井巷工程.docx
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井巷工程
课程设计报告（论文）
设计课题：
主石门断面设计及施工组织
专业班级：
10级采矿工程一班
学生姓名：
范小龙
指导老师：
王丽
设计时间：
2012年12月20日
呼伦贝尔学院工程技术学院
前言`·····················································1
1煤矿及设计巷道的概况··································2
1.1矿井的技术参数·····································2
1.2巷道设计的技术参数·································2
2巷道断面设计··········································2
2.1巷道断面设计依据··································2
2.1.1巷道的名称和用途·······························2
2.1.2通过巷道的运输设备类型及特征···················2
2.1.3通过该主石门的管线敷设情况，
风量大小及排水量大小···························3
2.1.4对巷道坡度的要求·······························3
2.2巷道断面设计·······································3
2.2.1选择巷道断面形状、支护类型、支护参数···········3
2.2.2确定断面尺寸···································3
2.2.3确定巷道掘进断面尺寸···························6
2.2.4水沟布置和管线敷设·····························7
2.2.5巷道断面特征表和每米巷道材料消耗量计算并列表···7
2.2.6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·················9
3巷道施工··············································10
3.1施工方案的确定····································10
3.2凿岩爆破工作······································10
3.2.1凿岩设备和爆破器材的选择······················10
3.2.2爆破参数的确定································11
3.2.3凿岩爆破作业··································11
3.3装岩与调车········································13
3.3.1生产能力的估算································14
3.3.2调车方法······································14
3.4支护方法··········································14
3.4.1估算巷道地压··································14
3.4.2临时支架结构，永久支架型式的选择··············14
3.4.3材料消耗量计算································15
3.4.4施工方法······································15
3.4.5质量检查标准··································15
3.4.5质量检查标准··································15
4劳动组织及循环图表···································15
4.1劳动组织配备······································15
4.1.1确定日工作制度································15
4.1.2确定作业方式··································16
4.1.3确定循环方式和循环进度························16
4.1.4计算循环时间··································16
4.1.5循环图表的编制································17
4.2施工总组织、施工进度表····························17
5技术经济指标··········································18
5.1各项费用··········································18
5.1.1材料费········································18
5.1.2设备折旧费····································19
5.1.3工资费········································19
6安全技术措施··········································19
6.1支架操作工安全措施································19
6.2检修工安全技术措施·······························19
6.3端头工的安全技术措施······························20
6.4所有工种必须遵守的安全措施························20
6.5瞎跑的处理问题····································20
6.6凿岩时注意的问题··································21
6.7爆破安全事项······································21
致谢····················································21
参考文献················································22
前言`
课程设计的目的在于，通过课程设计，巩固和加深课堂理论知识并使之与实际相结合，以培养学生运动所学知识独立解决巷道施工中主要问题的能力和掌握巷道断面设计的基本方法与设计技能，并初步结合生产实际锻炼解决在生产上所遇到的实际问题，培养学生科学的思维方法和工程技术人员应具备的基本技能。
依据《煤矿安全规程》巷道断面设计应满足安全，生产及施工运输，巷道掘进钻眼爆破形成的巷道断面，方向，坡度符合设计要求和《井巷工程施工及验收规范》，爆破岩石的块度有利于装岩；爆破对巷道围岩的影响小，利于维护。
设计的内容及步骤：
首先，根据巷道的服务年限，用途和围岩性质，选择巷道断面形状和支护方式；其次，根据巷道中通过的设备的尺寸，支护参数和道床参数，通风量及行人的要求圈定巷道净断面尺寸，计算巷道的设计掘进断面尺寸，并按允许超挖值，求的巷道计算掘进断面尺寸;然后，布置水沟与管缆；最后，绘制巷道施工断面图编制巷道特征表和每米巷道施工量和材料消耗量表。
1煤矿及设计巷道的概况
1.1矿井的技术参数
某煤矿，井田走向长5.2～8.7km，倾向宽2～6.5km.井田面积35.8km2。
矿井开拓方式为立井多水平开拓，现正开采一水平。
年设计能力为300万t，低瓦斯矿井，中央并列式通风，井下最大涌水量为380m3/h。
通过该矿主石门的流水量248m3/h,采用ZK14—9/550架线式电机车牵引3吨矿车运输，该石门穿过中等稳定岩层，岩石坚固性系数f=5～6,需通过的风量为70m3/s,巷道内敷一趟直径为200mm的压风管和一趟直径为100mm的水管。
1.2巷道设计的技术参数
该主石门主要用于煤炭运输，矸石，材料，设备，人员的运输，此矿的围岩较稳定，低瓦斯矿井，涌出量小，采用并列式通风，风量为70m3/s，水沟在人行道一侧，服务年限在40年以上，
掘进主要采用光面爆破和锚杆组合支护，采用气动凿岩机，爆破的炸药采用乳化炸药。
施工实行四六作业制，每循环进尺2.0m，月进尺200m，采用耙斗式装岩机和固定错车场，采用混合式通风。
采用局部水泵和水沟排水。
2巷道断面设计
2.1巷道断面设计依据
主石门的服务年限，用途和围岩性质，以及巷道中所通过的设备尺寸，支护参数与道床参数，通风量和行人要求等确定巷道净断面尺寸。
2.1.1巷道的名称和用途
该石门为某煤矿主石门。
主要用来运输煤炭，材料，设备，人员等。
2.1.2通过巷道的运输设备类型及特征
运输设备有ZK14—9/550架线式电机车，3吨矿车
特征：
ZK14—9/550的电机车宽=1335mm,高=1550mm，轨距选用900mm，3吨矿车宽=1320mm，高=1300mm。
2.1.3通过该主石门的管线敷设情况，风量大小及排水量大小。
巷道内敷设一趟直径为200mm的压风管和一趟直径为100mm水管，通过的风量为70m3/s,通过该矿第一水平主石门的流水量为248m3/s.
2.1.4对巷道坡度的要求
根据运输，排水等因素，采用水沟坡度为3‰。
2.2巷道断面设计
2.2.1选择巷道断面形状、支护类型、支护参数。
年产300万吨矿井的第一水平主石门，一般40年以上，采用900mm轨距双轨运输，其净宽在3m以上，故选用螺纹钢树脂锚杆与喷射混凝土支护，半圆拱形断面。
2.2.2确定断面尺寸
1）确定巷道净宽度B
知ZK14—9/550电机车宽EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT
_=1335㎜，高h=1550㎜；3吨矿车宽
1320㎜，高1300㎜。
根据《煤矿安全规程》，取巷道人行道宽C=835㎜，非人行道一侧宽
a=390㎜。
又查表知本巷双轨中心线b=1600㎜，两电机车之间的距离
为：
1600-（1335/2+1335/2）=265㎜﹥200mm
故巷道净宽度B=_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___+b+_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___=（390+1335/2）+1600+（1335/2+835）=4160㎜。
2）确定巷道拱高_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___
半圆拱巷道拱高_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___=B/2=4160/2=2080㎜，半圆拱半径R=_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___=4150/2=2080㎜
3）确定巷道壁高_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___
（1）按架线电机车导电弓子要求确定_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___
由查表得半圆拱巷道壁高公式得
_
式中_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___—轨面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___=2000mm,
_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___－道床总高度。
查表的选30kg/m的钢轨得_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___=410mm,道碴高度_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___=220mm;
k－导电弓子宽度之半，k=718/2=359,取k=360;
n－导电弓子距拱璧安全间距，取n=300mm;
b1－轨道中线与巷道中线间距，b1=B/2-_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___=4160/2-（390+1335/2）=1022.5mm
故_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___1269mm
使用地点
运输设备
_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___
斜井
箕斗
人车
30,38
1t,1.5t矿车
22
平硐
大巷
井底车场
8t及以上机车
3t以上机车
运送液压支架设备车
30
采区巷道
运送液压支架设备车
22
1t,1.5t矿车
15
巷道轨型选择及其技术特征表2.1
常用道床参数表2.2
巷道类型
_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___
_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT____EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___
_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___
井底车场及主要运输巷
30
410
220
190
22
380
220
160
采区运输
巷道
上、下山
22
15
380
350
可不铺道碴，轨枕沿底板浮放，也可在浮放轨枕
两侧充填掘进矸石
运输、回风巷
15
250
_
（2）按管道装设要求确定_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___
式中_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___—道砟面至管子底高度，按《煤矿安全规程》取_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___=1840mm
_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___—管子悬吊件总高度，取=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;
b2—轨道中线与巷道中线间距，b2=B/2-c1=4160/2-（1335/2+835）=577.5mm;
故_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___mm
（3）按人行高度要求确定_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___
_
式中，j为距巷道壁的距离。
距墙壁j处的巷道有效高度不小1800mm.j≥100mm,一般取j=200mm.
故_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___
综上计算，并考虑一定余量，确定本巷道壁高为_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___=1800mm,
则巷道高度H=h3-hb+h0=1800-220+2080=4100mm
净断面面积_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT____EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___
式中_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___—道砟面以上巷道壁高，h2=h3-hb=1800-220=1580mm,
故S=4160（0.39×4160+1580）=15152384mm2≈13.3m2
净周长_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___=2.57×4160+2×1580=13851.2mm≈13.9m
用风速校核巷道净断面积
查表得知Vmax=8m/s,已知通过大巷风量Q=70m3/s,代入下式得
巷道允许的最高风速表2.3
巷道名称
_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___
最低
最高
架线电机车
1.0
8
掘进中的岩巷
0.15
4
风桥
10
主要进、回风巷
8
V=Q/S=70/13.3=5.3m/s<8m/s
设计的大巷净断面面积，风速没有超过规定，可以使用。
2.2.3确定巷道掘进断面尺寸
确定选用锚固可靠，锚固力大的树脂锚杆，杆体直径为18mm,每孔安装两个树脂药卷，锚固长度≥700mm，设计锚杆预紧力≥40kN，锚固力≥80kN.锚杆长度2.0m，其间排距0.8m×0.8m,喷射混凝土层厚T1=120mm,分两次喷射，每次各喷60mm厚，故支护厚度T=T1=120mm。
选用道床参数
根据巷道通过的运输设备，选用30kg/m的钢轨，道床参数_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___,_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___分别是410mm和220mm，道砟面至轨面高度_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___，采用钢筋混凝土轨枕。
由计算公式得：
巷道设计掘进宽度_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___=4160+2×120=4400㎜。
巷道计算掘进宽度_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___=4400+2×75=4550㎜。
巷道设计掘进高度_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___=4100+220+120=4440㎜。
巷道计算掘进高度_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___=4440+75=4515㎜。
巷道设计掘进断面面积
_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___=4400×（0.39×4400+1800）=15470400㎜2≈15.5㎡.
巷道计算掘进断面面积
_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___=4550×（0.39×4550+1800）=16263975㎜2≈16.3㎡。
2.2.4水沟布置和管线敷设
已知通过本石门的流水量为_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___，现采用水沟坡度为0.3%，查《井巷工程》得：
水沟深450㎜、水沟宽500㎜，水沟净断面面积0.225㎡；水沟掘进断面面积0.272㎡，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方。
2.2.5巷道断面特征表和每米巷道材料消耗量计算并列表
计算巷道掘进工程量和材料消耗量
由计算公式：
每米巷道拱与墙计算掘进体积_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___×1=16.3×1=16.3m3；
每米巷道墙脚计算掘进体积
_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___=0.2×（T+δ）×1=0.2×（0.12+0.075）=0.04m3
每米巷道拱与墙喷射材料消耗
_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___=_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___×1
=[1.57（4.55-0.12）0.12+2×1.8×0.12]×1=1.267m3；
每米巷道墙脚喷射材料消耗_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___×1=0.2×0.12×1=0.024m3；
每米巷道喷射材料消耗（不包括损耗）_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___=1.267+0.024=1.29m3；
每米巷道锚杆消耗_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___
式中，_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___为计算锚杆消耗周长，
_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___=_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___=_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___m；
a、a’锚杆间距、排距a=_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___=0.8m。
故_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___
折合重量=_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___kg
式中_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___—锚杆长度，_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___=2.0m;
d—锚杆直径,d=18mm;
_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___—锚杆材料密度，_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___=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=2×N=2×16.84=33.68支
每排锚杆数为:
N×0.8=16.84×0.8=13.472≈14根，
每排树脂卷数：
M×0.8=33.68×0.8=26.944≈27支，
每米巷道粉刷面积：
_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___
式中_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___—计算净宽，_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___
故_EMBEDEquation.KSEE3\*MERGEFORMAT___=1.57×3.71+2×2.02=10.85m2.
2.2.6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
根据以上计算结果，按1：
50比例绘制巷道断面施工图并附上工程量及材料消耗量表。
巷道断面施工图（见图2.1）、巷道特征表（见表2.4）、每米巷道工程表及材料消耗量（见表2.5）。
_
巷道断面施工图图2.1
巷道特征表表2.4
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