井巷工程设计要点Word下载.docx
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金属矿开采技术专业2010级
设计人员:
文字编写:
图纸设计:
CAD制图:
云南国土资源职业学院
金属矿开采技术专业
二○一一年十二月
一、设计目的
为了使学生对《井巷工程》课程中所学的基本知识、基本理论和基本方法有个全面、系统的掌握,特进行本井巷技术和施工的设计。
通过本设计,学生将对《井巷工程》课程有个更深入的、全面的理解,并学会利用各种工具书和文献资料,以团结协作的方式来解决实际问题,提高学生独立思考、解决实际问题的能力。
二、设计的要求
1、设计要体现新方法、新工艺和新技术;
2、设计的方案要技术上可行,经济上合理;
3、设计要有较强的可操作性;
4、设计要调理清楚,有理有据,严谨周密;
5、设计要有个人的见解。
三、设计的组织
在指导老师的安排下,全班学生分为八个设计小组,每个小组由5、6名学生组成,设组长一名,负责小组协调管理。
每个小组在指导老师的指导下独立完成一个设计任务。
设计完成后,由设计指导老师组织进行答辩以评定各个小组的成绩。
四、时间安排
12月14日—12月23日
12月14日布置设计任务,准备设计资料
12月15日—12月22日各小组进行设计
12月23日设计答辩,总结
五、设计任务书
设计任务书二:
某铅锌矿山年设计能力为30万t。
该矿采用斜井开拓,其副斜井的倾角为25°
,采用1.5t固定式矿车组提升。
该斜井穿过中等稳定的石灰岩层和白云岩层,其坚固性系数f=6~8,斜井需要通过的风量为60m3/秒,斜井掘进中估计用水量2~3m3/小时。
巷道内将敷设一趟直径为250mm的压风管,一趟直径为300mm的排水管和一趟直径为200mm的供水管。
试进行该斜井直线段的断面设计和施工设计。
一、设计的目的
为了使我们对《井巷工程》这门课程中所学的基本知识、基本理论及基本方法有个全面系统的掌握,并进行井巷设计和施工设计。
通过本设计,我们将对《井巷工程》课程有个深入的全面的了解,并学会利用各种工具书及参考文献资料,我们以团队协作的方式来解决设计中相关的问题。
提高学生独立思考、认真处事、相互交流、合理解决设计中出现的问题的能力,使我们对《井巷工程》这门课程有了一个全面的认识,对该门课程所学到的知识、技能初步达到一个学以致用的目的。
二、设计任务
该斜井穿过中等稳定的石灰岩层和白云岩层,其坚固性系数为f=6-8,斜井需要通过的风量为60m³
/秒,斜井中估计涌水量为2-3m³
/小时。
三.倾斜巷道断面的设计
(一).已知参数
1).年生产能力为30万吨
2).掘进中涌水量2-3m³
/小时
3).采用1.5t固定式矿车组提升
4).斜井穿过中等稳定的石灰岩层和白云岩层,其坚固性系数f=6-8
5).斜井需风量为60m3/秒
6).巷道内敷设直径为250mm的压风管,一趟直径为
300mm的排水管和一趟直径为200mm的供水管
(二).斜井断面形状及尺寸设计
断面形状选择时主要考虑的因素:
地压大小、巷道的用途及服务年限、支护材料与方式、巷道施工方法、通风阻力等。
由于该斜井穿过中等稳定的石灰岩层和白云岩层,且其坚固性系数f=6-8。
所以采用半圆拱形巷道断面。
要求规定采用1.5t的固定式矿车组提升,本矿山为铅锌矿,根据矿石比重与密度,我们选取了YGC1.2(6)型矿车,容积为1.2m3,符合1.5t的容重。
轨距根据矿山年产量30万t选取了600mm。
选取的固定式矿车外形参数如下:
轴距600mm,长1400mm,宽1050mm,高1200,车厢长1500,自重0.72t。
最小安全间隙根据《井巷工程》书中表1-2选取300mm。
由于是副斜井,根据《井巷工程》中第4章“斜井设计与施工”中的规定:
运输物料的斜井兼主要人行道时,人行道的有效宽度不小于1.2m,人行道的有效高度不小于1.9m。
所以我们选取了1.2m宽的人行道。
管路我们选择设在轨道另一侧,离墙50mm,还要防止与机车擦到,这样所以应适当的加宽,根据要求铺设的管道最大的一个直径,我们选择加宽400mm,所以断面的净宽度L=1200+50+1200+400=2850mm,
巷道净高度H=f+h3+h5
f-半圆拱巷道拱高,mm.
h3-半圆拱巷道墙高,mm.
h5-巷道铺轨道道渣厚度,mm.经查表取250mm
则,选择的半圆拱的半径为1425mm
净断面积为S=S1+S1=2.85×
1.9+3.14×
1.425×
0.5≈7.7㎡
风速验算:
V风=60÷
7.7=7.8m/s<8m/s
四、井巷的支护
为了保持巷道的稳定性,使巷道在服务年限内,保证其有效的使用空间,首先需防止围岩发生变形或垮落,通常掘进后一般都要进行支护,在巷道施工中,支护工作占有较大的比重,它是与凿岩、装岩并列的主要的工序,其工序进度在一定程度上决定着成巷速度,支护成本常占有巷道工程成本的1/3~1/2.因此。
合理选择支护形式,搞好支护工作,对提高成巷进度、降低成本、加快矿山建设有着十分重要意义。
斜井有一定的倾角,要注意支护的结构的稳定性,目前我国斜井支护以锚喷支护为主,再加之该斜井通过的中等稳定的石灰岩层和白云岩层,其坚固性系数f=6~8,所以可以采用锚喷支护,且喷的厚度可以为100mm,则掘进面宽度为3050mm。
掘进面积为S=S1+S2=3.05×
2.15+3.14×
1.525×
0.5≈9㎡
五、道床的选择
道床参数的选择是指钢轨型号,轨枕规格和道咋高度三者的确定。
巷道轨枕选择
使用地点
运输设备
轨枕规格/kg·
m1
斜井
箕斗人车
运送液压支架设备车
30,38
1.0t,1.5t
22
平硐
大巷
井巷车场
8t及以上机车
3t及以上矿车
2.4Mt/a及以上矿井送液压支架设备车
30
1.0t,1.5t
采区巷道
30,22
22,15
对轨道敷设的要求是:
钢轨的型号应与行驶车辆的类型相适应,轨道敷设应平直,且具有一定的强度和弹性;
在弯道处,轨道连接应光滑,接运输巷道内同一线路必须采用同一型号的钢轨;
道岔的型号不得低于线路的钢轨型号;
在倾角大于15°
的巷道中,轨道的辅设应采取防滑措施。
轨枕的类型和规格应与选用的钢轨型号相适应。
常用的轨枕规格见下表。
单位:
mm
轨枕类型
轨距
轨型/kg·
m-1
全长
全高
上宽
下宽
木轨枕
600
15
22
1200
120
140
130
150
160
900
1160
1600
钢筋混凝土轨枕
15或22
1100~1200
120~150
110~130
140~170
≥30
1500~1600
150~200
140~160
180~250
预应力钢筋混凝土轨枕
115
100
道咋道床有钢轨及连接件,轨枕,道咋等组成。
轨道结构尺寸
导轨型号㎏/m
H6/mm
H5/mm
8,9
320(260)
160(100)
300(250)
140(100)
11,12
320(270)
15
350
200
320
160
18
22,24,
400
250
33
420
360
220
选自《井巷工程》表1-8
巷道运输量与机车矿车及轨道型号规格关系
运输量/万t
机车重量/t
矿车容重/m3
轨距/mm
轨道型号㎏/m
<
8
人推车
0.5-0.6
600
8-9
8-15
1.5-3
0.6-1.2
12-15
15-30
3-7
0.7-1.2
15-20
30-60
7-10
1.2-2.0
22-30
60-100
10-14
2.0-4.0
600,762
选自《井巷工程》表1-7
由以上表可以可知选用25㎏/m的钢轨,钢筋混凝土轨枕轧面水平高400mm,道渣厚度为250mm轨距为600mm。
六、电缆布置的一般要求
1、人行道一侧最好铺设动力电缆
2、动力电缆和铺设电缆一般不要铺设在人行道一侧。
如必须铺设在同一侧,应各自悬挂,且将动力电缆布置在通讯、照明电缆的下方。
3、电缆与风水管平行铺设时,电缆要悬挂在管道上方,并隔开300mm以上的距离
4、在不连续支护的巷道中,为防止电缆被落石砸坏,应采用木钩或帆布带悬挂,其强度应保证有落石情况,木钩或帆布带能被打断,而不致砸断电缆
5、电缆悬挂高度应使矿车掉道时不致撞击电缆,电缆坠落时不致掉在轨道或运输设备上
铺设电缆时,两悬挂点间的距离不大于3m,两根电缆的上下距离不得小
七、水沟
在斜井中,水沟坡度与井巷的坡度相同,断面尺寸,参照平巷水沟的断面尺寸的选取,通常他比平巷水沟断面小得多,但水沟内水流速比较大,因此斜井的水沟一般要采用混泥土浇灌,若服务年限较短,围岩稳固性较好,井筒基本无涌水现象,也克不设水沟,斜井水沟除有纵向水沟外,在含水层下方,胶带机斜井的接头硐室下方以及井底车场和井筒连接处附近,应设横向水沟,总之,斜井整个底板不可以作为矿井的排水的通道,相反,斜井中的水应逐段截住,引往矿井排水系统,然而,由于该矿井的涌水量只有2~3m3/h,在井巷工程课本中86页有明确规定,当涌水量不大(小于5~7m3/h)时,可用气动或电动潜水泵将水排入矿车或箕斗、吊桶中,随同矿石一起提至地面排出,所以我们设计的巷道不用水沟,而采用矿车排水。
八、躲避硐室
在串车或箕斗提升时,按规定井内不准行人,,但在生产实践中,友必须有人检修抽空检查,维修、为保证检修人员的安全,友不影响生产,只好在斜井井筒内每隔一段距离设置躲避室,躲避硐室的间距在曲线段不超过15m,在直线段不超过30m,硐室的规格可采用宽1~1.5m,高不小于1.9m,深1.2m,位置设于人行道一侧,以便人员出入方便。
九、人行道
斜井人行道与平巷不同,通常按斜井倾角大小的需要,设置人行台阶与扶手,台阶踏步尺寸可按表4—3选取,一般在坡度为10°
~15°
时,设人行踏步,15°
~35°
时,设踏步及扶手,大于35°
时,设梯子,扶手常用钢管或塑料管制作,位置应选在人行道一侧,距斜井井壁80~100mm,距轨道道渣面垂高约900mm,
表4-3斜井台阶尺寸
台阶尺寸
斜井坡度
16°
20°
25°
30°
台阶高度(r)
120
140
180
台阶宽度(h)
385
340
310
台阶横向长度
但是,运输物料的斜井兼主要行人时,人行道的有效宽度不小于1.2m.人行道的有效高度不小于1.9m,
十、斜井井筒断面布置形式
1、管道和水沟布置在人行道一侧,这种布置方式,管路距轨道稍远一些为好一旦发生跑车或掉道事故,管路不易被砸坏,而且管道架在水沟上面,断面利用较好,缺点是出入躲避洞,因管道妨碍,不够安全和方便
2、管道和水沟布置在非人行道一侧,这种情况下管道靠近轨道,容易被跑车或掉道砸坏,但出入方便,安全。
3、管道和水沟分开布置,管道设在人行道一侧,它与前面1的内容相同,但是需要加大人行道侧宽度
4、管道与水沟分开布置,管道设在非人行道一侧,它与2中相同,但人行侧宽度适当加宽。
串车斜井难免发生掉道和跑车事故,因此在设计应尽量不要将管道和电缆设在串车提升的井筒中,尤其是在提升频繁的矿井中
十一、斜井井筒断面布置要求
斜井井筒断面形状和支护形式的选择与平巷基本相同,但斜井时矿井的主要出口,服务年限长,因此斜井断面形状多采用拱形(半圆拱形、圆弧拱形或三心拱形)断面,用混泥土支护或喷锚支护
斜井井筒断面布置,系指轨道,人行道、水沟和管线等相对位置而言,井筒断面的布置原则,除与平巷相同之外,还要考虑以下几点
1、井筒内提升设备之间及设备与管道、电缆、侧壁之间的间隙,必须保证提升的安全,同时还要考虑到升降最大的可能性
2、有利于生产期间井筒的维护、检修清扫,及人员通行的安全与方便
3、在提升容器发生掉道或跑车时,对井内的管道或其他设备的破坏应降到最低的程度
4、串车斜井一般为进风(个别也作为回风井)井筒断面要满足通风要求
十二、矿车的选型
运输设备类型
设备外形尺寸
架线高度H
线路中心线F
长l
宽b
高h
架线式
ZK1.5-6/100
2100
920
1550
1600-2000
1200
ZK1.5-7/100
1040
762
1300
ZK3-6/250
2700
1250
1700-2100
1600
ZK3-7/250
ZK7-6/250
4500
1060
1800-2200
ZK7-7/250
1360
ZK7-6/550
ZK7-7/550
ZK10-6/250
ZK10-7/250
ZK10-6/550
ZK10-7/550
蓄电池式
XK2.5/48
950
XK2.5/48A
1050
XK6/100
4430
1063
900
1500
架线高度
线路中心
固定式矿车
YGC0.5(6)
850
1000
1100
YGC0.7(6)
YGC1.2(6)
1900
YGC1.2(7)
YGC2(6)
3000
YGC2(7)
YGC4(7)
3700
1330
YGC4(9)
十三、断面布置图如下
十四、爆破参数的确定
爆破参数主要包括炮眼直径.炮眼深度.炮眼数目.单位炸药消耗量等。
1.炮眼直径
炮眼直径对钻眼效率.全断面炮眼数目,炸药消耗量和爆破岩石块度等与岩壁平整度均有影响。
目前国内岩巷掘进均采用直径27mm.32mm和35mm三种药卷,炮眼直径需比药卷直径大6~8mm左右,所以目前沿岩巷掘进的炮眼直径多采用35~42mm。
2.炮眼深度
合理的炮眼深度应以高速、高效、低成本、便于组织正规循环作业为原则。
采用气腿式凿岩机时,炮眼深度以1.8~2.5m为宜,眼深超过2.5m后,钻眼速度明显降低。
采用配有高效凿岩机的凿岩台车时,应向深眼发展,一般眼深可达3.0m以上。
3.爆破器材的选择
我国目前使用的,矿用炸药有硝铵类炸药和水炸药(乳化、浆化、水胶炸药)。
起爆器材一般采用8号雷管,延秒、半秒、毫秒等都能满足使用,但是在穿过有瓦斯的底层时,不能选用有瓦斯的雷管,毫秒延期雷管时间也不能大于135ms。
本次施工选用2号硝铵岩石炸药,8号雷管药卷直径选35mm,长度为200mm,质量为200g。
钻眼器材可以选用:
气腿式凿岩机、向上式凿岩机、导轨式凿岩机、凿岩台车等凿岩设备,钻炮眼直径为42mm。
4.炮眼布置
1)掏槽眼
掏眼槽一般布置在巷道断面中央靠近底板处,这样便于打眼时掌握方向,并有利于其他多数炮眼的岩石能借助于自重崩落,两眼底距离为200mm左右,眼深比一般炮眼深200mm。
每眼装药长度系数为0.4—0.6.适用于各种岩层。
可充分利用自有面,逐步扩大爆破范围;
掏眼槽面积较大,适用于较大面积巷道,但因炮眼倾斜,掏槽眼深度受到巷道宽度的限制;
碎石抛掷距离较大,易损伤设备和支护,当掏槽眼角度不对称时尤其如此。
此次施工使用圆锥形掏槽。
2)辅助眼
辅助眼又称崩落眼,是大量崩落岩石和继续扩大掏槽的炮眼。
辅助眼要均匀布置在掏槽眼与周边眼之间,其间距一般为500―700mm,炮眼方向一般垂直于工作面,装药系数一般为0.45―0.60.如采用光面爆破,则紧邻周边眼的辅助眼要为周边眼创造一个理想的光面层,即光面厚度比较均匀,且多与周边眼的最小抵抗线。
3)周边眼
周边眼是爆落巷道周边岩石,最后形成巷道断面设计轮廓的炮眼。
周边眼布置合理与否。
直接影响巷道成型是否规整。
现在光面爆破已经较为成熟,一般应按光爆要求进行周边眼布置。
光面周边眼的间距与其最小抵抗线存在着一定的比列关系你,即
K=E/W
式中,K为炮眼密集系数,一般为0.8―1.0,岩石坚硬时取最大值,较小时取最小值;
E为周边眼距,一般取400―600mm,W为最小抵抗线。
5.选择装药结构与起爆方法
根据起爆药包所在位置不同,有正向装药与反向装药两种方式。
正向装药先将被动药包依次装入眼内,然后装入起爆药包。
所有药包和雷管的聚能穴一致朝向眼底,最后用炮泥填满炮孔。
反向装药,先将起爆药包装入眼底,然后再装被动药包,最后装满炮泥,并且雷管和药包的聚能穴一致朝向眼口。
这样炮轰波由里向外传播,与岩石朝向自由面的方向一致,有利于反射拉伸波破碎岩石,同时起爆药距自由面较远,爆炸气体不会立即从眼口冲出,爆炸能量能得到充分利用,因此能取得较好的爆破效果。
5.钻眼爆破安全及注意事项
(1).钻眼爆破安全技术
钻眼爆破安全技术必须严格按《煤矿安全规程》有关规定执行。
一般应注意以下事项:
1、钻眼安全注意事项
1)开眼时必须使钎头落在实岩上,如有浮矸,应处理好后在开眼。
2)不应许在残眼上继续钻眼
3)开眼时给风闸门不要突然开大,待钻进一段后,在开大
4)为防止断钎伤人,推进凿岩机是不要用力过猛,更不要横向用力,凿岩时钻工应站稳,应随时提防突然断钎
5)一定要注意把胶皮风管与风钻接牢,以防脱落伤人
6)缺水或停水时,应立即停止钻眼
(2).爆破安全注意事项
1)在规定的安全地点装配起爆药卷
2)爆破母线要妥善的挂在巷道的侧帮上,并且要和金属物体、电缆、电线离开一定距离;
装药前要试一下爆破母线是否贯通
3)装药前应检查顶板情况,撤出设备与机具,并切断除照明以外的一切设备的电源、照明灯及导线也应撤离工作面一定的距离
4)检查工作面20m范围内的瓦斯含量,并按《煤矿安全规程》有关规定处理
5)装药前要细心地将药卷送到眼底,防止擦破药卷、装错雷管段号、拉断角线。
有水的炮眼,尤其是底眼,必须使用防水药卷或药卷加防水套,以免受潮距爆
6)爆破后要等工作面通风散烟后,爆破员率先进入工作面,并进检查认为安全后方能进行工作
7)装药连线后应由爆破员与班组长进行技术检查,做好爆破前的安全布置
发现瞎炮应及时处理,如瞎炮是有连线不良或错连所造成,则可重新连线补爆;
如不能补爆,则应在距原炮眼0.3m外钻一个平行的炮眼,重新装药爆破。
炮孔布置之图如下:
根据
N=3.3×
3√fS2所以N=29