井巷工程设计报告.docx

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井巷工程设计报告

河南工程学院

安全工程学院

课程设计报告

课程名称：

巷道断面设计

姓名：

陈鹏

学号：

201120102226

班级：

煤矿开采技术1132班

《井巷工程》课程设计任务书

题目：

某煤矿年设计生产能力60万t吨，采用立井开拓方式，属低瓦斯矿井，采用中央分列式通风，井下最大涌水量为400m3/h；第二水平东运输大巷长度1600m，服务年限为25年；通过的流水量为210m3/h，风量为80m3/s；采用ZK10—9/550直流架线电机车牵引1.0t矿车运输。

巷道内铺设一趟直径Φ为200mm的压气管和一趟直径Φ为100mm的供水管。

设计的大巷穿过中等稳定岩层，岩石坚固性系数

=4~6。

设计内容：

1.选择合适的巷道断面形状。

2.设计双轨直线段的巷道断面。

确定巷道净宽、拱高、墙高、净断面面积、净周长，并进行风速校核。

选择合适的支护方式，确定支护参数。

最后确定巷道的掘进断面尺寸。

3.布置巷道内水沟和管线。

4.计算巷道掘进工程量和材料消耗量。

5.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。

设计要求：

1.在规定的时间内认真、独立地完成计算、绘图、编写说明书等全部工作。

作到分析论证清楚、论据确凿，并积极采用切实可行的先进技术，力争使设计成果达到较高水平。

2.要通过计算确定的，必须有必要的计算步骤和过程。

要参照有关规范和经验确定的，请说明确定理由。

设计参照依据：

《煤矿安全规程》、《煤矿井巷工程质量验收规范》、《煤矿巷道断面和交岔点设计规范》、《煤矿矿井采矿设计手册》、《井巷工程》东兆星等．徐州：

中国矿业大学出版社，2009。

3.说明书用稿纸手写，要求字迹工整，内容完整，表格要用统一编号和表头。

图纸绘制用CAD，绘图比例用1：

50，打印输出比例为1：

1，纸型为A4。

图纸格式要求按示例一，示例二；线型、线宽及图例，参照采矿设计手册采矿制图部分要求。

4.提交的设计成果包括：

设计说明书及有关图纸（巷道断面施工图）。

5.设计时间：

2012-2013学年第2学期第17周（开采1131、1132班）。

一、选择巷道断面形状

该矿年产量60万吨的第二水平运输大巷，服务年限为25年，采用900mm轨距运输的大巷，其净宽在以上，又穿过中等稳定岩层，选用螺纹钢树脂锚杆与喷射混凝土支护，圆弧拱形断面。

二、确定巷道净断面尺寸（在确定巷道净断面尺寸中，尺寸值取整）

1、确定巷道净宽度:

B

查煤矿井下巷道常用运输设备类型及规格尺寸表知：

ZK10—9/550电机车A1=1350mm，高h=1600mm1.0t矿车宽880mm,高1150mm。

根据《煤矿安全规程》，取航道人行宽度c=840mm,非人行巷道一侧宽a=400mm,又查双轨道轨道中心线距数值表知，该巷双轨中线距b=1600mm,则两电机车之间的距离为：

1600-（1350/2+1350/2）=250mm

故巷道净宽度为：

B=a1+b+c1

=（400+1350/2）+1600+（1350/2+8400）

=4190mm

≈4200mm

式中：

h4----非人行道一侧宽与电机车宽的一半的和

b------该巷道双轨中线距

C1----人行道宽和电机车宽一半的和

2、确定巷道拱高:

h0

圆弧拱巷道拱高：

h0=B/3=4200/3=1400mm

圆弧拱半径R=√[（2B/3）*（2B/3）+（B/2）（B/2）]

=3500mm

3、确定巷道壁高：

h3

A、按架线式电机车导电弓子要求确定h3

由拱形巷道断面壁高计算公式得：

h3≥h4+hc+√[R*R-（B/2）*（B/2）]

式中：

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，差巷道轨型选择及其技术特征表选22Kg/m钢轨，再查常用道床参数表得：

hc=380mm,道砟高度hb=220mm

n----导电弓子距拱壁安全距离，取n=300mm

k----导电弓子宽度之半，k=718/2=359mm,取k=360mm

b1----轨道中线与巷道中线间距，b1=B/2-a1=4200/2–1075=1025mm

故

h3≥h4+hc+√[R*R-（B/2）*（B/2）]

=2884mm

B、按管道装设要求确定h3

h3≥h5+h7+hb+√[R*R-（B/2）*（B/2）]-√（R*R）-（k+m+D/2+b2）*（k+m+D/2+b2）

式中h5------道砟面至管子底高度，按《煤矿安全规程》，取h5=1800mm

h7------管子悬吊件总高度，取h7=900mm

m-------导电弓子距管子间距，取m=300mm

D--------压气管法兰盘直径，D=335mm

b3-------轨道中线与巷道中线间距，b2=B/2–c1=4200/2-1515=585mm

故

h3≥h5+h7+hb+√[R*R-（B/2）*（B/2）]-√（R*R）-（k+m+D/2+b2）*（k+m+D/2+b2）

=1800+900+220√[3500*3500-4200/2*4200/2]

-√[3500*3500-（360+300+335/2+585）*（360+300+335/2+585）]

=2420mm

C、按人行高度要求确定h3

h3≥1800+hb+√[R*R-B/2*B/2]-√[R*R-（R-j）*（R-j）]

式中j-------距壁j处的巷道的有效高度不小于1800mm;j≥100mm,一般取j=200mm

故

h3≥1800+220+2800-1166

=3654mm

综上计算并考虑一定的余量，确定该巷道壁高为h3=3660mm

则巷道高度为：

H=h3+h0-hb=3660+1400-220=4840mm

4、确定巷道净断面积S和净周长P

由圆弧拱巷道断面积计算公式表知：

S=B（0.24B+h2）

式中---h2-----道砟面以上巷道壁高，h2=h3-hb=3660-220=3440mm

故净断面积：

S=4200*（0.24*4200+3440）=18.6㎡

净周长

P=2.27*B+2*h2=2.27*4200+2*3440=16.414m

5、用风速校核巷道净断面积

查巷道允许的最高风速表知：

最大风速为8m／s,已知通过大巷的风量为80m3/s，

V=Q/S=80/18.6=4.30<8

设计的大巷净断面积、风速没有超过规定值，可以使用。

6、选择支护参数

采用锚喷支护，根据巷道净宽402m，穿过中等稳定岩层及属Ⅲ类围岩，服务年限大于15年等条件，确定选用锚固可靠、锚固力大的螺纹钢树脂锚杆喷射混凝土，杆体为直径18mm螺纹钢，每孔安装两个树脂药卷。

锚杆长度2.0m，呈方形布置，其间排距0.80m*0.80m,托板为8mm、厚150mm*50mm的方形钢板，喷射层厚T1=100mm,分两次喷射，每次各喷50mm。

故支护厚度T=T1=100mm.

7、选择道床参数

根据该巷道通过的运输设备，选用22Kg／m钢轨,其道床参数hc、hb分别为380mm和220mm,道砟面至轨面高度：

ha=hc-hb=380-220=160mm.采用钢筋混凝土轨枕。

8、确定巷道掘进面尺寸

巷道掘进断面尺寸根据圆弧拱形巷道断面计算公式

巷道设计掘进宽度：

B1=B+2T=4200+2*100=4400mm

巷道计算掘进宽度：

B2=B1+2﹠=4400+2*75=4550mm

式中﹠----允许的掘进超挖误差值，一般取75mm

巷道设计掘进高度：

H1=H+hb+T=4840+220+100=5160mm

巷道计算掘进高度：

H2=H1+﹠=5160+75=5235mm

巷道设计掘进断面积：

S1=0.24*BB+1.27BT+1.57*TT+B1*h3

=20.886700取S1=20.89㎡

巷道计算掘进断面积：

S2=BB+1.27BT+1.57TT+0.24T+0.1B+0.01+B2*h3

=21351675取S2=21.36㎡

三、布置巷道内水沟和管缆

已知通过该巷道的水量为190m3/h，现采用水沟坡度3‰。

查拱形巷道水沟规格和材料消耗表知：

水沟深450mm,水沟宽500mm，水沟净断面积0.225㎡，水沟掘进断面积0.272㎡。

每米水沟盖板用钢筋2.036㎏，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方。

四、计算巷道掘进工程量及材料消耗

巷道掘进工程量及材料消耗量根据圆弧巷道断面计算公式进行计算

每米巷道拱与墙计算掘进体积：

V1=S2*1=21.36*1=21.36

每米巷道墙角计算掘进体积：

V3=0.2（T+﹠）*1=0.04

每米巷道拱与墙喷射材料消耗：

V2=（1.27B+1.57T+0.24）T1+2*h3*T1

=（1.27*4.20+0.157*0.1+0.24）*0.1+2*3.66*0.1

=（5.334+0.157+0.24）*0.1+0.732

=1.305

每米巷道墙角喷射材料消耗：

V4=0.2*T1*1

=0.02

每米巷道喷射材料消耗（不包括损失）：

V=V4+V2

=0.02+1.305

=1.325

每米巷道锚杆消耗：

N=（P1-0.5M）/Mm

式中P1------计算锚杆消耗周长，

P1=1.27B+3.14T+0.24+2*h3

=1.27*4.20+3.14*0.1+0.24+2*3.66

=12.968m

M、m-----锚杆间距、排距，M=m=0.8m

故

N=（12.96-0.5*0.8）/0.8*0.8

=19.62根

折合成质量为：

19.62[l*3.14（d/2）*（d/2）∫]

式中：

l-----锚杆长度，l=2.0m

d-----锚杆直径，d=18mm

∫----锚杆材料密度，∫=7850㎏／

故原式=19.62*[2*3.14*（0.018/2）*（0.018/2）*7850]

=7848㎏

每排锚杆数：

N*0.8=19062*0.8

=15.696

≈16根

每米巷道粉刷面积：

Sn=1.27*B3+2*h2+0.24

式中B3----计算净高。

B3=B2-2TB2=B1+2﹠B1=B+2T

B3=B+2﹠=4.2+2*0.075=4.35m

故Sn=1.27*4.35+2*3.44+0.24=12.64㎡

五、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

运输大巷特征

（此页不够可另添页）

教师评价：

成绩：

教师签字：

年月日