井巷工程设计报告

井巷工程课程设计

《井巷工程》课程设计任务书题目某煤矿年设计生产能力90万t吨，采用立井开拓方式，属高瓦斯矿井，采用中央分列式通风，井下最大涌水量为450m3/h；第二水平东运输大巷长度1600m,服务年限为25年；通过的流水量为200m3/h，风量为55m3/s；采用ZK7—9/550 直流架线电机车牵引3.0t矿车运输。巷道内铺设一趟直径①为200mm的压气管和一趟直径①为100mm的供水管。设计的大巷穿过中等稳定岩层，岩石坚固性系数f=4〜6。设计内容：1•选择合适的巷道断面形状。设计双轨直线段的巷道断面。确定巷道净宽、拱高、墙高、净断面面积、净周长，并进行风速校核。选择合适的支护方式，确定支护参数。最后确定巷道的掘进断面尺寸。布置巷道内水沟和管线。计算巷道掘进工程量和材料消耗量。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表。6•根据设计的断面图，编制爆破作业图表。包括爆破原始条件，三个方向的炮眼布置图、爆破参数、预期爆破效果表。设计要求：在规定的时间内认真、独立地完成计算、绘图、编写说明书等全部工作。作到分析论证清楚、论据确凿，并积极采用切实可行的先进技术，力争使设计成果达到较高水平。要通过计算确定的，必须有必要的计算步骤和过程。要参照有关规范和经验确定的，请说明确定理由。设计参照依据：《煤矿安全规程》、《煤矿井巷工程质量验收规范》、《煤矿巷道断面和交岔点设计规范》《煤矿矿井采矿设计手册》《井巷工程》东兆星等.徐州：中国矿业大学出版社，2009。3•说明书用稿纸手写，要求字迹工整，内容完整，表格要用统一编号和表头。图纸绘制用CAD，绘图比例用1：50，打印输出比例为1：1，纸型为A4。图纸格式要求按示例一，示例二；线型、线宽及图例，参照采矿设计手册采矿制图部分要求。4•提交的设计成果包括：设计说明书及有关图纸(巷道断面施工图，炮眼布置图)。5•设计时间：2010-2011学年第1学期第17周(0841班、0842班)，2010-2011学年第1学期第18周(0921班)。设计说明书一、 选择巷道断面形状年产90万t矿井的第二水平运输大巷，服务年限25年，采用900mm轨距双轨运输的大巷，其净宽在3m以上，又穿过中等稳定岩层，故选用螺纹钢树脂锚杆与喷射混凝土支护，圆弧拱形断面。二、 确定巷道净断面尺寸确定巷道境净宽度B查《井巷工程》表3—2知ZK14—9/550电机车宽A=1360mm,高h=1550m;3.0t矿车宽、11150mm,高1150mm。根据《煤矿安全规程》取巷道人行道宽C=840mm，非人行道一侧宽a=400mm。又查表3—3知本巷双轨中线距b=1600mm，则两电机车之间距离为：1600-(1360/2+1360/2)=240mm>200mm故巷道净宽度：B=a+b+c=(400+1360/2)+1600+(1360/2+840)=4200mm1确定巷道拱高h0圆弧拱形巷道拱高h=B/3=4200/3=1400mm。圆弧拱半径R=2275mm。0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中圆弧拱形巷道壁咼公式得h>h+h+VR2—(B/2)2-£(R—n)2—(K+b)2TOC\o"1-5"\h\z4c 1式中h—轨面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》h=2000mm；4h—道床总高度。查表3—10选30kg/m钢轨，再查表3—5得h=410mm，c c道砟咼度h=220mm；bn—导电弓子距拱壁安全间距，取n=300mm；K—导电弓子宽度之半，K=718/2=359，取K=360mm；b—轨道中线与巷道中线间距，b=B/2-a=4200/2-1080=920mm；1 . 1 I 1 故h>2000+410+'：22752—21002—讥2275—300)2—(360+920)2=1781mm32.按管道装设要求确定h3 ( I h>h+h+h+\；R2一(B/2)2—\.R2一(K+m+D/2+b)2TOC\o"1-5"\h\z3 5 7 b 2式中h—道砟面至管子底高度，按《煤矿安全规程》取h=1800mm；5h—管子悬吊件总咼度，取h=900mm；7 7m—导电弓子距管子间距，取m=300mm；D—压气管法兰盘直径，D=335mm；

b—轨道中线与巷道中线间距，bb—轨道中线与巷道中线间距，b=B/2-C=4200/2-1360/2-840=580mm。221故代入上述公云_算―得—° ■' ( 335 )360+300+——+5802丿=2007mmh>1800+900+220+・22752—21002—,22752—33.按人行高度要求确定h3 , h>1800+h+\R2—(B/2)2—\：R2—(R—j)2b距巷道j处的巷道有效高度不小于1800mm。100mm,—般取3式中，j为距巷道壁的距离。j=200mm。故代入上述公式算得h>1962mm3综上计算，并考虑一定的余量、确定本巷道壁高为h=2220mm。则巷道高度3H=h+h—h=2220+1400-220=3400mm。3 0b（四） 确定巷道净断面积S和净周长P由表3—8得净断面积 S=B（0.24B+h）2式中h—道砟面以上巷道壁高，h=h—h=2220-220=2000mm。2 3b故 S=4200X（0.24X4200+2000）=12.6m2净周长P=2.27B+2h=2.27X4200+2X2000=13.534m。2（五） 用风速校核巷道断面积查表3一9,知vmax=8m/s，已知通风大巷风量Q=55m3/s，代入式v=Q/S得v=Q/S=55/12.6=4.365<8m/s设计的大巷净断面面积，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（一） 选择支护参数采用锚喷支护，根据巷道净宽4.175m、穿过中等稳定岩层、服务年限为25年等条件，确定选用锚固可靠、锚固力大的树脂锚杆，杆体为屮18mm螺纹钢，每孔安装两个树脂药卷，锚固长度±700mm，设计锚杆顶紧力±40kN，锚杆力全80kN。锚杆长度2.0m，成方形布置，其间排距0.80mX0.80m，托板为8mm厚150mmX150mm的方形钢板。喷射混凝土层厚t=100mm,1分两次喷射，每次各喷50mm厚。故支护厚度t=T=100mm。1（二） 选择道床参数根据巷道通过的运输设备，已选用30kg/m钢轨，其道床参数hh分别为410mm和220mm,c'b道渣面至轨面高度h=h-h=410-220=190mm。采用钢筋混凝土轨枕。a c b（三） 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b=B+2T=4175+2X100=4400mm。1巷道计算掘进宽度b=B+26=4375+2X75=4550mmo21巷道设计掘进高度h=H+h+T=3400+220+100=3720mm。b巷道计算掘进高度h=H+6=3720+75=3795mm。1巷道设计掘进断面面积s=0.24B2+1.27BT+1.57T2+bh=14.55m2。巷道计算掘进断面积S=0.24B2+1.27BT+1.57T2+0.24T+0.1B+0.01+Bh=15.34m2o2 2 3四、 布置水沟和管线已知通过巷道的水量为200m3/h,现采用水沟坡度为3%。，查表3—12得：水沟深450mm、

水沟宽500mm，水沟净断面积0.225 水沟掘进断面积0.272m?,每米水沟盖板用钢筋2.036kg、混凝土0.0323m3，水沟用混凝土0.152m，。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，见附图。五、 计算巷道掘进工程量及材料消耗量由表3—8计算公式得：每米巷道拱与墙计算掘进体积V=SX1=15.34m3。22每米巷道墙脚计算掘进体积V=0.2(T+6)X1=0.04m3。3每米巷道拱与墙喷射材料消耗V二[(1.27B+1.57T+0.24)T.+2hT]X12 1 3 1二[(1.27X4.2+1.57X0.1+0.24)0.10+2X2.22X0.10]X1

=1.017m3。每米巷道墙脚喷射材料消耗V=0.2TX1=0.2X0.10X1=0.02m，。4每米巷道喷射材料消耗(不包括损失)V=V+V=1.017+0.02=1.037m3。2 4每米巷道锚杆消耗N=(p-0.5a)/(a•az)1式中p—计算锚杆消耗周长，p=1.27B+3.14T+0.24+2h1 1 3=1.27X4.2+3.14X0.1+0.24+2X2.22=10.328m；a，az一锚杆间距、排距，a=az=0.8m；故N=(10.328-0.5X0.8)/(0.8X0.8)=15.51根折合重量为：15.47X[Ln(d/2)2p]=15.51X[2.00X3.14X(0.018/2)?x7850]=61.89kg式中l—锚杆长度，l=2.0m；d一锚杆直径，d=18mm；p—锚杆材料密度，p=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=2XN=31.02支。每排锚杆数为：NX0.8=15.51X0.8=12.4~12根每排树脂药卷数：MX0.8=31X0.8=24.8~25支每米巷道粉刷面积：S=1.27B+2h+0.24n 3 2式中B—计算净宽，B=B-2T=4.55-2X0.10=4.35m。3 2故 S=1.27X4.35+2X2.0+0.24=9.76m2

六、绘制巷道断面施工图、绘制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗表根据以上计算结果，按1：50比例绘制出巷道断面施工图（附图），并附上工程量及材料消耗量表1—1及表1—2。表1—1 运输大巷特征围岩类型断面面积/m2计算掘进尺寸/mm喷射厚度/mm锚杆/mm净周长/m净面积设计掘进宽高型式排列方式间、排距锚杆长直径III12.614.5544003720100锚喷方形80020001813.53表1—2 运输大巷每米工程量及材料消耗围岩类型计算掘进工程量/m3杆材料消耗/mm粉刷面积/m2巷道墙脚锚喷射材料/m3锚杆数量钢筋/kg树脂药卷/支III15.340.0415.511.03761.8931.029.5七、根据设计的断面图，编制爆破作业图表。包括爆破原始条件（表2-1），三个方向的炮眼布置图（见附图）、爆破参数（表2-2）、预期爆破效果表（表2-3）。爆破作业图表是在爆破说明书基础上编制出来的，一般包括炮眼布置图，爆破原始条件，炮眼布置参数，装药参数表，预期爆破效果和经济指标等。在执行过程中，要严格执行岗位责任制，按劳动效率、材料消耗、爆破效果等全面检查，使爆破图表更符合实际。表2—1 爆破原始条件序号名称单位数量1掘进断面m215.342岩石普氏系数f4〜63工作面瓦斯情况%咼瓦斯4工作面涌水情况m3/h4505炸药和雷管的类型含水炸药

眼号炮眼名称眼数/个眼深/m每个炮眼装药量合计装药结构起爆顺序联线方式卷数/个长度/m装填率/%卷数/个重量/kg1中线眼12.630.530.45反向II串2-4正槽眼32.6122.080365・40反向垫4卷药I串5-10副槽眼62.6111・875669・90反向垫3卷药II串1112辅助眼22.3101・670406・00反向垫2卷药III串13-22三圈眼102.391・4609914.85反向垫2卷药IV串23-40二圈眼182.381・25296