井巷工程设计.docx

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井巷工程设计

河南工程学院《井巷工程》课程设计

某煤矿第二水平东运输大巷断面及爆破设计

学生姓名：

王隽龙

学生学号：

学院：

安全工程学院

专业班级：

安全工程1342班

专业课程：

井巷工程

指导教师：

2015年12月24日

《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，为瓦斯矿井，采用立井多水平开拓方式，采用中央分列式通风，井下最大涌水量为360m3/h。

第二水平东运输大巷长度1200m，服务年限为25年；通过的流水量为150m³/h，风量为34m³/S；采用ZK10—6/250电机车牵引1.5t矿车运输。

巷道内铺设一趟直径Φ为150mm的压气管和一趟直径Φ为80mm的供水管。

设计的大巷穿过中等稳定岩层，岩石坚固性系数=4～6。

该矿实行“三八”工作制，计划月进尺120m，每月实际工作30d，实行掘支平行作业，每一掘进班完成一个循环。

预计正规循环率为0.9，炮眼利用率为0.9。

设计内容：

1、选择合适的巷道断面形状。

2、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。

3、布置巷道内水沟和管线。

4、计算巷道掘进工程量和材料消耗量。

5、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、装药量及起爆顺序、预期爆破效果。

设计要求：

1、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。

2、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》等。

3、说明书用A4纸打印，要求内容完整，格式符合安全工程学院井巷工程课程设计撰写模板。

图纸绘制用CAD，绘图比例用1：

50，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）。

第一部分巷道断面设计

第1节选择巷道断面形状与支护方式

年产90万吨矿井的运输大巷，服务年限在25年。

采用600mm轨距双轨运输大巷，穿过稳定岩层（f=4～6），掘进方法采用钻眼爆破。

支护方式选用螺纹钢树脂锚杆与喷射混凝土支护，局部需加强支护地段铺设钢筋网，形成锚喷网联合支护，圆弧拱形断面。

第2节巷道净断面尺寸确定

一、确定巷道净宽度B

因采用ZK10—6/250电机车，查《井巷工程第三版》表3-2得电机车宽A1=1060mm、高h=1550mm，1.5t矿车宽1050mm、高1550mm。

根据《煤矿安全规程》，取巷道人行道宽C=840mm>800mm，非人行巷道一侧安全间隙宽a=400mm，查《井巷工程第三版》表3-3知本巷道双轨中线距b=1300mm则两电机车之间的距离为1300-（1060/2+1060/2）=240>200mm。

该距离大于《煤矿安全规程》所规定的两列对开电机车安全间隙不小于0.2m，故巷道净宽

B=a1+b1+c1（1-1）

B=（400+1060/2）+1300+（1060/2+840）=930+1300+1370=3600mm

二、确定巷道净高度H

（一）确定巷道拱高h0

圆弧拱形巷道拱高：

h0=B/3=3600/3=1200mm（1-2）

圆弧拱形巷道半径R因h0=（1/3）B时

R=0.541667B（1-3）

R=0.541667×3600=1950mm

（二）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《井巷工程第三版》表3-6中圆弧拱形巷道壁高公式得：

（1-4）

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《井巷工程第三版》表3-10选用30kg/m钢轨，再查表3-5得hc=410mm，道碴高度hb=220mm；

n——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；

b1——轨道中线与巷道中线间距b1=B/2-a1=3600/2-930=870mm。

（1-5）

≥2000+410-（1-6）

≥2410+750-1100

≥2060mm

2、按管道装设要求确定h3

（1-7）

式中h5——道碴面至管子底高度，按《煤矿安全规程》取h5=1800mm；

h7——管子悬吊件总高度，取h7＝900mm；

查《井巷工程第三版》表3-5道碴高度hb=220mm；

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=B/2-c1=3600/2-1370=430mm；

（1-8）

≥1800+900+220+750-1491

≥2179mm

3、按人行高度要求确定h3

（1-9）

式中j为距离巷道壁的距离。

距墙壁j处的巷道有效高度不小于1800mm。

一般取j=200mm。

≥1800+220+750-861

≥1909mm

综上计算，并考虑一定的余量、确定本巷道壁高度为h3=2200mm。

则巷道高度H=h3-hb+h0=2200-220+1200=3180mm按0.1m进级原则，取H=3200mm。

三、确定巷道净断面积S和净周长P

由《井巷工程第三版》表3-8知净断面面积S=B（0.24B+h2）（1-10）

式中h2——道碴面以上巷道壁高，h2=h3-hb=2200-220=1980mm（1-11）

则S=3600（0.24×3600+1980）×10-6=10.24m2。

净周长S=2.27B+2h2=2.27×3600+2×1980=12.132m。

（1-12）

第三节风速校核巷道净断面面积

查《井巷工程第三版》表3-9可知Vmax=8m/s已知通过风量最大值34m³/s代入式得：

V=Q/S=34/10.24=3.32m/s<8m/s（1-13）

设计的大巷净断面面积，风速没有超过规定，可以使用。

第4节巷道水沟尺寸选择及管线布置

已知通过巷道的水量为150m3/h，设计水沟坡度为3‰，《查井巷工程第三版》表3-12得：

水沟深400mm，水沟宽400mm，水沟净断面积0.160m2，水沟掘进断面积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。

压风管和供水管悬吊在人行道一侧，电力电缆挂在非人行到一侧，通讯电缆挂在管子上方。

第5节确定巷道掘进断面尺寸

1、选择支护参数

本巷道采用锚喷支护根据巷道净宽3600mm、穿过中等稳定岩层、服务年限25年等条件，确定选用锚固可靠、锚固力大并能快速安装的树脂锚杆。

锚杆杆体为Φ20mm螺纹钢，每个孔安装两个树脂药卷，锚固长度≥700mm，设计锚杆预紧力≥50kN，锚固力≥120kN。

锚杆长度2.0m，呈方形布置，其间排距0.8m×0.8m。

锚杆托盘为10mm厚，120mm×120mm的拱形托板。

喷射混凝土设计厚度T1=100mm，设计强度为C18，分两次喷射，每次各喷50mm厚。

故支护厚度T=T1=100mm。

巷道布局需加强支护地段，在首次喷射50mm厚混凝土之后铺设Φ6mm的钢筋网，网格尺寸为100mm×100mm，形成锚喷网联合支护。

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hc、hb分别为410mm和220mm，道砟面至轨面高度ha=hc-hb=410-220=190mm。

采用钢筋混凝土轨枕。

三、确定巷道掘进断面尺寸

巷道设计掘进宽度：

B1=B+2T=3600+200=3800mm（1-14）

巷道计算掘进宽度：

B2=B1+2δ=3800+2×75=3950mm（1-15）

巷道设计掘进高度：

H1=H+hb+T=3200+220+100=3520mm（1-16）

巷道计算掘进高度：

H2=H1+δ=3520+75=3595mm（1-17）

巷道设计掘进断面面积：

S1=0.24B2+1.27BT+1.57T2+B1h3=11.95m2（1-18）

巷道计算掘进断面积：

S2=0.24B2+1.27BT+1.57T2+0.24T+0.1B+0.01+B2h3=12.24m2（1-19）

四、计算巷道掘进工程量和材料消耗量

每米巷道拱与墙掘进体积：

V1=S2×1=12.24m3（1-20）

每米巷道墙角计算掘进体积：

V1=0.2（T+δ）×1=0.035m3（1-21）

每米巷道拱与墙喷射材料消耗：

V2=（1.27B+1.57T+0.24）T1+2h3T1=0.913m3（1-22）

每米巷道墙角喷射材料消耗：

V4=0.2T1×1=0.02m3（1-23）

每米巷道喷射材料消耗（不包括损失）：

V=V2+V4=0.913+0.02=0.933m3（1-24）

每米巷道锚杆消耗为：

（1-25）

式中P1——计算锚杆消耗周长：

P1=1.27B+3.14T+0.24+2h3=9.29m（1-26）

M，M’——锚杆间距、排距“M=1.0m

=8.79根

折合质量为：

（1-27）

式中l——锚杆长度，l=2.0m；

d——锚杆直径，d=20mm；

——锚杆材料密度，=7850kg/m3。

G=43.34kg

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=2×N=17.4支。

每排锚杆数为：

N×1.0=8.59×1=8.59≈9根

每排树脂药卷数：

M×1.0=17.18≈18支

每米巷道粉刷面积：

Sn=1.27B3+2h2+0.24

式中，B3为计算净宽：

B3=B2-2T=3750mm

故Sn=1.27×3.750+2×1.980+0.24=8.97m2

第六节绘制巷道断面施工图

见附图1-1运输大巷断面施工图

表1-1运输大巷特征

围岩类别

断面面积

/m2

设计掘进尺寸/mm

喷射厚度mm

锚杆/mm

净周长/m

净面积

设计掘进

宽

高

型式

外露长度

排列方式

间距

排距

锚杆长

直径

Ⅲ

10.24

11.95

3800

3520

100

树脂锚杆

50

方形

1000

1000

2000

20

14.0

表1-2运输大巷每米工程量及材料消耗

围岩类别

计算掘进工程量/m3

锚杆数量

材料消耗/mm

粉刷面积/m2

巷道

墙脚

喷射材料/m3

锚杆

钢筋/kg

树脂药卷/支

Ⅲ

12.24

0.035

8.79

0.933

43.34

17.4

8.97

第二部分爆破说明书及爆破图表编制

第一节爆破工程的原始条件

设计的施工井巷为第二水平东运输大巷，巷道断面形状为半圆拱形，巷道净宽3600mm，净高3100mm；掘进宽度为3800mm，掘进高度3420mm。

大巷穿过中等稳定岩层，岩石坚固性系数=4～6。

井下最大涌水量为150m3/h.为瓦斯矿井。

第二节爆破器材选择

一、炸药

根据围岩性质、瓦斯情况及含水性等因素选取炸药，本巷道选择使用三级煤矿许用乳化炸药RJ-1。

二、雷管

煤矿安全规程规定