巷井工程课程设计.docx

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巷井工程课程设计

井巷工程课程设计

说明书

姓名：

www

学院：

www

专业：

采矿工程

班级：

www

学号：

www

指导老师：

www

前言

煤炭工业是国民经济中的基础工业，它为许多重要工业部门提供原料和能源。

我国能源结构以煤为主的格局在今后较长的一段时间内不可能改变，国民经济的发展将对煤炭产业的增长提出更高的要求。

而煤炭工业生产的发展，又取决于煤炭工业基本建设及开拓延伸工作能否及时的、持续不断的提供煤炭的场地。

所以为了更好的将所学到的知识运用到实践当中，学习井巷课程设计是《井巷工程》课程的重要环节之一。

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来解决设计中相关的问题。

巩固提高所学的专业知识，使其理论联系实际。

培养和锻炼学生独立工作能力，分析和解决问题的能力。

培养学生在设计、计算、绘图、查阅和运用科技文献资料、正确编写专业技术文件等方面的能力。

熟悉煤炭工业有关的方针政策、规程、规范和技术规定等，充分开发智力潜力，建立全面经济观念，为毕业后工作奠定坚实的基础。

由于本人水平有限，不足之处还请老师谅解并指证。

第1章、运输大巷断面设计

第一节、净断面尺寸设计

第二节、断面水沟和管线布置

第三节、掘进断面尺寸设计

第四节、计算工程量、材料消耗并编制相应表格

第五节、运输大巷断面图

第2章、巷道掘进爆破说明书及爆破图标，巷道循环作业图表

第一节、爆破说明书和爆破图表

第二节、巷道循环作业图表

第3章、交岔点平面尺寸设计及施工

第一节、交岔点平面尺寸设计

第二节、交岔点墙高设计

第三节、计算工程量、材料消耗、编制工程量及材料消耗表

第四节、施工方法

第五节、交岔点平面图，主巷、支巷及最大宽度处的断面图

参考文献

设计题目：

某煤矿年设计生产能力为240万吨，采用中央分列式通风。

由于上部水平煤炭资源即将采完，须延伸到下一水平生产。

据勘测，运输大巷穿过的岩层稳定性较好，岩石的坚固系数15，最大涌水量为120m3/h,该水平瓦斯涌出量为12m3/t.轨距采用600mm。

采用直墙拱形巷道断面。

运输大巷掘进至采区下部车场，需要开岔。

试设计：

1、运输大巷直线断的断面及支护参数；

2、运输大巷掘进施工爆破参数；

3、下部车场与运输大巷交叉点（机车的运行速度为2m/s）。

第1章、运输大巷断面设计

巷道断面设计是矿井开采设计中的一个重要组成部分，贯穿矿井服务年限，属于施工图设计的范畴。

设计的巷道断面直接作为井下巷道施工的依据，也是进行井下工程概预算的依据。

巷道断面设计的原则是：

在满足安全、生产和施工要求的条件下，力求提高断面利用率，取得最佳的经济效果。

巷道断面设计的内容与步骤是：

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、通风量和行人要求等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的尺寸，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。

第1节、净断面尺寸设计

1、选择巷道断面形状

年产240万吨的大型矿井下一水平的运输大巷，一般服务年限在50年以上，采用600mm轨距双轨运输的大巷，其净宽在3m以上，又穿过很坚硬较稳定的岩层，故选用螺纹钢树脂锚杆与锚喷混凝土支护，半圆拱形断面。

2、确定巷道净断面尺寸

（1）确定巷道净断面宽度B

因该矿井为高瓦斯矿井瓦斯绝对涌出量为61m3/min，根据安全规程必须建立瓦斯抽采系统，进行采前预抽，则采用架线式电机车，查表3-2知ZK10—6/250电机车宽A1=1060mm，高h=1550mm;3t底卸式矿车宽1200mm，高1400mm，故选A1=1200mm

根据《煤矿安全规程》取巷道人行道宽c=1000mm，非人行道一侧宽a=500mm。

又查表3-3知本巷双轨中线距b=1500mm，两侧电机车之间距离为：

1600-（1200/2+1200/2）=400mm>200mm

故巷道净宽度:

B=a1+b+c1=（500+1200/2）+1500+（1200/2+1000）=4200mm

（2）确定巷道拱高h0

圆弧形巷道拱高：

h0=B/2=2100mm

圆弧形巷道半径：

R=h0=2100mm

（3）确定巷道壁高h3

1、按架线电机车导电弓子要求确定h3

由表3-7中半圆拱形巷道拱高公式得h≥h4+hc–√（R-n）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3-10选30kg/m钢轨，再查表3-5得hc=410mm，道楂高度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=800/2=400；

b1—道轨中线与巷道中线间距，b1=B/2-a1=4200/2-1100=1000mm

故h3≥2000+400-√（2100-300）2-（400+1000）2=1269mm

2、按管道装设要求确定h3

h3≥h5+h7+hb–√R2–（K+m+D/2+b2）2

式中h5—渣面至管子底高度，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=4200/2-1600=500mm。

故h3≥1800+900+220-√21002-（400+300+335/2+500）2=1327mm

3、按人行道高度要求确定h3

式中，j为距巷道壁的距离。

距墙壁j处的巷道有效高度不小于1800mm。

j≥100mm，一般取200mm

h3≥1800+220-895=1125mm

综上计算，并考虑一定的余量、确定本巷道壁高为h3=1720mm，则巷道高度为H=h3-hb+h0=1720-220+2100=3600mm。

（4）确定巷道净断面积S和净周长P

由表3-7得净断面积S=B（0.39B+h2）

式中h2——道砟面以上巷道壁高，h2=h3-hb=1720-220=1500mm

所以

S=4200*（0.39*4200+1500）=13.2m2

净周长P=2.57*B+2*h2=2.57*4200+2*1500=13.8m

（5）用风速校核巷道净段面积

查表3-9，知Vmax=8m/s，又已知年生产能力为240万吨，瓦斯涌出量为12m3/t（61m3/min）采取了采前预抽的措施，所以瓦斯浓度对通风影响不大，根据通风安全课程设计知运输大巷通过的风量为矿井总风量，则依题意结合采矿学，通风安全学，井巷工程，煤矿安全规程设计并计算矿井总风量约为：

Q=（48+9+6+2）*1.2=78m3/s

已知通过大巷风量Q=78m3/s,代入公式得

V=Q/S=78/13.2=5.9<8m/s

设计的大巷净断面面积，风速没有超过规定，可以使用。

第2节、断面水沟和管线布置

1、水沟布置

已知通过巷道的水量为120m/h，现采用水沟坡度为5‰，由《井巷工程》查表3-12得：

水沟深度350mm，水沟净断面积为0.114m2,水沟掘进断面积为0.139m2,每米水沟盖板用钢筋1.336kg，混凝土0.0226m3,水沟用混凝土0.099m3。

一般要求如下：

1、水平巷道及倾角小于16度的倾斜巷道的水沟，一般布置在人行侧。

当非人行侧有适当空间时，亦可布置水沟，但应尽量避免水沟穿越轨道和输送机。

2、在倾角大于16度的巷道中，当涌水量小或巷道较窄时，水沟与人行台阶可在巷道同侧平行或重叠布置；当涌水量较大或巷道较宽时，水沟和人行台阶可分设在巷道两侧。

3、专用排水巷道、中间设人行道的巷道、有底鼓的巷道和铺设整体道床的巷道，水沟也可布置在巷道中间。

4、巷道横向水沟，一般应布置在含水层的下方、上（下）山下部车场的上方、胶带机接头硐室的下方或出水点初。

（2）管线布置

（1）管道的布置为了安全、架设与检修的方便，应符合如下要求：

1、管道应布置在人行道一侧，管道的架设一般采用托架、管墩及锚杆吊挂等方式，并要考虑检修的方便；若架设在人行道上方管道上方，管道下方距道砟或水沟盖板的垂直高度不应小于1800mm，若架设在水沟上，应以不妨碍水沟清理为原则。

锚喷支护的主要运输巷道，可将管路锚吊在行人侧的顶部。

2、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是时，应不妨碍其他设备的维修与更换。

3、管道与运输设备之间必须留有不小于200mm的安全距离。

（2）电缆布置一般有如下要求：

1、电力电缆和通讯电缆一般不要敷设在巷道的同一侧。

如受条件限制设在同一侧时，通讯电缆设在动力电缆上方0.1m以上的距离处，以防电磁场作用干扰通讯信号。

2、电缆与压风管、供水管在巷道同一侧敷设时，必须敷设在管子上方，并保持0.3m以上的距离。

3、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，所以电缆悬挂高度一般为1.5~1.9m，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3.0m；电缆与运输设备之间距离不小于0.25m，电缆与风筒相互之间应保持0.3m以上距离。

4、高压电缆和低压电缆在巷道同侧敷设时，相互之间距离大于0.1m以上。

高压电缆之间、低压电缆之间的距离不得小于50mm，以便摘挂方便。

5、有煤尘瓦斯突出煤层中的回风巷，禁止设置动力电缆。

第3节、掘进断面尺寸设计

（1）选择支护参数

采用锚喷支护，根据巷道净宽4.2m、穿过较稳定岩层、服务年限大于50年等条件，确定选用锚固可靠、锚固力大的树脂锚杆，杆体为Φ18mm螺纹钢，每孔安装两个树脂药卷，锚固长度≥700mm，设计锚杆预紧力≥40kN，锚固力≥80kN。

锚杆长度2.0m，成方形布置，其间排距0.80m×0.80m，托板为8mm厚150mm×150mm的方形钢板。

喷射混凝土层厚T1=100mm，分两次喷射，每次各喷50mm厚。

故支护厚度T=T1=100mm。

锚杆支护的作用原理：

1、悬吊理论2、组合梁理论3、组合拱理论4、最大水平应理论

喷射混凝土的机理：

1、加固与防治风化作用2、改善围岩应力状态作用3、柔性支护结构作用4、与围岩共同作用

锚喷支护是锚杆与喷射混凝土联合支护的简称，二者又可单独使用，成为锚杆支护与混凝土支护。

锚杆支护还可与金属网联合进行支护。

它具有施工速度快、施工机械化高、成本低及节约材料等优点。

本巷道穿过坚固性系数为6~8的中等稳定的岩层，因此我们选择的是锚喷支护。

（1）锚喷支护的优点：

锚喷支护突破传统的支护形式和支护理论，不再是消极的承受围岩压力，而是尽量保持围岩的完整性，限制岩石的变形、位移和裂隙发展，充分发挥岩体自身的支承作用。

把围岩从荷载变为承载，变消极因素为积极因素，这是锚喷支护和一切旧支护形式最根本最本质的差别，也是锚喷支护大大优于其他支护形式的根本所在。

我国矿山大量使用锚喷支护的实践证明，锚喷支护不但可以用于比较稳定的岩层中，而且可以用于破碎带、断层带、有底鼓受强烈采动地压影响的巷道和大跨度的硐室。

锚喷支护与其他支护形式相比，在技术上和经济上具有