岩石巷道设计与施工课程设计.docx
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岩石巷道设计与施工课程设计
课程设计说明书
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指导老师:
、巷道断面施工图设计
（一）选择巷道断面形状
（二）选择道床参数
1、钢轨型号的选取
2、轨枕规格的选取
3、道碴高度的选取
（三）确定管线布置位置
（四）确定巷道净断面尺寸
1、巷道净宽度的确定
2、巷道净高度的确定
3、巷道的净断面积
验算风速
选择支护参数
确定水沟参数
确定巷道掘进断面尺寸
1、设计掘进断面尺寸
2、计算掘进断面尺寸
（九）编制巷道断面特征表和每米巷道材料消耗量表（十）巷道掘进断面施工图错.误！
、巷道施工技术措施错.误！
（一）钻眼爆破工作错..误！
1、选择钻眼机具错.误！
2、选择爆破器材错.误！
3、编制巷道掘进爆破图表错.误！
（二）巷道掘进的通风工作错.误！
1、确定通风方式错.误！
2、选择局扇和风筒错.误！
3、通风设备的布置错.误！
4、通风管理工作错.误！
（三）岩石装运工作错..误！
1、每一循环出矸量错.误！
2、装岩机型号和数量的确定错.误！
3、巷道掘进调车和运输方式错.误！
4、装岩机与调车设备在巷道中的布置错误！
（四）支护工作错..误！
1、临时支护方式确定及其施工错.误！
2、巷道永久支护错.误！
3、永久支护的施工工艺、技术措施及质量要求...错误！
（五）巷道掘进的辅助工作错.误！
1、工作面压风和水的供应错.误！
2、工作面排水错..误！
3、工作面供电错..误！
4、工作面测量工作错.误！
5、其它辅助工作错.误！
（六）编制巷道施工循环图表错.误！
1、确定循环作业方式错.误！
2、每循环各工序的工作量错.误！
（七）施工劳动组织错..误！
（八）技术经济指标错..误！
（九）绘制巷道施工布置图错误！
未定义书签。
（十）参考文献错误！
未定义书签。
设计条件
某矿年设计能力为500万吨，低瓦斯矿井，采用中央分列式通风，其最大涌水量为220mVh。
通过该矿第一水平南翼运输大巷服务年限22年，长1800m埋深720m涌量为140mVh，采用ZK20--9/550架线式电机车牵引5t底卸式矿车运输。
大巷穿过的岩层为中等稳定，岩石的坚固性系数f=4~6，大巷需通过的风量为40m3/s。
巷道内敷设一趟直径为200mn的压风管、一趟直径为100mn的水管及通讯、动力、信号电缆各一趟。
、巷道断面施工图设计
（1）选择巷道断面形状：
由于大巷埋深720m埋深较深，此时顶压大，顶部必须使用抗压能力强的曲线形断面；同时，大巷穿过的岩层为中等稳定，侧压相对较小，因此巷道两帮可采用直墙式；综合以上两点，选用直墙拱形断面；同时考虑大巷需通过的风量为38m3/s的通风量和巷道管道、电缆布置；同时为了简化设计和有利于施工，综合考虑采用半圆拱形这一巷道断面形状。
（2）选择道床参数
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。
1、钢轨型号的选取。
本题采用ZK20--9/550架线式电机车牵引5t底卸式矿车运输，根据设计参数表可知，采用轨距为900mm钢轨型号30kg/m。
2、轨枕规格的选取。
轨距的选取与选取的钢轨型号相适应，综合考虑，采用轨距为900mn的钢筋混凝土轨枕，轨型30kg/m，全高145mm上宽170mm下宽200mm
3、道碴高度的选取。
道碴的高度也与选用的钢轨型号相适应。
这里选取的道碴参数为：
道床高度410mm道碴高度220mm道碴面至轨道面垂高190mm
（3）确定管线布置位置
根据生产需要，巷道内需要敷设压风管、排水管、供水管以及其他管路。
此外，还有动力电缆、照明和通讯电缆等。
管缆布置的原则，主要是保证工人安全生产和便于安装、检修
1.管道布置
管道的布置要考虑安全、架设与检修的方便，并应符合下列要求：
（1）管道布置在人行道一侧，管道的架设一般采用管墩架设、托架固定或锚杆悬挂等方式，并要考虑检修的方便；管道下部距道碴或水沟盖板的垂高不应小于1.8m，此处取1.8m。
（2）本设计巷道内采用架线式电机车运输，为防止电流腐蚀，应避免将管道直接置于巷道底板上（本设计管道都用托架置于巷道顶部）。
（3）当管道与管道呈交叉或平行布置时，应保证管道之间有足够的更换距离。
管道架设在平巷顶部时，应不妨碍其他设备的维修与更换。
（4）本设计中管道与运输设备之间留0.3m的安全距离。
。
2.电缆布置
电缆布置应符合以下要求：
（1）动力电缆布置在非人行道一侧。
（2）若通讯电缆和动力电缆布置在同一侧，且通讯电缆设在动力电缆上方0.3m距离处，以防电磁场作用干扰通讯信号，本设计中动力电缆与通讯电缆不置于同一侧。
（3）高压电缆和低压电缆在巷道同侧敷设，相互之间距离取0.2m;同时高压
电缆之间、低压电缆之间的距离取0.1m，以便摘挂方便。
（4）电缆悬挂高度应保证当矿车掉道时不会撞击电缆，或者电缆发生坠落时，不会落在轨道上或运输设备上。
本设计中，电缆悬挂高度为2.0m，电缆两个悬挂点的间距为3.0m，电缆与运输设备距离为0.3m，电缆同风筒之间保持0.3m的距离。
（四）确定巷道净断面尺寸
4.1巷道净宽度B的确定
巷道的净宽度，是指巷道两侧内壁或锚杆露出长度终端之间的水平距离，由
运输设备本身外轮廓最大宽度和《煤矿安全规程》所规定的人行道宽度及有关安全间隙相加而得。
B=a2A,ct=0.41.6*21.00.4二5.0m
式中：
b――巷道净宽度，指直墙内侧的水平距离，m
a――非人行道侧宽度，《煤矿安全规程》规定：
a不得小于0.3m；当巷
道内安设输送机时，输送机距支护或碹墙的距离，a不得小于0.5m；此设计不装
运输机，即a取0.4m；
A1――运输设备的最大宽度，由于电机车型号为ZK20--9/550,A=1.6m；
c――人行道侧的宽度，《煤矿安全规程》规定：
从巷道道碴面起1.6m
的高度内，需保留有宽0.8m以上人行道，在人车停车地点巷道上下人侧需保留
1m以上人行道。
本设计中c取1.0m；
t――在双轨运输巷道中，两列对开列车最突出部分之间的距离，《煤矿安全规程》规定：
t不得小于0.2m；在采区装载点，t不得小于0.7m;在矿车摘挂钩地点，t不得小于1.0m。
此处t取0.4m（在采区装载点，t取0.7m，在矿车摘挂钩地点,t取1m）
对于曲线段巷道，在确定巷道断面的净宽时，要在与曲线段两端相连的直线
段和曲线段部分进行加宽，巷道内侧和外侧均加宽0.2m,5t底卸式矿车双轨曲
线两条轨道中心线间距加宽0.2m。
4.2巷道净高度H的确定
拱形巷道净高度的确定，主要是指它的拱高和自底板起的壁（墙）高，即：
H=hoh3-hb
式中：
h――拱形巷道的净高度，m
ho—拱形巷道的拱高，m
h3—拱形巷道的壁高，m
hb——巷道内道渣高度，根据设计规格尺寸表可知，此时hb=0.22m。
拱形巷道的拱高通常以与巷道净宽的比来表示（称为高跨比）。
半圆拱的拱
高ho、拱的半径R均为巷道净宽的1/2，即ho=R=B/2=2.5m
拱形巷道的壁高是指自巷道底板至拱基线的垂直距离。
为了满足行人安全、
运输通畅以及安装和检修设备、管缆的需要，拱形巷道的壁高。
设计要求按：
架
线电机车导电弓顶端两切线的交点处与巷道拱壁间最小安全间隙要求；按管道的
装设高度要求；按人行高度要求；按1.6m高度人行宽度要求；按设备上缘至拱壁最小安全间隙要求等五种情况分别计算，取其最大者。
计算过程必须遵循只进不舍的原则，以0.1m进级。
具体计算如下：
（1）按架线电机车导电弓子要求计算：
h3—hhe-（R-n）2-（Kb1）2
式中：
h4――自轨道面起至电机车架线高度，此处h4取2200mm
he――自巷道底板至轨道面高度（道床总高度），由表1-2可知，he=410mm
R——拱形巷道半径，半圆拱R=B/2=2500mm
n――电机车导电弓顶端两切线的交点处与巷道拱壁间最小安全间隙。
此处n取300mm
K——导电弓子宽度之半，取K=320mm
b1――轨道中心线与巷道中心线间距，可知
b=B/2-a-A/2=1300mm
将上述各值代入可得:
h3一h4he-.（R匚n）2匚（K—b,）2
二2200410-、（2500-300）2-（3201300）2二1120mm
依据只进不舍的原则，以0.1m进级2，取h3_1.2m;
1按双轨电弓子计算：
；~22
h3_h5h7hb-.R-（KmD/2b2）
式中：
h5——自道碴面起至管道下部高度,由上述取h5=1800mm
h7——管道悬吊件总高，采用锚杆悬吊时，一般取900mm
hb――底板至道碴面高度，查表1-2可知，hb=220mm
R——拱形巷道半径，半圆拱R=B/2=2500mm
K——导电弓宽度之半，取K=320mm
m——导电弓子与管道间安全距离，取300mm；
D――管道接头处最大直径，取335mm
b2——轨道中心线与巷道中心线间距，可知b2二B/2-c-A/2=900mm将上述各值代入可得：
h3_h5h7hbR^（KmD/2b2）2
=1800900220-2500^（320300335/2900）2=1076mm
依据只进不舍的原则，以0.1m进级，取h3_1.1m；
2按双轨电机车计算：
h3_h5h7hb-.R2-（宀2m1D2b?
）2
h3-h5h?
hb-.R2-（A12m1D2d）2
-1800900220-25002-（160023003352900）^1683mm
依据只进不舍的原则，以0.1m进级，取h3-1.7m；
（3）按人行高度要求计算:
h3_1800九_,R2_（R_j）2
h3_1800入-.R2匚（R二j）2〉1800220-.25002匚（2500匚200）2=1042mm
依据只进不舍的原则，以0.1m进级，取h3_1.1m；
（4）按1.6m高度人行宽度要求计算（双轨）：
h3X1600+1%_JR2_（C‘+A/2+b2）2
=1600220-.25002匚（800一16002一900）2=1820mm
依据只进不舍的原则，以0.1m进级，取h3_1.9m
（5）按设备上缘至拱璧最小安全间隙要求计算：
1人行侧（双轨）：
h33h+hc—Jr2_（C十Aj2+b2）2
=1900410-.25002-（80016002900）2=2310mm
依据只进不舍的原则，以0.1m进级，取h^2.4m
2非人行侧：
h3王h+hc_jR2_（a'+A/2+b）2
=1900410-.,25002-（200160021300）2=1412mm
依据只进不舍的原则，以0.1m进级，取h3_1.5m；
综上所述：
取h3=2.4m；
故:
H=ho电一1%=2.52.4-0.22=4.68m。
（5）、巷道风速验算
5.1巷道净断面积的确定
巷道的净宽度和净高度确定后，巷道的净断面积便可求出。
半圆拱巷道净断面积：
S=B（0.39Bh2）
式中：
h2=h3-hb=2.4-0.22=2.18m；
贝U：
S=B（0.39Bh>）=5.00.395.02.18m^20.65m2
5.2风速验算
Q
vVm
S
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，m3s;
S巷道的净断面面积，m2；
Vm该巷道允许通过的取大风速，
根据设计尺寸表可知Vm=8m.s,Vmin=1m.s；
代入上述数据可得：
.Q
38
1.0ms：
：
v二
1.84ms：
：
8ms
S
20.65
风速符合要求，设计的断面可以使用。
（六八支护参数的选择
由于该矿年设计生产能力大，运输大巷服务年限为22年，大巷穿过的岩层为中等稳定，岩石的坚固性系数f=4-6,因此锚喷支护是首选支护形式。
它属于主动支护，能将巷道围岩变成承载体，对巷道不规则断面适应性强，巷道围岩变形量显著减小，安全生产得到保证，大幅度减少了冒顶、瓦斯、火灾等事故，同时简化巷道布置施工速度快、机械化程度高、成本低。
锚杆支护的参数有：
锚杆长度、直径、锚固力；锚杆的间距、排距以及锚杆的方向等，其中长度和间排距为主要参数。
根据实际巷道岩体环境，综合各种参数，采用锚喷支护。
考虑巷道实际情况，取喷射混凝土厚度为100mm。
同时采用1600mm长锚杆，直径为22mm,间排距800mm。
（七八确定水沟参数
水沟布置应满足下列要求：
（1）水沟布置在人行道一侧；
⑵将沿水沟一侧的巷道基础加宽50mm以便搭设水沟盖板，同时应使水沟
底板掘进面比巷道基础浅50mm;
（3）水沟需有一定倾角，保证巷道涌水能在重力作用下顺利排出；
（4）该巷道为运输大巷，行人与车辆来往频繁，水沟上面要加设盖板，盖板
顶面应与道碴面齐平。
因为巷道最大涌水量为220m3/h，普通涌水量为140m3/h，又因为巷道采用锚喷支护，这里取水沟参数如下：
坡度
宽度
深度
净断面
掘进断面
5%。
500mm
450mm
0.225m2
0.272m2
（八八确定巷道掘进断面尺寸
半圆拱巷道设计掘进断面积：
S^B1（0.39B1h3）
式中：
3巷道设计掘进断面面积，m2；
Bi――巷道设计掘进断面宽度，m,
B1=B2T=5.020.15=5.3m；
T――喷射厚度（锚喷厚度），此处取150mm
h3拱形巷道的壁高，由上述可知，h3=2.4m；
则：
S=5.30.395.32.4=23.67m2
巷道设计掘进断面尺寸加上允许的掘进超挖误差值8（75mm）,即可求算出巷
道计算掘进断面尺寸，进而求算出巷道的计算掘进断面积。
半圆拱巷道设计掘进断面积：
3=B2（0.39B2h3）
其中：
B^B125.320.075=5.45m
式中：
S2巷道计算掘进断面积，m2；
B2—巷道计算掘进宽度，mm
ha拱形巷道的壁高，由上述可知，h3=2.4m；
S掘进超挖误差值，取$=75mm
则：
S=5.45（0.395.452.4）24.67m2
（九）、编制巷道断面特征表和每米巷道材料消耗量表
巷道断面特征表
断面/m2
设计掘进尺
/mm
喷射厚度
（锚喷厚度）
T/mm
锚杆
净周长
/m
净
设计掘进
宽
Bi
高
Hi
型式
外露长度
L2
/mm
排列方式
间排距
/mm
锚深
/mm
直径
/mm
18.28
21.12
4900
4850
150
钢筋砂浆
100
矩形
1000
1700
20
16.63
每米巷道工程量表
计算掘进工程量
/m3
锚杆数量/根
材料消耗量
粉刷面积
/m2
喷射材料
/m3
锚杆
托板
钢丝网
kg/m2
巷道
墙脚
钢筋
/kg
木
/根
注浆量
/m3
铸铁
/kg
木
/个
22.07
0.045
12
1.90
54.29
——
0.007
23.67
——
——
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