、运输通畅以及安装和检修设备、管缆的需要，拱形巷道的墙高h3，设计按架线电机车导电弓子顶端两切线的交点处与巷道拱壁间最小安全间隙要求、管道的装设高度要求、人行高度要求、按1.6m高度人行宽度要求以及按设备上缘至拱璧最小安全间隙要求等五种情况计算（公式在表1-3），选其中的最大者。（1） 按架线电机车导电弓子计算 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=2200mm；hc为道床总高度,由前面可知hc =360mm,道渣高度hb=200mm；n为导电弓子距拱壁安全距离，取n=300mm；K为导电弓子宽度之半，取K=360mm；b1为轨道中线与巷道中线的距离，b1=1030mm;带入数据得h3=1.564m,按0.1m进取h3=1.6m；（2） 按管道的装设高度要求计算，按导电弓子计算 式中 h5从道碴面起至管道悬吊高度，h5取1800mm；h7管道悬吊件总高，采用锚杆悬吊时，h7取900mm；hb从底板至道碴面的高度，按表1-6取200mm；m导电弓距管道间的安全间距,取300mm；D管道接头处最大直径，360mm；b2轨道中心线与巷道中心线间距，其值为530mm带入数据得h3=1.429m,按0.1m进取h3=1.5m;按电机车计算式中 h5取1800mm；h7取900mm；hb取200mm；R的值为2010mm；A1的值为1360mm；m1电机车距管道间安全间距，取200mm；D取360mm；b2的值为530mm带入数据得h3=1.67m,按0.1m进取h3=1.7m;（3） 按人行高度要求计算 式中 hb由上取值可知：200mm；R的值为2010mm；j为巷道有效净高不小于1800mm处到墙的水平距离，取j=200mm带入数据得h3=1.125m，按0.1m进取h3=1.2m；（4） 按1.6m高度人行宽度要求计算式中 hb的值为200mm；R的值2010mm；c当运输设备上缘进入巷道拱部范围内时，设备上缘到拱璧间的距离取800mm；A1的值1360mm；b2的值530mm。带入数据得h3=1.8m,按0.1m进取h3=1.8m;（5） 按设备上缘至拱璧最小安全间隙要求计算人行侧，双轨；式中 h从轨面起至车辆的高度，按表1-1选取，h=1550mm；hc为道床总高度,由前面可知hc =360mm；c当运输设备上缘进入巷道拱部范围内时，设备上缘到拱璧间的距离取800mm带入数据得h3=1.91m;按0.1m进取h3=2.0m；非人行侧,双轨； 式中 h从轨面起至车辆的高度，按表1-1选取，h=1550mm；hc为道床总高度,由前面可知hc =360mm；a当运输设备上缘进入巷道拱部范围内时，设备上缘到拱璧间的距离取200mm。带入数据得h3=1.283m,按0.1m进取h3=1.3m;比较上述情况的取最大值h3=2.0m;H=h3+h0-hb=2.0+2.01-0.2=3.81m;半圆拱净断面面积S=B*（0.39*B+h2）=13.539m21.5 验算风速VmdV=Q/S=28/13.539=2.068m/s 60dB1000m 1600风压MPa0.50.6轨距mm900钻孔直径/mm2742外形尺寸（长*宽*高）mm伸出4500*2400*2700行走4000*820*1150外形尺寸（长*宽*高）mm1400*740*1300岩石硬度f8重量kg670重量kg740主辅机重/kg48(2) 永久支护与掘进工作在时间和空间上的相互关系(说明书中作说明，并在大图中示出)永久支护应掘进工作以后再进行，采用掘支单行作业，采用三掘一喷的作业方式2.6.3永久支护的施工工艺、技术措施及质量要求。（一） 支架架设方法：巷道围岩属于中等稳定的岩石，永久支护随着掘进工作的进行同时展开。锚喷支护在爆破完成进行装岩的同时即可开始进行，先找顶，将水泥注入锚杆孔中，打入锚杆，然后用HPC-V喷射机喷射100mm厚的混凝土，作为永久支护。对于顶板比较破碎的区域，爆破完成后应立即喷射混凝土，初喷厚度为50mm，初喷段长度不超过40m。初喷混凝土和锚杆既作为临时支护又是永久支护的一部分。经过一段时间再进行复喷，喷射混凝土的厚度为100mm。（二）锚喷质量要求a. 锚杆的检验：全面检测锚杆的安装方向，深度，排间距和锚固力都必须符合规定。b. 喷混凝土的质量检测：喷层质量应按照煤矿丼巷工程质量标准规定执行，包括混凝土的强度和混凝土的厚度。2.7 巷道掘进的辅助工作2.7.1 工作面压风和水的供应工作面的压风：采用中央通风的200mm的压风管和辅助压风机对工作面进行通风；水的供应：通过巷道的100mm的水管进行供水。2.7.2 工作面排水: 采用巷道的排水沟进行排水2.7.3工作面供电: 供电由外部的变电所通过通过动力电缆经巷道传递到工作面。2.7.4工作面测量工作(方向和坡度控制方法)测量定位眼工作：掘进巷道时，用中线指示巷道的掘进方向，用腰线控制巷道的坡度。工作面上的炮眼布置，应以巷道中线为基准，准确地定出周边眼、辅助眼和掏槽眼的位置，并做好标志。腰线通常设在巷道无水沟侧的墙上，距轨面标高为1.0m。腰线可用倾斜仪挂在腰线上来延长。中线的测量普遍使用激光指向仪。在巷道掘进中，激光指向仪牢固地固定在距工作面100m以外的巷道顶板的中心线位置上。激光指向仪如图所示2.7.5其它辅助工作(临时轨道及管路接长的时间安排)临时轨道铺设临时轨道与工作面距离直接影响着胶带转载机与工作面的距离，以及装岩机装岩效率的发挥。轨道末端距工作面的距离应保持在412m,。由于临时轨道通常采用24kg/m, 钢轨，每节长8m，因此每掘进8m, 左右应铺接一节，铺轨作业在钻车打眼时进行。管路（压风管、水管、风筒）的接长与装岩、转运同时进行.2.8编制巷道施工循环图表2.8.1.确定循环作业方式：根据施工速度240m/月，我们采用“三八”工作制度，一个班进行两个循环作业。2.8.2确定一循环各工序的工作量a.掘进工程量：由巷道的设计断面面积和一次循环炮眼长度决定，其中断面面积为15.4m2，炮眼长度为1.88m，计算出一次循环所排出的矸石量为28.95m3。b.支护的工作量：喷混凝土的体积（2h3+3.14R）*L*0.1=（4+3.14*2.01）*0.1*1.88=2.03m3，锚杆支护的面积为：3.14*2.01*1.88=11.87m2，由锚杆的间距和排距为0.9m，计算所需锚杆为n=11.87/0.9*0.9=15根，总锚杆长度为：15*1.7=25.5m。2.83确定一循环各工序所需的时间a.掘进一次循环时间T = 1.1T1 + T2 + (t1 + t2)+ T4 + T5 T1交接班、安全检查，1020min； T2装岩时间； t1 、t2钻上、下部眼时间； 钻装不平行作业系数，平行时0.30.6，顺序时1.0 T4装药连线时间； T5放炮通风时间，1530min ； T6支护时间（包括临时支护与永久支护）。1.交接班T1取10min2.装岩时间T2=3.装岩不平行系数=14.T4装药连线时间:20min5.T5放炮通风时间，1530min ,这里取20minb.t1 、t2钻上、下部眼时间：M凿岩台车机数，2V凿岩速度0.82.5m/min,这里取2.0m/minN炮眼数目，为70L炮眼平均长度，为1.88m代入数据的t1+t2为45min带入所有数据的T=1.110+20+1*32.9+20+20=115min凿岩：由表2-5中炮眼总长为135.3m，凿岩机的钻孔速度为0.82.5m/min,这里取2.0m/min,采用2台凿岩机，则需用时间为：35min；装药，爆破通风为：40min打锚杆眼：锚杆眼长为27.2m和锚杆的推进速度为600800mm/min,这里取800mm/min,计算的时间为35min；装岩:由所选用的装岩机生产能力为90m3/h和一次循环所排出的矸石量为31.96m3，计算所需时间为20min。喷混凝土：喷混凝土的体积2.03m3和所选喷射机的生产能力为46m3/h，这里取5m3/h,计算的所需时间为25min。2.8.4.编制循环图表(掘进、支护或掘进和支护)2.9施工劳动组织a.巷道施工劳动组织形式：采用正规循环作业方式。具体的是，掘进,支护工作面上按照作业规程与循环