的井巷工程与提升运输第三篇

井巷工程与提升运输,第三篇巷道,问题,何谓岩石、岩体?岩石的单轴抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、两向抗压强度、三向抗压强度的大小关系何谓地压、地压的分类？自重应力场情况下的自重应力和水平应力如何计算？,运输大巷,第九章巷道断面设计,一、巷道断面形状及选择,二、安全规程及相关知识,三、巷道断面尺寸的确定,确定巷道净宽度确定巷道拱高确定巷道壁高1.按架线电机车导电弓子要求确定2.按管道安设要求确定（1）按导电弓子距管子距离的要求确定（2）按电机车距管子距离的要求确定3.按行人高度要求计算壁高,4.巷道净高度5.确定巷道净断面面积和净周长6.用风速校核巷道净断面面积7.选择支架参数8.选择道床参数9.确定巷道掘进断面面积尺寸,四、巷道内水沟和管线布置,1、排水沟布置：（1）水沟通常布置在人行道一侧，尽量少穿越运输线路。（2）平巷水沟坡度3%5%，上铺水泥板（3）运输大巷的水沟可用砼浇筑也可用钢筋混凝土预制构件。,2、管线布置,管道常设于人行道一侧，也可设在对侧。架设常用锚杆吊挂、托架架设和管墩。电力和通讯电缆一般不宜布置在同一侧，若同侧则将通讯电缆设在上边（在电力电缆上方10cm以外）。用预埋的电缆钩悬挂电缆。电缆与水管、风管同侧布置时，电缆应悬挂在管道的上方，并相隔30cm以上。高低压电缆布置在同侧时，要分别悬挂，保证间距大于10cm，高压电缆之间、低压电缆之间间距应不小于5cm。电缆、管道与运输设备之间的间距不小于25cm。,五、巷道断面设计例题,巷道断面设计练习题,某矿年设计能力为100万吨，服务年限在15年以上，井下最大涌水量为300米3/小时，通过该矿第一水平运输大巷的流水量为140米3/小时。采用电机车牵引固定式矿车运输。该大巷穿过稳定性较差的岩层，需通过的风量为40米3/秒，巷道内敷设一趟200毫米的压风管和一趟100毫米的水管，巷道内需设两条动力电缆和三条通讯电缆。试设计运输大巷直线段的断面。,第十章巷道施工,1.钻眼爆破,气腿式凿岩机,悬臂式掘进机,立爪装载机是快速掘进系统的一个组成部分，它和梭式运输车配合作业,2.掘进通风与综合防尘,3.岩石的装运工作,1）矿山装载机械分类（1）按工作场所可分露天装载机和井下装载机。（2）按工作机构的结构可分为铲斗装载机、耙斗装载机、蟹爪装载机和立爪装载机等。（3）按所用动力分为电动装载机、气动装载机、液动和内燃驱动装载机。目前我国多用电动装载机。（4）按行走方式可分为轨轮式装载机、履带式装载机、轮胎式装载机。,2）铲斗式装载机,主要用于井下岩巷掘进工作面装载岩石，故又称装岩机。其结构紧凑，尺寸小，机动灵活，适应性强，能在弯曲巷道中工作。铲斗装载机是利用铲斗铲取岩石，然后提升铲斗将岩石卸入矿车或其他运输设备，卸载后再将铲斗放下进行第二次铲取。由于其铲装过程为间断式装载过程，故适宜装载较大块度且坚硬的岩石。,铲运机的结构,铲运机通常是由车架(前后机架)、发动机(电动机)、传动系统、工作机构、转向机构、制动系统、操作机构及仪表、电器线路等几大部分组成。各种不同型式的铲运机都有一个典型的结构示意现以较先进的轮胎行走、前、后机身铰接连接、铲斗前端装载的最常见铲运饥为例,扒斗形状,柴油铲运机操作程序和要领,1.启动准备(1)观查设备,不允许有漏油、漏水、漏气等现象(2)检查电路各个接头是否松动，电瓶电解液是否加足(注意：检查电瓶时要严防电瓶短路爆炸，发生硫酸烧伤事故)：(3)检查柴油机的机油液压油、传动油、柴油达到标定值(注意：要使用合格的未污染的经沉淀的油料，添加时要特别注意油的清洁添加量不可超过规定的油面)。,柴油铲运机操作程序和要领,（4）检查散热水箱的水位(注意：打开水箱检查水位和添水时，必须在水温降下后进行防止烫伤）（5）检查轮胎压力应符合技术规定（前胎：5.5105pa，后胎4.5105pa）。（6）检查所有紧固件不许松动。（7）检查空气滤清器的滤芯，不清洁时应清洗，同时进行补油或换油；(8)检查各仪表是否在正常原位(零位）。(9）操作前检查工具，个人防护器材是否齐全并检查铲运机周围应无障碍物并按喇叭示警发生信号。,启动,(1)司机坐上驾驶椅后首先要关好车门。(2)接通主开关确认档位处于空档位置。(3)插入钥匙把启动开关扳到启动位置踩下油门二分之一行程直到柴油机转起来(每次启动时间控制在15秒以内)。柴油机启动后将启动开关返回零位如果启动不成功，把启动开关扳回到预热位置，再次自动。但连续启动不得超过三次，每次间隔三分钟。注意：柴油机发动后还要仔细听启动马达是否脱开如果小齿轮和柴油机大齿轮未脱开，声音异常，应立即停车处理。,(4)如果启动一个冷发动机在按启动按钮之前，按预热按钮大约20秒，如果不点燃或白烟出现，再按预热钮1一2分钟。(5)按启动按钮直至发动机点火一次启动操作不超过20秒。(6)柴油机起动后必须低速(800-1000转/分)运转35分钟进行暖机，暖机前严禁猛轰油门和高速运转。(7)检查仪表指示灯及照明有无异常情况(8)检查转向，制动、传动等部分，应无振动及明显故障和不正常现象，(9)车子启动后的调整及试验,装矿,（1）,柴油铲运机操作程序和要领,(2)柴油机和变矩器温度上升到工作温度之前，不要重负荷工作，即柴油机在预热暧机后，方可投入负荷运行(指柴油机温度指针在绿区；变矩器油温上升至60摄氏度)。(3)在进行铲装之前道路清扫，使道路平坦，减少底盘和轮胎的磨损。(4)举升臂以较低的位置接近炮堆。插入矿石之前把铲唇抵住或接近地面，以一档速度向前，并注意前后机身在一条直线上，否则中间铰接处受力很大，在弯铲时转向油缸消耗一定量油，使大臂和铲斗运动速度减慢.在插入矿石时，应加大油门以获得最大的插入力。(5)决不允许施加超大的铲取力致使后轮离地，苦出现这情况铲运机应后退一点，然后转动铲斗；(6)如果车轮打滑，松一点加速踏板和将铲斗翻转回一点，就可以防止打滑。,柴油铲运机操作程序和要领,柴油铲运机操作程序和要领,柴油铲运机操作程序和要领,(7)为避免车轮打滑，严禁反铲(铲唇与地面的夹角小于3度)及冲铲但可以用翻斗和举升油缸配合轻轻地活动铲斗，这样可以松动炮堆，实现自然式装矿，也可以避免前轮胎离地发生打滑现象。若操作熟练，一次可以将铲斗装满。(8)如果用快档装矿，液压变矩器与输出轴之间会产生失速，即柴油机全部功率转变为热量，车轮不会转动。注意:一次性失速不允许超过30秒，因为柴油机传递给变矩器的全部功率转换成热能，对系统密封件十分不利。(9)铲斗充分插入矿石后完全打开转斗阀，使铲斗收转到运输位置，快速完成这一动作时，铲斗的后部也可装满.放低铲斗，大臂离地350-450mm，落回到限位块上,同时抖动铲斗把浮石抖落防止在运行中将矿石撒落在路面上；挂上后退档，迅速退出工作面.,柴油铲运机操作程序和要领,(10)在斜坡道上装矿可以先举大臂，铲斗向前倾一角度使斗尖先接触矿石，铲斗底部离地约1530cm加大油门，收铲斗即可完成铲装。要注意的是若长期在斜坡道上装矿作业，轮胎立加装保护链。,卸矿,(1)依据巷道及路面状况以适当车速将铲运机开往溜井口，减速的同时把铲斗举到足够的高度再翻斗。卸矿时应前后轮同时着地，以防止中间铰接处损坏；若有挡墙，可以高举大臂卸矿，同时刹住车，档位在空档，但应小心铲斗碰巷道顶板反向移车并把铲斗收到运矿位置，连同大臂回到最低位置：,柴油铲运机操作程序和要领,(2)倒矿时翻转铲斗的动作要平稳；卸完矿石返回时，车速起步要平稳，并鸣喇叭警示周围的人。,停车,(1)挂空档，松开脚刹，如果机子不动，停车就是安全的。将大臂放于最低位置，使铲斗底部平置于地面，刹住手刹,手刹指示灯亮。千万注意，不得把紧急制动用于停车.(2)让柴油机在1000一1500转分运转至少3分钟，按下停机按钮直到柴油机熄火，(3)断开电路主开关，并取走钥匙.,电动铲运机的特点,电动铲运饥不存在燃油废气污染的问题，井下通风量少，能源费用低；电动机的结构比柴油机结构简单,可靠性高维修量小可运转时间长,设备利用率高；电动铲运饥的电力一液压系统能平滑地无级凋速，加上其装运能力大、装运循环快因此经济性能好。电动铲运机的噪音也远比柴油铲运机要低,一般要低35dB，而且柴油机释放的热容量数值为等效电动机的18倍.电动铲运机的工作环境温度较低，改善了操作者的作业条件。,ADCY-4地下电动铲运机,电动铲运机,启动电机(1)将变速手柄置于空档(N)，接通主开关。(2)按下启动钮观察仪表和各项指示灯。检查传动油压力应为16.5X105一19.3X105Pa,检查卷缆压力(收缆)应为120 x105Pa,踩下制动阀踏板后该压力值应为180X105Pa(同时脚刹指示灯亮)；检查并观查当制动油压力超过70X105Pa后欠压指示灯熄灭，方可开车(正常的制动油压为98xl05一128x105Pa)。(3)启动电机前先要确认电缆附近没有人，否则，当电缆系统开始动作，电缆拉紧时有可能发生事故。,开动铲运机(1)让电机空转直至刹车欠压指示玎熄灭。此时停车制动指示灯仍亮。(2)选择所需的方向和档位当变速手柄被推到档”F”位置时铲运机向前行驶(铲斗方向为前方),R位置时为后退。(3)按下停车制动释放按钮。(4)扳停车制动手柄，释放停车制动(此时停车制动指示灯熄灭)；(5)均匀踩下油门踏板使铲运机开始启动。(6)换档时放松踏板并同时变换档位。若使用变速手柄换向时应先把铲运机停稳。因为平稳换档、换向有益于保护变速箱齿轮免受不必要的冲击过载，,停车(1)挂空挡松开脚刹如果车身不动，可以认定车子已停住。(2)将大臂降到最低位置并转动铲斗刃抵紧地面(3)扳动手刹(停车制动)，直到指示灯亮千万注意，不要用紧急制动档当停车制动使用。(4)按下电机停止按钮关闭电机(5)关闭车上的电源开关,钻眼爆破例题1，2,某半圆拱巷道掘进宽5.0m，高4.0m，其断面积s=17.31m2，岩石的坚固性系数f=7，炮眼深度为2.0m，装药直径为35mm，采用2#岩石硝铵炸药。试确定耗药量。某巷道采用药卷直径为35mm的2#岩石硝铵炸药，岩石坚固性系数f=46，试确定钻头的初始直径和最小直径。,钻眼爆破例题3,某平硐穿过f=68的砂岩，掘进断面为9.5m2，锚喷支护，备有8台YT-23型凿岩机同时打眼，实测凿岩机的平均钻眼速度为12m/(h台），一台P-60B型耙斗装载机装岩，实际生产率为20m3/h，工作面共布置42个炮眼，单循环时间为3h，除打眼、装岩外，非平行作业时间为1h，钻眼工作单行系数=0.5。要求月进度300m。试确定炮眼深度。,岩石装运例题,某岩石平巷,半圆拱形断面，净宽3.1m，净高2.8m，掘进断面面积9.7m2，岩石较松软，采用锚喷加U型钢支架支护，轨距600mm，固定车箱式矿车运输，固定错车场调车，装岩效率系数为0.3，循环进尺1.5m，装岩时间2.5h，试选择装载机。,第十一章巷道支护,一、井巷维护原则1、充分的利用和提高巷道围岩的强度2、井巷位置的选择应充分考虑岩体稳定条件3、选择合理的井巷断面形状和尺寸4、根据围岩的物理力学特性和原岩应力状态，合理选择支护类型5、确定合理的支护时间二、支护材料与支护方法,石材支架,用石材、砂浆砌壁形成的巷道支架，其本身是连续的整体，对围岩能起封闭，防止风化作用。石材支架的主要形式是直墙拱顶。它由拱、墙和基础构成。拱部各截面主要产生压应力及部分弯曲应力。拱部的内力主要为压应力，这样有利于发挥石材抗压强度高的特性。石材支架的施工，多在掘进后先安设临时支架，以防止掘进与砌碹之间巷道的顶帮岩石冒落。临时支架多采用1524kg/m钢轨制作的金属拱形支架，支架间距一般为0.81.0m，支架间安设拉钩和撑住，并用背板背紧。,料石材料性能,木材支架,木材支架是一种过去使用得最广泛的支架，它的重量较轻，具有一定的强度，加工容易，架设方便，特别适应于多变的地下作业条件，构造上可以做成有一定刚性的支架，也可以做成有适当可缩性的支架，当压力突然增大时，木材支架还能发出声响讯号。其缺点是强度有限，不能防火，容易腐朽，服务年限很短，不能阻止和防止围岩风化。目前，木支架的使用量已越来越少。木支架一般用在围岩压力不大、巷道服务年限不长、断面较小的采区巷道里，有时也用作巷道掘进中的临时支架。,矿用支护型钢,U型钢和矿用工字钢是两种主要的矿用支护型钢。由于使用目的不同，两种型钢的截面形状完全不同，U型钢是为制造可缩性支架而设计的，矿工钢多用于制造刚性金属支架。矿用工字钢是井下巷道支护的专用型钢。它与普通工字钢不同之处是：断面的高宽比减小，腹板加厚，翼缘厚且斜度大，这样使型钢断面的Wx/Wy减少，更能适应井下受载条件。我国生产的矿用工字钢已定型、标准化，共有9号、11号、12号三种规格，常用的是11号。我国生产的U型钢型号主要有U18、U25、U29、U36四种。,矿用工字钢断面主要尺寸及参数,国产型钢主要断面参数,梯形刚性金属支架基本形式a一梁二柱支架；b加设中柱的支架,拱顶斜腿金属支架1弧形顶梁；2柱腿；铸钢焊接,拱顶直腿支架1拱梁；2柱腿；3扁钢夹板连接件,U型钢拱形可缩性支架,拱形支架分类1)按支架节数分类有三节、四节、五节之分，见图。一般讲，三节和四节式拱形支架的适用条件是：(a)巷道断面较小时用三节，较大时用四节。(b)巷道侧压不大时用三节，侧压较大时用四节，这是因为支架受侧压时顶部的连接件可收缩。(c)围岩条件和外载变化较大时用四节。五节式拱形支架有两种：一种是加高式，在三节拱形支架的基础上，在柱腿下端增加两根直腿；另一种是加宽式，顶梁为三节圆弧拱梁。五节拱形支架用于断面较大(宽度较大，或者高度较大)的巷道。2)按柱腿曲直情况分类有直腿式和曲腿式两种。3)按拱的形状分类有三心拱和半圆拱。拱形支架一般用于采区上、下山和工作面顺槽的支护。4)按支架对称与否分类可分为对称型和非对称型支架。,直腿拱形可缩性金属支架a三节式；b四节式；c五节加高式；d五节加宽式,锚杆,按照锚杆与被支护岩体锚固方式可将其分为机械式、粘结式和摩擦式三类。根据锚固段位置与长度又可分为端头锚固与全长锚固两类。按照杆体材料的不同可分为木锚杆、竹锚杆、金属锚杆、(钢筋)混凝土锚杆以及聚酯锚杆等。根据锚杆的组合方式又可区分出单体锚杆与组合锚杆支护。,机械式锚杆,机械锚固锚杆一般属于端头锚固式，并且锚杆的安装需要施加预应力，属于主动式锚杆。常见的锚头类型包括胀壳式、倒楔式和楔缝式等，常用金属杆体直径1422mm，也有3032mm的，杆体长度0.655.25m。,粘结式锚杆,粘结式锚杆主要为分为水泥砂浆钢筋锚杆和水泥或树脂锚固钢筋锚杆两大类。前者属于被动式锚杆，这类锚杆只有当围岩产生变形时，锚杆才能受载。显然，它们必须紧跟掘进工作面安装。另一类粘结式锚杆是安设后短期内即可迅速固化并拉紧的。例如树脂锚杆和水泥锚固锚杆，安装迅速方便，锚固力大，并能防腐防锈，在软弱破碎岩石中也能可靠工作。它们属于主动式支护。按照粘结剂锚固长度，也可将粘结式锚杆分成全长粘结式或端头粘结式，通常前者的锚固力为后者的数倍。,摩擦式锚杆,按锚固原理它也是一种机械式锚杆。由于通过钢管与孔壁之间的摩擦作用达到锚固目的，故多为全长锚固式。主要包括缝管锚杆、水胀管锚杆、爆固管锚杆和液力顶板销钉等，而缝管式锚杆是我国独创的。缝管锚杆杆体是一根全长纵向开缝的长钢管，外锚头焊有一个直径6mm8mm的圆钢弯成的圆钢弯成的挡环，杆体直径3045mm，开缝宽度1015mm，壁厚2.23m。水胀管锚杆是一种2mm厚、直径41mm钢管被褶叠成直径2528mm的异形钢管，装入直径3339mm的钻孔中，通过高压水泵将高压水注入管内，使钢管沿锚杆全长膨胀并压紧孔壁，依靠管壁与孔壁之间的摩擦力和挤压力实现支护目的。同时，管体的膨胀伴随着纵向收缩，使托板紧贴岩面产生预紧力。,可伸缩锚杆,理论分析与实践经验均表明，在锚杆支护系统的设计中，应满足锚杆变形(刚度)与围岩变形相协调。因此，在松软、破碎、膨胀性围岩和动压影响条件下，应寻求具有与围岩变形量相适应的锚杆型式，以便允许围岩有一个卸压过程，这就是各种可伸缩式锚杆产生的背景。可伸缩式锚杆已有多种型式。概括起来，可以分为结构可伸缩式与杆体可伸缩式两种。,组合锚杆支护,锚网与锚网梁支护将锚杆与掩护网、托梁(钢带)联合使用，组成一个以锚杆为主的整体承载结构，可增大锚杆的承载面积，防止锚杆间小块松石的冒落，大大改善锚杆系统的整体支护性能，使锚杆支护有可能应用在顶板较破碎或节理裂隙发育的条件下和受采动影响的巷道中。而且，还可用于巷道宽度较大的情况