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