井巷设计与施工课程设计

《井巷设计与施工》课程设计说明书前言矿产资源是我国国民经济赖以可持续发展的重要基础，它为许多重要工业部门提供原料和能源。随着科学技术的发展，以及我国城镇化进程的不断推进，矿产资源需求量持续增长，造成能源资源日益枯竭，环境污染也日趋严重。因此，采取措施，改变资源浪费、环境污染的现状，提高资源开发利用率，努力研究和探索矿产资源开发与生态环境保护并举的新技术，是我国矿业发展以及整个国民经济发展亟待完成的任务。岩石平巷设计与施工在矿区新井建设和生产矿井的开拓工程中占有很重要的地位，也将是矿产资源开采技术改革的重点。《井巷设计与施工》是一门实践性很强的应用学科,要通过实习、课堂教学、课程设计三个环节紧密配合，才能使学生较好地掌握其内容。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。本次课程设计是《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。通过设计来巩固我们所学的专业理论知识，使自己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，使我们对一次分析和解决工程技术问题能力的得到的基本训练，并进一步提高自我的运算和绘图能力，培养自己独立阅读资料、掌握技术信息和编写技术文件的能力。设计严格按照所学理论知识的要求，不仅有理论分析得出数据，还参考了大量文献，结合工程类比法得出结论。但设计说明书中的一些参数是借鉴相关参考书，或者依据工程类比法借鉴其他矿山的实践数据，同时，由于时间紧迫，以及部分数据各参考书不尽相同，说明书中难免存在一些缺点和不足，恳请读者不吝批评和教。编者2014年1月目录设计条件 5第一部分巷道断面施工图设计一选择巷道断面形状 6二道床参数选择 72.1钢轨型号的选取 72.2轨枕规格的选取 72.3道碴高度的确定 8三确定管线布置位置 83.1管道布置 83.2电缆布置 9四确定巷道断面尺寸 94.1巷道净宽度B的确定 94.2巷道净高度H的确定 104.2.1拱高h0的确定 104.2.2壁高h3的确定 10五巷道风速验算 145.1巷道净断面积的确定 145.2风速验算 15六支护参数的选择 156.1理论计算法参数设计 166.1.1锚杆长度L计算 166.1.2 176.1.3 176.2经验法参数设计 18七确定水沟参数 187.1水沟布置 187.2水沟坡度和流速 197.3水沟断面形状及参数 197.4水沟盖板 19八确定巷道掘进断面尺寸 198.1巷道设计掘进断面 198.2巷道计算掘进断面 20九编制巷道断面特征表以及每米巷道工程量表 209.1巷道断面特征表 209.2每米巷道工程量表 21十绘制巷道断面施工图 22第二部分巷道施工技术措施一钻眼工作 231.1钻眼机具的选择 231.1.1 231.1.2 241.1.3 241.2爆破器材的选择 251.2.1 251.2.2 261.2.3 261.3爆破参数的确定 261.3.1 261.3.2 271.3.3 271.3.4 271.3.5工作面炮眼布置 281.3.6设计爆破网络，装填结构 301.4编制爆破图表 311.5钻眼爆破工作组织 321.2钻眼爆破工作的技术要求及安全措施 32二巷道掘进的通风工作 332.1确定通风方式 332.2选择局扇和风筒 342.2.1 342.2.2风筒选择 352.3通风设备的布置 352.4通风管理工作 352.4.1保证工作面有足够的新鲜风量 352.4.2保证局扇安全运转 362.4.3降低局扇噪音 36三岩石装运工作 363.1岩石装运工作的重要性，计算每一循环出矸量 363.1.1岩石装运工作的重要性 363.1.2计算每一循环出矸量 373.2装岩机型号和数量的确定 373.3确定巷道掘进调车和运输方式 383.4装岩机与调车设备在巷道中的布置 38四支护工作 394.1临时支护方式确定及其施工 394.2巷道永久支护 394.2.1永久支护施工所用的设备及其数量 394.2.2永久支护与掘进工作在时间和空间上的相互关系 414.3永久支护的施工工艺、技术措施及质量要求 414.3.1永久支护的施工工艺、技术措施 414.3.2锚喷质量要求 41五巷道掘进的辅助工作 425.1作面压风和水的供应 425.1.1压风供应 425.1.2工作面压风管、供水管的布置 425.2工作面排水 435.3工作面供电 435.4工作面测量工作 445.5其它辅助工作 45六编制巷道施工循环图表 456.1确定循环作业方式 456.2确定一循环各工序的工作量 .0%时，再用与电源电压适应的验电笔检查；检验无电后，方可进行导体对地放电。控制设备内部安装有放电装置的，不受此限。所有开关的闭锁装置必须能可靠地防止擅自送电，防止擅自开盖操作，开关把手在切断电源时必须闭锁，并悬挂“有人工作，不准送电”字样的警示牌，只有执行这项工作的人员才有权取下此牌送电。(2)操作井下电气设备应遵守下列规定：非专职人员不得擅自操作电气设备；手持式电气设备的操作手柄和工作中必须接触的部分必须有良好的绝缘。(3)容易碰到的、裸露的带电体及机械外露的转动和传动部分必须加装护罩或遮栏等防护设施。(4)电气设备不应超过额定值运行，防爆电气设备入井前，检查其“防爆合格证”，“产品合格证”，“煤矿矿用产品安全标志”及安全性能；检查合格并签发合格证后，方准入井。(5)移动变电站和设备列车上的机电设备突出部分同巷道支护间的距离不应小于0.25米，同运输机的距离为0.7米(检修方便)。5.4工作面测量工作掘进巷道时，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。它操作简单，定向准确，节省时间，深受现场欢迎，其输入电压为127V矿用安全电压。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，根据巷道断面形状和大小，激光指向仪安置方式和安装位置如图2-9、图2-10所示。经调整对正后，激光束投影到工作面上，即为中线位置。以此来确定炮眼位置和巷道掘进方向。随着巷道前进，定期向前移动指向仪并重新安装和校正。图2-9激光指示仪安置图图2-10平巷激光指示仪的安装位置图5.5其它辅助工作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4~12m,。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、转运同步进行。确定循环作业方式要实现巷道的快速、高效、低耗和安全施工，除了正确选择合理的施工作业方式外，还要采取科学的方法进行施工的组织与管理。巷道掘进的循环方式，根据本设计的具体条件采用每班完成2个循环的方式。每个小班完成的循环次数为整数，即一个循环不跨班完成，否则不便于工序之间的衔接，施工管理比较困难，也不利于正规循环作业。关于日工作制度的确定，该巷道掘进采用“三八”工作制，即每天3个班，每班工作时长为8h。6.2.1掘进工程量一次循环掘进工程量由巷道的设计掘进断面面积和一次爆破循环进尺决定，其中设计掘进断面面积为21.12m2，炮眼长度为1.80m，计算出一次循环所排出的矸石量为。6.2.2支护的工作量喷射混凝土的体积为：；锚杆支护的面积为；由锚杆的间距和排距为1.0m，计算所需锚杆为根；总锚杆长度为：；掘进循环的总时间T可按下式计算：式中：—循环总时间，min；—交接班时间，min；—装岩工作时间，min；—钻眼工作时间，min；—钻眼与装岩不平行作业系数，此处取0.5；—装药、连线时间，min；—放炮通风时间，min；其中，、在循环工作中基本是常数，此处取10min，取20min。6.3.1装岩时间的计算式中：—设计掘进断面积，㎡；—炮眼平均深度，由上述炮眼及装药量表可知：；—炮眼利用率，由上述知=0.85；—实测装岩机生产率，m³/h(实体)。其中，取21.12㎡，由上述可知取90m3/h，效率为60%，并设矿岩松散系数为1.8。将以上数值代入，则：，则取整70min；6.3.2单独钻眼时间的计算式中：—钻巷道上部炮眼所需的时间，min；—钻巷道下部炮眼所需的时间，min；—炮眼数目，个；—炮眼平均深度，m；—同时工作钻机台数；—每台凿岩机的钻速，m/min；—钻眼与装岩不平行作业系数，应根据实测确定，当组织顺序作业时为1，当组织平行作业时，一般为0.5左右。其中，的值为51个，的值为1.85m，的值为4台，的值为0.2m/min,由于气腿式凿岩机易于实现钻装平行作业，因此采用平行作业，的值为0.5。取整60min。由于炮孔较多，故装药、连线时间为为40min；打锚杆眼时间为30min；找顶、安装锚杆时间为20min；初喷的时间为30min；移动错车场、重车线钉道的时间为30min；移电缆开关的时间30min，移动错车场在重车线钉道和移电缆开关可以和凿岩工作平行作业。（以上部分数据缺少计算公式，参考其他煤矿的实际经验数据）。则每班总循环时间为10+70*2+40*2+20*2+30*2+20*2+30*2=430min，除此之外，为了防止难以预见的工序延长，提高循环图表完成的概率，应考虑增加10%的备用时间，故循环总时间为，即为7.88h，取整为8h。为了便于倒班，施行“三八”工作制，对于凿岩时间以及钻眼时间可适当延长，掘进过程中也有时间余地，并保证足够的时间灵活安排，应对突发情况等。另外喷混凝土班的工作时间,可借鉴课件巷道施工方法及其工作队的组织与管理表，并参考其他矿山数据，取：准备时间90min，复喷成巷需要300min，清理需要90min。七、施工劳动组织劳动组织是掘进工作中的一个重要问题，组织的合理与否的标志是每个人的技术专长是否能充分发挥，工时是否得以充分利用，是否有利于各工种之间的团结协作。本巷道劳动组织形式采用综合掘进队，即将巷道施工中的主要工种（掘进、支护）以及辅助工种（机电维修、运输、通风、管路等）组织在一个掘进队内，各工种既有明确分工，又要密切配合协作，共同完成各项施工任务。其特点是指挥统一，有利于培养工人一专多能。同时，巷道掘进采用正规循环作业方式，即掘进、支护工作面上按照作业规程与循环图表的规定，在一定时间，以一定人力和技术设备，保质保量的完成规定的全部工序和工程量，并保证有序地、周而复始地进行生产。日工作制度采用“三八”工作制，即每天安排三班，一个班在作业的同时，另外两个班休息并等待接班，每个班配备工长、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纵和故障的排除，每个工作人员必须明确自己的岗位和协同关系，严格按照安全操作规程进行安全施工。表2-18掘进循环作业人员配置表工种班次合计一二三出勤在册打眼工333912装药工22268检查员11135放炮员11135通风工11134装岩工333912运输工333912支护工5551520验收员11135铺轨工4441216运料工5551520机修工11135班长11133工长11133合计32323296130八、技术经济指标2-19技术经指标情况表序号指标项目单位指标数值1全月工作日数天262月进尺m2403月循环总数个1804日进尺m9.185日循环数个66每班进尺m3.067每班循环数个28每循环进尺m1.539月循环率%86.6710掘进直接工效率m3/工0.5011每米巷道炸药消耗量kg/m27.0612每米巷道雷管消耗量个/m32.6813每米巷道水泥消耗量kg/m1162九、绘制巷道施工布置图9.1巷道施工断面图9.2巷道施工纵剖面图9.3巷道临时支护断面图9.4巷道永久支护断面图【参考文献】[1]崔云龙.简明建井工程手册[M].北京：煤炭工业出版社，2003.[2]田建胜,屈凡非,刘刚.井巷设计与施工技术[M].徐州：中国矿业大学出版社.2009.8[