井巷工程课程设计单轨平巷设计.docx
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井巷工程课程设计单轨平巷设计
单轨平巷设计。
该平巷为某铜矿运输巷道，服务年限17年。
设计长度185米，巷道运输量700吨/天。
该平巷布置在矿体下盘，下盘为泥质白云岩与板岩，不稳固，f=4~6；体重为2.77吨/米3，松散系数1.57。
最大涌水量35.35米3/小时。
巷道通风量85米3/秒。
设计进尺150米/月。
矿山设计年产量72万吨/年。
要求：
说明书用A4纸双面打印，正文用四号宋体。
第一章巷道断面设计
1.选择巷道断面形状
2.确定巷道净断面尺寸
3.水沟设计与管线布置
4.支护参数的选择
5.计算巷道掘进工程量和材料消耗量
6.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
第2章爆破图表编制
1.炮孔深度
2.炮孔直径
3.单位炸药消耗量
4.炮孔数目
5.爆破图表的编制
6.爆破网路计算与设计
7.爆破作业安全措施
8.爆破安全注意事项
第三章巷道掘进通风
第四章装岩和调车工作
第五章编制循环图表
1.确定日工作制度
2.确立作业方式
3.确定循环方式和循环进度
4.计算循环时间
5.循环图表的编制
第六章参考文献
第一章巷道断面设计
1.选择巷道断面形状。
该巷道为中长期运输巷道，穿过的岩层较软（f=4）,故采用混凝土砌碹，选用三心拱形断面，拱与墙同厚,取d0=T=300mm。
2.确定巷道净断面尺寸。
巷道净宽度。
根据该矿年产量72万吨，查表可知该矿应选用的电机车为ZK10/250型架线式电机车，轨距为600mm；选用YGC4固定矿车。
运输设备最大宽度矿车）b=1330mm,两条线路中心距F=1500mm。
采用单轨运输巷道。
巷道净宽度B=b+b1+b2=1330+1400+1800=4530mm
确定三心拱参数。
取拱高为巷道净宽1/3的三心拱，其有关参数如下：
拱高f0=B0/3=1510mm
R=0.692B0=0.692×4530=3134mm
r=0.262B0=0.262×4530=1190mm
轨道参数的选择。
根据采用的运输设备，查表得，选用22kg/m的钢轨；采用钢筋混凝土轨枕，h6=400mm,h5=250mm
④确定墙高。
1、按架线要求确定墙高。
已知:
r=1190mm;A=b/2+b1=1330/2+1400=2065mm取K=400mm,则cosβ=r-A+K/r-250=1190=2065+400/1190-250=0.50<0.554
表明电弓子进入大圆弧断面内
h3=H1+h6-
+R-F0=1204mm
按行人要求确定墙高。
h3=1900-
=1423mm
按管路要求确定墙高。
根据现场实际情况布置管路，取2300mm
以上结果取最大值，即从底板算起墙高为2300mm
⑤巷道净断面积（通风断面）与风速校核：
巷道净断面积：
=B0（h2+0.262B0）=4530×（2050+0.262×4530）≈14.4㎡
h2=h3-h5=2300-250=2050mm
风速校核：
v=Q/S净=85/14.4≈5.9<6m/s
符合要求。
3.水沟设计与管线布置：
水沟坡度与巷道坡度相同，为3‰。
根据涌水量为35.35米3/小时，水沟采用混凝土砌碹
水沟设在人行道一侧，选择混凝土支护，水沟断面形状梯形断面，经计算，水沟上宽310mm,下宽280mm,深度200mm，断面面积0.059
④管道布置：
管道布置在人行道一侧，管子的架设采用锚杆吊挂方式
⑤电缆布置：
动力电缆铺设在非人行道一侧，通讯电缆铺设在人行道一侧，距顶板距离不小于200mm,距供水管300mm.均采用木钩悬挂
供水管布置在人行道侧，距道渣面1900mm,用锚杆悬挂；压风管秘供水管平等布置，且位于供水管之上。
4.支护参数的选择
选用快硬水泥锚杆，端头锚固长度400mm,锚杆直径φ16mm,锚杆长度1500mm,间排距0.7×0.7m锚杆布置到墙角。
喷层厚度300mm
5.计算巷道掘进工程量和材料消耗量
巷道掘进宽度：
B=B0+2T=4530+2×300=5130mm
巷道拱面积：
S拱=1.33（B0+T）d=1.33×（4530+300）×300=1.93㎡
巷道墙面积：
S墙=2h3T=2×2300×300=1.38㎡
巷道基础面积：
S基=m1+m2）T+m1e
=（500+250）×300+500×100=0.28㎡
巷道掘进面积：
S掘=Bh3+0.262
+（1.33B0+1.55d0）d0
=5130×2300+0.262×
+（1.33×4530+1.55×300）=17.20㎡
每米巷道砌碹所需材料：
V=V拱+V墙+V基=1.93+1.38+0.28=3.59
巷道掘进高度：
H=h3+f0+d0=2300+1510+300=4110mm
每米巷道掘进体积
V掘=S掘×1=17.20×1=17.20m3
每米巷道砌墙所需材料：
V墙=2h3T=2×2300×300=1.38
巷道设计掘进断面积：
S=B（0.39B+h3）=5.13（0.39×5.13+2.3）=22㎡
每米巷道拱和墙喷射混凝土材料消耗
V1=[1.57（B－T1）T1+2h3T1]×1
=[1.57×（5.13－0.3）×0.3+2×2.3×0.3]×1=3.0m3
每米巷道墙角喷射混凝土消耗
V2=0.2T1×1=0.2×0.3×1=0.06m3
每米巷道喷射混凝土消耗
V=V1+V2=3.0+0.06=3.06m3
每米巷道锚杆消耗量
N=（P1+M）/（M·M′）
P1——计算锚杆消耗周长
P1=1.57B+2h3=1.57×5.13+2×2.3=12.65m
M——锚杆间距 M=0.7m
M′——锚杆排距 M′=0.7m
N=（12.65+0.7）/（0.7×0.7）=27根
折合重量为：
W=N[（L+0.1）∏（D/2）r]
=27[（1.4+0.1）×3.1416×（0.016/2）×7850=80kg
L—锚杆有效长度 L=1.4m 0.1为锚杆露出长度
D——锚杆直径 D=0.016m
r——锚杆材料容量 r=7850kg/m3
每排锚杆数量:
n=N×0.7≈19根
每米巷道锚杆快硬水泥卷消耗量
27根×3卷/根=81卷
（每个水泥卷规格：
直径×长×重=φ37×200mm×108g）
每米巷道粉刷面积：
Sn=1.57B+2h2
B——掘进宽度
Sn=1.57×5.13+2×1.8=11.6m2。
6.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
运输大巷特征
围
岩
类
别
围岩
松动
圈/m
计算掘进
工程量/m3
锚
杆
数
量
/根
材料消耗
粉
刷
面
积
/m
喷射混凝土/m3
锚杆
巷
道
墙
脚
钢
筋
/Kg
快硬水泥卷/个
Ⅲ
1.57
17.2
0.04
27
1.22
80
81
11.6
运输大巷每米工程量及材料消耗
围岩类别
围岩松动圈m
断面/m3
设计掘进尺寸/mm
喷射厚度/mm
锚杆/mm
净
周
长/m
净断面
设计掘进
宽
高
形式
外露长度
排列方式
间
排
距
离
长
度
直
径
Ⅲ
1.57
18.5
22
5130
4110
300
快硬
100
正方形
700
1700
Φ16
12.65
第二章爆破图表编制
1.炮孔深度
按任务要求确定炮孔深度：
l=L/Nknƞ=150/30×0.8×4×0.8=1.9m
式中l—炮眼深度，m；
L—计划月进度，m；
N—每月实际用于掘进的天数，30天；
k—正规循环率，即每月实际用于掘进工作的天数与30天之比，一般取k=0.8~0.9；
n—每日完成掘进循环数，次；
Ƞ—炮眼利用系数，一般要求0.8。
2.炮孔直径：
因选用CGJ－2型凿岩台车打钻，故炮眼直径为42mm；深度为2.7m。
选用2号岩石硝铵炸药，药卷直径为35mm.
3.单位炸药消耗量
单位炸药消耗量是指爆破1.0m3实体岩石所需的炸药量，也是工作面一次爆破所需的总炸药量和工作一次爆下的实体岩石总体积V之比。
不过计算数据一般仅作为参考，所以多按定额选用，查表知q=1.35kg/m3。
4.炮孔数目
炮眼数目直接影响着钻眼工作量、爆破岩石的块度、巷道形状等。
炮眼数目取决于岩石性质、巷道断面形状和尺寸、炮眼直径和炸药性能等因素。
合理的炮眼数目应以保证爆破效果的实现为原则。
一般是先以岩层性质和断面大小进行初步估算然后在设计断面图上作炮眼布置图，得出炮眼总数，并通过实践调整修正。
炮眼数目也可以根据单位炸药消耗量，按下式估算
N=qSmη/ap=1.35×17.20×0.8×0.15/0.5×0.15=37
式中N—炮眼数目,个；
S—巷道掘进断面积，㎡；
Ƞ—炮孔利用率（一般取0.8—0.95）
a—装药系数（一般为0.5~0.7）；
m—每个药卷长度，m；
P—每个药卷的重量，kg
5.爆破图表的编制
爆破原始条件
序号
名称
单位
数量
1
掘进断面
㎡
17.20
2
岩石坚固性系数
f
4~6
3
炸药和雷管的类型
2号岩石硝铵炸药
4
工作面涌水量
/h
35.35
炮孔排列及装药量
孔号
炮孔名称
炮孔深度
炮孔长度
装药量
倾角
爆破顺序
连线方式
卷/孔
小计（卷）
串连
1~6
掏槽孔
1.9
2.1
5
30
73
1
7~17
辅助孔
1.9
1.9
5
55
81
2
18~27
周边孔
1.9
1.9
5
50
3
28~33
顶孔
1.9
1.9
5
30
90
5
34~36
底孔
2.0
2.0
5
15
4
37
水沟孔
1.9
2.1
5
5
合计
共计37个炮孔，185卷，27.75kg
6.爆破网路计算与设计
（1）因为选用串联式电爆网路连接方式，故选用电容式发爆器。
（2）UI=nr+nR
（3）I——通过每个雷管的电流
（4）U——发炮电源电压
（5）n——串联雷管个数
（6）r——每个雷管全电阻
（7）R——母线电阻
（8）R1与电源内阻R2之和
7.爆破作业安全措施
开眼时必须使用钎头落在岩石上，如有浮矸应处理好后再开眼；
不允许在残眼内继续钻眼；
开眼时给风阀门不要突然开大，待钻进一段后，再开大风阀门；
④上述检查工作完成后，即可开始装岩、转运和支护作业。
8.爆破安全注意事项
在规定的安全地点装配起爆药卷。
爆破母线要妥善地挂在巷道的侧帮上，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导通。
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距离。
④检查工作面20m范围内瓦斯含量，并按《煤矿安全规程》有关规定处理。
⑥装药时要细心地将药卷送到眼底，防止擦破药卷、装错雷管段号、拉断脚线。
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，以免受潮拒爆。
⑦装药、联线后应有爆破员与班、组长进行技术检查，作好爆破前的安全布置。
⑧爆破后要等工作面通风散烟后，爆破员率先进入工作面，并经检察认为安全后方能进行工作。
⑨发现瞎炮应及时处理，如瞎炮是由联线不良或错联所造成，则可重新联线补爆；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。
第三章巷道掘进通风
巷道掘进过程采用压入式和抽出式联合运用的混合式通风方式。
其局部压入式的吸风口与抽出风筒抽入口的距离为16m，压入式出风筒距掘进工作面距离为10m。
压入风筒吸风口与抽出风筒抽入口的距离应大于15m。
通风机安置在有新鲜空气流通的洞口，风筒随着掘进距离增大而加长，当距离过长而风速达不到所需要求时，可在掘进巷道中添接通风机，使风速达到《安全规程》的要求。
第四章装岩和调车工作
1.装岩工作
当爆破、通风、检查、排除危岩（找顶）等工作结束后，就开始对工作面进行装岩、调车、清理等工作。
在此过程中，严格执行敲帮问顶制度。
选择装岩机考虑到的因素较多，主要包括巷道端面的大小，装岩机的装载宽度和生产率，适应性和可靠性，操作、制造和维修的难易程度，装岩机与其他设备的配套，装岩机的造价和效率等。
选用ZC-2型侧卸式装岩机。
因为侧卸式装岩机适用于12m3以上的巷道，其铲取能力大，生产效率高，对大块岩石、坚硬岩石适应性强，且移动灵活，装卸宽度大，清底干净，操作简单、省力。
为调车方便，临时车场每月向前移动一次，一般至距工作面10m左右，以提高装岩生产率。
2.调车工作
结合设计的运输巷道和使用的侧卸式装岩机，以及我国统计的采用不同调车和转载方式时装岩机的工时利用率，采用S4梭式矿车进行调车工作。
装岩工作进行时，在距工作面一定距离的位置，同时展开支护工作。
1.确定工作制度
据钻眼、装药、联线速度；巷道一次性爆破岩体体积、装岩运输速度，知工作制度定为三掘一锚喷，四六工作制，即采用三班掘进一班锚喷。
2.确立作业方式
根据地质条件、施工设备和技术、巷道断面等因素，选择采取专业工作队，独头掘进一次成巷掘支平行作业方式。
3.确定循环方式和循环进度
此巷道的掘进方式为多种掘、支循环作业方式，四掘两喷平行作业，即四班每班6小时进行掘进和两班每班8小时喷射混凝土作业交叉进行，为掘支平行作业。
掘进班为四六制，喷射混凝土班为三八制；循环进尺为4.5m，日循环为18m。
4.计算循环时间
1、凿岩准备时间：
T1=15min
2、装岩时间：
T2=Slη/nP=（17.2×1.9×0.8）/（1×2）=10min
3、装药联线时间T3，一般为20~30min,取25min
4、凿岩时间：
T4=φNL/mv=（0.4*65*1.9）/（1*1.1）=45min
5、爆破通风时间T5取15min；
一个掘进循环的总时间T；
T=T1＋T2＋T3＋T4＋T5
在实际工作中为了防止难以预见的工序延长，应考虑留有10%的备用时间，故循环时间：
T=1.1（T1+T2+T3+T4+T5）=1.1（15+10+25+45+15）=120m
班
次
工序
名称
时间（分）
一循环班
h
123456
掘
进
班
次
准备
10
打锚杆眼
60
打炮眼
45
装药联线放炮
25
通风
15
安装锚杆
40
初喷
40
装岩
10
重车线定道
40
移电缆开关
30
喷混凝土班
准备
90
复喷成巷
300
清理
90
第六章参考文献
[1]东兆星吴士良,井巷工程.徐州.中国矿业大学出版社.2005.2
[2]马新民，矿山机械.徐州：
中国矿业大学出版社，2005.2
[3]徐永圻，采矿学.徐州：
中国矿业大学出版社，2006.12
[4]姜有，井巷工程课程设计指导书.2007.4
[6]赵兴东，井巷工程.冶金工业出版社
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