井巷工程课程设计.docx

1、井巷工程课程设计井巷工程课程设计 姓名：www 学院：www 专业：采矿工程 班级：www 学号：www 指导老师：www 前言 煤炭工业是国民经济中的基础工业，它为许多重要工业部门提供原料 和能源。我国能源结构以煤为主的格局在今后较长的一段时间内不可能改变，国民经济的发展将对煤炭产业的增长提出更高的要求。而煤炭工业生产的发展，又取决于煤炭工业基本建设及开拓延伸工作能否及时的、持续 不断的提供煤炭的场地。所以为了更好的将所学到的知识运用到实践当 中，学习井巷课程设计是井巷工程课程的重要环节之一。 为了使我们对井巷工程这门课程中所学的基本知识、基本理论及 基本方法有个全面系统的掌握， 并进行井巷

2、设计和施工设计。 通过本设计， 我们将对井巷工程课程有个深入的全面的了解，并学会利用各种工具 书及参考文献资料来解决设计中相关的问题。巩固提高所学的专业知识，使其理论联系实际。 培养和锻炼学生独立工作能力，分析和解决问题的能力。培养学生在设计、计算、绘图、查阅和运用科技文献资料、正确编写专业技术文件等 方面的能力。 熟悉煤炭工业有关的方针政策、规程、规范和技术规定等，充分开发智力潜力，建立 全面经济观念，为毕业后工作奠定坚实的基础。由于本人水平有限， 不足之处还请老师谅解并指证。第1章、运输大巷断面设计第一节、净断面尺寸设计第二节、断面水沟和管线布置第三节、掘进断面尺寸设计第四节、计算工程量、

3、材料消耗并编制相应表格第五节、运输大巷断面图第2章、巷道掘进爆破说明书及爆破图标，巷道循环作业图表第一节、爆破说明书和爆破图表第二节、巷道循环作业图表第3章、交岔点平面尺寸设计及施工第一节、交岔点平面尺寸设计第二节、交岔点墙高设计第三节、计算工程量、材料消耗、编制工程量及材料消耗表第四节、施工方法第五节、交岔点平面图，主巷、支巷及最大宽度处的断面图参考文献设计题目：某煤矿年设计生产能力为240万吨，采用中央分列式通风。由于上部水平煤炭资源即将采完，须延伸到下一水平生产。据勘测，运输大巷穿过的岩层稳定性较好，岩石的坚固系数15，最大涌水量为120m3/h,该水平瓦斯涌出量为12m3/t.轨距采用

4、600mm。采用直墙拱形巷道断面。运输大巷掘进至采区下部车场，需要开岔。试设计：1、运输大巷直线断的断面及支护参数； 2、运输大巷掘进施工爆破参数； 3、下部车场与运输大巷交叉点（机车的运行速度为2m/s）。第1章、运输大巷断面设计巷道断面设计是矿井开采设计中的一个重要组成部分， 贯穿矿井服务年限， 属于施工图设计的范畴。 设计的巷道断面直接作为井下巷道施工的依据，也是进 行井下工程概预算的依据。巷道断面设计的原则是：在满足安全、生产和施工要 求的条件下，力求提高断面利用率，取得最佳的经济效果。 巷道断面设计的内容与步骤是：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

5、；其次，根据巷道中多通过的设备尺寸、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（并进行风速验 算），计算巷道的设计掘进断面的尺寸，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；最后绘制出巷道断面施工图，编制巷道 特征表和每米巷道工程量及材料消耗表。第1节、净断面尺寸设计1、选择巷道断面形状年产240万吨的大型矿井下一水平的运输大巷，一般服务年限在50年以上，采用600mm轨距双轨运输的大巷，其净宽在3m以上，又穿过很坚硬较稳定的岩层，故选用螺纹钢树脂锚杆与锚喷混凝土支护，半圆拱形断面。2、确定巷道净断面尺寸（1）确定巷道净断面宽度B因该矿井为高瓦斯矿井

6、瓦斯绝对涌出量为61m3/min，根据安全规程必须建立瓦斯抽采系统，进行采前预抽，则采用架线式电机车，查表3-2知ZK106/250电机车宽A1=1060mm，高h=1550mm;3t底卸式矿车宽1200mm，高1400mm，故选A1=1200mm 根据 煤矿安全规程 取巷道人行道宽c=1000mm，非人行道一侧宽a=500mm。又查表3-3知本巷双轨中线距b=1500mm，两侧电机车之间距离为 ： 1600-（1200/2+1200/2）=400mm200mm 故巷道净宽度: B=a1+b+c1=(500+1200/2)+1500+(1200/2+1000)=4200mm（2）确定巷道拱高h

7、0圆弧形巷道拱高：h0=B/2=2100mm 圆弧形巷道半径：R=h0=2100mm（3）确定巷道壁高h31、按架线电机车导电弓子要求确定 h3 由表 3-7 中半圆拱形巷道拱高公式得 hh4+hc（R-n）2-(K+b1)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。查表 3-10 选 30kg/m 钢轨，再查表 3-5 得 hc=410mm， 道楂高度 hb=220 mm；n导电弓子距拱壁安全间距，取 n=300mm； K导电弓子宽度之半，K=800/2=400；b1道轨中线与巷道中线间距，b1=B/2-a1=4200/2-1100=1000m

8、m 故 h32000+400-（2100-300）2-（400+1000）2=1269mm 2、按管道装设要求确定 h3 h3h5+h7+hbR2（K+m+D/2+b2）2 式中 h5渣面至管子底高度，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； b2轨道中线与巷道中线间距，b2=B/2-C1=4200/2-1600=500mm。 故 h31800+900+220-21002-（400+300+335/2+500）2=1327mm3、按人行道高度要求确定h3 式中，j为距巷

9、道壁的距离。距墙壁j处的巷道有效高度不小于1800mm。 j100mm，一般取200mm h31800+220-895=1125mm综上计算，并考虑一定的余量、确定本巷道壁高为h3=1720mm，则巷道高度 为H=h3-hb+h0=1720-220+2100=3600mm。（4）确定巷道净断面积S和净周长P由表3-7得净断面积 S=B（0.39B+h2） 式中 h2道砟面以上巷道壁高，h2=h3-hb=1720-220=1500mm 所以 S=4200*（0.39*4200+1500）=13.2m2净周长P= 2.57*B+2*h2 =2.57*4200+2*1500=13.8m （5）用风速

10、校核巷道净段面积查表3-9，知Vmax=8m/s，又已知年生产能力为240万吨，瓦斯涌出量为12m3/t（61m3/min）采取了采前预抽的措施，所以瓦斯浓度对通风影响不大，根据通风安全课程设计知运输大巷通过的风量为矿井总风量，则依题意结合采矿学，通风安全学，井巷工程，煤矿安全规程设计并计算矿井总风量约为：Q=（48+9+6+2）*1.2=78m3/s已知通过大巷风量Q=78m3/s,代入公式得 V=Q/S=78/13.2=5.98m/s设计的大巷净断面面积，风速没有超过规定，可以使用。第2节、断面水沟和管线布置1、水沟布置 已知通过巷道的水量为120m /h，现采用水沟坡度为5，由井巷工程查

11、表 3-12得：水沟深度350mm，水沟净断面积为0.114m2 ,水沟掘进断面积为0.139m2 ,每米水沟盖板用钢筋1.336kg，混凝土0.0226m3 ,水沟用混凝土0.099m3 。一般要求如下： 1、水平巷道及倾角小于16度的倾斜巷道的水沟，一般布置在人行侧。当非人行侧有适当空间时，亦可布置水沟，但应尽量避免水沟穿越轨道和输送机。 2、在倾角大于16度的巷道中，当涌水量小或巷道较窄时，水沟与人行台阶可在巷道同侧平行或重叠布置；当涌水量较大或巷道较宽时，水沟和人行台阶可分设在巷道两侧。 3、专用排水巷道、中间设人行道的巷道、有底鼓的巷道和铺设整体道床的巷道，水沟也可布置在巷道中间。4

12、、 巷道横向水沟，一般应布置在含水层的下方、上（下）山下部车场的上 方、胶带机接头硐室的下方或出水点初。 （2） 管线布置 （1）管道的布置为了安全、架设与检修的方便，应符合如下要求： 1、 管道应布置在人行道一侧，管道的架设一般采用托架、管墩及锚杆 吊挂等方式，并要考虑检修的方便；若架设在人行道上方管道上方，管道下方距道砟或水沟盖板的垂直高度不应小于1800mm，若架设在水沟上，应以不妨碍水沟清理为原则。锚喷支护的主要运输巷道，可将管路锚吊在行人侧的顶部。2、当管道与管道呈交叉或平行布置时，应保证管道之间有足够的更换距离。管道架设在平巷顶部是时，应不妨碍其他设备的维修与更换。3、管道与运输设

13、备之间必须留有不小于200mm的安全距离。（2）电缆布置一般有如下要求： 1、电力电缆和通讯电缆一般不要敷设在巷道的同一侧。如受条件限制 设在同一侧时， 通讯电缆设在动力电缆上方0.1m以上的距离处，以防电磁场作用干扰通讯信号。 2、电缆与压风管、供水管在巷道同一侧敷设时，必须敷设在管子上方，并保持0.3m以上的距离。 3、电缆悬挂高度应保证当矿车掉道时不会撞击电缆，或者电缆发生坠落时，不会落在轨道上或运输设备上，所以电缆悬挂高度一般为1.51.9m，电缆到巷道顶板的距离不小于300mm；电缆两个悬挂点的间距不大于3.0m；电缆与运输设备之间距离不小于0.25m，电缆与风筒相互之间应保持0.3

14、m 以上距离。 4、高压电缆和低压电缆在巷道同侧敷设时，相互之间距离大于0.1m以上。高压电缆之间、低压电缆之间的距离不得小于50mm，以便摘挂方便。 5、有煤尘瓦斯突出煤层中的回风巷，禁止设置动力电缆。第3节、掘进断面尺寸设计（1）选择支护参数 采用锚喷支护，根据巷道净宽4.2m、穿过较稳定岩层、服务年限大于50年等条件，确定选用锚固可靠、锚固力大的树脂锚杆，杆体为18mm螺纹钢，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，成方形布置， 其间排距0.80m0.80m，托板为8mm厚150mm150mm的方形钢板。喷射混凝土层厚T1=1

15、00mm，分两次喷射，每次各喷50mm厚。故支护厚度T=T1=100mm。 锚杆支护的作用原理：1、悬吊理论 2、组合梁理论 3、组合拱理论 4、最大水平应理论 喷射混凝土的机理：1、加固与防治风化作用 2、改善围岩应力状态作用 3、 柔性支护结构作用 4、与围岩共同作用 锚喷支护是锚杆与喷射混凝土联合支护的简称，二者又可单独使用，成为锚杆支护与混凝土支护。 锚杆支护还可与金属网联合进行支护。 它具有施工速度快、施工机械化高、成本低及节约材料等优点。本巷道穿过坚固性系数为 68 的中等 稳定的岩层，因此我们选择的是锚喷支护。 （1）锚喷支护的优点： 锚喷支护突破传统的支护形式和支护理论，不再是

16、消极的承受围岩压力，而是尽量保持围岩的完整性，限制岩石的变形、位移和裂隙发展，充分发挥岩体自身的支承作用。把围岩从荷载变为承载，变消极因素为积极因素，这是锚喷支护和一切旧支护形式最根本最本质的差别，也是锚喷支护大大优于其他支护形式的 根本所在。我国矿山大量使用锚喷支护的实践证明，锚喷支护不但可以用于比较稳定的岩层中，而且可以用于破碎带、断层带、有底鼓受强烈采动地压影响的巷道和大跨度的硐室。锚喷支护与其他支护形式相比，在技术上和经济上具有以下优越性： 1、由于锚喷支护是高压喷射成的混凝土层，致密、强度高，能提高井巷围岩的自身稳定性和承载能力，并与岩层构成共同承载整体。这样，支护厚度可减薄一半以上

17、，掘进断面可减少 1020。工艺简单，操作方便，混凝土、砂浆直接喷到岩面，省去立模、拆模邓繁琐工序，节省了木材和钢材。2、机械化程度高，减轻工人的笨重体力劳动。在平巷和立井施工中，料石 砌碹，每个工人一个班搬运料石多则一万多井，而锚喷支护，除喷射手劳动强度较大外，其余工序都是机械操作。随着平巷喷射混凝土简易机械手的推广，以及立井喷射机械手的使用，为实现锚喷支护全部机械化施工打下良好的基础。3、施工速度快、效率高，可以实现远距离输料，占用巷道空间少，为快速掘进，掘喷平行作业创造有利条件，平巷中锚喷支护功功效一般为0.20.35米/工，每米成巷35个工，掘进速度为100120 米/月。最高700米

18、/月以上，而料石碹每米成巷1015个工，一般掘进速度为6070米/月。最高240米/月。 4、锚喷支护可以紧跟工作面，取消临时支护，基本上解决支护落后掘进的矛盾。支护后的巷道失修率低，维护方便，并且可以处理冒顶， 有利于安全生产。 5、节约坑木，减少巷道维修量。锚喷支护的巷道局部破坏时 ，只在破坏处进行补喷即可，而坏棚坏碹返修时间需要全部拆除，重新砌碹和架棚。 （2）选择道床参数 根据巷道通过的运输设备，已选用30kg/m钢轨其道床参数hc与hb分别为410mm和 220mm，道砟面至轨道面高度为ha=hc-hb=410-220=190mm ，采用钢筋混凝土轨枕。（查表3-5与3-10 与3-

19、11）道床参数的选择是指钢轨型号,轨枕规格和道砟高度三者的确定。对轨道敷设的要求是：钢轨的型号应与行驶车辆的类型相适应，轨道敷设应平直，且具有一定的强度和弹性；在弯道处，轨道连接应光滑，接运输巷道内同一线路必须采用同一型号的钢轨；道岔的型号不得低于线路的钢轨型号；在倾角大于15的巷道中，轨道的辅设应采取防滑措施。轨枕的类型和规格应与选用的钢轨型号相适应。 （三）确定巷道掘进断面尺寸 由井巷工程表3-7计算公式得： 巷道设计掘进宽度 B1=B+2T=4200+200=4400mm=4.4m 巷道计算掘进宽度 B2=B1+2=4400+2*75=4550mm=4.55m巷道设计掘进高度 H1=H+

20、hb+T=3600+220+100=3920mm=3.92m 巷道计算掘进高度 H2=H1+=3920+75=3995mm=3.995m巷道设计掘进断面积 S1=B1（0.39B1+h3）=4400（0.39*4400+1720）=mm2取S1=15.12m2巷道计算掘进断面积 S2=B2（0.39B2+h3）=4550（0.39*4550+1720） =mm2取S2=15.9m2第4节、计算工程量、材料消耗并编制相应表格由表 3-7计算公式得： 每米巷道拱与墙计算掘进体积 V1=S2 x 1=15.9 x 1=15.9m 每米巷道墙角计算掘进体积 V3= 0.2(T+) x 1=0.2 x

21、0.175=0.04m每米巷道拱与墙喷射材料消耗 V2=1.57(B2-T)T1+2h3T1 x 1 =1.57(4.2-0.10) x 0.10+0.344=0.99m每米巷道墙脚喷射材料消耗 V4=0.2T1 x 1=0.2 x 0.10 x 1=0.02m 每米巷道喷射材料消耗（不包括损失） V=V2+V4=0.99+0.02=1.01m 每米巷道锚杆消耗 N =(P-0.5a)/aa式中 P计算锚杆消耗周长， P=1.57B2+2h3=1.57 x 4550+3440=10.58m; a、a 锚杆间距和排距，a = a,=0.8m。 所以 N=(10.58-0.5*0.8)/(0.8*

22、0.8)=15.9 根 折合重量为： 15.9* l（d/2）2=15.9(2.0* 3.14 * (0.018/2)2 *7850=63.50kg 式中l锚杆长度，l=2.0mm； d锚杆直径，d=18mm；锚杆材料密度，=7850kg/m 。 由于梅根锚杆安装2个树脂药卷，则每米巷道树脂药卷消耗： M=2*N=31.8 支每排锚杆数为： N*0.8=15.9*0.8=12.7213根每排树脂药卷数： M*0.8=31.8*0.8=25.4425支每米巷道粉刷面积：Sn=1.57B3+2h2 式中 B3计算净宽，B3=B2-2T=4.55-2x0.10=4.35m 故 Sn= *1.50=9

23、.83m 运输大巷每米工程量及材料消耗围岩类别计算掘进工程量/m锚杆数量材料消耗/mm粉刷面积/m巷道墙脚喷射材料/m锚杆钢筋/kg树脂药卷/支15.90.0415.91.0163.531.89.83第5节、运输大巷断面图围岩类别断面面积/m设计掘进尺寸/mm喷射厚度锚杆/mm净周长/m净面积设计掘进宽高型式排列方式间、排距锚杆长直径13.215.144003920100螺纹钢树脂锚杆方形80020001813.8运输大巷特征第2章、巷道掘进爆破说明书及爆破图标，巷道循环作业图表第1节、爆破说明书和爆破图表1、爆破说明书爆破说明书是井巷施工组织设计中的一个重要组成部分，是指导、检查和总结爆破工

24、作的技术文件，其主要内容包括有：（1）爆破工程的原始资料本运输大巷服务年限位 50a 以上，采用 600mm 轨距双轨，选用锚喷支护、 直墙半圆拱断面。巷道净宽、净高分别为：4200mm、3600mm， 巷道内壁有 100mm 厚的混凝土喷层。计算断面积为 15.9m 。该矿井为高瓦斯矿井（采用了抽采技术）且井下有大量涌水，涌水量可达 120m/h。（2）巷道钻眼爆破材料选择 根据本巷道岩层特点炸药选用2号岩石硝铵炸药，由于矿井为高瓦斯矿井，为了安全雷管采用8号毫秒延期电雷管，凿岩机选择 CGJ2 型凿岩台车，凿岩台车优点如下： 1 高效性：钻速快，质量高。 2 灵活性：退进自由，速度，推动力

25、可控制；可凿不同方向的炮眼。 3 普遍性：实用于钻任何炮眼，可钻较深、直径大的炮眼。 4 环保性：能大力改善工作环境，消除油雾水气，噪音小。 （3）爆破参数的选择与计算1、掏槽方法：由于该巷道岩层坚硬系数为15，故选用直眼掏槽中的角柱式掏槽。 2、炮眼直径、深度：因选用 CGJ2 型凿岩台车打钻， 故炮眼直径为 42mm； 深度为 2.7m。3、炮眼数目： N=qsm/ap =(2.56*15.9*0.15*0.8)/(0.5*0.15)=65N 炮眼数目 S 巷道掘进面积 炮眼利用率 p 每个药卷质量 q 单位炸药消耗量 m 每个药卷长度 a 装药系数一般取0.5（4）爆破网路计算与设计因为

26、选用串联式电爆网路连接方式，故选用电容式发爆器。 U I= nr + nR I 通过每个雷管的电流 U 发炮电源电压 n 串联雷管个数 r 每个雷管全电阻 R 母线电阻 R1 与电源内阻 R2 之和 （5）爆破作业安全措施1、钻眼爆破的安全事项 （1）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； （2）不允许在残眼内继续钻眼；（3）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）为防止断钎伤人，推进掘进机时不要用力过猛，更不要横向用力，凿岩时钻工应站稳，应随时堤防突然断钎； （5）一定要注意把胶皮风管与风钻接牢，以防脱落伤人；（6）缺水或停水时，应立即停止钻眼。 2

27、、爆破安全注意事项 （1）在规定的安全地点装配起爆药卷。 （2）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。 （3）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。 （5）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。 （6）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。 （7）爆破后

28、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。 （8）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。二、工作面炮眼布置图三、爆破图表爆破原始条件序号名称单位数量1掘进断面15.92岩石普氏系数f153工作面瓦斯情况%(已抽采)无4工作面涌水情况m/h1205炸药和雷管的类型装药量及起爆顺序眼号炮眼名称眼数/个眼深/m每个炮眼装药量合计装药结构起爆顺序连线方式卷数/m长度/m装填率/%卷数/个重量/kg1中线眼12.230.530.45反向垫4卷药串2-4正槽眼32.01

29、01.680304.5反向垫3卷药串5-10副槽眼62.0101.575609反向垫2卷药串11-15辅助眼51.991.1470456.75反向垫2卷药串16-26三圈眼111.981.14608813.2反向垫2卷药串27-38二圈眼121.961.0527210.8反向垫2卷药39-48底眼102.061.050609反向垫2卷药串49-65周边眼171.8拱基线以上20.322 33 反向空气柱串拱基线以下30.45182.7合计6512439859.7 预期爆破效果名称单位数量名称单位数量炮眼利用率%80每米炸药消耗量Kg/m39.8每循环工作面进尺m1.5每循环炮眼总长度m/循环124每循环爆破实体岩石m23.85每立方米岩石雷管消耗量个/m5.51炸药消耗量kg/m2.56每米巷道雷管消耗量个/m43.3第二节、巷道循环作业图表坚持正规循环作业在巷道施工中，各主要工序和辅助工序都是按一定的顺序周而复始的进行的，故称为循环作业。为组织循环作业，应将循环中个工序的工作持续时间、先后顺序和相互衔接关系，周密的以图表的方式固定下来，使全体施工人员心中有数