巷道断面设计与施工课程设计.docx

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巷道断面设计与施工课程设计巷道断面设计与施工课程设计课程设计巷道断面设计与施工（支护）一、设计依据二、巷道断面设计1、巷道断面形状的选择2、巷道断面尺寸的确定

（1）巷道净宽的确定

（2）巷道拱高和壁高的确定（3）道床参数3用通风校核巷道断面4布置巷道水沟5.绘制巷道断面施工图三巷道支护设计1.支护方式的确定

（1）锚杆的选定

（2）锚杆参数计算（3）锚杆长度计算（4）锚杆间距计算（5）锚杆直径2.锚杆支护施工

（1）钻锚杆眼

（2）安装锚杆3.喷浆支护四劳动组织和施工管理

（1）劳动组织

（2）施工管理（3）作业循环图表五安全技术措施

（1）凿岩安全技术措施

（2）爆破安全技术措施（3）装岩安全技术措施（4）锚杆支护安全技术措施（5）喷浆作业安全技术措施（6）其他安全技术措施六结束语主要参考文献：

井巷工程中国矿业学院等编第一章设计依据1.本设计主要依据以下给定条件：

（1）某矿山运输大巷采用ZK7-6/250架线式电机车，3吨底卸式矿车运输，巷道内铺设双轨。

（2）岩石坚固性系数为6（3）矿井涌水量3.5L/S（4）使用YTP-26凿岩机钻眼，普通岩石硝铵炸药爆破，耙斗装岩机装岩；（5）采用掘支单行作业，一次成巷的施工方法（两掘一锚）（6）该矿山实行三、八工作制（7）压风管直径108mm,水管直径50mm（8）井下最大班同时作业人数为100人（若选择三心拱断面，电机车导电弓子不允许进入小圆弧）2.本设计依据安全第一预防为主的方针进行设计3.本设计依据矿山安全规程进行设计第二章巷道断面设计第一节巷道断面形状的选择由于巷道断面形状多种多样，但根据给定条件和经济，技术，安全四方面考虑，我们应选择合理的巷道断面。

下图给定我们相关巷道断面的不同情况：

名称使用说明备注矩形断面矩形断面利用率高，承载能力低，一般用于定压，侧压都小，服务年限短的巷道梯形断面梯形的断面利用率较拱形高，但承压性能较拱形差，故梯形断面常用于服务年限不长，断面较小或围岩稳定，地压不大的巷道，梯形断面常用于木材，金属，钢筋，混凝土等棚式支架的巷道半梯形断面同梯形断面差不多半圆拱形断面承载性能比较好，拱部成形比较容易，施工简单，普遍用于开拓巷道和硐室圆弧拱形断面多用于采区巷道三心拱形断面断面利用率比较高，施工比较方便封闭拱形断面底鼓严重椭圆形断面四周压力大但不均匀圆形断面四周压力均匀由上述可知，选择断面形状，必须综合考虑巷道围岩的性质，地压的大小和方向，巷道的服务年限，用途，位置。

巷道的支护方式和支架材料三大基本因素，通常根据前两个因素决定支护方式，支架材料。

根据力学性质选择巷道断面形状。

从给定的条件我们选择的巷道断面形状是三心拱。

第二节巷道断面尺寸的确定1巷道净宽的确定由下表（mm）运输设备类型宽度（A）高度（H）运输设备类型宽度（A）高度（H）ZK-71067-9/250架线式电机车1060-13601550XK8-6/110A蓄电池电机车10541550ZK14-79/550架线式电机车133516001吨固定式矿车8801150ZK10-679/550-7C架线式电机车10511212135016001.5吨固定矿车10501150XK2.5-6/48A蓄电池电机车92015503吨底卸式矿车12001400TD75固定式输送机15151200SPJ-800吊挂胶带输送机1200900可知：

ZK7-6/250电机车宽取1360mm，高取1550mm，3吨底卸式矿车宽1200mm，高1400mm.根据矿山安全规程并参考标准设计，取巷道人行道C=840mm,非人行道一侧宽a=400mm。

又由下表：

（mm）运输方式直线部分曲线部分1吨或0.5吨矿车1.5吨矿车3吨矿车600毫米轨距电机车900毫米轨距电机车1200130016001300160013001600180016001900可知：

两电机车之间距离为：

1600-（1360/21360/2）=240mm故巷道净宽度为：

B=a1bc1=4001360/216001360/2840=4006801600680840=124013601600=4200mm2确定巷道拱高H0三心拱形巷道拱高H0=B/3H0=1/34200H0=1400mm失跨比n=h0/Bn=1400/4200n=1/3查阅相关资料可知道：

大圆圆心角为：

67022，小圆圆心角为：

56019，大圆半径R为：

0.6924200=2904mm小圆半径r为：

0.2624200=1100.4mm弧长为：

1.3294200=5581.8mm3确定巷道壁高H3查阅资料可知道三心拱巷道壁高公式得：

按架线电机车导电弓子要求确定h3h3h4hc-h0R-公式中h4轨面起电机车架线高度，按矿山安全规程取h4=2000mm；hc道床总高度。

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/2a=4200/21080=1020mm故h32000+3201400+2906=1615mm按管道装设要求高度要求计算h3a按导电弓子距管子距离要求计算h3h5h7hb-公式中h5渣面至管子底高度，按矿山安全规划取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压气管直径，题给D=108mmb2轨道中线与巷道中线间距，b2=B/2-c=4200/2-（840+1360/2）=580mm故h31800+900+180-=1682mmb按电机车距管子距离的要求计算h3h5h7hb-=1927mm公式中A1电机车最大宽度，A1=1360mmm1电机车距管子间安全距离，取m1=200mm故h31800+900+180-=1967mm因是架线式电机车运输巷道，故按上述要求即可确定h3,综上计算，并考虑一定的余量，确定本巷道壁高h3=2000mm。

则巷道净高H=h3-hb+h0H=2000-180+1400H=3220mm4确定巷道净断面积S和净周长P查表可知：

净周长P=2.33B+2h2P=2.334200+21820P=13426mmP=13.4m净断面积S=B（0.26B+h2）S=4200（0.264200+h2）S=12.2m35道床参数常用道床参数mm钢轨型号公斤/米主要运输巷道，10度以下斜巷中巷及15度上山，下山道床总高度hc道渣高度hb渣面至轨面高度ha道床总高度hc道渣高度hb渣面至轨面高度ha241518360320200180160140270220140不铺130常用轨枕规格mm轨枕类型轨距轨型公斤/米全长全高上宽下宽木轨枕6001115182412001001201401201501609001518241600120140150160钢筋混凝土轨枕6001115181200130130120160140180900241700145170200预应力钢筋混凝土轨枕60015181200115100140巷道轨型选择及其技术特征毫米使用地点运输设备钢轨型号（公斤米）钢轨尺寸（毫米）理论重量公斤米高底宽头宽腰厚24.6井底车场，运输大巷10吨，14吨电机车7吨，8吨电机车无极绳绞车241815107909192807651403710.910718.0614.72上山，下山1吨矿车1.5吨矿车15159191767637377714.7214.72顺槽1吨矿车1.5吨矿车11151580.591667632377711.2014.7214.72第三节用风速校核巷道净断面积查资料可知，Vm=8m/s,查设计规范Vm=6m/s。

由井下最大班同时作业人数为100人可知通过大巷风量Q=4100/60=6.67m3/s,代入公式V=Q/S可得V=Q/S=6.67/12.2=0.5668m/s设计的大巷断面面积，风速没有超过规定，可以使用。

第四节布置巷道水沟一，排水沟设计巷道断面时，应根据矿井生产时通过巷道的排水量设计水沟，水沟通常布置在人行道一侧，并尽量少穿越运输路线，只是在特殊情况下，才将水沟布置在巷道中间或非人行道一侧。

平巷水沟坡度可取35，或与巷道的坡度相同，但不应小于3，以利于水流畅通。

运输大巷的水沟用混凝土浇筑。

为了行人方便，主要运输大巷和倾角小于15度斜井的水沟，应铺放钢筋混凝土预制盖板，盖板顶面要和道渣面相平。

在无运输设备的巷道或倾角大于15度的斜巷以及采区中间巷和顺槽，可不铺设盖板。

但本设计要求铺设盖板二，巷道管线布置管线布置的原则主要是保证安全和便于检修，其要点如下：

电力电缆与管道应布置在巷道的不同侧。

在梯形巷道内，电力电缆布置在人行道一侧的棚腿上部，管道则布置在另一侧下部，细管在上，粗管在下，与道渣面保持150毫米距离，以利于安装和检修，而且任何管子与运行车辆的距离都不小于200毫米。

在拱形巷道内，管道布置在人行道一侧，而其下部与道渣面或水沟盖板面保持1.8米和1.8米以上的距离，电力电缆布置在另一侧，距底板不得小于1米，与运行车辆的间距不得小于250毫米，力求布置在车辆高度之上。

拱形，梯形巷道水沟规格及材料消耗道类别号护类别流量净尺宽断面每米消耗材料坡度宽深净掘进盖板水沟345上宽下宽钢筋混凝土混凝土形大巷喷0860-970-1123003003500.1050.1141.3360.02260.114暶0960-1000-1133503003500.1140.1391.3360.02260.099喷86-17297-205112-2274004004000.1600.2031.6330.02760.133暶96-197100-227123-2454003504500.1690.2071.6330.02760.120喷172-302206-349227-3825005004500.2250.2722.0360.03230.152暶197-349227-403154-4505004505000.2380.2732.0360.03230.137喷302-374349-432382-4725005005000.2500.3062.0360.03230.161暶349-397403-458450-5125004505500.2610.3092.0360.03230.145区梯形式式式式0-7878-118118-157157-2430-9090-136136-181181-2800-100100-152152-202202-3132302502803501802202503002603003203500.050.070.030.110.1460.1740.1950.2360.0930.1040.1100.112第五节绘制巷道断面施工图第三章巷道支护设计第一节支护方式的确定1,巷道支护有以下几个种类:

锚杆支护,喷射混凝土与喷浆支护，锚喷支护等等.通过本设计给定的设计条件，结合它的岩石特征及服务年限，在这里我们选择锚喷支护。

下面是锚喷支护的相关理解：

喷锚支护【shotcrete-boltsupport】指的是借高压喷射水泥混凝土和打入岩层中的金属锚杆的联合作用（根据地质情况也可分别单独采用）加固岩层，分为临时性支护结构和永久性支护结构。

喷混凝土可以作为洞室围岩的初期支护，也可以作为永久性支护。

喷锚支护是使锚杆、混凝土喷层和围岩形成共同作用的体系，防止岩体松动、分离。

把一定厚度的围岩转变成自承拱，有效地稳定围岩。

当岩体比较破碎时，还可以利用丝网拉挡锚杆之间的小岩块，增强混凝土喷层，辅助喷锚支护。

作用原理：

喷锚支护在洞室开挖后，支护及时，与围岩密贴，柔性好，有良好的物理力学性能。

它能侵入围岩裂隙，封闭节理，加固结构面和层面，提高围岩的整体性和自承能力，抑制变形的发展。

在支护与围岩的共同工作中，有效地控制和调整围岩应力的重分布，避免围岩松动和坍塌，加强围岩的稳定性。

它不象传统的模筑混凝土衬砌那样，只是在洞室开挖后被动地承受围岩压力，而是主动地加固围岩。

目前，对喷锚支护作用原理的研究还不完善，有待进一步探索和改进。

设计原则和方法：

根据岩体的产状，将围岩按大类分为整体、块状、层状和软弱松散等几类。

不同结构类型的围岩，开挖洞室后力学形态的变化过程及其破坏机理各不相同，设计原则也有差别。

对于整体状围岩，可以只喷上一薄层混凝土，防止围岩表面风化和消除表面凹凸不平以改善受力条件；仅在局部出现较大应力区时才加设锚杆。

在块状围岩中必须充分利用压应力作用下岩块间的镶嵌和咬合产生的自承作用；喷锚支护能防止因个别危石崩落引起的坍塌。

通过利用全空间赤平投影的方法，查找不稳定岩石在临空面出现的规律和位置，然后逐个验算在危石塌落时的力作用下锚杆或喷射混凝土的安全度。

在层状围岩中，洞室开挖后，围岩的变形和破坏，除了层面倾角较陡时表现为顺层滑动外，主要表现为在垂直层面方向的弯曲破坏，用锚杆加固使围岩发挥组合梁的作用。

软弱围岩近似于连续介质中的弹塑性体，采用喷锚支护时，宜将洞室挖成曲墙式，必要时加固底部，使喷层成为封闭环，用锚杆使周围一定厚度范围内的岩体形成“承载环”，以提高围岩自承能力。

1）锚杆的选定：

锚杆的选定：

锚杆锚杆种类种类优点优点缺点缺点金属金属楔缝式锚楔缝式锚杆杆结构简单结构简单,加工容易加工容易,使用可靠使用可靠锚固力大锚固力大不能回收不能回收,孔深孔深要求比较严格要求比较严格,在软在软岩中不宜使用岩中不宜使用金属金属倒楔式锚倒楔式锚杆杆结构简单结构简单,加工容易加工容易,对眼孔要对眼孔要求不严求不严,可以回收可以回收钢筋钢筋砂浆锚杆砂浆锚杆加工方便加工方便,成本低廉成本低廉,锚固力大锚固力大而持久而持久,砂浆没有硬化砂浆没有硬化时时,锚杆不能承载锚杆不能承载,在在围岩破碎处不宜使围岩破碎处不宜使用用水泥水泥卷锚杆卷锚杆锚固力大锚固力大,承载快承载快,制作简单制作简单,成成本低本低树脂树脂锚杆锚杆锚固力较大锚固力较大,胶凝股化速度快胶凝股化速度快,能在几个小时内获得较高的初锚能在几个小时内获得较高的初锚能力能力摩擦摩擦式金属锚式金属锚杆杆安装简便安装简便,耗时耗时12分钟分钟,超超深即可深即可,对岩石表面层的加固能力对岩石表面层的加固能力强强,锚固力不受爆破震动锚固力不受爆破震动,围岩移动围岩移动及时间的影响及时间的影响,有让压性有让压性对钻孔孔径要对钻孔孔径要求很严格求很严格,管壁薄管壁薄,不不宜作永久支护宜作永久支护,价格价格较贵较贵综合上面的条件，我们选择的摩擦式金属锚杆综合上面的条件，我们选择的摩擦式金属锚杆2）锚杆参数的计算锚杆参数的计算a）锚杆的长度锚杆的长度L=（1.1B/10）b）锚杆间距锚杆间距D0.5L式中式中B巷道或硐室跨度巷道或硐室跨度N围岩稳定性影响系数围岩稳定性影响系数,规定如下规定如下:

类（稳定性较好）围岩类（稳定性较好）围岩,N=0.9类（中等稳定）围岩类（中等稳定）围岩,N=1.0类（稳定性较差）围岩类（稳定性较差）围岩,N=1.1类（部稳定）围岩类（部稳定）围岩,N=1.2综上我们可算得锚杆的长度为综上我们可算得锚杆的长度为1.5米米,锚杆间距为锚杆间距为0.75米米c）每米巷道锚杆消耗每米巷道锚杆消耗N=（2（P/2M）+1）/MP为锚杆消耗周长为锚杆消耗周长=1.57B2其中其中B2为巷道计算掘进宽度，根据为巷道计算掘进宽度，根据公式可算得公式可算得B2=4550mm，因此，因此P=7.143MM为锚杆间距，为锚杆间距，M=0.75米，故米，故P/2M=4.46,取取4根，故根，故N=24+1/0.8=11.3根根d）锚杆直径锚杆直径由于由于YTP-26凿岩机孔径在凿岩机孔径在34-42mm之间，而摩擦式金属锚杆之间，而摩擦式金属锚杆的管径在的管径在38-41.5mm之间，管壁厚之间，管壁厚2.0-2.5mm,开缝开缝14mm,故我故我们选择锚杆直径为们选择锚杆直径为41.5mm,锚杆眼宽锚杆眼宽40mm。

第二节锚杆支护施工锚杆支护工操作规程锚杆支护工操作规程一、主要危险源ZSJ设备管理资源网1支护不合格，控顶距离超过规定，“敲帮问顶”不规范，空顶作业。

ZSJ设备管理资源网2人员站位不当，操作失误。

ZSJ设备管理资源网3设备不完好，保护装置不齐全。

ZSJ设备管理资源网4过断层破碎带、煤层松软区、地质构造变化带、地应力异常区、动压影响区等围岩支护条件复杂区域及其他特殊地点，未采取加强支护措施。

ZSJ设备管理资源网5高空作业未使用保险绳。

ZSJ设备管理资源网6进行锚杆拉力测试时，人员站位不当。

ZSJ设备管理资源网二、适用范围ZSJ设备管理资源网第1条本操作规程适用于掘进工作面从事锚杆支护作业的人员。

ZSJ设备管理资源网三、上岗条件ZSJ设备管理资源网第2条上岗前必须经过专门技术培训，考试合格后，持证上岗。

ZSJ设备管理资源网第3条锚杆支护工必须熟知巷道断面尺寸、支护形式、支护技术参数和质量标准；了解钻眼机具的结构、性能，掌握其使用方法，并能进行保养和一般故障的处理。

ZSJ设备管理资源网四、安全规定ZSJ设备管理资源网第4条作业前必须进行本岗位危险源辨识，作业时必须严格执行“手指口述”。

ZSJ设备管理资源网第5条钻眼操作执行本规程中有关规定。

ZSJ设备管理资源网第6条在工作过程中必须坚持“敲帮问顶”，及时清理危岩活石，在确保顶帮安全的前提下方可作业。

顶帮遇到大块断裂煤（矸）或煤（矸）离层时，应首先设置临时支护，保证安全后，再顺着裂隙、层理将断裂或离层煤（矸）清理掉，不得强挖硬刨。

ZSJ设备管理资源网第7条严禁空顶作业，临时支护必须紧跟迎头，其支护形式、规格、数量、使用方法、控顶距离必须严格执行作业规程规定。

ZSJ设备管理资源网第8条对于断层破碎带、煤层松软区、地质构造变化带、地应力异常区、动压影响区等围岩支护条件复杂区域及其他特殊地点，必须制定专门措施，采取加密锚杆、全长锚固、锚索加固、加点柱及架棚等加强支护措施。

ZSJ设备管理资源网第9条锚杆支护作业时，如遇顶板出现淋水或淋水加大、层理（节理）发育、突发性片帮掉渣、巷道不易成型、钻眼速度异常、放煤炮、顶底板及两帮移进量显著增加等情况时，应立即停止作业，立即撤出人员至安全地点，向调度室和队值班领导汇报。

ZSJ设备管理资源网第10条严禁使用不符合规定的支护材料ZSJ设备管理资源网1不符合作业规程规定的锚杆和配套材料及锈蚀、变形、弯曲、径缩的锚杆杆体。

ZSJ设备管理资源网2过期失效、凝结的锚固剂。

ZSJ设备管理资源网3网格偏大、强度偏低、变形、锈蚀的金属网。

ZSJ设备管理资源网第11条锚杆眼的直径、间距、排距、深度、方向（与岩面的夹角）等，必须符合作业规程规定。

对不符合要求的锚杆眼，不得安装锚杆。

ZSJ设备管理资源网第12条锚杆要随钻眼随安装。

安装锚杆前，应将锚杆孔壁冲洗干净，软岩使用锚杆支护时，必须全长锚固。

ZSJ设备管理资源网第13条安装锚杆时，必须使托盘（或托梁、钢带）紧贴岩面，未接触部分必须楔紧垫实，不得松动。

ZSJ设备管理资源网第14条锚杆要用机械或力矩扳手拧紧，并用扭矩扳手进行预紧力检测，确保锚杆预紧力符合规程规定。

ZSJ设备管理资源网第15条锚杆必须按规定做拉力试验，对锚杆锚固力进行抽查，并做好记录，不合格的锚杆必须重新补打。

煤巷必须进行顶板离层监测，并用记录牌板显示。

ZSJ设备管理资源网第16条巷道支护高度超过2.5m或倾角较大的上下山巷道进行支护施工时，要有可靠的工作台。

ZSJ设备管理资源网五、操作顺序ZSJ设备管理资源网第17条锚杆支护工必须按以下顺序进行操作：

ZSJ设备管理资源网1敲帮问顶，处理危岩悬矸。

ZSJ设备管理资源网2进行临时支护，检查毛断面规格尺寸。

ZSJ设备管理资源网3钻眼。

ZSJ设备管理资源网4安装锚杆、网、钢带（梁）。

ZSJ设备管理资源网5检查、整改支护质量，清理施工现场。

ZSJ设备管理资源网六、操作准备ZSJ设备管理资源网第18条锚杆支护前须做好以下准备工作：

ZSJ设备管理资源网1备齐锚杆、网、钢带、锚固剂等支护材料，并检查支护材料是否合格。

ZSJ设备管理资源网2检查施工所需风、水、电。

ZSJ设备管理资源网3准备好所使用的钻具，并对钻眼机具的完好状况进行全面检查。

ZSJ设备管理资源网4按中腰线检查巷道毛断面的规格、质量，处理好不合格的部位。

ZSJ设备管理资源网七、正常操作ZSJ设备管理资源网

（一）锚杆支护ZSJ设备管理资源网第19条敲帮问顶，处理危岩悬矸。

ZSJ设备管理资源网第20条及时按照作业规程规定进行临时支护。

ZSJ设备管理资源网第21条定锚杆眼位：

按设计要求定锚杆眼位，并做好标记。

ZSJ设备管理资源网第22条钻锚杆眼：

按设计锚杆深度、角度进行锚杆眼施工，使用钻眼机具和钻杆，钻杆规格要符合作业规程规定。

第23条钻锚杆眼时，应从外向里、先顶后帮进行，钻顶部锚杆眼时先中间后两边。

高度较低的巷道打锚杆眼时要使用长短套钎。

ZSJ设备管理资源网第四章劳动组织和施工管理第一节劳动组织实行一次成巷的施工方法,必须有与之相适应的劳动组织,才能保证各项施工任务的顺利完成.实践证明,综合工作队是行之有效的劳动组织形式.综合工作队的主要特点是,将巷道施工中的主要工种和辅助工种都组织在一起,既有效明确的分工.油要在统一领导下密切配合和协作,共同完成各项施工任务。

它具有以下优点：

1）各工种互相协调，可以消除工种之间工作量不均衡的现象，从而能充分利用工时，提高工效。

2）各工种处于统一指挥和调动之下，工序的衔接紧密，可减少和避免相互影响，有利于缩短循环时间；3）各主要工种和辅助工种人员的目标一致，思想统一，是一个团结协作的有机整体，有利于加快施工速度和提高工程质量。

综合工作队的规模，可根据各地区特点，工作面运输提升条件等确定。

一般有单独运输系统的施工工程，如平硐和井下独头巷道，可以组成包括掘进，支护，掘砌水沟，铺轨，运输，机电检修，通风等工种的大型综合工作队。

当许多工作面合用一套运输，检修系统时，如井底车场，运输大巷及运输石门等，可组成只有掘进，支护，掘砌水沟等工作的小型综合工作队。

第二节施工管理在一次成巷施工中，为了充分利用工时，提高施工速度和质量，做到安全生产，减少材料消耗，必须建立以工种岗位责任制为中心的各项规章制度。

1、工种岗位责任制工种岗位责任制就是按照工作性质，将每一小班的全体