圆弧拱巷道断面设计.docx

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圆弧拱巷道断面设计

13级采矿工程专业

《井巷工程》课程设计说明书

学号：

8

XX：

边晨辉

班级：

采矿

（1）班

指导老师：

王文

设计成绩：

设计时间:

2015-12-17

题目

某煤矿年设计生产能力500万t/a，低瓦斯矿井，最大涌水量300

/h。

通过运输大巷涌水量为140

/h，采用ZK14—9/550架线电机车牵引5.0t底卸式矿车运输，大巷围岩稳定（f=4.5），大巷通风量为92

/s巷道敷设一趟

=220mm的压风管和一趟

=150mm的供水管。

采用圆弧拱形断面。

一.选择合适的巷道断面形状

年产500万吨矿井的运输大巷，一般服务年限在25年以上，采用900mm轨距双轨运输的大巷，穿过稳定岩层（f=4.5），故选用价格低廉，质量轻，锚固力大的玻璃钢锚杆与喷射混凝土支护，圆弧拱形断面。

二.设计双轨直线段的巷道断面

（一）确定巷道净宽度B

查表2.2可知ZK14—9/550电机车宽A1=1335mm、高h=1550mm，5t底卸式矿车宽1520mm、高1550mm。

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2.3知该双轨中线距b=1800mm，则两电机车之间距离

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

（二）确定巷道拱高h0

圆弧拱形巷道拱高：

圆弧拱形巷道半径R取B=4820mm

由《采矿工程师手册》5—27查得当

=

时，R=0.541667B，

R=0.541667

4800mm=2611mm

（三）确定巷道壁高h3

1.按架线式电机车导电弓子确定h3

由表2.3中半圆拱形巷道壁高公式得：

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2.9选用30kg/m钢轨，再查表2.11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

2410mm+1005mm

1750mm

1665mm

2.按管道装设要求确定

式中

——道碴面至管子底高度，按《煤矿安全规程》取

=1800mm；

——管子悬吊件总高度，取

＝900mm;

由表2.11取

=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

——轨道中线与巷道中线间距，

1772mm

3.按人行高度要求确定

式中

为距离巷道壁的距离。

距墙壁

处的巷道有效高度不小于1800mm。

100mm，一般取

=200mm。

2023mm

综上计算，并考虑一定的余量、确定本巷道壁高度为

2100mm。

则巷道高度

按0.1m进级原则，取H=3500mm

（四）确定巷道净断面积

和净周长

由表2.7公式得净断面积

式中

——道碴面以上巷道壁高，

则

净周长

（五）用风速校核巷道净断面积

查表2.8可知vmax=8m/s，已知通过大巷风量最大值Q=92

/s代入式得；

设计的大巷净断面面积，风速没有超过规定，可以使用。

（六）确定巷道设计掘进断面尺寸和计算掘进断面尺寸

1.选择支护参数

采用锚喷支护，根据巷道净宽

、穿过中等稳定岩层、服务年限为25年以上等条件，

确定选用锚固可靠、锚固力大的玻璃钢锚杆，考虑到可靠性，取锚杆长L=1.8m,直径取d=17mm查《煤巷锚杆支护理论与成套技术》选用K60—17C型玻璃钢锚杆，其单位长度质量为0.38kg/m,取锚杆间排距为1.0m

1.0m；托板为

厚

的方形钢板。

混凝土层厚100mm，分两次喷射，每次喷射50mm厚，故支护厚度T=

=100mm。

2.选择道床参数

根据巷道通过的运输设备，已选30kg/m钢轨，其道床参数

，

分别是410mm和220mm，道砟面至轨面高度

。

采用钢筋混凝土轨枕。

3.确定巷道掘进断面尺寸

由表2.7计算公式得：

巷道设计掘进宽度：

巷道计算掘进宽度：

巷道设计掘进高度：

巷道计算掘进高度：

巷道设计掘进断面面积：

巷道计算掘进断面面积：

三.布置巷道水沟和管线

已知通过巷道的最大涌水量为300m³/h，现采用水沟坡度为0.3%，查表2.12得水沟深度为450mm，水沟宽度为500mm，净面积为

，掘进断面面积为

。

，每米水沟盖板用钢筋

、混凝土

，水沟用混凝土

。

管子悬吊在人行道一侧，电力电缆挂在非人行道一侧，通讯电缆挂在管子上方，如施工图所

示：

四.计算巷道掘进工程量和材料消耗量

由表2.7计算公式得：

每米巷道拱与墙计算掘进体积：

m³

每米巷道墙角计算掘进体积：

m³

每米巷道墙与拱喷射材料消耗：

m³

每米巷道墙角喷射材料消耗：

m³

每米巷道喷射材料消耗（不包括损失）：

m³

每米巷道锚杆消耗：

式中

——计算锚杆消耗周长，

MM’——锚杆间排距，M=1.0m；

故

根

折合重量为：

已知玻璃钢锚杆单位长度质量为0.38kg/m，故其折合质量为

0.38NL=0.38kg/m

10.14

1.0m=3.85kg

由于每个锚杆安装2个树脂药卷，则每米巷道树脂药卷消耗，

支。

每排锚杆数为：

每排树脂药卷数：

每米巷道粉刷面积：

式中

——计算净宽，

故

五.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

运输大巷特征表

围岩类别

断面面积/㎡

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

排列方式

间排距

锚杆长

直径

Ⅲ

14.6

16.75

5020

3820

100

玻璃钢锚杆

方形

1000

1800

17

14.7

围岩类型

计算掘进工程量/m³

锚杆

数量

/根

材料消耗

粉刷

面积

/㎡

巷

道

墙

角

喷射材料/m³

锚杆

托板/个

树脂药卷/个

Ⅲ

17.06

0.35

10.14

1.07

10.14

20.28

10.07

运输大巷每米工程量及材料消耗表

六．设计总结

通过为期一周的设计，我对《井巷工程》认识有了新的提高，这是只了解理论，不做系统的设计无法达到的水平。

首先我了解到煤矿行业标准设计原则，各种设备型号及参数与巷道尺寸的关系，以及各种管道电缆布置位置和允许安全间隙，还有各种设备与设备之间安全间距，设备与巷道壁在不同的采煤方式下，人行道宽度有着不同的宽度要求。

这些专业性的东西实在太多了，我就不一一细说了。

这次设计使我对自己毕业后所从事的工作有了新的认识，增强了我的动手能力，参考工具书能力，以及独立思考，独立决绝问题的能力。

我发现井巷设计中公式虽多，但要是理解了，那些计算公式就用起来很顺手，只要善于思考，做完一种类型的设计，其他类型的设计也会以此原则来做。

毕竟，巷道的大小，断面形状，支护参数，安全间隙是无数杰出的工程技术人员在实际生产实践中总结出来的，只要搞懂设计原则，我们做的设计就是合格的，可指挥生产的。

当然，这次设计我也在设计中犯了许多错误，但正因为这些错误，使我的设计才更加完善，更加专业，使我搞明白了错在那里，为何而错，正是所谓“吃一堑长一智”当然我也有自己做的好的地方，虽然我做的慢，但我还是独立的依靠自己和指导老师的帮助，做到了知其然，知其所以然。

尽最大努力将自己的设计做的专业，完善。

最后感对我悉心指导的海峰老师，感你对我不懂之处细心的讲解，感你不辞辛苦大晚上都来教室给我们做指导，我只想说声“老师您真的辛苦了”。

七．参考文献

[1]宋宏伟井巷工程.煤炭工业出版，2006.

[2]煤矿安全规程2012版.

[3]采矿工程师手册上中下.

[4]煤巷锚杆支护理论与成套技术