煤矿井巷工程课程设计论文.docx
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煤矿井巷工程课程设计论文
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所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
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3）中文摘要（300字左右）、关键词
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6）论文主体部分：
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8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：
理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：
任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩：
□优□良□中□及格□不及格
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
年月日
教学系意见：
系主任：
（签名）
年月日
第1章概述..............................................3
第2章地质与水文地质.......................................3
五巷道掘进断面尺寸的确定................................9
六巷道内水沟和管线的布置...............................10
第五章生产系统.............................................28
一通风................................................28
二煤岩的装载与运输......................................31
三支护.................................................33
第六章施工组织及主要技术经济指标36
一一通三防.............................................43
二凿岩放炮.............................................45
三顶板.................................................45
四防治水...............................................45
五机电.................................................46
六运输.................................................47
七其他.................................................48
第一章概述
一工程概述
玉龙煤矿位于内蒙古鄂尔多斯咿金霍洛旗，其地理坐标为：
东经110度06分27秒——110度08分04秒
北纬39度26分20秒——39度27分44秒
矿井设计生产能力为450万吨每年。
采用斜井开拓，倾斜大巷条带开采，通风方式为中央分裂抽风。
水平运输大巷布置在底板岩层中，服务年限为20年。
计划月进度80米每月。
二设计依据
矿井设计手册
井巷工程教材
煤矿安全规程及其他相关规范
第二章地质与水文地质条件
该矿属于低瓦斯矿井。
运输大巷穿过的岩层稳定性较好，属中等稳定岩层，f=9，最大涌水量240，采用ZK10--6250直流架线电机车，牵引3t矿车运输，内设压风管直径200一路和供水管直径180一路，另设动力，照明，通讯和信号电缆各一路。
第三章巷道断面设计及支护
玉龙煤矿年设计生产能力450万吨，为低瓦斯矿井，采用中央分列式通风，井下最大涌水量为240m³∕h。
采用ZK10-6/250直流架线式电机车牵引3t矿车运输。
该大巷穿过的岩层为中等稳定，岩石的坚固系数ƒ=9，大巷需通过的风量为30m³∕ｓ。
巷道内敷设一趟直径为200mm的压风管和一趟直径为180mm的水管。
一、选择巷道断面形状
年产450万吨矿井由于上部水平煤炭已基本开采尽，需要延伸到下一水平进行生产。
需要挖掘一条3000米的水平运输巷道一，采用600mm轨距双轨运输大巷，且穿过中等稳定岩层，所以选择树脂锚杆与喷射混凝土支护，半圆拱形断面。
断面形状
适用条件
半圆供形
目前开拓，准备巷道，而硐室普片采用的断面形状，多在顶压大侧压小，无底鼓得条件下使用。
圆弧拱形
由于光爆锚喷支护的推广，拱部成型好，施工方便，多用于准备巷道。
当跨度较大时，较半圆拱形断面利用率高。
三心圆拱形
与半圆拱形相比，拱顶承压能力差，但断面利用率较高，适用于围岩坚硬的开拓巷道、上（下）山和硐室。
梯形
顶板暴露面积较矩形小，可减少顶压，能承受稍大的侧压，多用于采区巷道。
矩形
断面利用率较高，多用于顶压，侧压都较小，维护时间不长的回采巷道。
马蹄形
用于围岩松软，有膨胀性，顶、侧压力很大，且有一定底压的巷道。
圆形
围岩松软、四周压力均很大，用其他形状不能抵抗围岩压力时采用。
椭圆形
当巷道四周压力很大，且分布不均时，根据顶压和侧压的大小，采用竖直或水平布置。
不规则形
在薄煤层中，为了不破坏顶板，使顶板保持一定的稳定性，断面形状视煤层赋存条件而定。
（摘自采矿设计工程设计手册）
二、确定巷道净断面尺寸
（一）确定巷道净宽度B
查表知ZK10-6/250电机车宽A1=1060mm，高h=1550mm；3t矿车宽1200m、高1400mm
根据《煤矿安全规程》，取巷道人行道宽C=840mm道一侧宽a=400mm，查表知本巷双轨中线距b=1500mm，则两电机车之间距离为：
1500–（1060/2+1060/2）=440mm>200mm
故巷道净宽度：
B=a1+b+c1=（400+1060/2）+1500+（1060/2+840）=3940mm
（二）确定巷道拱高h0
半圆拱形巷道拱高h0=B/2=1920mm。
半圆拱半径R=h0=1920mm。
（三）确定巷道壁高h3
1.按管道装设要求确定h3
式中
h5—砟面至管子底高度，按《煤矿安全规程》取h5=1800mm；
h7—管子悬吊件总高度，取h7=900mm；
A1—电机车宽度，A1=1060mm；
m—电机车距管子间距，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=3940/2-1440=480mm。
K—导电弓子宽度的一半，K=720/2=360mm
故
=1514mm
巷道类型
钢轨型号/kg·ｍ－１
道床总高度ｈｃ
道咋高度ｈｂ
道咋面至枕轨面垂高ｈａ
井底车场及主要运输巷道
30
410
220
190
22
380
220
160
采区运输巷道
上，下山
22
380
可不铺道砟，轨枕沿底板浮放，也可在浮放轨枕两侧充填掘进矸石
15
350
运输巷，回风巷
15
250
巷道轨枕选择
表3-10
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
22
采区巷道
2.4Mt/a及以上矿井送液压支架设备车
30,22
1.0t,1.5t
22,15
2.按人行高度要求确定h3
式中j——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j=200mm。
=1167mm
3.按架线电机车
查表中半圆拱巷道壁高公式的
h3≥h4+hc-
h4---轨面起电机车架线高度取为2000mm
hc--道床高度，查表选hc=410，hb=220mm
n--导电弓子距供壁的安全距离n=300mm
K--导电弓子宽度之半K=360mm
b1--道轨中心与巷道中心的间距b1=870mm
h3≥1417mm
综上计算，并考虑一定的余量，确定本巷道壁高为h3=1600mm。
则巷道高度H=h3+h0-hb=1600+1920-220=3300mm。
（四）确定巷道净断面积S和净周长P
查相关表得净断面积：
式中，h2——道砟面以上巷道壁高，
h2=h3-hb=1600-220=1380mm。
故
S=3940（0.39×3940+1380）=11.4㎡
净周长
2.57×3940+2×1380=12.9m
（五）用风速校核巷道净断面积
已知通过大巷风量Q=30m3/s，根据《煤炭工业设计规范》规定矿井主要进风巷的风速最高风速8m/s。
代入式中计算：
V=Q/S=30/11.4=2.63<8
设计的大巷断面面积、风速没超过规定，可以使用。
三、巷道的支护
（一）选择支护参数
本巷道采用锚喷支护，根据巷道净宽3.94m、穿过中等稳定岩层、服务年限20年等条件，确定选用锚固可靠、锚固力大的树脂锚杆，杆体为直径18mm螺纹钢，每孔安装两个树脂药卷，锚固长度得锚喷支护参数：
锚杆长2m，成方形布置，间距a=0.8m，排距a′=0.8m，锚杆直径d=18mm，喷射混凝土层厚T1=100mm，锚杆外露长度T2=50mm。
故支护厚度T=T1=100mm。
四选择道床参数
根据巷道通过的运输设备，已选用30kg/m钢轨，其道床参数道床总高度hc、道砟高度hb分别为410mm和220mm，道砟面至轨面高度ha=hc-hb=410-220=190mm，采用钢筋混凝土轨枕。
（三）确定巷道掘进断面尺寸
查相关表得：
巷道设计掘进宽度B1=B+2T=3940+2*100=4140
巷道计算掘进宽度B2=B1+2δ=4140+2×75=4390mm。
巷道设计掘进高度H1=H+hb+T=3300+220+100=3620mm。
巷道计算掘进高度H2=H1+δ=3620+75=3695mm。
巷道设计掘进断面面积
S1=B1（0.39B1+h3）=4140×（0.39×4140+1600）=13.31m²。
取S1=13.31m2。
巷道计算掘进断面积
S2=B2（0.39B2+h3）=4390×（0.39×4390+1600）=14.54m2。
取S2=14.54m2。
五、布置水沟和管线
已知通过本巷道的水量为60m3/h，现采用水沟坡度为0.3%，查相关表得：
水沟深500mm、水沟宽450mm，水沟净断面积0.225m2，水沟掘进断面面积0.272m2，每米水沟盖板用钢筋2.036kg、混凝土0.0323m3，水沟用混凝土0.152m3。
管子悬吊在人行道一侧，电力电缆挂在非人行道一侧，通信电缆挂在管子上
示。
六、计算巷道掘进工程量和材料消耗量
查相关表得：
每米巷道拱与墙计算掘进体积V1=S2×1=14.54m3
每米巷道墙脚计算掘进体积V3=0.2×（T+δ）×1=0.2×（0.1+0.075）=0.04m3
每米巷道拱与墙喷射材料消耗V2=［1.57（B2-T1）T1+2h3T1］×1=1.57（4.39-0.10）×0.10+2×1.60×0.10=0.994m3
每米巷道墙脚喷射材料消耗V4=0.2T×1=0.2×0.10=0.02m3
每米巷道喷射材料消耗（不包括损耗量）V=V2+V4=0.994+0.02=1.014m3
每米巷道锚杆消耗
式中P1——计算锚杆消耗周长，
P1=1.57B2+2h3=1.57×4.390+2×1.60=10.09m；
a、a′——锚杆间距、排距，a=a′=0.8m。
故
N=（10.09-0.5*O.8）/（0.8*0.8）=15.14根
折合重量为：
15.14*｛2.0*3.14*（0.018/2）*7850｝=60.46kg
式中l——锚杆长度，l=1.8m
d——锚杆直径，d=18mm
ρ——锚杆材料密度，ρ=7850kg/m3
由于每根锚杆安装2个树脂药卷，则每米巷道树脂药卷消耗：
M=2N=30.28支
每排锚杆数为：
0.8N=0.8×15.14≈12根
每排树脂药卷数为：
0.8M=0.8×30.28≈24支
每米巷道粉刷面积：
Sn=1.57B3+2h2=1.57×4.19+2×1.38=9.3m2
式中
B3为计算净宽，B3=B2-2T=4.390-2×0.1=4.19m
七、绘制巷道断面施工图、编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗量表
表1运输大巷特征
围岩类别
断面面积/m2
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
外露长度
排列方式
间、排距
锚杆长
直径
III
11.4
13.31
4140
3620
100
树脂
100
方形
800
2000
18
12.90
表2运输大巷每米工程量及材料消耗
围岩类别
计算掘进工程量/m3
锚杆数量
材料消耗/mm
粉刷面积/m2
巷道
墙角
喷射材料/m3
锚杆
钢筋/kg
药卷/卷
III
14.54
0.04
15.14
1.067
60.46
30.28
9.3
巷道断面图
第四章岩煤巷的施工
第1节工作面炮眼的布置
一炮眼数目的估算
炮眼数目直接影响着钻眼的工作量，爆破岩石的快度，巷道形状等，炮眼数目决定岩石的性质，巷道断面形状和尺寸，炮眼直径和炸药性能。
合理的炮眼应以保证爆破效果的实现为原则。
炮眼数目可以根据单位炸药消耗量，按下估算：
N=qSmn/ap
N--炮眼数目
q--炸药消耗量
S--巷道掘进断面积
m--每个药卷长度
a--装药系数，即装药长度与炮眼长度之比，一般0.5左右；
P--每个药卷的重量
①选择药卷型号直径32mm长度150mm重150g，
②ｆ＝９，查表的ｑ＝１.63kg/m３；
③Ｓ＝13.31m2，
所以，Ｎ＝（１.63×13.31×0.15×0.9）/0.5×0.15≈39个
二 掏槽眼的布置
掏槽眼的作用是首先将工作面的部分岩石破碎下来并抛出，为其他炮眼的爆破创造附加自由面。
因此，掏槽眼效果的好坏对爆破循环进尺起决定性作用。
工作面上各类炮眼布置是“抓两头，带中间”。
即首先选择掏槽方式和掏槽眼位置，其次是布置好周边眼，最后根据断面大小布置崩落眼。
掏槽眼通常布置在断面的中央偏下，并考虑崩落眼的布置较为均匀和减少崩坏支护及其他设备的可能。
周边眼一般布置在巷道断面轮廓线上，顶眼和帮眼按光面爆破要求，各炮眼相互平行，眼底落在同一平面上。
崩落眼均匀地布置在掏槽眼和周边眼之间，以掏槽眼形成的槽腔为自由面层层布置。
为了获得良好的爆破效果，必须正确地布置工作面炮眼，合理确定爆破参数，选用适宜的炸药和改善爆破技术。
掘进工作面的炮眼，按其用途和位置可分为掏槽眼、辅助眼和周边眼三类。
其起爆顺序是延期起爆，即先掏槽眼，其次辅助眼，最后周边眼，以保证爆破效果。
掏槽眼一般布置在巷道断面的中央偏下位置，便于打眼时掌握方向，并有利于其他炮眼能借助岩石的自重崩落。
掏槽的方式按方向分为三大类：
斜眼掏槽，直眼掏槽，混合式掏槽；
眼掏槽包括锥形掏槽，楔形掏槽
在这里选择斜眼掏槽中的楔形掏槽，掏槽眼的个数根据断面的大小和岩石坚固程度决定，一般6-8个，在这里取6个置3排3对共6个与工作面成65°夹角的炮孔，。
槽口宽度一般为1.0--1.4m，取为1.2m,掏槽的排距约0.3-0.5，取为0.5，眼深比一般的炮眼加深200mm，取炮眼深度2.2m。
三 周边眼的布置
周边眼包括顶眼，帮眼和底眼，是暴落巷道周边岩石，最后形成设计轮廓的炮眼，周边眼的布置合理与否，直接影响巷道成型是否规整。
现采用光面爆破，光爆周边眼的间距与最小抵抗线存在一定比例关系
K=E/W
K--炮眼密集系数，一般为0.6--1.0
E--周边眼间距，一般取0.4--0.6m
W--最小抵抗线，最外一圈辅助眼与周边眼的距离m
取k=0.2，E=0.6则w=0.6/1.0=0.6
查表取周边眼的直径为42mm
四辅助眼的布置
辅助眼又称崩落眼，是大量崩落岩石并继续扩大掏槽的炮眼，辅助眼要成圈的均匀的排布在周边眼和掏槽眼之间。
其间距为500mm--700mm，取辅助眼的间距为500mm。
爆破方向一般垂直于工作面，装药系数一般为0.4--0.6，取为0.5，炮眼深度取2.2m。
五工作面实际炮眼数目
N=a+b+c+d+e+f
N--工作面炮眼的总数
a--掏槽眼数目
b--周边眼顶眼
C--周边眼帮眼
d--周边眼底眼
e--辅助眼
a=6
b=（0.5×2π×1.92）/0.6=10
c=（h3+0.1）×2－0.2×2/间距=｛（1.7×2）－0.4｝/0.5=6
d=B1/间距=4.14/0.6=7
e=｛S
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