设计的巷道断面积,风速没超过规定,可以使用。
三、巷道支护形式和支护参数的确定
1、支护参数的选择
该巷道穿过的岩层,为f=4-6,为中硬岩层中等稳定岩层。
因服务年限较长,且为半圆拱形巷道属巷道,选用锚喷支护较为合理。
并用组合拱理论设计支护参数如下:
查表1-9:
选用快硬水泥锚杆,锚杆长L=1.6m,锚杆直径φ14mm,间排距0.8×0.8m,喷层厚度为:
T1=100mm,锚杆外露长度T2=50mm,故支护厚度:
T1=T2=100mm
2、选择道床参数
根据该巷道通过的运输设备,已选用18kg/m钢轨,其道床参数:
hc=320mm hb=180mm
砟面至轨面高度:
ha=hc-hb=320-180=140mm
查表1-5采用钢筋混凝土轨枕上宽160mm.下宽180m
3、确定巷道掘进断面尺寸
由表1-8计算公式得:
巷道设计掘进宽度:
B1=B+2T=3520+2×100=3720mm
巷道计算掘进宽度:
B2=B1+2δ=3720+2×75=3870mm
巷道设计掘进高度:
H1=H+hb+T=3391+180+100=3671mm
巷道计算掘进高度:
H2=H1+δ=3671+75=3746mm
巷道设计掘进断面积:
S1=B1(0.39B1+h3)=3720(0.39×3720+1811)=12.2㎡
巷道计算掘进断面积:
S2=B2(0.39B2+h3)=3870(0.39×3870+1811)=12.9㎡。
四.布置巷道内水沟和管线
为了排除井下涌水及其它污水,创造文明生产的环境,巷道的底板需设置水沟。
一般水沟布置在人行道一侧,并加设盖板。
若非人行道侧有较大空间时,水沟也可设在费人行道侧,可不加设盖板,水沟一般布置在巷道中间。
水沟盖板顶面与道渣面齐平,水沟底板掘进标高应比巷道壁的基础标高高出50~100mm。
为了使水沟中水流通畅,水沟纵向坡度一般与巷道坡度相同,即为3‰~5‰。
为了不使巷道内积水,巷道横向水沟一侧应有2‰的坡度,并且在水沟侧面壁上每隔一定距离开设有直径为50mm的泄水孔。
水沟断面形状常用矩形、半倒梯形或倒梯形。
水沟断面尺寸应根据水沟的流量、坡度、支护材料及其粗糙系数、断面形状等因素来确定。
为了简化设计,可以直接选用设计部门提供的各种断面形状水沟的技术特征表。
根据表1-7拱形巷道水沟规格及材料消耗量表。
已知通过该巷道的涌水量为150m3/h,现采用水沟坡度为4‰,查表1-7得:
水沟深400mm,水沟宽400mm,水沟净断面积0.16m2;水沟掘进断面积0.203m2,每米水沟盖板用钢筋1.633Kg、混凝土0.0276m3、水沟用混凝土0.133m3。
根据生产需要,巷道内需要敷设诸如压风管、排水管、供水管、动力电缆、照明和通讯电缆等管道和电缆。
管缆的布置要考虑安全和架设于检修的方便。
已知该巷道内需设两条动力电缆、三条通讯电缆和一条照明电缆,一条3英寸压风管,一条2英寸撒水管。
1)管道布置的一般要求
(1)管道应布置在人行道一侧,管道架设一般采用托架、管墩及锚杆吊挂等方式,这里使用托架法,风管在上,水管在下。
(2)管道与管道呈交叉或平行布置时,应保证管道之间有足够更换的距离,管道架设在平巷顶部时,应不妨碍其他设备的维修和更换。
2)电缆布置的一般要求
(1)人行道一侧最好不敷设动力电缆,故应把两条动力电缆敷设在非人行道一侧。
(2)动力电缆和通讯电缆一般不要敷设在巷道的同一侧,如必须设在同一侧时,则应各自悬挂,且将动力电缆设置在通讯、照明电缆下面。
故把三条通讯、一条照明敷设于人行道一侧。
(3)电缆与风水管道平行敷设时,电缆要悬挂在管道的下方,隔开300mm的距离。
(4)电缆悬挂高度应保证当矿车掉道时不致撞击电缆。
电缆坠落时,严禁落在轨道或运输设备上。
(5)敷设电缆时,两悬挂点的间距不应大于3m,两根相邻电缆间距不得小于50mm,电缆到巷道顶板的距离一般不小于300mm,当有数根电缆时,一般不下于200mm。
根据管缆的设置要求,将两条动力电缆设置在非人行道一侧,将三条通讯电缆和一条照明电缆设置在人行道一侧,通讯电缆距离道渣1.9m,电缆两个悬挂点的间距不应大于3.0m。
将压风管和撒水管架设在水沟上面,以不妨碍清理水沟为原则。
五.计算巷道掘进工程量及材料消耗量
由表1-8计算公式得:
每米巷道计算掘进体积:
V2=S2×1=12.9×1=12.9m3
锚喷巷道每米墙角掘进体积
V3=0.2(T+δ)×1=0.2×(0.1+0.075)×1=0.04m3
每米巷道喷射材料消耗:
Vˊ
=[1.57(B2-T1)T1+2h3T1=[1.57×(3.87-0.1)×0.1+2×1.811×0.1]×1=0.96m3
每米巷道墙角喷射材料消耗
V0ˊ=0.2T1×1=0.2×0.1×1=0.02m3
于是有:
每米巷道喷射材料消耗
V=Vˊ+V0ˊ=0.96+0.02=0.98m3
每米巷道锚杆消耗量Nˊ
Nˊ=[2(P1ˊ/2M)+1]/M
上式中:
P1—计算锚杆消耗周长
P1=1.57B2+2h3=1.57×3.87+2×1.811=9.7m
P1ˊ=1.57B2=1.57×3.87=6.08m
M——锚杆间距 M=0.8m
M′——锚杆排距 M′=0.8m
M=Mˊ=0.8m,故P1ˊ/2M=6.08/2×0.8=3.8取4
所以有:
Nˊ=[2×(6.08/2×0.8)+1]/0.8=10.8根
折合重量为:
W=Nˊ[(L+0.05)
(d/2)p]
=10.8[(1.6+0.05)×3.14×(0.014/2)2×7850=21.52kg
L—锚杆深度 L=1.6m 0.05为锚杆露出长度
d——锚杆直径 d=0.014m
p——锚杆材料密度 p=7850kg/m3
每排锚杆数量:
n=Nˊ×0.8=10.8×0.8≈9根
每米巷道锚杆注孔砂浆消耗V4
V4=N.L.Sa
式中:
Sa------锚杆孔面积,按炮眼钻头直径为43mm计算
Sa=
(0.043/2)=0.0014m2
故:
V4=10.8×1.6×0.0014=0.024m3
每米巷道粉刷面积Sn:
Sn=1.57(B2+2T)+2h3
Sn=1.57×(3.87-2×0.1)+2×1.631=9.0239m=9.03
六、巷道断面施工图(1:
50)、巷道特征表、每米巷道掘进工程量及材料消耗量表的绘制
1,根据前面计算数据绘制巷道断面施工图(1:
50)
巷道断面施工图(上图)
2、每米巷道掘进工程量及材料消耗量表:
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
1.0~1.4
12.2
0.04
11
0.0276
56.8
72
9.03
3、该巷道特征特征表:
围岩类别
断面/m3
设计掘进尺寸/mm
喷射厚度/mm
锚杆/mm
净
周
长/m
p
净断面
设计掘进
宽
B
高
H
形式
外露长度
排列方式
间
排
距
离
长
度
L
直
径
d
Ⅲ
10.58
12.2
3720
3671
100
快硬
100
正方形
800
1600
Φ14
12.3
四、编制巷道施工组织设计
1选择凿岩机具
选择凿岩设备;
目前岩巷掘进可以选择的凿岩机种类较多。
凿岩机选择的主要因素是根据工程要求的施工速度。
目前煤矿普遍采用的仍为气动凿岩机,气腿式凿岩机具有可多台凿岩机同时钻眼,钻眼与庄严平行作业,结构简单,适应性强,应用广泛,制造容易,成本低,维修使用方便,机动性强,辅助工时短,便于组织快速施工等优点。
故该巷道选择气腿式凿岩机。
气腿式凿岩机的特点及使用条件
类型
基本特点
主要型号
适用条件
气腿式
重量属轻型,主机安设在气腿上,靠气腿推动钻进。
可钻水平或倾斜炮眼,使用灵活,适应性强。
YT23、YT24、YT25、YT26、YT27、YT28、YTP26
孔径:
34~42mm
孔深:
<5m
岩性:
软、中、硬
2爆破器材的选择
我国目前使用的矿用炸药有硝铵类炸药和含水炸药,硝铵类炸药价格低廉,为煤矿普遍采用。
这里选用2号煤矿硝铵炸药,直径为35mm,质量为200g的药卷,长度为20cm。
起爆材料一般采用8号雷管,其中秒延期雷管、半秒延期雷管以及毫秒延期雷管都能满足巷道爆破的起爆要求,在这里选择秒延期雷管。
3确定爆破参数
1)炮眼深度
我国煤矿巷道掘进中,通常是以月进尺任务和凿岩、装岩设备的能力来确定每一循环的炮眼深度。
采用气腿式凿岩机时炮眼深度以1.8~2.5为宜。
这里选择炮眼深度为2.2米
2)炮眼直径
现场多采根据药卷直径确定炮眼直径,目前国内岩巷掘进均采用直径32mm、35mm两种药卷,选用钎头的直径为40~43mm,以炮眼直径比药卷直径大8mm为宜。
,炮眼直径选择43mm。
3)炮眼数目
炮眼数目可以根据单位炸药消耗量,按下式估算后,再按经验方法确定炮眼数目
N=qSmη/ap
式中N—炮眼数目
q—单位炸药消耗量,kg/m3
S—巷道掘进断面积,m2
M—每个药卷长度
η—炮眼利用率
a—装药满度系数,即装药长度与炮眼长度之比,一般取0.5~0.7;
p—每个药卷的重量,kg
N=1.68X11.9X0.2X0.9/(0.5X0.2)=35.98
取36个
4)单位炸药消耗量
根据《爆破工程》巷道掘进的单位炸药消耗量定额表查的取值为1.68kg/
5)工作面炮眼布置
1.掏槽眼
参照参考文献【1】,查表5—1,共布置4个掏槽眼,深度为2.2m。
掏槽眼布置在巷道中部稍下部
2.辅助眼有16个,对称布置,尽量均匀。
眼距取600mm。
3.周边眼按轮廓线布置。
顶帮眼:
距顶帮200mm;
底帮眼:
距底板200mm;
周边眼眼距取600mm,总共要布置16个周边眼。
每循环的装药量
式中:
Q—每循环的总装药量,kg;
k—单位炸药消耗消耗量,为1.68
;
V—每循环爆破的原岩体积,为23.8
;
S—巷道掘进断面积,为11.9
;
l—工作面炮孔平均深度,为2m;
η—炮孔利用率,本设计中为0.90。
所以,Q=1.68×2×11.9×0.90=36kg
装药系数
取值为:
掏槽眼0.7;辅助眼0.5;周边眼
0.5。
平均装药系数为0.57
6)联线方式
岩巷掘进一般采用发爆器起爆,所以多采用串联方式,它的联接简单,不易遗漏,便于操作和检查,
编制爆破说明书及爆破图表
爆破说明书及爆破图表是指导和检验钻眼爆破工作的文件,是掘进工作技术管理的重要一环。
要达到这一要求,首先必须切合实际地编制爆破图表,并且严格按图表的规定施工,在施工过程中不断修正、完善。
为此要强调编制图表和执行图表的岗位责任制,要按效率、材料消耗、爆破效果等全面检查。
这样才能不断提高钻眼爆破技术,使爆破图表更符合实际。
爆破图表包括爆破条件、爆破参数表、炮眼布置图和爆破预期效果四个内容,可用爆破条件与技术经济指标表、炮眼布置图和爆破参数表表示
炮眼布置图
爆破条件与技术经济指标表
指标名称
单位
数量
指标名称
单位
数量
净断面积
m2
9.67
炮眼深度
m
2.2
掘进断面积
m2
11.9
炮眼数目
个
37
岩石性质
中硬岩
循环炮眼总长度
m
81.40
岩石普氏系数f
4~6
炮眼利用率
%
90
工作面瓦斯情况
低瓦斯
循环进尺
m
2
工作面涌水情况
m3/h
150
循环实体岩石量
m3
23.8
凿岩机型号
气腿式YT26
炸药单位消耗量
Kg/m3
1.68
炸药名称
2号煤矿硝铵炸药
雷管单位消耗量
发/m3
1.55
雷管名称
8号秒延期雷管
每米进尺炸药消耗量
Kg
19.80
循环炸药用量
Kg
39.6
每米进尺雷管消耗量
发
18.50
循环雷管用量
发
37
表2装药顺序及起爆顺序
眼号
炮眼
名称
眼数
/个
眼
深
/m
装药量
起爆顺序
连线方式
装药
结构
单孔
合计
卷数/个
质量/kg
卷数/个
质量/kg
1
空眼
1
2.5
串联
连续
反向
装药
2~5
掏槽眼
4
2.4
7
1.05
28
4.2
Ⅰ
6~11
一圈
辅助眼
6
2.3
5
0.75
30
4.5
Ⅱ
12~22
二圈
辅助眼
11
2.3
5
0.75
55
8.25
Ⅲ
31,32,44,45
帮眼
4
2.2
2
0.30
8
1.2
Ⅳ
33~43
顶部眼
11
2.2
2
0.30
22
3.3
Ⅳ
23~29
底眼
8
2.2
5
0.75
40
6.00
Ⅴ
确定岩石平巷施工方法
作业方式的选择与规定
1作业方式可根据巷道穿过岩层的地质条件,巷道断面大小、可采用的永久支护材料和结构、施工装备、劳动组织及工人技术水平等情况选择
2遵守《矿上井巷工程施工及验收规范》的规定
1)凡需支护的巷道,掘进工作面与永久支护间的距离,应根据围岩情况和使用机械作业条件确定,但不应大于40m
2)水沟与永久支护应同时完成
3)平巷的永久轨道与掘进工作面的距离,不宜大于200m,但铺设道渣的时间可依据现场的条件决定
4)倾斜巷道永久巷道轨道应在交付使用前一次铺设
掘支平行作业是,永久支护在掘进工作面之后一定距离处于掘进同时进行。
由于支护不单独占用时间,可提高成巷速度约30~40%;施工机械设备能得到充分利用,可降低施工成本。
但同时需要的人力、物力较多,组织工作比较复杂,一般适用于围岩比较稳定及掘进断面大于8m2的巷道,以免掘、砌工作相互干扰,影响成巷速度。
结合本巷道实际情况确定出施工方法为掘支平行作业。
二.选择装岩、运输设备
选择带调车盘耙斗装载机装岩
PT-60B型带调车盘耙斗装载机的主要技术参数如下:
耙斗容积0.6m3,生产率70~110m3/h,绞车牵引力20.5~28.5KN;绞车电动机功率30KW,轨距600mm,外形尺寸(长X宽X高)主机7090X1850X2350,调车盘5250X2245mm,重量8300kg;适用于断面为9~16m2的双轨巷道。
选择列车装岩为运输设备
三.确定调车转眼作业线
平巷施工机械化作业线的配套原则:
1)应根据施工单位的设备情况、
选择多台气腿式凿岩机钻眼—带调车盘耙斗转载机装岩与调车—矿车及电机车运输,这条作业线的调车盘紧跟装载机,可以使装载机的间歇时间和工作面的调车时间大为减少,从而为实现快速掘进创造了条件。
该作业线配套设备均为常规设备,结构简单,机械性能可靠,机电维修技术水平要求不高;应用范围广,初期投资少,机动灵活,能组织钻眼、装岩平行作业,提高了掘进工时利用率,耙斗装载机配备气动调车盘,缩短了调车时间,提高了装载机的生产效率,加快了巷道的施工速度。
因此这条作业线在我国岩巷掘进中是一种主要的配套形式。
四、编制巷道施工循环图表
循环图表是施工组织设计的一部分。
编制循环图表应根据设计图纸和地质条件以及施工速度,选择合理的循环参数,安排施工工序;根据作业方式、施工速度,最大限度地实行平行交叉作业,确保各工序的互相衔接和配合,充分利用工时;要以施工定额为依据,提高实际工效,确保有先进的技术经济指标。
循环因素的任务是用图表的形式,在时间上、空间上规定人员、设备的工作岗位和工作量,并明确各工序的协作和衔接关系等。
1掘进循环时间的确定
掘进循环的总时间T可按下式计算:
T=T1+T2+ФT3+T4+T5
式中T—循环总时间,min;
T1—交接班时间,min;
T2—装岩工作时,min;
T3—钻眼工作时间,min;
Ф—钻眼与装岩不平行作业系数,min;
T4—装药、连线时间,min;
T5—放炮通风时间,min;
交接班时间:
T
=10min
装岩时间T2可按下式计算
=11.9X2X0.9/100
=13min
式中S—掘进断面积,m2
L—炮眼平均深度,m
η—炮眼利用率;
P—实测装岩机生产率,m3/h(实体)
n—同时工作的装岩机台数,为1
单独钻眼时间,可按下式计算:
ФT3=(t1+t2)Ф=
=36X2X0.5/(2X0.5)
=36min
式中t1—钻巷道上部炮眼所需时间,
t2—钻巷道下部炮眼所需时间
N—炮眼数目,个
L—炮眼平均深度,m
m—同时工作钻机台数,
v—每台凿岩机的钻速,m/min,为0.5m/min
Ф—钻眼与装岩不平行作业系数,应根据实测确定,当组织顺序作业时为1,当组织平行时,Ф值一般为0.5左右。
装药连线时间:
T
=
=36X4/6
=24min
式中t—一个炮眼装药时间,为4min;A—同时装药的工人组数,为6;其余符号同前。
爆破通风时间:
T
=15min
除此之外,为了防止难以预见的工序延长,提高循环图表完成的概率,应考虑增加10%的备用时间,故循环总时间可按下式计算
T=1.1