采矿工程井巷课程设计

1、10级采矿工程专业井巷工程课程设计说明书学号：* 姓名：* 班级：采矿三班 指导老师：王文 设计成绩： 设计说明：半圆拱巷道设计 目录1.工程概况- 1 -1.1.工程地质条件- 1 -1.2.巷道设计辅助要求- 1 -2.巷道断面设计- 1 -2.1.选择巷道断面形状- 1 -2.2.确定巷道净断面尺寸- 2 -2.2.1.巷道净断面尺寸- 2 -2.2.2.确定巷道拱高h0- 2 -2.2.3.确定巷道壁高h3- 2 -2.2.4.确定巷道净断面积S和净周长P- 3 -2.2.5.风速校核净断面面积- 3 -2.2.6.支护参数- 3 -2.2.7.道床参数- 4 -2.2.8.巷道掘进断

2、面尺寸- 5-3.巷道内水沟和管缆的布置- 5 -3.1.水沟计算- 5 -3.2.管缆的设计- 5-4.巷道掘进工程量及材料消耗量的计算- 5 -4.1. 每米巷道拱与墙计算掘进体积- 5-4.2每米巷道墙脚计算掘进体积- 5 -4.3每米巷道拱与墙喷射材料消耗- 5 -4.4每米巷道喷射材料消耗- 5 -4.5每米巷道锚杆消耗- 5 -4.6每排锚杆数- 6-4.7每米巷道粉刷面积- 6 -5.巷道设计图- 6 -5.1.巷道断面施工图- 6-5.2巷道特征表- 7 -5.3.巷道工程量及材料消耗表- 7 -6.设计总结- 8 -7. 参考文献- 8-1.工程概况1.1.工程地质条件阶段运

3、输大巷布置在碎花岗岩脉内，且该地段受到多期多次构造作用，围岩易冒落塌陷自稳时间24小时，破碎花岗岩的普氏系数f=241.2.巷道设计辅助要求采用双轨运输，日通过能力4000t/d,服务年限35年，采用ZK10/550型架线式电机车牵引3t底卸式矿车运输，巷道涌水量140m3/h，风量为40m3/s，巷道内设两条动力电缆，三条通讯及照明电缆，一条4英寸压风管和一条2英寸供水管，根据题意可把巷道简单的看成是布置在碎花岗岩是巷道开挖过程中碰到的特殊地质。表11：岩石分类表围岩分类岩层描述巷道开掘后围岩的稳定状态岩种举例类别名称稳定岩层1.完整的坚硬岩层，Rb60MPa，不易风化2.层状岩层层间胶结较

4、好，无软弱夹层围岩稳定，长期不支护无碎块掉落现象完整的玄武岩，石英质砂岩，奥陶纪灰岩，茅口灰岩，大冶厚层灰岩稳定性较好岩层1.完整比较坚硬岩层，Rb =40-60MPa2.层状岩层，胶结较好3.坚硬块状岩层，裂隙面闭合，无泥质充填物，Rb60MPa能维持一个月以上稳定，会产生局部岩体掉落胶结好的砂岩，砾岩，大冶薄层灰岩中等稳定岩层1.完整的中硬岩层，Rb =20-40MPa2.层状岩层以坚硬岩层为主，夹有少数软岩层3.比较坚硬的块状岩层，Rb =40-60MPa围岩的稳定时间仅有几天砂岩，砂质页岩，粉砂岩，石灰岩，硬质凝灰岩稳定性较差岩层1.较软的完整岩层，Rb20MPa2.中硬的层状岩3.中

5、硬的块状岩层，Rb =20-40MP围岩很容易产生冒顶片帮页岩，泥岩，胶结不好的砂岩不稳定岩层1.易风化潮解剥落的松散岩层2.各种破碎岩层炭质页岩，花斑泥岩，软质凝灰岩，破碎的各类岩石由表11知此设计中的围岩为第V类围岩。2. 巷道断面设计2.1选择巷道断面形状该矿井年产130万吨，服务年限为35年，采用600mm轨距的双规运输大巷，其净宽在3m以上，巷道穿过碎花岗岩脉内，地段受到多次构造作用，围岩易冒落塌陷，自稳时间24小时，故此巷道采用锚喷联合支护，锚杆，喷射混凝土，互相去长补短，加固围岩，与围岩共同形成一个统一的承载结构，半圆拱形断面。2.2确定巷道净断面尺寸2.2.1巷道净断面尺寸查表

6、2.1知ZK10-6/550电机车A1=1060mm，高h=1550mm.3t底卸式矿车宽1200mm.高1400mm表21煤矿井下巷道常用运输设备类型及规格尺寸表运输设备类型设备外形尺寸轨距mm架线高度mm线路中心距mm长mm宽mm高mm电机车架线式ZK10-9/5504500矿车底卸式MD3.3-63450-1500根据煤矿安全规程，取巷道人行道宽c=900mm，非人行道一侧宽a=400mm.又查表2.1知该巷道双轨中线距b=1500mm，则电机车之间距离为1500mm-（1200/2+1200/2）mm=300mm故巷道净宽度：B=a1+b+c1 =（400+1200/2）mm+1500

7、mm+（1200/2+900）mm =4000mm2.2.2确定巷道拱高h0 半圆拱形巷道拱高h0=B/2=4000/2=2000mm半圆拱半径R= h0=2000mm2.2.3确定巷道壁高h3（1）按架线式电机车导电弓子要求确定h3由表2.5中半圆拱形巷道壁高公式得h3h4+c-（R-h）2-(K+b1)2式中 h4轨面起电机车架线高度，按煤矿安全规程取h4=2000mm hc道床总高度，查表2.9选22kg/m钢轨，再查表2.11得hc=410mm.道碴高度hb=220mm n导电弓子距拱璧安全间距，取n=300mm K导电弓子宽度的一半，K=720mm/2=360mm，取K=360mm

8、b1轨道中心线与巷道中线间距，b1=B/2-a1 =4000mm/2-1000mm =1000mm故h3h4+hc-（R-h）2-(K+b1)2 =2000mm+410mm-（2000mm-300）2-(360+1000mm)2 =1390mm（2）按管道装设要求确定h3 h3h5+h7+hb-R2-(K+m+D/2+b2)2式中 h5碴面至管子底高度，按煤矿安全规程取h5=1800mm h7管子悬吊件总高度，取h7=900mm m导电弓子距离管子间距取m=300mm D压气管法兰盘直径 4英寸 425.4mm=101.6mm D取值 102mm b2轨道中心线与巷道中线间距 b2=B/2-C

9、1=4000/2-（1200/2+900）=500mm故h31800mm+900mm+220mm-20002-(360+300+102/2+500)2 =1328mm（3）按人行高度要求确定h3 h31800+hb-R2-（R-j）2 j一般取j=200mm 则 h31800+200mm-20002-（2000-200）2 =1148mm综上计算，并考虑一定的余量，确定该巷道壁高h3=1800mm. 则巷道高度H=h3-hb+h0=1800mm-220mm+2000mm=3580mm2.2.4确定巷道净断面面积S和净周长P由表2.6得净断面面积 S=B（0.39B+h2）式中 h2道碴面以上巷

10、道壁高 h2=h3-hb=1800mm-220mm=1580mm故 S=4000（0.394000+1580）mm2 =12560000mm2 =12.56m2净周长 P=2.57B+2h2=2.574000mm+21580mm =13440mm =13.44m2.2.5用风速校核巷道净断面面积查表2.3知 Vmax=8m/s. 表2.3巷道允许的最高风速井巷名称允许风速/（m/s）最低最高架线电机车巷道1.08已知通过大巷风量Q=40m3/s代入式（2.6）得 V=QS=40/12.56=3.18m/s8m/s设计的大巷净断面面积风速验算没有超过规定，可以使用2.2.6选择支护参数由于要设计

11、的巷道在碎花岗岩脉内，且该地段受到多次构造作用，围岩易冒落塌陷，滋味时间24小时，此时采用锚杆，喷射混凝土联合支护，掘进与支护平行作业，锚杆与其穿过的岩体形成承载加固拱，喷层的作用则在于封闭围岩，防止风化剥落，并和围岩一起提高岩石拱的承载能力锚杆参数计算锚杆长度 L=L1+H+L2 L1锚杆固定端参数 L1可取0.30.4 则L1=0.4 L2锚杆外露长度，一般 L2=0.10m H软弱岩层厚度或冒落拱高度 f3时， f取4，巷道净断面面积为12.56m2，则系数由表取1.48掘进断面积 岩石普氏坚固性系数f 23 46 810 1214 1520 4 1.99 2.74 2.84 4.04

12、4.85 46 1.60 2.24 2.38 3.23 3.89 68 1.44 2.02 2.24 2.98 3.54 810 1.29 1.90 2.02 2.67 3.14 1012 1.21 1.68 1.86 2.41 2.95 1215 1.042 1.48 1.63 2.12 2.56 1520 0.96 1.35 1.45 1.92 2.32 H = B 2f =4/（21.48） = 1.35m则L = 0.4 + 0.1 +1.35= 1.85m锚杆杆体直径估算 d=L 1/110 = 2000/110 = 18.18mm 则锚杆杆体直径选择20mm根据表6.6，不稳定岩层

13、，净跨35m，锚杆间、排距为600mm600mm，托板的长宽厚分别是150mm150mm10mm，喷射厚度为150mm，分两次喷射，每次喷75mm厚，故支护厚度T=T1=150mm2.2.7选择道床参数选择该巷道通过的运输设备钢轨选择22kg/m，轨距600mm，轨枕选择钢筋混凝土轨枕，全长1200mm，全高130mm，上宽120mm，下宽160mm，其道床参数hc，hb分别为410mm和220mm道碴面至轨面高度ha=hc =410mm-220mm=190mm2.2.8确定巷道掘进断面尺寸由表2.6计算公式得巷道设计掘进宽度 B1=B+2T=4000+2150=4300mm巷道计算掘进宽度

14、B2=B1+2=4300+275=4450mm巷道设计掘进高度 H1=H+hb+T=3580+220+150=3950mm巷道计算掘进高度 H2=H1+=3950+75=4025mm巷道设计掘进断面面积 S1=B1（0.39B1+h3） =4300（0.394300+1800）mm2 =14951100mm2 取 S1=15m2巷道计算掘进断面面积 S2=B2（0.39B2+h3） =4450（0.394450+1800）mm2 =15732975mm2 取S2=15.73m23.巷道内水沟和管缆布置3.1.水沟计算已知通过该巷道的水量为140m3/h，现采用水沟坡度为3，查表2.12得水沟深

15、400mm，水沟宽400mm，水沟净断面面积0.16m2；水沟掘进断面面积0.203m2，每米水沟盖板用钢筋1.633kg，混凝土0.0276m3，水沟用混凝土0.133m3，盖板长500mm，厚50mm3.2.管缆的设计管子悬吊在人行道一侧，动力电缆挂在非人行道一侧，通信电缆挂在管子上方，电缆悬挂高度为1.8m，电缆到巷道顶板的距离不小于300mm；电缆两个悬挂点的间距不大于3.0m4巷道掘进工程量及材料消耗量的计算由表2.6计算公式得4.1每米巷道拱与墙计算掘进体积 V1=S21=13.95m21m=13.95m34.2每米巷道墙脚计算掘进体积 V1=0.2（T+）1=0.2（0.15+0

16、.075）m21m=0.051m34.3每米巷道拱与墙喷射材料消耗 V2=【1.57（B2-T1）T1+2h3T1】1 =【1.57（4.45-0.15）0.15+218000.15】m21m =0.03m34.4每米巷道喷射材料消耗（不包括损失） V=V2+V4=1.55265m3+0.03m3=1.58m34.5每米巷道锚杆消耗 N = P1-0.5aaa式中 P1计算锚杆消耗周长 P1=1.57B2+2h3 =1.574.45+21.8 =10.59m aa锚杆间距、排距， a = a = 0.6m故 N = 10.59-0.50.60.60.6 = 9.49/0.36 = 28.58根

17、折合质量为14.75【l（d2）2】= 14.75【2.003.14（0.022）27850】 =72.71kg式中 l锚杆长度， l=2.0m d锚杆直径， d=20mm 锚杆材料密度，=7850kg/m34.6每排锚杆数 N0.6=28.580.6=17.14根，17根4.7每米巷道粉刷面积， Sn=1.57B3+2h2式中B3计算净宽， B3=B2-2T=4.45-20.15=4.15m故 Sn = 1.574.15m+21.58m = 9.68m25.巷道设计图5.1.巷道断面施工图5.2巷道特征表5.3.巷道工程量及材料消耗表6.设计总结巷道断面设计是矿井开采设计中的一个重要组成部分

18、，进行一个巷道断面设计，首先根据巷道的服务年限、用途和围岩性质，选择巷道断面形状和支护方式；其次，根据巷道中多通过的设备尺寸、支护参数与道床参数、通风量和行人要求确定巷道净断面尺寸，并进行风速验算，计算巷道的设计掘进断面尺寸，并按允许的超挖值，求算出巷道的计算掘进断面尺寸；然后布置水沟和管缆；最后绘制出巷道断面施工图，编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗表。这次的井巷工程课程设计，是对我们即将参加工作之前的一次很好的演练，同学们积极参加动员大会，认真做好系主任所讲在课程设计中会遇到的知识点，难点，和需要解决的问题，从而得到课程设计的宝贵成果，在设计的这几天，我们早起晚睡，废寝忘食，拿起手中的笔在验算本上写下了一页一页的验算草稿，到图书馆借到和设计有关的材料认真查找翻阅，反反复复的验算，得到了最终的设计图纸所需要的