新阜王营子煤矿巷道施工组织设计与概预算学位论文Word文档格式.docx

1、在侵入岩影响区镜质体反射率值可高达 1.2 1% ,挥发分产率降低.矿区构造属于一个较完整的同生向斜, 向斜的走向由西部的北西到东部转为北东。区内发现落差大于20 m 的断层共6 条, 均为张性或张扭性正断层。喜山期区内岩浆活动较为强烈, 岩浆侵入均以近东西向高角度辉绿岩岩墙为主。矿区内共发育岩墙31 条, 走向45􀀁 105􀀁, 宽度0. 8 82 m, 规模较大的岩墙对煤层的破坏较大, 并对煤的变质程度有一定的影响。1.4通讯矿井施工期地面通讯利用永久通讯工程，永久通讯工程在施工准备期形成。行政通讯电话引自中国铁通或电信网络，采用光缆接入。交换机设在临时

2、办公室内，待永久办公楼建成后，移进楼内机房。变电所之间电力调度通讯先期使用行政通讯电话，待变电所永久工程完成后，电力调度通讯也同时完成，此后行政通讯电话为备用通讯方式。1.5供电 初步设计王营子煤矿2回电源均引自多伦110kV变电站，施工准备期形成2回35kVd的LGJ120/30永久输电线路，保证施工用电。永久变电所形成前设35/6.3临时变电所一座，安装8000kVA变压器1台（可利用永久设备），保证冻结及掘砌施工。临时变及输电线路未形成时，先从场区附近经过的农电10kV输电线路分接1条LJ70/10kV输电线路，引进场区供冻结打钻、四通一平等临时施工用电，待临时变电所投用后拆除。1.6供

3、水 据水文地质资料，矿井工业场地及井下用水可以采用地下水作为水源。在施工准备期建设矿井永久水井供施工使用。水源地选址为矿井工业场地的西北部，距工业场地300米处，设2眼水源井，每井井径330mm，井深70m，井出水量20m3/h,一眼井工作，一眼井备用。由于采用冻结施工工艺，用水量将大于设计永久水源井取水量，因此应再打临时水源井做施工补充。1.7排水该场区地形较平坦，地势西北高、东南低。周围附近没有河流，故工业场地不存在防洪问题。在确保暴雨期间工业场地不受洪水威胁，除将井口标高提高0.30m防止内涝外，并在场区北侧和西侧设置截水沟，断面为梯形，底宽0.60m，边坡1：1.5。在暴雨期间雨水将通

4、过截水沟顺地势排出。2 巷道断面设计 我国煤矿井下使用的巷道断面形状，按其构成的轮廓线可分为折线形和曲线形两大类。前者如矩形、梯形、不规则型，后者如半圆拱形、圆弧拱形，三心拱形、马蹄形、椭圆形和圆形等。巷道断面形状的选择，主要应考虑巷道所处的位置及穿过围岩的性质、作用在巷道上地压大小和方向、巷道的用途和服务年限、选用的支架材料和支护方式、巷道的掘进方法采用的掘进设备等因素，也可以参考邻近矿井同类巷道的断面形状及其维修情况等。作用在巷道上的地压大小和方向，是选择巷道断面形状时需考虑的主要因素；当定压较大，测压较小时，则应选择直墙拱形断面；当顶压、侧压都很大时，同时底鼓严重时，就须选用马蹄形、椭圆

5、形或圆形等封闭式的断面。巷道的用途和服务年限也是考虑选择巷道断面形状不可缺少的重要因素。服务年限长达几十年的开拓巷道，采用砖石、混凝土和锚喷支护的各种拱形断面较为有利；服务年限10年左右的准备巷道以往多采用梯形断面，现在采用锚喷支护的拱形断面日趋增多；服务年限短的回采巷道，多采用梯形断面。巷道断面设计的基本原则：在满足安全生产和施工要求的条件下，力求提高断面的利用率，取得最佳的经济效果。根据王营子矿的工程地质条件以及水文地质条件，计算其服务年限在20年以上，可选用拱形断面中的半圆拱形为宜。2.1选择巷道断面形状 年产100万吨矿井的第一水平运输大巷，一般服务年限在20年以上，采用600毫米轨距

6、双轨运输的大巷，其净宽在3米以上，又穿过中等稳定岩层，故选用螺纹钢树脂锚杆与喷射混凝土支护，巷道为半圆拱形断面。2.2确定巷道净断面尺寸1、确定巷道净宽度B查表2.2可知ZK106/250电机车宽=1060毫米、高h=1550毫米；1.5吨矿车宽1050毫米、高1200毫米。根据煤矿安全规程并参照标准设计，取巷道人行道宽C=840毫米、非人行道一侧宽a=400毫米。又查表2.1知本巷双轨直线段，中线距b=1300毫米，则两电机车之间距离为：1300（1060/2+1060/2）=240（mm）。故巷道净宽度：B=a+2A+c+t=400+21060+840+240 =3600 （mm） 表2-

7、1双轨巷道轨道中线距数值Table2-1 double track tunnel rail line distance value运输设备600mm轨距/mm900mm轨距/mm直线曲线1.0t矿车110013001.5t矿车1500140016007t，10t，14t架线机车19003.0t矿车18003.0t底卸式矿车17005.0t底卸式矿车20008t，12t蓄电池机车2、确定巷道拱高半圆拱形巷道拱高=B/2=3600/2=1800（mm）。半圆拱半径R=1800（mm）。3、确定巷道壁高（1）按架线电机车导电弓子要求确定由表2.5中半圆拱形巷道壁高公式得：式中轨面起电机车架线高度，按

8、煤矿安全规程取=2000毫米；道床总高度。选用30公斤/米钢轨，得=410毫米，道渣高度=220毫米；n 导电弓子距拱壁安全间距，取n=300毫米；K 导电弓子宽度之半，K=718/2=359，取K=360毫米；轨道中线与巷道中线间距， =B/2=3600/2930=870（mm）； 故2000mm+410mm-mm=1552mm。（2）按管道装设要求确定h3+-碴面至管子底高度，按煤矿安全规程取=1800mm； 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，=B/2-=3600mm/2-1370

9、mm=430mm。故 1800mm+900mm+220mm-mm=1633mm（3）按人行高度要求确定式中，j为距壁j处的巷道有效高度，不小于1800毫米。j100毫米，一般取200毫米。1800mm+220mm-mm=1195mm综上计算，并考虑一定的余量、确定本巷道壁高为=1820mm。则巷道净高度H=1820220+1800=3400mm。4、确定巷道净断面积S和净周长P由表2.3得：净断面面积S=B（0.39B+）渣面以上巷道壁高， =1800200=1600毫米故S=3600（0.393600+1600）=10814400=10.8 净周长 P=2.57B+2h=2.573.6+21

10、.6=12.5 m2.3 巷道风速验算巷道通过的风量是根据对整个矿井生产通风网络求解得到的。当通过该巷道的风量确定后，断面越小，风速越大。风速过大，不仅会扬起煤尘，影响工人身体健康和工作效率，而且易引起煤尘爆炸事故。设计时，在不违反煤矿安全规程的情况下，按照煤炭工业设计规范规定，矿井主要进风巷的风速一般不大于6m/s，为矿井增产留有余地。按下式进行风速验算：v=vmax式中 v通过该巷道的风速，m/s； Q根据设计要求通过该巷道的风量，50m3/s； S巷道的净断面面积，10.8； vmax该巷道允许通过的最大风速，按下表确定，为6m/s。由公式得v=5010.8=4.636m/s。 表2-2

11、 巷道允许的最高风速 Table2-2 the highest wind speed of roadway allowed井巷名称允许风速/（m/s）最低最高无提升设备的风巷和风硐15专为升降物料的井筒12风桥10升降人员和物料的井筒8主要进、回风巷架线电机车巷道1.0输送机巷，采区进、回风巷0.256采煤工作面、掘进中的煤巷和平煤岩巷4掘进中的岩巷0.15其他通风人行巷道2.4道床参数的选择钢轨型号钢轨型号是以没米长度的质量来表示的。煤矿常用的钢轨型号是15,22,30和38kg/m。钢轨型号是根据巷道类型、运输方式及设备、矿车容积和轨距来选用的，见下表 表2-3 巷道轨型选择及其技术特征

12、Table2-3 roadway rail type selection and technical characteristic使用地点钢轨规格/（kgm-1）斜井箕斗 人车运送液压支架设备车30,381t，1.5t矿车22平硐大巷井底车场8t及以上机车3t以上机车30采区巷道30,2222,15因此按表知，钢轨规格应选取30 kgm-1。在倾角大于150的巷道中，轨道的铺设应采取防滑措施。轨枕规格轨枕的类型和规格应与选用的钢轨型号相适应。矿井多使用钢筋混凝土轨枕和木轨枕，个别地点也有用钢轨枕的。混凝土轨枕主要是用于井底车场、运输大巷、上（下）山和中巷；木轨枕主要是用于道岔等处；钢轨枕主要是

13、用于固定道床。由于预应力钢筋混凝土轨枕具有较好的抗裂性和耐久性，同时具有构件刚度大、节约木料、造价低等优点，所以应大力推广。常用轨枕规格见下表表2-4 常用轨枕规格 Table2-4 common component specifications轨枕类型轨距/mm轨型/（kg/m）全长/mm全高/mm上宽/mm下宽/mm木轨枕6001200120140130150160900钢筋混凝土轨枕15或22110012001201501101301401703015001600150200140160180250预应力混凝土轨枕115100 表2-5 常用道床参数 Table2-5 track bed

14、 parameters used巷道类型钢轨型号/（kg/m）道床总高度hc/mm道碴高度hb/mm道碴面至轨道面高度ha/mm井底车场及主要运输巷道410220190380采取运输巷道上、下山350可不铺道碴，轨枕沿底板浮放，也可以在浮放轨枕两侧充填掘进矸石运输巷、回风巷250因此，选用钢筋混凝土轨枕，其道床参数：=410mm，=220mm，道碴至轨面高度=410mm-220mm=190mm。8、确定巷道掘进断面尺寸巷道设计掘进宽度=B+2T=3600+2lO0=3800毫米巷道计算掘进宽度+2=3800+275=3950毫米巷道设计掘进高度=H+T=3400+220+100=3720毫米巷

15、道计算掘进高度+=3700+75=3795毫米巷道设计掘进断面积= （0.39+）=3800（0.393800+1820）= 12571600。取=12.55巷道计算掘进断面积）=3950（0.393950+1820）=13213975。取=13.22.5布置巷道内水沟和管线已知通过本巷道的水量为160，现采用水沟坡度为0.3，水沟深400毫米、水沟宽400毫米，水沟净断面积0.16；水沟掘进断面面积0.203。设置水沟的盖板厚度是50毫米。水沟盖板净断面积0.02。管子悬吊在人行道一侧，电力电缆挂在非人行道一侧，通讯电缆挂在管子上方。2.6 绘制断面图 图2-1 巷道断面施工图 Figure

16、2-1 section of drawings3 巷道掘进设计3.1 炮眼布置和爆破图表编制设计3.1.1 炮眼布置井巷施工首先要破碎岩石，常用的破岩方法有机械破岩和爆破破岩两种。在岩石巷道掘进中，爆破破岩由于操作简单易于掌握，设备轻巧便于灵活移动，适应性强，能在各种坚固程度的岩石中掘出各种形状和尺寸的巷道，而且费用较低，安全上也比较可靠，所以在国外都获得广泛的应用。但是这种破岩方法机械化程度不高，工序多，工作也比较繁重，所以一直处于不断的改进和完善之中。王营子矿采用爆破破岩方法。1）掏槽眼的确定掏槽眼布置在巷道断面的中部偏下一些，这样便于打眼时掌握方向，并且有利于其他多数炮眼的岩石能借助于自

17、重崩落。如果在掘进过程中有显著的软弱岩层，要把掏槽眼布置在这一岩层中。根据王营子矿的岩石性质（中硬岩石偏多），掏槽眼形式采用多向掏槽法的楔形掏槽法，根据巷道的断面面积和岩石情况，决定掏槽眼为5个，布置在巷道中间偏向底板处。炮眼的距离为200mm左右，并且要比一般炮眼深200mm。2）辅助眼 辅助眼均匀的布置在掏槽眼和周边眼之间，间距为500700mm，炮眼方向垂直于工作面，装药系数为0.5。紧邻周边眼的辅助眼要为周边眼创造一个理想的光面层，即光面层厚度要比较均匀，且多于周边眼的最小抵抗线。3）周边眼周边眼是爆落巷道周边岩石，最后形成巷道断面设计轮廓的炮眼。王营子矿的爆破采用光面爆破。最小抵抗线

18、长度W=E/K=625其中E为周边眼间距，王营子矿取450mm；K为炮眼的密集系数，取0.8。按照光面爆破要求，周边眼的中心均应布置在巷道设计掘进断面的轮廓线上，而眼底应稍向轮廓线外偏斜，本巷道的大约偏斜在150mm左右。这样可以使下一循环打眼时凿岩机有足够的工作空间，同时还要尽量减少超挖量。表3-1 光面爆破的周边眼爆破参数 Table3-1 smooth blasting around the eye blasting parameters岩层情况岩石坚固性系数f炮眼直径/mm炮眼间距/mm最小抵抗线/mm炮眼密集系数装药/kg. 完整、稳定中硬以上81042456007005007001

19、.01.10.20.3中硬、层节理不发育6835425006006008000.80.90.150.2松软、层节理发育63505000.70.80.10.15周边眼的底眼负责控制底板的标高。底眼眼口应比巷道底板高出175mm左右，但眼底应低于底板标高150mm左右，底眼眼距为450mm，装药系数0.6左右，采用光面爆破。3.1.2 掏槽方法光面爆破：根据施工图纸的要求，在巷道及地下工程掘进爆破后，成形规整，轮廓线以外的岩石不受扰动或破坏很小，尽可能的保持围岩自身强度，这种人为控制爆破的方法，叫做光面爆破。是目前国内应用较多的爆破方法，因此可选择光面爆破进行设计。我国原煤炭工业部对光面爆破的质量

20、标准如下，围岩面上留下均匀眼痕的周边眼数应不少于其总数的百分之五十，超挖尺寸不应大于150毫米，欠挖不得超过质量标准规定，围岩面上不应有明显的炮震裂痕。掘进工作面的炮眼，按其用途和位置可分为掏槽眼、辅助眼、周边眼（包括底眼）起爆顺序必须是延期起爆，即先掏槽眼、其次辅助眼、最后周边眼。以保证爆破效果。炮眼布置时，首先选择掏槽方式和掏槽位置，其次是布置好周边眼，最后根据断面大小布置辅助眼。掏槽眼通常布置在巷道断面中央偏下，并考虑辅助眼的布置较为均匀和减少崩坏支护及其它设备的可能。周边眼一般布置在巷道断面轮廓线上，顶眼和帮眼按光面爆破要求，底眼不要求光面爆破。辅助眼均匀地布置在掏槽眼和周边眼之间，以

21、掏槽眼形成的槽腔作为自由面层层布置。 （2）掏槽眼：作用：是首先将工作面上的一部分岩石破碎并抛出，在一个自由面的基础上爆破出第二个自由面，为后续炮眼的爆破创造有利条件。一般布置在巷道中央偏下。有软弱夹层时布置在易爆破的软弱夹层中。掏槽方式按照掏槽眼的方向可分为斜眼掏槽、直眼掏槽、混合式掏槽。斜眼掏槽的特点是掏槽眼与自由面斜交，可分为单向掏槽和多向掏槽两种。在两炮眼爆破产生的合力作用下，岩石容易掏出，可充分利用自由面逐步扩大爆破范围，掏槽面积较大，适用于较大断面的巷道。但因炮眼倾斜，掏槽眼深度受到巷道宽度的限制，碎石抛掷距离较大，易损坏设备和支护体。直眼掏槽特点是所有的炮眼都垂直于工作面,各炮眼

22、之间必须保持平行,炮眼深度不受巷道断面的限制,可用于深孔爆破,便于使用凿岩台车打眼。直眼掏槽必须有空眼，作用有两个：其一是对装药眼起附加自由面的作用，其次是给掏槽范围内的岩石破碎提供碎胀空间。缺点是钻眼工作量大，钻眼技术要求高，一般需要的电雷管的段数较多。混合掏槽：直眼为主掏槽，斜眼辅助扩大槽腔，能克服直眼掏槽和斜眼掏槽各自的弊端，发挥其长处，掏槽效果好于单一的掏槽方式。（3）辅助眼又称崩落眼，其作用是最大限度地破碎岩石，位置位于掏槽眼与周边眼之间，均匀布置。间距一般500700mm。装药长度系数一般为0.50.6。最外一圈辅助眼与周边眼间距为周边眼最小抵抗线，应按光面爆破要求布置。（4）周边

23、眼，其作用是崩落巷道周边内的岩石，使巷道形成设计的轮廓。目前巷道施工均采用光面爆破，周边眼按光面爆破要求布置。炮眼布置的要求是，首先选择掏槽方式和掏槽眼位置，其次是布置周边眼，最后根据断面大小布置辅助眼，最后布置底眼。掏槽眼通常布置在断面的中央偏下，并考虑辅助眼的布置较为均匀和减少崩坏支护及其他设施的可能。周边眼一般布置在巷道断面轮廓线上，顶眼和帮眼按光面爆破要求布置，各类炮眼相互平行，眼底落在同一平面上。辅助眼均匀地布置在掏槽眼和周边眼之间，以掏槽眼形成的槽腔为自由面层层布置，并与周边眼保持一定的距离，以利于形成光爆层的形成。在采矿工程中，主要是应用炸药爆炸时所产生的巨大能量破碎岩石，进行巷

24、道掘进。炸药是在一定条件下，能够发生快速化学反应，放出能量，生成气体产物，并产生爆炸效应的化合物或混合物。化学反应的放热性、生成大量气体产物，化学反应和传播的快速性，是炸药爆炸的三个基本特征。3.1.3.爆破器材选择 硝酸铵类炸药价格较低廉，为煤矿普遍使用。采用直径为35mm，质量150g的药卷30cm。起爆材料一般采用8号电雷管，在穿过有瓦斯底层时，为避免因电雷管爆炸引爆瓦斯的可能性，应采用煤矿许用电雷管。煤矿巷道掘进电爆电源爆网路的起，主要采用防爆型电容式发爆器。3.1.4爆破参数的确定 巷道掘进的爆破参数主要包括：炮眼直径、炮眼深度、炮眼数目和单位炸药消耗量等。1炮眼直径目前国内岩石巷道掘进均采用直径32,35mm两种药卷，以炮眼直径比药卷大6到8mm为宜，所以目前的炮眼直径多采用40到42mm。煤矿岩石巷道掘进中，在断面小于12m2的条件下应用小直径药卷（25mm和27mm），炮眼直径为30mm，因此本次设计