主要大巷断面设计.docx
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主要大巷断面设计
课
程
设
计
设计课题：
主要大巷断面设计
系别：
建筑工程系
专业班级：
11级矿井建设
学生姓名:
学号：
指导老师：
李秀杰
设计时间：
2013/5/27
《井巷工程》课程设计任务书
一、设计名称：
主要大巷断面设计
二、设计目的：
本课程设计“井巷工程”课教学的重要环节，通过本设计，使学生熟悉设计的程序和方法，培养学生独立分析和解决问题的能力，为毕业设计打下基础。
三、设计原因：
巷道是井下生产的动脉，巷道断面设计，主要是选择巷道断面形状、确定巷道净断面尺寸和掘进断面尺寸，其合理与否，直接影响到煤矿生产的安全和经济效益。
四、设计原则：
在满足煤矿安全、生产和施工等方面技术要求的前提下，最大限度地提高断面利用率，缩小断面、降低造价，有利于加快施工速度，以获得最佳的经济效益。
五、设计内容和步骤：
首先选择巷道断面形状。
确定巷道净断面尺寸，并进行风速验算；其次，根据支架参数和道床参数计算出巷道的设计掘进断面尺寸，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，绘制巷道断面的施工图，编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗表。
目录
一、巷道断面设计
1、确定巷道断面形状┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉5
2、确定巷道断面的尺寸┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉5
（1）计算巷道净宽度┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉5
（2）计算巷道拱┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉6
（3）计算巷道壁高┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉7
（4）计算巷道净断面面积和净周长┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉7
（5）用风速校核巷道净断面面积┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉7
（6）选择支护参数┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉8
（7）选择道床参数┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉8
（8）计算巷道掘进断面尺寸┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉10
3、布置巷道内水沟和管线┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉10
（1）巷道内水沟的布置┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉10
（2）管线布置┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉11
4、计算巷道掘进工程量和材料消量┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉12
5、巷道断面施工图┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉14致谢┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉…………11
巷道断面设计
某矿年设计能力180万吨，为高瓦斯矿井，采用中央分列式通风，井下最大涌水量为480m³∕h。
通过该矿第一水平东翼运输大巷的涌水量为200m³∕h，采用ZK10-6/250架蓄电池电机车牵引3吨矿车运输。
该大巷穿过的岩层为中等稳定，岩石的坚固系数ƒ=4～6，大巷需通过的风量为56³∕ｓ。
巷道内敷设一趟直径为200mm的压风管和一趟直径为100mm的水管。
（一确定巷道断面形状
年产110万吨矿井的第一水平运输大巷，一般服务年限在20年以上，采用600mm轨距双轨运输大巷，且穿过中等稳定岩层，所以选择砂浆锚杆与喷射混凝土支护、半圆拱形断面。
（二）确定巷道断面尺寸
1.计算巷道净宽度B
根据表6–1可知，XK8-6/100A蓄电池电机车宽A1=1054mm、高h=1550mm；1.5t矿车宽1050mm、高1150mm。
取巷道人行道宽度c=840mm，非人行道一侧宽a=400mm。
又根据表6–2双轨中线距b=1300mm，则电机车之间的距离为：
1300–（1054/2+1054/2）=246>200mm，符合安全要求。
巷道净宽度：
B=a1+b+c1=（400+1054/2）+1300+（1054/2+840）
=927+1300+1367=3594mm
表６－１ 几种常用运输设备的宽度和高度 ｍｍ
运输设备类型
宽度
高度ｈ
运输设备类型
宽度
高度ｈ
ＺＫ／２５０架线式电机车
１０６０
１３６０
１５００
ＸＫ８－６／１１０Ａ蓄电池电机车
１０５４
１５５０
ＺＫ１４－９／５５０架线式电机车
１３３５
１６００
１ｔ固定式矿车
８８０
１１５０
ＺＫ１０－／５５０－７Ｃ架线式电机车
１０５０
１３５０
１６００
１．５ｔ固定式矿车
１０５０
１１５０
３ｔ底卸式矿车
１２００
１４００
ＸＫ２．５－６／４８Ａ蓄电池电机车
９２０
１５５０
ＴＤ７５固定式输送机
１５１５
１２００
ＳＰＪ－８００吊挂式输送机
１２００
９００
表６－２ 双轨巷道轨道中心距数值 ｍｍ
运输方式
直线部分
曲线部分
１ｔ或０．５ｔ矿车
１２００
１３００
１．５ｔ矿车
１３００
１６００
３ｔ矿车
１６００
１８００
６００ｍｍ轨距电机车
１３００
１６００
９００ｍｍ轨距电机车
１６００
１９００
2.计算巷道拱
半圆拱形巷道拱高h0=B/2=3594/2=1797mm,其半径R==1797mm。
3.计算巷道壁高h3
按人行高度计算，即：
≥1800+hb-
式中j——距巷道壁的距离，距壁j处巷道有效高度不小于1800mm,j≥100mm,一般取j=200mm。
≥1800+200-mm=1176mm
根据上述计算，按管道要求且考虑一定的富余量，确定巷道壁高=1800mm。
故巷道高度为：
H==1800-200+1797=3397mm
4.计算巷道净断面面积S和净周长P（根据表6-12）
S=B（0.39B+）
式中——道碴面以上巷道壁高，==1800-200=1600mm
S=3594ⅹ（0.39X3594+1600）=10814400mm=10.8m
P=2.57B+2h=2.57X3594+2X1600=12437mm=12.4mm
5.用风速校核巷道净断面面积
根据表6-4，知Vmax=6m/s,已知通过大巷风量Q=28，将其代入式（6-6）得：
V=Q/S=28/10.8=2.56m/s<6m/s
计算确定的大巷断面面积满足风速的规定，可以使用。
表6-4井巷中的允许风流速度
井巷名称
允许风速/m·
最低
最高
无提升设备的风井和风硐
15
专为升降物料的井筒
12
风桥
10
升降人员和物料的井筒
8
主要进、回风巷
8
架线电机车巷道
1.0
8
运输机巷、采区进、回风巷
0.25
6
采煤工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷
0.25
4
掘进中的岩巷
0.15
4
其他通风人行巷道
0.15
6、选择支护参数
根据巷道净宽3.594m、穿过中等稳定岩层即属Ⅲ类围岩、服务年限大于10年等条件，该巷道采用锚喷支护，根据表6-11选择锚喷支护的参数：
锚杆长1.8m，间距a=0.8m,排距=0.8m,钢筋直径d=14mm,喷射混凝土层厚（支护厚度）T1=100mm，锚杆外露长度T2=50mm，支护厚度T=T1=100mm。
7、选择道床参数
根据巷道的运输设备，已选用24kg/m钢轨，其道床参数hc=360mm、hb=200mm，道碴面至轨道面高度ha=hc-hb=360-200=160mm。
选用钢筋混凝土轨迹。
表6-5巷道轨型选择及其技术特征
巷道类型
运输方式及设备
矿车容积
轨距/mm
钢轨型号
/kg
井底车场及主要运输大巷
8t、10t电机车或12t、14t机车牵引列车
5t底卸式
3t底卸式
900
600
≥30
24
<8t机车
1t固定式
600
18
无极绳，≦5t机车
1t固定式
600
15
采区运输巷道
上、下山
钢丝绳运输
1.5t固定式
600（900）
600
15
15
运输巷、回风顺槽
≦5t机车或钢丝绳运输
1.5t固定式
1.0t固定式
600（900）
600
15
11或15
表6-6常用轨枕规格mm
轨枕类型
轨距
轨型/kg
全长
全高
上宽
下宽
木轨枕
600
11
15或18
14
1200
100
120
140
---
120
130
120
150
160
900
15或18
24，30
1600
120
140
120
130
150
160
钢筋混凝土轨枕
600
11或15
18
1200
130
130
120
160
140
180
900
24,30
1700
145
170
200
预应力钢筋混凝土轨枕
600
15或18
1200
115
100
140
表6-7常用床道参数
巷道类型
钢轨型号/kg
道床总高度/mm
道碴高度/mm
道碴面值轨道面垂高/mm
井底车场及主要运输巷道
≥24
360
200
160
18
320
180
140
采区运输巷道
上、下山
15或18
220
可不铺道碴，轨枕沿底板浮放，也可在浮放轨两侧充填掘进矸石
8、计算巷道掘进断面尺寸（根据表6-12）
巷道设计掘进宽度B1=B+2T=3594+2X100=3794mm
巷道计算掘进宽度B2=B1+2&=3794+2X75=3944mm
巷道设计掘进高度H1=H+hb+T=3397+200+100=3697mm
巷道计算掘进高度H2=H1+&=3697+75=3772mm
巷道设计掘进断面面积
S1=B1（0.39B1+h3）=3794x（0.39x3794+1800）=1244303mm²,取S1=12.4m²
巷道计算掘进断面面积
S2=B2（0.39B2+h3）=3944x（0.39x3944+1800）=1316570mm²,取S2=13.2m²
（三）布置巷道内水沟和管线
1、巷道内水沟的布置：
水沟一般布置在人行道一侧，并尽量避免穿越运输线路，在特殊情况下，可将水沟布置在巷道中间或非人行道一侧。
平巷水沟坡度取0.3%～0.5%，或与巷道坡度相同，但应不小于0.3%，以利于排水。
2、管线布置：
要求有：
第一、管道一般设在人行道一侧，特殊情况下也可设在非人行道一侧。
第二、在架线式电机车运输巷道内，管道不能直接置于巷道底板上，以免腐蚀管道，管道与运输设备之间的距离一般不小于0.2m。
第三、井筒和巷道内的通信和动力电缆不宜设在同一侧，，如受限制必须在同一侧时，在井筒内应敷设在距动力电缆上方0.3m以外的地方，在巷道内，通信电缆一敷设在动力电缆上方0.1m以上的地方；第四、高压电缆和低压电缆在巷道同侧敷设时，其距离应大于0.1m；同时高压电缆之间、低压电缆之间的距离不小于50mm。
第五、电缆与管道同侧敷设时，电缆要挂在管道上方0.3m以上。
第六、电缆悬挂高度要保证矿车掉道是不撞击电缆，或电缆发生坠落时，不会落在轨道上或运输设备上，其高度一般为1.5～1.9m电缆悬挂点的间距不大于3.0m；电缆与运输设备之间的安全距离不小于0.25m。
已知通过该巷道的涌水量为180m³/h,采用0.3％的水沟坡度，根据表6-15，确定水沟深450mm、宽500mm，净断面积0.225m²，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。
表6-15拱形、梯形水沟规格及材料消耗
巷
道
类
别
支护类别
流量/m·h
净尺寸/mm
断面/m
每米材料消耗量
坡度
宽度
深度H
净
掘进
盖板
水沟
0.3%
0.4%
0.5%
上宽B
下宽B
钢筋/kg
混凝土/m3
混凝土/m3
拱形大巷
锚喷
0～86
0～97
0～112
300
350
0.105
0.144
1.336
0.0226
0.114
砌碹
0～96
0～100
0～123
350
300
350
0.114
0.139
1.336
0.0226
0.099
锚喷
86～172
97～205
112～227
400
400
0.16
0.203
1.633
0.0276
0.133
砌碹
96～197
100～227
132～254
400
350
450
0.169
0.207
1.633
0.0276
0.120
锚喷
172～302
205～349
227～382
500
450
0.225
0.272
2.036
0.0323
0.152
砌碹
197～349
227～403
254～450
500
450
500
0.238
0.278
2.036
0.0323
0.137
锚喷
302～374
349～432
382～472
500
500
0.25
0.306
2.036
0.0323
0.161
砌碹
349～397
403～458
450～512
500
450
550
0.261
0.309
2.036
0.0323
0.145
采区梯形
棚式
0～78
0～90
0～100
230
180
260
0.05
0.146
0.093
棚式
78～118
90～136
100～152
250
220
300
0.07
0.174
0.104
棚式
118～157
136～181
152～202
280
250
320
0.08
0.195
0.110
棚式
157～243
181～280
202～313
350
300
350
0.11
0.236
0.122
（四）、计算巷道掘进工程量和材料消耗量
根据表6-12知：
每米巷道拱与墙计算掘进体积V1=S2X1=13.2X1=13.2m³
每米巷道墙脚计算掘进体积
V3=0.2（T+&）X1=0.2X（0.1+0.075）X1=0.04m³
每米巷道拱与墙喷射材料消耗
V2=[1.57（B2-T1）T+2h3T1]X1
=[1.57（3.944-0.10）X0.10+2X1.80X0.10]X1=0.96m³
每米巷道墙脚喷射材料消耗
V4=0.2T1X1=0.2X0.10X1=0.02m³
每米巷道喷射材料消耗（不包括损耗量）
V=V2+V4=0.96+0.02=0.98m³
每米巷道锚杆消耗（仅供部打锚杆）
N=[2（P/2M）+1]/M
式中P1——计算锚杆消耗周长，P1=1.57B=1.57X3.944=6.19mm;
M、M--锚杆间距和排距，a=a=0.8m。
P/2M=6.19/（2X0.8）=3.869，取值为4，则
N=（2X4+1）/0.8=11.3根
折合质量为：
11.3x[（+0.05）Л（ρ]=11.3[（1.80+0.05）X3.14X（0.018/2）X7850]=41.74kg
其中，l为锚杆深度，l=1.8;0.05为锚杆露出长度；d为锚杆直径，d=18；ρ为锚杆材料密度，ρ=7850kg/。
每排锚杆数为X0.8=11.3X0.8≈9根。
每米巷道锚杆注孔砂浆消耗V=（）
其中，、分别为锚杆孔和锚杆的断面积。
则=11.3X1.8X3.14X（）/4=0.023m³
每米巷道粉刷面积=1.57+2
为计算净宽==3.94-2X0.10=3.74m
则=1.57X3.74+2X1.6=9.07m²。
（五）绘制巷道断面施工图。
编制巷道特征表和材料消耗表。
根据计算结果，按1∶50比例绘制巷道断面图（图6-8），并附工程量及材料消耗量表（表6-16及表6-17）。
表6-16运输大巷特征
围岩
类别
断面
∕m²
设计掘进尺寸
∕mm
喷射厚度∕mm
锚杆∕mm
净
周
长
∕m
净
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
10.8
12.5
3794
3697
100
钢筋砂浆
50
方形
800
1800
14
12.4
表6-17运输大巷每米工程量及材料消耗量
围岩
类别
计算掘进工程量∕m³
锚杆
数量
∕根
材料消耗∕mm
粉刷面积
∕m²
巷道
墙角
喷射
材料
∕m³
锚杆
钢筋
∕kg
注砂浆∕m³
Ⅲ
13.2
0.04
11.3
0．98
41.74
0.023
9.07
致谢
本课程设计顺利底完成了，在做课程设计的过程中，遇见了不少困难，不少疑问，但在老师和同学的帮助下，都被攻克了。
首先，我要感谢我们的指导老师李秀杰老师，他的细致认真让我们佩服，他的敬业让我们动容.
最后，我要感谢11级矿井建设的同学，经过我们反复讨论与研究。
相互协助圆满的完成了本次设计。
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