西南科技大学井巷工程课程设计.docx

1、西南科技大学井巷工程课程设计井巷工程课程设计学 院：环境与资源学院专业班级： 姓 名： 学 号： 指导老师： 成 绩： 设计目的：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。设计采用标准：本次设计依据井巷设计基础、煤矿安全规程及矿山井巷工程施工及验收规范。设计内容：巷道断面设计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，根据支护参

2、数，计算出巷道的设计掘进断面尺寸，并按允许的超挖值，求出巷道的计算掘进断面尺寸，然后布置水沟和管线；最后，绘制巷道断面施工图，编制巷道特征和每米工程量及消耗量表。钻眼爆破工作爆破后所形成的断面应符合设计要求光面爆破要求巷道超挖不大于150毫米,欠挖不得超过质量标准的规定。 爆破的岩石块度应有利于提高装岩生产率(一般不大于300毫米);有时还要求堆积状况便于组织装运和钻眼与装岩平行作业。爆破后围岩震裂较小,不崩倒棚子和损坏设备。爆破单位岩石所需炸药和雷管的消耗量低,钻眼工作量小,炮眼利用率要达到85以上。(2)施工组织与管理内容：概论、矿井的基本情况,矿井建设的准备工作,矿井建设的施工程序,列表

3、详细阐述,确定井巷工程的施工方案。施工管理：推行招标承包制和积极展开建设监理工作,深入了解招标投标方式与技术程序,加强设计管理,建立修改设计管理制度,加强材料设备的技术性能资料管理和建立技术档案,做好隐蔽工程的原始记录和工程验收工作,切实做好劳动力的培训与调配,切实做好工作平衡,认真抓好“概算、预算、决算”工作。(3)安全生产包括：开采水平巷道、井巷的维修、通风、安全监测、爆破材料的储存、井下放炮、平巷运输,井下工作人员都必须熟悉安全出口。井下每一个水平到上一个水平和各个采区都必须至少有两个行人的安全出口并与通道地面的安全出口相连接.为建成两个安全出口的不沟。第1章 巷道断面设计某煤矿年产设计

4、能力为0.9 Mt，高沼气矿井，中央分列通风。井下最大涌水量450m3/h，通过第二生产水平东运输大巷的流水量为170m3/h，通过的风量为32m3/s。采用ZK10-9/550直流架线电机车牵引3.0 t底卸式矿车运输。巷道内敷设一趟200mm的压气管和一趟100mm的供水管。大巷穿过的岩层有砂岩、泥岩。主要以泥岩为主。实测围岩松动圈：砂岩lp=0.40.5m;泥岩lp=1.01.4m。试设计运输直线段断面，计算单位工程掘进工程量和材料消耗量，并绘制巷道断面施工图。第一节 巷道断面选择及其他计算一选择巷道断面形状 年产0.9Mt矿井的第二生产水平东运输大巷,服务年限一般在20a以上;采用90

5、0mm轨距双轨运输大巷,一般巷道宽度要在4.0m以上;巷道所穿过的围岩松动圈lp=1.01.4m为一般稳定围岩。故决定选择锚喷支护,直墙半圆拱断面。 二确定巷道断面尺寸 1)确定巷道净宽度B 查表1-1知,ZK10-9/550架线式电机车宽1360 mm,高1600 mm；3.0 t底卸式矿车宽1200 mm,高1400 mm。故选A1 =1360mm,根据煤矿安全规程并参照标准设计，选取巷道人行巷宽度c=860mm;非人行巷一侧宽a=440mm,查表1-2知，双轨轨道中心线距b=1600mm,则两电机车之间距离为： 1600 -（1360/2+1360/2）=240mm 。故巷道净宽度： B

6、=a1+b+c1=(440+1360/2)+1600+(1360/2+1360/2) =1120+1600+1540=4260mm。 2）确定巷道拱高 h0 半圆巷道拱高 : h0=B/2=4260/2=2130mm 半圆拱半径 : R= h0=2130 mm 。3）确定巷道壁高h3按架线电机车导线弓子要求确定 h3 由表1-13，半圆拱行巷道壁高公式得 h3h4+ho- 式中：h4从轨高面起电机车架线高度，按煤矿安全规程规定取h4=2000mm; ho道床总高度,查表1-7选用24kg/m钢轨,再查表1-9 得 ho =360mm,道砟高度hb=200mm; n导电弓子距拱壁安全距离,取n=

7、300mm; k导电弓子宽度之半,k=718/2=359mm,取 k=360mm; b1轨道中线与巷道中心线间距 b1=B/2a1=4260/21120=1010mm故h32000+3601147mm.按管道安设要求确定h3按导电弓子距管子距离的要求,由表1-13得: h3h5+h7+hb-式中： h5-砟面至管子底高度,按煤矿安全规程规定,选取 h5=1800mm; h7管子悬吊件总高度,取h7=900mm; m导电弓子管子的间距,取m=300mm; D压气管法兰盘直径,对=200mm管子,D=325mm; b2轨道中心线与巷道中心线间距 b2=B/2-c1=4260/2-1540=590m

8、m;故 h31800+900+200-1310mm;按电机车距管子距离要求,由表1-13得: h3=h5+h7+hb- 式中: A1电机车最大宽度 A1=1360mm m电机车距管子间安全距离 取 m1=200mm . 其它符号同前。故h3=1800+900+200-=1538mm架线式电机车运算，按上述要求计算即可确定巷道壁高h3,可不必作其它要求的计算。综上计算，并考虑一定的富余量，故确定h3=1800mm.则巷道净高：H=h3-hb+h0=1800-200+2130=3730mm4)确定巷道净断面积S和净周长 P 由表1-10得：S=B(0.39B+h2) 式中h2砟面以上巷道壁高 h2

9、=h3hb=1800200=1600mm 故S=4026(0.394.26+1.6)=13.9m2 P=2.57B+2h2=2.574.26+21.6=14.1m5)用风速校核巷道净断面积查表1-6得: 允许最高风速: Vm=8m/s 设计规范允许最高风速: Vm=6m/s已知通过巷道风量: Q=32m/s 代入公式（1-5）得: V=Q/S=32/13.9=2.3m/s 则 VVm6）设计支护参数 巷道穿过的岩层松动圈 Lp=1.01.4m,属巷道分类法类一般稳定围岩。为留有足够的安全系数，取松动圈厚度高限1.4m作为设计的依据；并用组合拱理论设计支护参数如下： 选用快硬水泥锚杆，端头锚固长

10、度400mm,锚杆直径16mm,锚杆长度1500mm,间排距0.70.7m锚杆布置到墙角。喷层厚度100mm7)选择道床参数 根据巷道通过的运输设备，已选用24kg/m钢轨，其道床参数：hc=360mmhb=200mm 砟面至轨面高度: ha=hchb=360200=160mm 采用钢筋混凝土轨枕8)确定巷道掘进断面尺寸由表1-10计算公式得：巷道设计掘进宽度：B1=B+2T=4260+2100=4460mm巷道计算掘进宽度：B2=B1+2&=4460+275=4610mm巷道设计掘进高度：H1=H+hb+T=3730+200+100=4030mm巷道计算掘进高度：H2=H1+=4030+75

11、=4105mm巷道设计掘进断面积： S1=B1(0.39B1+h3)=4.46(0.394.46+1.8)=15.8巷道计算掘进断面积： S2=B2(0.39B2+H3)=4.61(0.394.61+1.8)=16.6。 三 .布置巷道内水沟和管线 已知通过巷道的流水量为170m3/h 水沟坡度3%。水沟宽400m，深400m，净断面积0.16掘进断面积0.203 每米水沟盖板用钢筋1.633kg,用混凝土0.0276m3 每米水沟用混凝土0.133m3管子悬吊在人行道一侧，动力电缆挂在非人行道一侧，通讯电缆挂在管子上方。四计算巷道掘进工程量及材料消耗量 由表1-10计算公式得：每米巷道拱和墙

12、计算掘进体积 V1=S21=16.61=16.6m3每米巷道墙角计算掘进体积 V3=0.2(T+ )1=0.2(0.1+0.075)1=0.04m3每米巷道拱和墙喷射混凝土材料消耗 V2=1.57(B2 T1)T1+2h3T11 =1.57(4.610.1)0.1+21.80.11=1.07m3每米巷道墙角喷射混凝土消耗 V4=0.2T11=0.20.11=0.02m3每米巷道喷射混凝土消耗 V=V2+V4=1.07+0.02=1.09m3每米巷道锚杆消耗量 N=( P1+M)/(MM) P1计算锚杆消耗周长 P1=1.57B2+2h3=1.574.61+21.8=10.8m M锚杆间距 M=

13、0.7m M锚杆排距 M=0.7m N=(10.8+0.7)/0.70.7=24根折合重量为：W=N(L+0.1)(D/2)r =24（1.4+0.1）3.1416（0.016/2）7850=56.8 L锚杆有效长度L=1.4m0.1为锚杆露出长度 D锚杆直径 D=0.016m r锚杆材料容量 r=7850kg/m3每排锚杆数量: n=N0.717根每米巷道锚杆快硬水泥卷消耗量 24根3卷/根=72卷(每个水泥卷规格：直径长重=37200mm108g )每米巷道粉刷面积：Sn=1.57B3+2h2B3计算净宽度 B3=B22T=4.6120.1=4.41mmSn=1.574.41+21.6=1

14、0.1m2 。第2节 绘制巷道断面施工图及材料消耗 绘制巷道断面施工图，编制巷道特征表和每米巷道掘进工作量及材料消耗表。根据以上计算，按1：50比例绘制巷道断面图并编制工程量及材料消耗量表。二水平运输大巷每米工程量及材料消耗量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1.01.416.60.04241.0956.87210.1二水平运输大巷特征围岩类别围岩松动圈m断面/m3设计掘进尺寸/mm喷射厚度/mm锚杆/mm净周长/m净断面设计掘进宽高形式外露长度排列方式间排距离长度直径1.01.413.915

15、.844604030100快硬100正方形70015001614.1第二章 钻眼爆破设计第一节 炮眼布置图一 设计炮眼布置图对二水平运输大巷进行施工采用光面爆破的方法来掘进巷道。根据掘进巷道断面面积15.8m2掘进高4030mm,宽为4460 mm。对所要布置的掏槽眼、辅助眼、周边眼分别布设。1 掏槽眼的布设 因巷道岩石坚固性系数为68且巷道断面积较大，利用中深孔进行爆破故选用直眼掏槽法。为提高掘进进度选用易于掌握且对各种岩层适应性和效果均好的菱形掏槽法，炮眼深度为2.7m。2 辅助眼的布设为了大量崩落岩石提高炮眼利用率，故要均匀布置辅助眼。辅助眼间距550mm，方向垂直与工作面，装药系数为0

16、.5。为提高光面爆破效果周边眼要为其创造一个理想的光面层，厚度要均匀且最小抵抗线要多于周边眼。一圈辅助眼眼间距为600mm，二圈辅助眼眼间距为550mm。3 周边眼的布设根据光面爆破周边眼爆破参数表及岩巷性质取周边眼的炮眼直径为42mm，炮眼间距为550mm,最小抵抗线为700mm,炮眼密集系数为0.8，装药量为0.15kg/m且底眼眼口高于巷道底板150mm以防止灌水和利用钻眼且低于底板标高150mm底眼炮眼间距为450mm和500mm。综上所述布置炮眼图（附表2）。并且掏槽眼、崩落眼、控制光面爆破的崩落眼和周边眼（顶，帮）的每眼装药数量的比例大致为4：3：2：1。第二节 装药结构和起爆方法

17、1 掏槽眼和辅助眼的装药结构 采取反向装药的方式，先将起爆药装入眼底然后在装被动药包最后装满炮泥并且要雷管和药包的聚能穴一致朝向眼底。考虑到凿岩台车的钎头直径为42mm，药卷直径为35mm正处于产生间隙效应范围内且装药长度超过800mm故应采取消除间隙效应措施。2 周边眼的装药结构 因为炮眼深度为2.7m为克服“鼓包”现象采用空气间隔分节装药结构。3 炮泥的填塞为保质保量地做好装药工作。装药之前必须吹洗炮眼将眼中岩粉和水吹洗干净，起爆药包必须按规定制作最后用1：3的泥沙混合炮泥湿度为1820按符合安全要求长度充填并捣实。4 起爆方法掘进时采用电容式发爆器起爆，雷管连接方式采用串联方式。因在高沼

18、气巷道故采用总延期时间不超过180ms的前五段毫秒雷管。第三节 爆破说明书一 矿井原始资料掘进巷道为二水平东运输大巷，服务年限位20a以上，采用900mm轨距双轨，选用锚喷支护、直墙半圆拱断面。位于巷道东边，主要用于运输。巷道净宽、净高分别为：4260mm、4030mm，巷道内壁有100mm厚的混凝土喷层。计算断面积为16.6m2。该巷道所穿岩层为砂岩、泥岩，主要以泥岩为主。此矿井为高瓦斯矿井且井下有大量涌水，涌水量可达450m3/h。二 巷道钻眼爆破材料选择钻眼爆破器材一览表器材名称雷管炸药凿岩机型号8号2号岩石硝铵炸药CGJ2凿岩台车 凿岩台车优点如下： 1 高效性：钻速快，质量高。 2灵

19、活性：退进自由，速度，推动力可控制；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。 爆破参数确定 掏槽方法：由于该巷道岩层坚硬系数为68，故选用直眼掏槽中的菱形掏槽。 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。 炮眼数目： N 炮眼数目 q 单位炸药消耗量S 巷道掘进面积 m 每个药卷长度 炮眼利用率 a 装药系数p 每个药卷质三爆破网路计算与设计 因为选用串联式电爆网路连接方式，故选用电容式发爆器。 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

20、雷管全电阻 R 母线电阻R1与电源内阻R2之和爆破原始条件 表1名称单位数量名称单位数量巷道的掘进断面m213.2炮眼数目个45岩石的坚固性系数发4-6雷管数目个44炮眼深度m2.0总装药量(2号岩石硝铵炸药)kg27.5装药量及起爆顺序 表2眼号眼名眼数/个眼深/ m装药量起爆顺序联线方式装药结构单孔小计卷数/个质量/ kg卷数/个质量/ kg1空眼12.2串联连续反向装药25掏槽眼42.271.05284.20一611一圈辅助眼62.050.75304.50二1222二圈辅助眼112.050.75558.25三31，32，44，45帮眼42.020.3081.20四3343顶部眼112.0

21、20.30223.30五2329底眼82.050.75406.00六预期爆破效果 表3名称单位数量名称单位数量炮眼利用率%91.0每米巷道耗药量kg/m13.8每循环工作面进尺m1.7每循环炮眼总长度m92每循环爆破实体岩石m316每平米岩体耗雷管量个/ m22.5炸药消耗量kg/ m31.6每米巷道耗雷管量个/ m22.0炮眼布置图第3章 装岩设计岩石平巷施工中，装岩转载与转运是最费工时的工序，一般情况下它占掘进循环时间的35%50%，因此装岩在岩石平巷施工中意义重大。1装岩机类型：由于该运输大巷为双轨运输大巷，巷道较宽、较高，断面大，爆破岩体体积多。故选用ZLC60铲斗侧卸式装岩机。2 铲

22、斗侧卸式装岩机优点：这种装岩机是正面取岩石，在设备前方侧转卸载，行走方式为履带式。它铲斗插入力大，斗容大，提升距离短；履带行走机动性好，装岩宽度受限制小：铲斗还可以兼作活动平台，用语安装锚杆和挑顶；工作机构采用液压传动，提升能力大，提升距离小，消耗功率小，性能稳定，操作轻便，安全可靠；电气设备均为防爆型，可用与有瓦斯和煤尘爆炸的矿井。3 岩机台数：由于巷道一次性爆破实体岩石体积为41.5m3小于90 m3，故选用一台装岩机。4 装岩机性能：生产能力为90m/h，铲斗容量为0.6m，长度为4250m，宽度为1800m，高度为2100m，工作时最大高度为2950m，卸载高度为1300m，行走方式为

23、履带行走，动力为电动，总功率为52kw，质量为7430kg。5 装岩机技术特征：技术特征一览表：矿车特征车厢容积自重载重外型尺寸卸载时间卸载高度轴距最小转弯半径单位m3ttmmminmmmmm数量2229.83602080015601780609120080030第4章 转载、运输设计 进巷道为运输大巷，巷道平直，较宽、较高。所以一次性爆破实体岩石体积较多。由于转载和运输在施工工序中最费时耗工，为了能节约更多的时间，提高生产效率，故选用转载、运输和卸载合一的设备。梭式矿车具有转载、运输和卸载合一的功能，所以转载、运输工具应选梭式矿车。由于岩石具有碎胀性，在施工过程中为了不影响下一组人员的施工，

24、故采用两组矿车运输，为了缩短两车的调车时间应采用一种省时省力的调车设备。浮放道岔是在原有轨道基础上安设的一组完整道岔，它结构简单，可以移动，现场可自行设计加工，故调车设备应选用浮放道岔。第1节 工作面供风供水设计巷道掘进过程中，在钻眼、爆破、装岩、运输过程中不可避免的要产生大量岩石粉尘。这些粉尘极易在空气中漂浮，严重影响工人身体健康。为了减少粉尘对人体的危害，应采取以下措施： 钻眼过程应采用湿式钻眼 爆破前用水冲洗岩帮 爆破后立即进行喷雾 装岩前要向岩堆洒水加强通风排尘加强个人防护工作另外，在工作面内布置风水管路，井下用风用水设备较多，为了满足所有设备的风水需求，风水管路的设计十分重要。用风设

25、备：凿岩机、喷射机压风机型号：RB055全风高压风机RB055全风高压风机技术特征一览表技术特征相数频率输出电压输入电压满载电流最大电压最大电压出入口径噪音重量单位相KVVAKg数量350/603.7220152800/ 3500 718.3PF277/7844第2节 掘进通风设计根据设计要求知巷道所需风量为Q=32m3/s，巷道横断面积为16.6m2，风速为V=1.93m/s，为了达到巷道所需风量，所选用5台JBT61通风机同时工作。为了供给巷道足够的新鲜空气，稀释和排出有害气体和粉尘，营造一个良好的工作环境，保护工人身体健康，保证生产安全，必须采取机械式通风。通风方式：由于巷道断面大，烟雾

26、不易排出，故选用混合式通风。通风机型号：掘进通风要求通风体积小、效率高、噪音低、风量风压可调、坚固、隔爆故选用JBT61通风机通风机数量：根据计算五台通风机同时使用才能达到所需风量。JBT61通风机技术特征一览表技术特征外径转速全风压风量电机功率级数质量单位mmr/minPam3/minkw级kg数量6002900343.31569250390141315风筒规格：风筒直径为1000mm，压入式风筒为胶皮风筒，抽出式风筒为铁风筒。第三节 支护设计巷道采用一次性成巷施工，不必设临时支护。光面爆破后立即登碴打好拱部锚杆和超前锚杆，在局部破碎带地段应适当加大锚杆密度并敷设金属网。适当的缩短掘进和永久

27、性支护的间距，以保证工程质量和安全。当顶板破碎时，每次放炮后立即喷射混凝土封闭围岩，然后再打锚杆。锚喷支护工艺流程： 钻眼 穿杆 注浆 喷层喷射混凝土工艺流程：过滤石子、沙子 秤重 加水泥 搅拌 运料 上料 喷射MK型喷射机械手技术特征一览表适用巷道断面/m2大 变幅范围/（0）喷头变幅范围/（0）液压/MPa风压/MPa外形尺寸/mm自重/kg左右摆幅上仰下俯左右翻转前俯后仰3.61870452518032387.00.50.6工作时：450024002700行走时：40008201150670支护断面说明表掘进断面15.8m2锚杆数量24锚杆名称水快硬水泥锚杆净断面13.9m2锚杆长度1500mm锚固剂水泥胶结材料巷道形状拱型锚固力60KN喷层厚度100mm帮托盘木托盘间距700mm锚杆直径16顶托盘无排距700mm锚喷支护参数： 锚杆：采用 16mm的快硬水泥锚杆，杆长1500mm 锚固剂：使用水泥胶结锚固剂，端头