巷道施工理实一体化课程教案.docx

1、巷道施工理实一体化课程教案巷道施工技术理实一体化课程教案任务一 巷道断面设计课题巷道断面设计教师金明坤授课对象授课学时 4学时教学目标：1、要满足生产的需要2、保证使用的安全3、符合施工要求4、取得最佳经济效果知识目标掌握巷道尺寸计算的方法和原则技能目标根据尺寸按比例绘制巷道断面图教学分析1、确定断面形状，根据巷道服务年限和岩石性质确定断面的形状，保证巷道使用寿命。2、满足设备运行、通风、行人，保证安全和合理需要的前提下确定巷道断面尺寸。 3、确定断面尺寸必须满足有关设备的最大轮廓、行人安全距离设备运行的安全间隙等。4、断面尺寸的确定一般为净断面尺寸，其他施工尺寸按照需要再往外扩展。教学重点巷

2、道尺寸确定的计算过程教学难点拱形巷道高度的确定，按比例绘图教学对象开采专业学习巷道施工技术的学生教材分析本教材为国家示范性高等院校核心课程规划教材，重庆大学出版社出版，主编李开学。教材分为水平巷道施工、倾斜巷道施工、煤仓施工、硐室与交岔点施工、软岩巷道施工、含水层巷道施工。本书重点内容都在情境1 水平巷道施工内，水平巷道施工的重点就是巷道断面设计。授课执行情况分析授课日期班级授课执行情况分析教学组织思路1、 先在黑板上演示确定巷道尺寸，按比例绘制断面图的全过程，然后给定已知条件，让学生根据给定的条件选择断面形状，确定断面尺寸，绘制断面图。主要是让同学们学会方法自己练习、熟练掌握。2、 教学流程

3、图：简要介绍课程 黑板讲解方法原理 实际验算绘图 讲解注意事项 学生自己动手设计 巷道断面设计实训 例题) 某煤矿，年设计能力为30万t，井下最大涌水量为100m3/h，正常用水量位为60m3/h 。采用ZK76/250架线式电机车牵引1吨固定式矿车运输，该大巷穿过中等稳定的岩层，岩石坚固性系数f =46，需通过的风量为38m3/s。巷道内敷设一趟直径为100mm的压风管（法兰盘直径160mm）和一趟直径为50mm的水管，两条动力电缆、三条通讯及照明电缆，服务年限28年，设计运输大巷直线段的断面。 一、选择巷道断面形状、年产30万吨矿井，服务年限较长，且是矿井主要运输大巷，故采用半圆拱形断面，

4、锚喷支护。 二、净断面尺寸的确定1、巷道净宽B（1）运输设备尺寸:查表1.1.12， ZK76/250架线式电机车宽度A1=1060mm，高度h=1550mm，架线高度h4=2000mm（2）非人行道至壁的距离不得小于300mm，取a=400mm,人行测不得小于800mm，取c=840mm。（3）双轨道中心距，查表1-1-14得b=1300mm,故两电机车间间隙13001060=240200mm符合安全要求。根据以上各项，巷道净宽B=400+1060+240+1060+840=3600mm2、巷道壁高h3（1）确定道床参数查表1-1-21得，轨型为18m，根据轨型查表1-1-19得，道床总高度

5、hc=320mm，道渣高度hb=180mm，道渣面至轨面高ha=140mm。（2）按各种要求计算壁高h3按导电弓要求：式中：R半圆拱半径R=1800mmn导电弓距拱距离，取300mmK导电弓宽度之半为360mmZ轨道中心至巷道中心距离z=(36002) (400+10602)=870mm。按行人要求：式中:h5自渣面起管子高度，h5=1800mm;r行人与壁安全距离，取200mm按管道布置要求：满足机车与导电弓距管道的安全间隙要求。按导电弓子按矿车宽度 式中：D压气管法兰盘直径，D=160mm;h7管子吊件高度，h7=700+（D2）=700+（160 2）=780mm;m导电弓至法兰盘安全距

6、离，m=300mm;b2轨道中心距巷道中心距离,b2= （B2）C1= （36002）1370=430根据壁高h3计算，无行人侧导电弓要求1462，按行人要求1155，按导电弓与管道间隙要求1392，按矿车宽度与管道间隙要求1455。取其最大值1462，考虑安全系数，故取1.6mm，均可满足要求。3、净周长及净断面积计算(1)净周长P: P=1.57B+2h2式中 h2自渣面起墙高，1600-180=1420mmB巷道净宽，B=3600mmP=1.573.6+21.42=8.49m（2）净断面积S:S=B(0.39B+h2)=3.6(0.393.6+1.42)=10,2m2（3）用风速要求校核

7、净断面：u=QS=3810.2=3.738ms符合要求三、支护参数的确定查围岩分类表，f=46为中等稳定岩层，属类围岩，锚喷支护参数如下：喷射混凝土厚度T1=100mm；锚杆直径14mm；锚杆长度1.65mm；锚深L=1.6;锚杆间排拒D=800mm；锚杆外露长度T2=50mm;四、掘进断面和有关尺寸（1）设计掘进宽度：B1=S+2T=3600+2100=3800mm。（2）计算掘进宽度：B2=B1+2 式中 计算掘进超挖量，取75mm，(质量标准化主要巷道检查，巷道宽度+0150mm）B2=3800+275=3950mm(3)巷道设计掘进高度：H1=H+T+Hb式中 H为巷道自渣面起净高，H

8、=h2+h0,H=1420+1800=3220mm，故H1=3220+100+180=3500mm。（4）巷道计算掘进高度：H2=H1+=3500+75=3575mm。（5）设计掘进断面：S1=B1(0.39B1+h3)=3.8(0.393.8+1.6)=11.7m2(6)计算掘进断面S2=B2(0.39B2+h3)=3.95(0.393.95+1.6)=12.4m 五、巷道工程量及材料消耗量计算（1）每米巷道计算掘进体积：V2=S2=12.4m3（2）每米巷道墙角掘进体积：V3=0.2(T+)=0.2(0.1+0.075)=0.04m3(3)锚杆消耗量的周长：P1=1.57B2+2h3=1.

9、573.95+21.6=9.4m(4)锚杆间距：D=0.8m。（5）每米巷道锚杆数:N=(P10.5D) D2= (9.40.50.8) 0.82=14根。(6)每米巷道喷射混凝土：V=1.57(B2T1)T12h3T1 = 1.57(3.950.1)0.121.60.1=0.93m3（7）每米巷道锚杆消耗：G=Ng式中：g每根锚杆重量1.997.故G=141.997=27.95(8)每米巷道锚固剂数量：每根使用树脂药卷两卷，每米巷道28卷（9）每米巷道粉刷面积：Sn=1.57B+2h2=1.573.6+21.42=8.5m2七、水沟断面选择按巷道通过的水量100m3 h、坡度0.3%查表1-

10、1-28得：选用2号水沟，其净宽B=400mm、深H=400mm、净断面积0.16m2、掘进断面积0.203m2。任务二 炮眼布置设计课题炮眼布置教师金明坤授课对象授课学时 4学时教学目标：1、要满足生产安全的需要2、保证使用的安全3、符合施工要求4、取得最佳爆破效果知识目标掌握炮眼布置的方法和原则技能目标根据巷道轮廓合理布置炮眼，按比例绘炮眼布置平剖面图教学分析1、选择循环进度、确定掏槽形式，根据岩石性质确定炮眼间距。断2、在巷道断面图上布置掏槽眼、辅助眼、周边眼（光爆眼）、水狗眼，确定炮眼数量。3、根据炮眼布置平面图绘制侧视和俯视剖面图，根据剖面图合理调整掏槽眼炮眼角度，再修改炮眼在平面图

11、上的位置。4、根据爆破原理确定炮眼装药量和爆破顺序。5、各炮眼技术参数填绘到表格6、安全爆破说明书，详细说明爆破安全事项和技术要求。教学重点选择掏槽眼形式确定炮眼间距教学难点炮眼布置剖面图绘制教学对象开采专业学习巷道施工技术的学生教材分析本教材为国家示范性高等院校核心课程规划教材，重庆大学出版社出版，主编李开学。教材分为水平巷道施工、倾斜巷道施工、煤仓施工、硐室与交岔点施工、软岩巷道施工、含水层巷道施工。本书重点内容都在情境1 水平巷道施工内，水平巷道施工的重点就是岩巷施工，岩巷施工重点就是炮眼布置和安全爆破。授课执行情况分析授课日期班级授课执行情况分析教学组织思路1、先在黑板上演示确定炮眼间

12、距和掏槽眼形式，在断面图上按比例和距离布置炮眼，演示绘制炮眼剖面图，绘制表格，填绘炮眼技术参数。主要是让同学们学会方法自己练习、熟练掌握。2、教学流程图：简要介绍课程 黑板讲解方法原理 实际验算绘图 讲解注意事项 学生自己动手设计钻爆法施工一、炮眼布置掏槽眼辅助眼周边眼 二、其他炮眼布置原则辅辅助眼又称崩落眼，既是大量崩落岩石和继续扩大掏槽的炮眼。辅助眼要均匀布置在掏槽眼与周边眼之间，其眼距一般为500700，炮眼方向一般垂直于工作面，装药系数（装药长度与炮眼长度之比）一般为0.450.60，如采用光面爆破，则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，且等于周边

13、眼的最小抵抗线。三、周边眼周边眼一般应按光爆要求进行周边眼布置。光面爆破周边眼间距与其最小抵抗线存在着一定的比例关系，即 式中，K为炮眼密集系数，一般为0.61.0，岩石坚硬时取大值，较软时取小值；E为周边眼间距，一般取400600，W为最小抵抗线。爆破主要参数计算 一、单位炸药消耗量的确定单位炸药消耗量是指单位体积的岩石爆破所需炸药的炸药量q=kgm3(1)影响炸药消耗量的主要因素炸药的性能岩石的物理性质自由面的大小和数目炮眼直径炮眼深度（2）单位炸药消耗量计算装药系数是装药长度与炮眼长度比值掏槽眼一般为0.7-0.8,辅助眼0,5-0.7，周边眼0.4-0.6， 光面爆破一般是0.1-0.

14、2，具体是现场岩石情况而定。单位炸药计算公式：q=QSL式中q单位体积的岩石炸药消耗量S井巷掘进断面积,m2L平均炮眼深度，m;炮眼利用率一般80-95%;Q循环炸药消耗量二、确定炮眼直径 炮眼直径的大小对钻眼效率、全断面炮眼数目、单位炸药消耗量和爆破岩石块度与岩壁平整度等均有影响，因此，应根据巷道断面大小、块度要求、炸药性能和凿岩机性能等综合考虑，进行选择。炮眼直径大，钻速下降，直径小影响爆破质量三、周边眼间距的确定炮眼临近系数是指炮眼间距与最小抵抗线的比值，一般周边眼临近系数为0.81.0m周边眼间距一般取400700mm 根据具体岩层，周边眼的炮眼临近系数可适当调整：当岩石坚硬，稳定，最

15、小抵抗线小，可增大炮眼临近系数。当岩石松软，最小抵抗线大，可增大炮眼临近系数。四、确定炮眼数目(1)确定炮眼数目的总体要求有较高的炮眼利用率爆破后岩石的块度适中爆破后巷道成型好（2）确定炮眼数目的影响因素炮眼的布置方式岩石的物理力学性质爆破材料的选择断面形状和几何尺寸（3）炮眼数目在实践中确定炮眼总数N=qsmpar式中q单位炸药消耗量q=kgm3，一般按矿井实测数。S掘进断面积m2;P平均利用率，%；m每个药卷长度，m；a炮眼平均装药系数，按实测数据确定，一般取0.50.7 ；r每个药卷重量，kg 个N循环炮眼总数，个。五、炮眼深度的确定 影响炮眼深度的主要因素有：岩石性质、巷道断面大小、循

16、环作业方式、凿岩机类型、炸药威力、工人技术水平等因素来确定。确定合理的炮眼深度的依据是：炮眼利用率比较高（一般根不低于8095%）；钻眼和掘进速度快；掘进成本低。据此分三个方面来讨论炮眼深度的合理性：爆破图表的绘制一、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、检查和总结爆破工作的技术文件。爆破说明书的主要内容有：爆破工程的原始资料，包括掘进井巷名称、用途、位置、断面形状和尺寸，穿过岩层的性质，地质条件以及瓦斯情况；选用的钻眼爆破器材，包括炸药、雷管的品种，凿岩机具的型号和性能；爆破参数的计算选择，包括掏槽方法，炮眼的直径、深度、数目、炸药单位消耗量；爆破网路的计算和设计；安全措

17、施。爆破作业图表是在爆破说明书基础上，编制出来的指导和检查钻眼爆破工作的技术文件，包括炮眼布置图，装药结构图，炮眼布置参数、炸药参数的表格，预期的爆破效果和经济指标。二、编制爆破说明书三、绘制炮眼布置图任务三巷道施工与管理设计（编制巷道施工作业规程）课题巷道施工作业规程教师金明坤授课对象授课学时 一周教学目标：1、培养和提高学生的计算与绘图的能力；2、编制巷道施工技术施工与安全管理能力；3、贯穿巷道施工技术主要知识面。知识目标掌握编制巷道施工作业规程的方法技能目标能编制作业规程和安全技术措施教学分析1、根据地质条件和巷道用途选择巷道断面形状设计巷道断面尺寸，选择支护形式和支护设计；2、编写施工

18、组织，编写生产系统；3、根据施工条件和地质条件制定安全管理措施；4、掌握巷道施工技术、安全、质量管理与操作程序。教学重点生产组织与安全管理措施教学难点制定合理的安全措施教学对象开采专业学习巷道施工技术的学生教材分析本教材为国家示范性高等院校核心课程规划教材，重庆大学出版社出版，主编李开学。教材分为水平巷道施工、倾斜巷道施工、煤仓施工、硐室与交岔点施工、软岩巷道施工、含水层巷道施工。本书重点内容都在情境1 水平巷道施工内，水平巷道施工的重点就是编写巷道施工作业规程授课执行情况分析授课日期班级授课执行情况分析教学组织思路1、作业规程案例讲解，按已知条件进行设计、绘图，编写文字说明。主要是让同学们学

19、会方法自己练习、熟练掌握。2、教学流程图：简要介绍课程 黑板讲解方法原理 案例分析 讲解注意事项 学生自己动手编写一、设计目标巷道施工课程设计是煤矿开采技术专业学生在学习巷道施工课程过程中的重要实训教学。学生通过对单项工程的施工与组织设计，培养学生正确的思维方法和职业技能，初步具备编制掘进作业规程的能力。具体应达到以下目标：（1）巩固、充实和提高所学的理论知识，培养学生综合运用所学知识与技能的能力。（2）培养和锻炼学生独立完成井巷单项工程设计与施工组织设计的能力。（3）培养和提高学生的计算与绘图的能力、查阅与运用科技文献资料的能力和编写技术文件的能力。（4）培养学生正确组织和指导巷道施工的能力

20、。二、设计要求1、一般要求（1）根据设计任务书的要求，编制完成课程设计说明书和绘制所需的工程图纸；（2）课程设计任务提前布置，设计工作穿插在巷道施工技术课程的教学单元中进行，课程教学结束后集中一周时间完成设计说明书和图纸的全部内容。2、质量要求（1）说明书叙述要简明扼要、文理通顺，字体要工整清楚。正文一律用五号长仿宋体字书写。章节标题用四号长仿宋体字书写。标题上方和下方都应留一空行与正文隔开。（2）说明书一律用16开或A4纸抄写。在每页边缘要留出空白，左侧留25mm,右侧留20mm，上方留25 mm，下方留20 mm。一律采用国际计量单位。（3）说明书分章节书写，每一节分段落书写。说明书正文之

21、前应编写目录，每章应重新开页。每页统一用阿拉伯数字编页码，标注在右下角，数字两边加两个小圆点。（4）说明书中附图必须有图名及说明，附表也必须有表名及说明。图、表中的所有标注必须符合采矿制图标准。说明书中所应用的公式，应注明符号和单位。计算时，将数字代入公式后，可直接写出答案。（5）说明书的章节应按大纲规定顺序编写，次序及内容需要变动时，应经指导教师同意。说明书按统一格式装订。（6）说明书最后要编列出参考文献和参考书的名称、作者、出版社、出版时间（或发表时间）和参考页码。三、设计安排（1）设计地点：采矿设计室或教室；（2）方式方法：根据设计大纲和指导书，结合教学矿井现场考察，学生独立完成；（3）

22、时间安排：一周，具体安排见表10.1。表1巷道施工课程设计时间分配表设计任务设计地点设计方式方法时间/天布置任务、熟悉大纲与指导书设计室实训动员、听讲座0.5参观巷道（车场、硐室）和掘进头教学矿井现场考察、工作准备0.5巷道断面设计设计室手工设计2巷道施工设计设计室手工设计1巷道施工组织图表编制设计室手工设计0.5技术经济指标与安全技术措施设计室手工设计0.5整理设计说明书及图纸设计室1总 计6四、成绩评定标准1、成绩等级：分优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级。2、评分标准（1）设计内容是否完整，体现国家现行方针政策的程度；（2）技术方案合理性、技术经济效果；（3）图纸绘制质量，说明书文理

23、是否通顺、计算准确性；（4）独立工作能力。巷道施工课程设计指导书一、设计内容 1、工作面概况及地质概况（1）编制作业规程的依据 采区设计； 地质部门提供的地质说明书；煤矿安全规程、安全操作规程、煤矿生产技术管理规定。（2）巷道施工工程概况用文字和施工平面图、剖面图表述巷道名称、位置、用途。简述巷道掘进方向线、坡度和煤柱尺寸，掘进巷道与邻近巷道的施工关系及施工期，详见附表10.2。表2巷道特征表巷道名称巷道类别巷道用途预计工期/月巷道位置及标高巷道支护开口位置工程量/m巷道坡度/（）煤岩别（2）地质概况 煤层赋存状况：按照课程设计大纲要求，用综合柱状图和文字描述煤层结构、煤厚、顶底板岩性。 地质

24、构造与水文地质：按照课程设计大纲要求，描述地质说明书文字部分及附图（地质平面图、纵横剖面图及比例）。2、巷道断面设计（1）巷道形状的选择一般情况下，当顶压和侧压均不大时，可选用矩形或梯形断面；当顶压较大、侧压较小时，则选用直墙拱形断面（半圆拱，圆弧拱或三心拱）；当顶压、侧压都很大，且底鼓严重时，则必须选用马蹄形、椭圆形等封闭式断面。木支架和钢筋混凝土棚子支架，适用于梯形和矩形断面。锚喷支护巷道断面多采用半圆拱和圆形拱，三心拱已逐渐被淘汰。岩石平巷掘进采用钻眼爆破方法占主要地位，它能适应任何形状的断面。当使用全断面掘进机掘进岩石平巷时，选用圆形断面无疑是最适宜的。所以，巷道断面形状的选择应考虑巷

25、道所处的位置及穿过的围岩性质（即作业在巷道上地压的大小和方向）、巷道的用途及其服务年限、选用的支架材料和支护方式、巷道的掘进方法和采用的掘进设备等因素。（2）确定巷道净断面尺寸确定巷道净断面尺寸时，应考虑运输设施、各类管线、人行道的布置与尺寸，巷道断面应预留可缩尺寸。煤矿安全规程中规定：机械运输巷道的一侧，必须留有0.7米以上的人行道。另一侧，如果巷道是用木材，混凝土棚或金属支架时，不得小于0.2米，用砖、料石、混凝土砌碹以及锚喷时，不得小于0.3米。运输机距支架或碹墙之间的距离不得小于0.4米。 巷道净宽度：巷道净宽度：B= a +A1+ 式中：a-非人行道一侧宽，mm A1-机车宽，mm

26、-人行道一侧宽，mm 确定巷道拱高h。：半圆拱形巷道拱高：h。= R =B/2 式中：R-半圆拱半径，mm 确定巷道壁高h3：按架线电机车导电弓子要求确定h3半圆拱形巷道拱高公式得 h3h4+hc-式中，h4为轨面起电机车架线高度；hc为道床总高度。查表确定钢轨重，查表得hc和道渣高度hb；n为导电弓子距拱壁安全间距，取n=300mm；K为导电弓子宽度之半，K=718/2=359，取K=360mm；b1为轨道中线与巷道中线间距，b1=B/2A1/2 - a。按管道装设要求确定h3h3h5+h7+hb-式中，h5为渣面至管子底高度；h7为管子悬吊件总高度；m为导电弓子距管子间距，取m=300mm

27、；D为压气管法兰盘直径，D=335mm；b2为轨道中线与巷道中线间距。 按人行高度要求确定h3 h31800+hb-式中，j为距巷道壁的距离,一般取j=200mm。距壁j处的巷道有效高度不小于1800mm。 巷道净高度：H=h3-hb+h。 确定巷道净断面积SS=B(0.39B+h2)式中，h2=h3-hb，从道渣面起的墙壁高。 巷道净周长PP=2.57B+2h2（3）确定巷道掘进断面尺寸巷道掘进断面设计巷道设计掘进断面尺寸。巷道的净尺寸+喷浆或砌碹厚度，便可获得巷道的设计掘进尺寸，进而求算出巷道的设计掘进断面积。半圆拱巷道设计掘进断面积：（0.39）圆形拱巷道设计掘进断面积：0.241.27

28、1.57梯形拱巷道设计掘进断面积：（）巷道计算掘进断面尺寸。巷道设计掘进断面尺寸加上允许的掘进超挖误差值（），即可求算出巷道计算掘进断面尺寸。因此，在计算锚杆巷道、喷射混凝土巷道和粉刷面积巷道的周长时，应以比原先的设计净宽大的计算净宽作为计算的基础，以保证巷道施工时应有的材料消耗量。则巷道掘进断面尺寸为：见教材表列的公式得：巷道设计掘进宽度 B1=B+2T巷道计算掘进宽度 B2= B1+2巷道设计掘进高度 H1=H+hb+T巷道计算掘进高度 H2=H1+S巷道设计掘进断面面积 S1=B1(0.39B1+h3)巷道计算掘进断面面积 S2=B2(0.39B2+h3) (4) 计算巷道掘进工程量及材

29、料消耗量由表3-6计算公式得：每米巷道拱与墙计算掘进体积 V1每米巷道墙脚计算掘进体积 V3=0.2（T+）L每米巷道拱与墙喷射材料消耗 V2每米巷道墙脚喷射材料消耗 V4=0.2T1每米巷道喷射材料消耗（不包括损失）V=V2+V4每米巷道锚杆消耗 N=(P1-0.5M)/MM，M、M-锚杆间距 计算锚杆消耗周长 P1=1.57B2+2h3每米巷道粉刷面积Sn=1.57B3+2h2计算净宽 B3=B2-2T(5).绘制巷道断面施工图及编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗量表，见表10.3、表10.4。3、巷道施工设计（1）破岩施工方案的确定描述施工巷道的掘进方法，掘进机械化设备、技术要求与工