毕业设计论文-阜新王营子煤矿巷道施工组织设计与概预算

1、毕业设计论文-阜新王营子煤矿巷道施工组织设计与概预算 目录前言11 工程概况211矿井交通位置212矿区气候特征213矿区地质条件314通讯315供电416供水417排水42 巷道断面设计521选择巷道断面形状522确定巷道净断面尺寸523巷道风速验算824道床参数的选择925布置巷道内水沟和管线1226绘制断面图123 巷道掘进设计1331炮眼布置和爆破图表编制设计13com置13com法14com材选择16com数的确定16com置如图2032 装药结构与起爆21com作21com作21com构2233钻眼注意事项2334装岩工作设计24com具的选择24com率244 巷道围岩压力计算2

2、541 巷道顶压侧压底压的计算2542 围岩破碎半径的计算265 巷道支护设计2751支护形式的选择2752 支护参数选择与计算27com度27com体直径28com排距2953喷射混凝土的主要参数306 巷道施工组织设计及编制循环图表347 概预算3971总概算 见01表 4272人工材料机械台班数量数量汇总表见02表4373建筑安装工程费计算表见03表4474其他工程费及间接费综合费率计算表见04表4575工程建设其他费用计算表见05表4776人工材料机械台班单价汇总表见06表4877分项工程预算表见07表508施工期间工程管理5681工程建设监理的管理和内容5682建设项目工期控制589

3、结论61致谢62参考文献63附录a64附录b74前言 本设计为王营子矿的施工组织设计及其概预算设计中的重要数据和图表都是以王营子煤矿的地质资料井筒断面图巷道断面图等为依据严格的依照了矿井建设专业毕业设计教学大纲的要求进行计算和描绘在进行设计过程中严格遵守煤矿安全规程和煤矿施工设计规范的有关规定不仅注重加强了基本理论基本方法技能的学习和基本能力的培养而且注重了与其它课程的联系特别是与课本及规程的衔接与配合内容和步骤首先根据巷道的服务年限用途和围岩的性质选择巷道断面的形状和支护方式其次根据巷道中通过的设备尺寸和支护参数和道床参数通风量和行人要求等确定巷道净断面积尺寸并进行风速运算计算巷道的设计掘进

4、断面的尺寸然后布置水沟和管缆最后绘制巷道断面施工图编制巷道特征表和每米巷道工程量和材料消耗量1 工程概况11矿井交通位置王营子矿区位于阜新盆地中北部阜新市系辽宁省辖市之一位于辽宁省西北部与省会沈阳市直线距离1475公里往南经锦州可直下京津北上经通辽可到霍林河矿区东达沈阳及辽东沿海城市西至朝阳内蒙古赤峰是辽宁西部的交通要道阜新全境呈矩形中轴斜交于北纬4210和东经1220的交点上figure 1-1 geographic location of traffic12 矿区气候特征 矿区高空处于西风环流带中常有气旋 低气压 和反气旋 高气压 由西向东移动特别是春季气旋和反气旋常呈追逐式移动导致西南与

5、西北大风交替出现气温因之忽高忽低夏季季风来自南部海上在副热带高压 或其边缘 控制下高温高湿多阴雨天气冬季季风来自西伯利亚受大陆冷高压控制阜新市气温低而多晴地势由西北向东南呈阶梯式下降山丘多由西南向东北伸展对来自西方的气流有下沉作用西来气流含水汽较少所以西来系统过境雨水稀少南来系统因地形抬升作用降水有所加强气候属于北温带大陆季风气候区四季分明雨热同季光照充足的四季是以阜新盆地位于中朝地台的东北部 燕辽断隆区东段 是在前寒武纪长期抬升剥蚀的基础上 燕山运动中期断裂作用形成的北北东向断陷盆地盆内沉积了一套内陆含煤碎屑岩及火山碎屑岩建造 分布面积约 2 0 0 02 王营子矿区位于阜新盆地中北部 分布

6、面积约102 含煤地层主要为上侏罗统阜新组 是一套以河流相为主的砂砾岩粗砂岩粉砂岩泥岩夹煤层组合厚度 530 710 大多为 550 60 0该组煤层与邻区相比厚度大 层数多 分布广 纵向上自上而下可划分为水泉段孙家湾段中间段太平段和高德段累计煤层厚度 2 0 69 10 2 85 结构较复杂 分叉尖灭现象明显从煤层平面叠加厚度看 北部和中部厚度相对较大煤岩类型以亮煤和半亮煤为主 煤岩组分中镜质组含量一般大于 90 各煤层镜质体反射率值一般在 0 4 2 0 62 之间 挥发分产率一般在 3836 4 181之间 煤级以长焰煤为主 部分为气煤在侵入岩影响区镜质体反射率值可高达 12 1 挥发分

7、产率降低选择巷道断面形状 年产万吨矿井的第一水平运输大巷一般服务年限在年以上采用600毫米轨距双轨运输的大巷其净宽在3米以上又穿过中等稳定岩层故选用锚杆与喷射混凝土支护半圆拱形断面确定巷道断面尺寸1确定巷道净宽度b表知zk6250电机车宽 1060毫米高h 1550毫米15吨矿车宽1050毫米高1毫米根据煤矿安全规程并参照标准设计取巷道人行道宽c 840毫米非人行道一侧宽a 400毫米又查表知本巷双轨直线段中线距b 100毫米则两电机车之间距离为100 1060210602 40 mm 故巷道净宽度b a2act 40021060840240 3600 mm 表2-1双轨巷道轨道中线距数值ta

8、ble2-1 double track tunnel rail line distance value运输设备600mm轨距mm900mm轨距mm直线曲线直线曲线10t矿车1100130015t矿车13001500140016007t10t14t架线机车130016001600190030t矿车1600180030t底卸式矿车1500170050t底卸式矿车16001800180020008t12t蓄电池机车13001600160019002确定巷道拱高半圆拱形巷道拱高 b2 36002 1800 mm 半圆拱半径r 1800 mm 3确定巷道壁高1按架线电机车导电弓子要求确定由表25中半圆拱

9、形巷道壁高公式得式中 轨面起电机车架线高度按煤矿安全规程取 2000毫米道床总高度选用30公斤米钢轨得 410毫米道渣高度 220毫米n 导电弓子距拱壁安全间距取n 300毫米k 导电弓子宽度之半k 7182 359取k 360毫米轨道中线与巷道中线间距 b2 36002930 870 mm 故 2000mm410mm-mm 1552mm 2 按管道装设要求确定h3-式中 碴面至管子底高度按煤矿安全规程取 1800mm 管子悬吊件总高度取 900mm m导电弓子距管子间距取m 300mm d压气管法兰盘直径d 335mm b2轨道中线与巷道中线间距 b2- 3600mm2-1370mm 430

10、mm故 1800mm900mm220mm-mm 1633mm 3 按人行高度要求确定式中j为距壁j处的巷道有效高度不小于1800毫米j100毫米一般取200毫米1800mm220mm-mm 1195mm综上计算并考虑一定的余量确定本巷道壁高为 1820mm则巷道净高度h3400mm4确定巷道净断面积s和净周长p由表23得净断面面积s b 039b 式中渣面以上巷道壁高 1800200 1600毫米故s 3600 03936001600 10814400 108 净周长 p 257b2h 25736216 125 m23 巷道风速验算巷道通过的风量是根据对整个矿井生产通

11、风网络求解得到的当通过该巷道的风量确定后断面越小风速越大风速过大不仅会扬起煤尘影响工人身体健康和工作效率而且易引起煤尘爆炸事故设计时在不违反煤矿安全规程的情况下按照煤炭工业设计规范规定矿井主要进风巷的风速一般不大于6ms为矿井增产留有余地按下式进行风速验算v v式中 v通过该巷道的风速ms q根据设计要求通过该巷道的风量50m3s s巷道的净断面面积108 v该巷道允许通过的最大风速按下表确定为6ms由公式得v 50108 4636ms 表2-2 巷道允许的最高风速 table2-2 the highest wind speed of roadway allowed井巷名称允许风速ms最低最高

12、无提升设备的风巷和风硐15专为升降物料的井筒12风桥10升降人员和物料的井筒8主要进回风巷8架线电机车巷道108输送机巷采区进回风巷0256采煤工作面掘进中的煤巷和平煤岩巷0254掘进中的岩巷0154其他通风人行巷道01524道床参数的选择钢轨型号钢轨型号是以没米长度的质量来表示的煤矿常用的钢轨型号是152230和38kgm钢轨型号是根据巷道类型运输方式及设备矿车容积和轨距来选用的见下表 表2-3 巷道轨型选择及其技术特征 table2-3 roadway rail type selection and technical characteristic使用地点运输设备钢轨规格kgm-1斜井箕斗

13、 人车运送液压支架设备车30381t15t矿车22平硐大巷井底车场8t及以上机车3t以上机车运送液压支架设备车301t15t矿车22采区巷道运送液压支架设备车30221t15t矿车2215因此按表知钢轨规格应选取30 kgm-1在倾角大于150的巷道中轨道的铺设应采取防滑措施轨枕规格轨枕的类型和规格应与选用的钢轨型号相适应矿井多使用钢筋混凝土轨枕和木轨枕个别地点也有用钢轨枕的混凝土轨枕主要是用于井底车场运输大巷上下山和中巷木轨枕主要是用于道岔等处钢轨枕主要是用于固定道床由于预应力钢筋混凝土轨枕具有较好的抗裂性和耐久性同时具有构件刚度大节约木料造价低等优点所以应大力推广常用轨枕规格见下表表2-4

14、 常用轨枕规格 table2-4 common component specifications轨枕类型轨距mm轨型kgm全长mm全高mm上宽mm下宽mm木轨枕600152212001200120140120130150160900152216001600120140120130150160钢筋混凝土轨枕60015或22110012001201501101301401709003015001600150200140160180250预应力混凝土轨枕60015或221200115100140 表2-5 常用道床参数 table2-5 track bed parameters used巷道类型钢轨

15、型号kgm道床总高度hcmm道碴高度hbmm道碴面至轨道面高度hamm井底车场及主要运输巷道3041022019022380220160采取运输巷道上下山2215380350可不铺道碴轨枕沿底板浮放也可以在浮放轨枕两侧充填掘进矸石运输巷回风巷15250因此选用钢筋混凝土轨枕其道床参数道床总高度 410mm道碴高度 220mm道碴至轨面高度 - 410mm-220mm 190mm8确定巷道掘进断面尺寸巷道设计掘进宽度 b2t 36002lo0 3800毫米巷道计算掘进宽度 2 3800275 3950毫米巷道设计掘进高度 ht 340020100 3720毫米巷道计算掘进高度 370075 37

16、5毫米巷道设计掘进断面积 039 3800 0393800180 12571600取 125巷道计算掘进断面积 039 3950 0393950180 13213975取 132布置巷道内水沟和管线已知通过本巷道的水量为160现采用水沟坡度为3水沟深400毫米水沟宽400毫米水沟净断面积016水沟掘进断面积0203管子悬吊在人行道一侧电力电缆挂在非人行道一侧通讯电缆挂在管子上方 图2-1 巷道断面施工图 figure2-1 section of drawings3 巷道掘进设计31 炮眼布置和爆破图表编制设计com 炮眼布置井巷施工首先要破碎岩石常用的破岩方法有机械破岩和爆破破岩两种在岩石巷道

17、掘进中爆破破岩由于操作简单易于掌握设备轻巧便于灵活移动适应性强能在各种坚固程度的岩石中掘出各种形状和尺寸的巷道而且费用较低安全上也比较可靠所以在国外都获得广泛的应用但是这种破岩方法机械化程度不高工序多工作也比较繁重所以一直处于不断的改进和完善之中王营子矿采用爆破破岩方法1 掏槽眼的确定掏槽眼布置在巷道断面的中部偏下一些这样便于打眼时掌握方向并且有利于其他多数炮眼的岩石能借助于自重崩落如果在掘进过程中有显著的软弱岩层要把掏槽眼布置在这一岩层中根据王营子矿的岩石性质中硬岩石偏多掏槽眼形式采用多向掏槽法的楔形掏槽法根据巷道的断面面积和岩石情况决定掏槽眼为5个布置在巷道中间偏向底板处炮眼的距离为200

18、mm左右并且要比一般炮眼深200mm2 辅助眼 辅助眼均匀的布置在掏槽眼和周边眼之间间距为500700mm炮眼方向垂直于工作面装药系数为05紧邻周边眼的辅助眼要为周边眼创造一个理想的光面层即光面层厚度要比较均匀且多于周边眼的最小抵抗线3 周边眼周边眼是爆落巷道周边岩石最后形成巷道断面设计轮廓的炮眼王营子矿的爆破采用光面爆破最小抵抗线长度w ek 625其中e为周边眼间距王营子矿取450mmk为炮眼的密集系数取08按照光面爆破要求周边眼的中心均应布置在巷道设计掘进断面的轮廓线上而眼底应稍向轮廓线外偏斜本巷道的大约偏斜在150mm左右这样可以使下一循环打眼时凿岩机有足够的工作空间同时还要尽量减少超

19、挖量表3-1 光面爆破的周边眼爆破参数 table3-1 smooth blasting around the eye blasting parameters岩层情况岩石坚固性系数f炮眼直径mm炮眼间距mm最小抵抗线mm炮眼密集系数装药kg完整稳定中硬以上810424560070050070010110203中硬层节理不发育683542500600600800080901502松软层节理发育63542350500500700070801015周边眼的底眼负责控制底板的标高底眼眼口应比巷道底板高出175mm左右但眼底应低于底板标高150mm左右底眼眼距为450mm装药系数06左右采用光面爆破co

20、m 掏槽方法光面爆破根据施工图纸的要求在巷道及地下工程掘进爆破后成形规整轮廓线以外的岩石不受扰动或破坏很小尽可能的保持围岩自身强度这种人为控制爆破的方法叫做光面爆破是目前国内应用较多的爆破方法因此可选择光面爆破进行设计我国原煤炭工业部对光面爆破的质量标准如下围岩面上留下均匀眼痕的周边眼数应不少于其总数的百分之五十超挖尺寸不应大于150毫米欠挖不得超过质量标准规定围岩面上不应有明显的炮震裂痕掘进工作面的炮眼按其用途和位置可分为掏槽眼辅助眼周边眼包括底眼起爆顺序必须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炮眼布置时首先选择掏槽方式和掏槽位置其次是布置好周边眼最后根据断面大小布置辅助眼

21、掏槽眼通常布置在巷道断面中央偏下并考虑辅助眼的布置较为均匀和减少崩坏支护及其它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底眼不要求光面爆破辅助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作为自由面层层布置 2掏槽眼作用是首先将工作面上的一部分岩石破碎并抛出在一个自由面的基础上爆破出第二个自由面为后续炮眼的爆破创造有利条件一般布置在巷道中央偏下有软弱夹层时布置在易爆破的软弱夹层中掏槽方式按照掏槽眼的方向可分为斜眼掏槽直眼掏槽混合式掏槽斜眼掏槽的特点是掏槽眼与自由面斜交可分为单向掏槽和多向掏槽两种在两炮眼爆破产生的合力作用下岩石容易掏出可充分利用自由面逐步扩大爆破范围

22、掏槽面积较大适用于较大断面的巷道但因炮眼倾斜掏槽眼深度受到巷道宽度的限制碎石抛掷距离较大易损坏设备和支护体直眼掏槽特点是所有的炮眼都垂直于工作面各炮眼之间必须保持平行炮眼深度不受巷道断面的限制可用于深孔爆破便于使用凿岩台车打眼直眼掏槽必须有空眼作用有两个其一是对装药眼起附加自由面的作用其次是给掏槽范围内的岩石破碎提供碎胀空间缺点是钻眼工作量大钻眼技术要求高一般需要的电雷管的段数较多混合掏槽直眼为主掏槽斜眼辅助扩大槽腔能克服直眼掏槽和斜眼掏槽各自的弊端发挥其长处掏槽效果好于单一的掏槽方式3辅助眼又称崩落眼其作用是最大限度地破碎岩石位置位于掏槽眼与周边眼之间均匀布置间距一般500700mm装药长度

23、系数一般为0506最外一圈辅助眼与周边眼间距为周边眼最小抵抗线应按光面爆破要求布置4周边眼其作用是崩落巷道周边内的岩石使巷道形成设计的轮廓目前巷道施工均采用光面爆破周边眼按光面爆破要求布置炮眼布置的要求是首先选择掏槽方式和掏槽眼位置其次是布置周边眼最后根据断面大小布置辅助眼最后布置底眼掏槽眼通常布置在断面的中央偏下并考虑辅助眼的布置较为均匀和减少崩坏支护及其他设施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布置各类炮眼相互平行眼底落在同一平面上辅助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并与周边眼保持一定的距离以利于形成光爆层的形成在采矿工程中主要是

24、应用炸药爆炸时所产生的巨大能量破碎岩石进行巷道掘进炸药是在一定条件下能够发生快速化学反应放出能量生成气体产物并产生爆炸效应的化合物或混合物化学反应的放热性生成大量气体产物化学反应和传播的快速性是炸药爆炸的三个基本特征com爆破器材选择 硝酸铵类炸药价格较低廉为煤矿普遍使用采用直径为35mm质量150g的药卷30cm起爆材料一般采用8号电雷管在穿过有瓦斯底层时为避免因电雷管爆炸引爆瓦斯的可能性应采用煤矿许用电雷管煤矿巷道掘进电爆电源爆网路的起主要采用防爆型电容式发爆器com数的确定 巷道掘进的爆破参数主要包括炮眼直径炮眼深度炮眼数目和单位炸药消耗量等1炮眼直径目前国内岩石巷道掘进均采用直径323

25、5mm两种药卷以炮眼直径比药卷大6到8mm为宜所以目前的炮眼直径多采用40到42mm煤矿岩石巷道掘进中在断面小于12m2的条件下应用小直径药卷25mm和27mm炮眼直径为30mm因此本次设计采用炮眼直径为42mm 2炮眼深度我国煤矿巷道掘进中通常是以计划月进度和凿岩装岩设备的能力来综合确定每一循环的炮眼深度按计划月进度确定即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08 n每日完成掘进循环数1次 g炮眼利用系数取09计算得 暂时假设l 60n 1l603008109 278m采用配有高效凿岩机的凿岩台车应向深眼发展一般眼深可达3米根据以上情况王营子矿炮眼

26、深度定为3m3炮眼数目炮眼数目可以根据单位炸药消耗量按下式估算后再按上述经验方法确定炮眼数目n 式中 n炮眼数目 q单位炸药消耗量148m3 s巷道掘进断面积132 m每个药卷长度0 3m g炮眼利用系数取09 a装药长度系数com此次取06 p每个药卷的质量015kg带入已知数据得n 148132030906015 595个 取60个4单位炸药消耗量单位炸药耗药量q是指爆破1m3实体岩石所需要的炸药量也就是工作面一次爆破所需的总炸药量q和工作面一次爆下的实体岩石总体积v之比即这是一个很重要的参数它将直接影响到爆破岩石的块度钻眼和装岩的工作量炮眼利用系数巷道轮廓的整齐度围岩的稳定性以及爆破成本

27、等 单位炸药耗药量一般按定额选用见下表表中所列定额是按2号岩石铵梯炸药毫秒延期电雷管制定的若采用其他炸药的时候需根据炸药做功能力大小适当加以修改 表3-2 平洞及水平巷道炸药和电雷管消耗定额 table 3-2fla and level of hole of explosives and detonators electricity consumption quota掘进方式掘进断面f 46f 810炸药kg电雷管发炸药kg电雷管发光面爆破446688101012121515202742242021901681481354733853443122952642472942512242021861

28、63145592526448416391358322王营子煤矿断面为132m2岩石等级为级坚固系数f 46所以单位炸药耗药量为148kgm3雷管消耗量为264个100m3每循环爆破实体岩石体积132027 3564m3 每循环总装药量132027148 5275kg炸药单耗5275356415m3 每米巷道炸药消耗量527527 1953m每循环炮眼总长度3253052 172m每米巷道消耗雷管数量2641132 3484835个m 表3-3爆破原始数据 table 3-3 blasting the original data名称数量名称数量巷道的掘进面积132炮眼数目个60岩石的坚固系数f4

29、6雷管数目个95炮眼深度m30总装药量 2号岩石硝铵炸药kg5275表3-4炮眼布置及装药参数table 3-4 arranging boreholes and charge parameters炮眼名称眼数个炮眼深度m装药量起爆顺序连线方式装药结构单孔小计卷眼质量kg卷个质量kg空眼132掏槽眼43291353654串联连续反向装药一圈辅助眼330710521315二圈辅助眼83071055684三圈辅助眼153071051051575帮眼6304062436顶部眼1330304539585底眼1030710570105 表3-5预期爆破效果 table 3-5 expected blast

30、ing effect名称单位数量炮眼利用率90每循环工作面进尺m27每循环爆破实体岩石3564炸药消耗量kg148每米巷道耗药量kgm1950每循环炮眼总长度m172每立方岩石雷管消耗量个264每米巷道雷管消耗量个m35com置如图 figure 3-1 arranging boreholes as shown in the diagram32 装药结构与起爆321 装药工作炮眼打好以后按照相关规定装好炸药装药前首先必须清除炮眼内的岩粉再用木质或竹质炮棍将药卷轻轻推入不得冲撞或捣实炮眼内的各药卷必须彼此密接有水的炮眼应使用抗水型炸药装药后必须把电雷管脚线悬空严禁电雷管脚线爆破母线与运输设备电器

31、设备以及掘进机械等导电体相接触图3-2装药结构figure 3-2 charging structure 2周边眼的装药结构 周边眼采用小直径药卷空气间隔分节装药结构两药包之间的间隔距离不大于该种炸药在炮眼内的殉爆距离为了控制间隔距离防止药包窜动药包之间还要有间隔物 图3-3周边眼装药结构 figure 3-3 surrounding eye charge structure 3炮眼的填塞 为了保质保量地做好装药工作装药之前必须吹洗炮眼将眼中的岩粉和水吹洗干净起爆药包必须按照规定要求制作 炮眼的填塞质量对提高爆破效率和减少爆破有害气体也有很大作用因此装药完毕必须充填以符合安全要求长度的炮泥并捣

32、实用13的泥沙混合炮泥湿度为1820这种炮泥既有良好的可塑性又具有较大的摩擦系数 4 起爆方法起爆方法起爆时差和起爆系统的可靠性是影响爆破安全和爆破效果的重要因素在王营子煤矿的巷道使用多段毫秒雷管按照爆破图表规定的起爆顺序全断面一次起爆在有瓦斯的地段只能用总延期时间不超过130ms的前五段毫秒雷管com事项 1 打眼前要坚持敲帮问顶及时处理浮石 煤 严禁空顶作业 2 打眼工具要齐备完好扶钻杆的人不准戴手套围着的毛巾不准露在外边袖口要扎紧以免咬住伤人 3 掘进巷道要先延伸中腰线按作业规程要求定眼位定方向定深度工作面炮眼眼底要落在同一平面上 掏槽眼应加深150200mm 各炮眼不得互相打透 4 随

33、时了解工作面煤 岩 层及其顶底板岩石性质变化根据变化及时调整炮眼位置数量角度深度和眼间距离坚持八不打眼即工作面通风不良不打眼瓦斯超限 10 不打眼顶板不安全不打眼控顶距离超过作业规程规定不打眼工作面伞岩超过规定未处理不打眼瞎炮未处理不打眼风钻无水不打眼有灾害预兆不打眼 5 打眼过程中不准硬压强推头顶肩扛和脚蹬屁股顶电钻以免用力过大而烧坏电钻的电动机 6 风钻打眼时要防止断钎伤人因此打眼工应是丁字步侧身站手扶钻保持炮眼钻杆机身一条线不准骑钻架打眼 7 多台钻同时作业时应使每台钻前后左右上下错开一定距离以方便作业互不影响保证安全 8 在煤层中打眼遇到夹石应停止钻进换一个位置另打眼如遇煤质过硬电钻出

34、现过负荷现象时应停止钻进空转一会儿如因煤层过松软而排粉不及会造成夹钎应注意减轻推力并每隔一定时间将钎子退出一定距离排除煤粉以减轻电钻负荷 9 风钻如遇软矸或泥质岩层时应加大水量和水压减轻风钻推进力 10 打完眼后应将打眼工具放到放炮警戒线以外的安全地点电缆风管水管盘放整齐 11 使用液压钻机或掘进机时应遵守该机的操作规程 12 爆破作业应遵守作业规程中的炮眼布置和爆破说明书的规定com设计com装岩机具的选择巷道施工中岩石的装载与运输是最复杂最费时的工序一般情况下它占掘进循环时间的3550因此做好装岩与运输工作对提高劳动率加快掘进速度改善劳动条件和降低成本具有重要的意义选择装载机主要考虑轨道断

35、面的大小装载机的装在宽度和生产率适应性和可靠性操作制作制造和维修的难易程度装载机与其他设备的配套装载机的造价和效率等因素铲斗侧卸式装载机铲取能力大生产效率高对大块岩石坚硬岩石适应性强履带行走移动灵活装在宽度大清底干净操作简单省力适用于12以上的双轨巷道因此王营子煤矿采用铲斗侧卸式装载机com 装岩效率装岩效率指标是m台班单从巷道经济效果分析这两项指标越高成本越低从组织观点出发工作面同时工作内容越单一相互干扰越少效率越高在装岩工作时根据具体要求采取下列不同措施提高装岩效率1 积极推广和研究装岩运输机械化作业线不断提高装载机工时利用率缩短循环中的装岩时间2 做好爆破工作当岩石的块度均匀适宜堆放集中

36、底板平整时装载机的效率较高3 加强装岩调车的组织管理工作保证重车及时推出空车的及时到位4 巷道围岩压力计算41 巷道顶压侧压底压的计算我国有关部门推荐的围岩压力计算方法是以工程模拟法为基础统计分析了我国数百公铁路隧道的塌方调查资料统计出围岩竖直均布压力计算公式我国公路隧道设计规范认为级围岩中深埋隧道围岩压力为松散荷载时其垂直均布压力可按下列公式计算即q 0452s-1式中 q-垂直均布压力 s-围岩级别 -围岩重度 -宽度影响系数 1ib-5 b-隧道宽度 i-b每增加1m时的围岩压力增减率以b 5m的围岩垂直均布压力为准当b5m时取i 02b5m时取i 01王营子煤矿运输大巷深度为450m级

37、围岩重度r为22knm3隧道宽度38m则由上式得 q 04524-122076 6019knm2即为顶压水平均布压力按下表确定表4-1围岩水平均布压力knm2table 4-1 surrounding rock stress level of cloth围岩级别水平均布压力0015q01503q0305q0510q可知水平均布压力为01503com 18056 knm2即为侧压底压的计算根据普氏公式底压n d0 式中 n沿巷道轴线每米巷道之底压值knm d0两侧围岩对同一侧围岩产生的压力差knm 围岩重度knm3 x0 h0换算高度为34m 底板围岩内摩擦角26 经计算x0 061 d0 16

38、79knm n 1679tg450-272 1049knm242 围岩破碎半径的计算根据弹塑性理论计算公式围岩破碎半径为 rp 式中 r巷道半径180m h巷道埋深450m 围岩容重22knm3 c围岩粘结强度和内摩擦角分别为02mpa260经计算得 rp 180m5 巷道支护设计51支护形式的选择1为了保持巷道的长期稳定在开挖后需要用结构物对开挖的巷道进行必要的支护实践证明煤矿巷道需要支护的情况占了绝大多数因此支护是巷道施工的一个主要的工作支护的本质就是维护巷道围岩使其在服务期间保持稳定具有需要的空间王营子煤矿巷道支护形式采用锚喷支护形式锚杆支护是把一些材料如钢木竹等加工成杆状安装于围岩之中

39、通过杆件与围岩的结合来提供力以保证围岩的稳定的一种支护形式喷射混凝土则是在围岩表面喷射混凝土待混凝土快速凝固之后而形成支护的一种支护形式锚杆支护和喷射混凝土支护虽各有优点但是也有不足之处锚喷联合支护恰能使二者取长补短是一种性能更好的支护形式锚杆与其穿过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风华剥落和围岩结合在一起能对锚杆间的表面岩石起到支护作用52 支护参数选择与计算com 锚杆长度 锚杆的长度l由锚杆锚固段长度l1软弱岩层厚度或冒落拱高度h及锚杆外露长度l2三部分组成即l l1hl2 图5-1按悬挂理论设计锚杆支护参数figure 5-1 press suspension

40、design theory bolt support parameters锚杆锚固段长度l1通过拉拔试验确定为03-04m锚杆外露长度l2为010m软弱岩层的厚度h 17因此锚杆长度l 0417010 22com 锚杆杆体直径锚杆杆体直径根据杆体承载力与锚固力等强度原则估算然后按照直径为1416182022mm等规格来选取估算式为d 3552式中 d锚杆杆体直径mm q设计的锚固力60kn 杆体材料抗拉强度140mpaq为55kn为7710mpa经过计算得 d 3552 2325mm因此选用锚杆杆体直径为24mmcom 锚杆间排距 表5-1不同类型围岩巷道和硐室锚喷支护参数围岩分类锚喷参数 服

41、务10a以上净跨3m净跨35m净跨510m喷混凝土厚度锚杆喷混凝土厚度锚杆喷混凝土厚度锚杆类别名称锚深间距锚深间距锚深间距稳定岩层10202030稳定性较好岩层5070701001001205070140016008001000中等稳定岩层7010012015010012016001800600800507014001600800100070100160018008001000稳定性差岩层70100140016006008001001201600180060080012015017002000600800不稳定岩层1001201600180060080012515018002000600150

42、20020002200500600加网加网 锚杆间距和排距可根据每根锚杆悬吊的岩石重量确定即锚杆悬吊的岩石重量大于等于锚杆的锚固力按照间排距相等原则排列即 a 式中 a锚杆间排距m k锚杆安全系数取k 19 岩体重力密度22knm3计算得a 112m根据上述计算并且结合5-1表王营子矿巷道围岩等级为级途径的岩石坚固系数为f 46服务年限在20a所以根据上表 根据地压理论巷道的净宽3600mm穿过的岩石为级围岩坚固系数46属于中等稳定兼有不稳定岩石的软岩并且服务年限于20a确定锚杆长度为22米方形布置其间距0808选用锚固可靠锚固力大的树脂锚杆杆体为直径24mm的螺纹钢53喷射混凝土的主要参数1

43、工作风压工作风压是指正常喷射作业时喷射机工作室里的风压工作风压将直接影响回弹率与混凝土喷层质量风压与混凝土强度回弹率之间的关系如图5-1所示图5-1工作风压与回弹率和强度关系底面是工作风压mpa左面是回弹率右面是喷混凝土抗压强度1工作风压与回弹率的关系曲线2工作风压与强度的关系曲线在施工过程中输料管长度增加时工作风压也要适当加大在对于罐式和转子式干式喷射机水平输料在200m以内时工作风压 010001输料管长度 图5-2水灰比与回弹率和混凝土强度关系1水灰比与回弹率的关系 2水灰比与混凝土强度的关系 4喷头与受喷面的距离与倾角喷头距受喷面的距离以0812m为宜喷头与受喷面垂直时回弹率低因此距离

44、为20m倾角为90 5一次喷射厚度若一次喷射厚度过大由于重力作用会使混凝土颗粒间的粘结力减弱混凝土将发生坠落若喷层厚度太小石子无法嵌入灰浆层将会使回弹率增大经验表明一次喷层厚度以墙50100mm拱3060mm为宜因此喷射层厚度t 100mm分两次喷射每次各喷50mm厚 6喷射机具的选择喷射混凝土机具包括喷射机及其配套机械混凝土喷射机采用转子-型喷射机配套机械使用喷射机器人它操作简单动作灵活喷射混凝土的回弹率能降低至15省料效果明显7水泥的选取 水泥是水硬性胶凝材料即与水混合后不但能在空气中硬化而且能在潮湿环境和水中硬化在巷道的支护中喷浆及喷射混凝土等要求早期强度高凝结快的用硅酸盐水泥和普通水泥

45、根据钢筋混凝土工程施工及验收规范gb50204-2002推荐的常用水泥选用见表5-1 表5-2常用水泥的选用混凝土工程特点或所处环境条件优先选用不得使用环境条件在普通气候环境中的混凝土普通水泥在干燥环境中的混凝土普通水泥火山灰水泥粉煤灰水泥在高温环境或永远处在水下的混凝土矿渣水泥严寒地区的露天混凝土普通水泥标号325号火山灰水泥粉煤灰水泥受侵蚀环境水或侵蚀性气体作用的混凝土根据侵蚀界面种类浓度等具体条件按专门规定选用工程特点厚大体积的混凝土粉煤灰水泥矿渣水泥硅酸盐水泥快硬硅酸盐水泥要求快硬的混凝土快硬硅酸盐水泥硅酸盐水泥矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥高强混凝土大于c40硅酸盐水泥火山灰水泥粉煤灰

46、水泥有抗渗性要求的混凝土普通水泥火山灰水泥矿渣水泥有耐磨性能要求的混凝土硅酸盐水泥普通水泥标号大于325号火山灰水泥粉煤灰水泥表5-3硅酸盐水泥的强度gb175-1999品种强度等级抗压强度mpa抗折强度mpa3d28d3d28d硅酸盐水泥4251704253565425r2204254065525230525407o525r270525507o6252806255080625r3206255580表5-4 普通水泥的强度gb175-1999品种强度等级抗压强度mpa抗折强度mpa3d28d3d28d普通水泥32511o3252555325r16o32535654251604253565425

47、r21042535655252205254070525r2605255070根据表5-2表5-3和表5-4决定选用强度等级为325的普通与硅酸盐水泥6 巷道施工组织设计及编制循环图表1 施工组织掘进采用四六制作业三个班生产一个班检修并配备工长班长及维修工各一名工长负责全面工作班长负责掘进迎头工作维修工负责设备的操作和故障的排除2 劳动组织 见表3 循环组织及编制循环图表 4确定掘进循环时间一次循环作业所需的时间是掘进个连锁时间的总和用下式表示t t1t2t3t4t5t61安全检查及准备工作时间t120min2装岩时间t2t2 式中 s巷道掘进面积132m2 l炮眼平均深度3m 炮眼利用率09

48、p装载机实际生产率散体岩石30m3h n同时工作的装载机台数1台 k爆破后岩石的松散系数126计算得t2 60132309126130 90min3钻爆时间t3t3 式中 t1钻上部眼时间mint2钻下部眼时间min钻眼工作单行作业系数平行作业取05n工作面炮眼总数60个m同时工作的凿岩机台数台v凿岩机的实际平均转速12mmin经计算得t3 60305112 75min4装药连线时间t4与炮眼数目和同时参加装药连线的工人组数有关 t4 式中 n工作面炮眼个数60个 t一个炮眼装药所需时间14min个 a在工作面同时装药的工人组数1组经计算得t4 60141 84min5爆破通风时间t5为30min6初期支护时间t6即临时支护占用循环时间由于混凝土初期喷射厚度为50mm循环进尺为27m巷道周长为125m喷射机能力为3m3h则t6 05271253 34min掘进循环时间中t1和t5在循环工作中基本是常数其中交接班时间t1安排在爆破通风之后以节省时间除此以外为了防止实际工作中出现难以预见的情况造成的工序时间延长应考虑留有10的备用时间提高循环图表完成的概率因此循环总时间为t 11t1t2t3t4t5t6 11203475849034 370min巷道施工组织与管理巷道施工组织与管理工作包包括选择合理的