采矿工程方案课程冯树鸣.doc
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1、1 矿井及设计巷道的情况煤矿井田走向11.7km,倾向宽5.58.6km,井田面积68.8km2。矿井开拓方式为立井多水平分区式开拓,年设计能力为600万t,现正开采一水平。矿井为低瓦斯矿井,通风方式为中央分区式通风,井下最大涌水量为380m3/h。该矿第一水平运输大巷是为其它巷道服务的,用于运输矸石、煤及工作人员和材料。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。通过该大巷的流水量为280m3/h,采用ZK149/550架线式电机车牵引3吨矿车运输,该大巷穿过的围岩为中等稳定岩层,岩石坚固性系数f=68,大巷需通过的风量为78 m3/s,巷道内敷设一趟直径为200mm的压风管和一趟直径为100mm的水管。该大巷服
2、务年限长,工程质量要求高。该巷道主要用于工作面的运输、通风、排水和行人。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。2 巷道断面设计某煤矿,井田走向11.7km,倾向宽5.58.6km,井田面积68.8km2。矿井开拓方式为立井多水平分区式开拓,年设计能力为600万t,现正开采一水平。矿井为低瓦斯矿井,通风方式为中央分区式通风,井下最大涌水量为380m3/h。该矿第一水平运输大巷是为其它巷道服务的,用于运输矸石、煤及工作人员和材料。通过该大巷的流水量为280m3/h,采用ZK149/550架线式电机车牵引3吨矿车运输,该大巷穿过的围岩为中等稳定岩层,岩石坚固性系数f=68,大巷需通过的风量为78 m3/s,巷道内敷
3、设一趟直径为200mm的压风管和一趟直径为100mm的水管。该大巷服务年限长,工程质量要求高。该巷道主要用于工作面的运输、通风、排水和行人。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。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,力求提高断面利用率,取的最佳的经济效果。2.1 巷道断面的设计依据2.1.1 巷道名称和用途 某煤矿一水平运输大巷,服务年限大于等于20年,主要服务于整个开采水平的煤炭和辅助运输以及通风、排水和管路敷设。 酽锕极額閉镇桧猪訣锥。2.1.2 通过巷道的运输设备类型及特征该大巷采用ZK149/550架线式电机车牵引3吨矿车运输。ZK149/550架线式电机车长4900mm,宽13
4、35mm,高1550mm;轨距为900mm;3吨矿车轨距900mm。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。2.1.3 通过巷道的管线敷设情况、风量大小及排水量大小巷道内敷设一趟直径为200mm的压风管和一趟直径为100mm的水管。风量为78 m3/s,流水量为280m3/h。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。2.1.4 对巷道坡度的要求平巷坡度不宜小于0.3%。考虑水沟排水的能力,故选用坡度为0.4%。2.1.5 其他要求该大巷穿过中等稳定岩层,岩石坚固性系数f=68。矿井开拓方式为立井多水平分区式开拓,年设计能力,低瓦斯矿井,中央分区式通风。2.2 巷道断面设计2.2.1 选择巷道断面形状、支护类型、支护参数年产600
5、万吨矿井的一水平运输大巷,一般服务年限在20年以上,采用900mm轨距双轨运输的大巷,其尽宽在3.2m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,半圆拱形断面。树脂锚杆杆体为f18mm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80kN,锚固力80kN。锚杆长度2.0m,呈方形布置,其排距0.80m0.80m,托板为8mm厚150mm150mm的方形钢板。喷射混凝土厚T1=100mm,分两次喷射,每次各喷50mm厚。故支护厚度T= T1=100mm。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。2.2.2 确定巷道净断面尺寸 确定巷道净宽度B查井巷工程表2.2知ZK14-9/5
6、50电机车宽A1=1335 mm,高h=1550 mm;3吨矿车宽1200 mm,高1400 mm。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。根据煤矿安全规程5,巷道人行道宽C=1000mm,非人行道一侧宽a=600 mm,又查表3-11知本巷双轨中线距b=1600 mm,则两电机车之间距离为:鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。1600-(1335/2+1335/2)=265mm200mm故巷道净宽度:B=a1+b+c1=(600+1335/2)+1600+(1335/2+1000)=1267.5+1600+1667.5=4535mm。取4600mm确定巷道拱高h0半圆拱形巷道拱高h0=B/2=4600/2=2300mm,半
7、圆拱半径R=h0=4700/2=2300mm籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。确定巷道壁高h3 a. 按架线电机车导电弓子要求确定h3 由井巷工程表2.5中半圆拱形巷道壁高公式得: 式中:h4-轨面起电机车架线的高度,按 煤矿安全规程取h4=2000mm; hc-道床总高度,按表3-10选30kg/m的钢轨,再查表3-5得hc=410mm,道砟高度hb=220mm;預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 n-导电弓子距拱璧的安全间距,取n=300mm; k-导电弓子宽度之半,k=718/2=359mm,取k=360mm; b1-轨道中线与巷道中线的间距b1=B/2-a1=2300-1267.5=1032.5mm,取104
8、0mm。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。 故 : b.按管道装设要求确定h3 式中:h5-道砟面至管子底高度,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-气压管法兰盘直径,取D=335mm; b2-轨道中线与巷道中线间距,b2=B/2-c1=2300-1667.5=632.5mm,取640mm;铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。 故:mmc.按人行高度要求确定h3 式中:j为距巷道壁的距离,距墙壁j处的巷道有效高度不小于1800mm,j100mm,一般取j=200mm;擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。 故 :mm综上计算,并考虑一定的余量,
9、确定本巷道壁高为h3=1520mm。则巷道高度H=h3-hb+h0=1520-220+2300=3600 mm。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。 确定巷道净断面面积S和净周长P 由井巷工程表2.6得净断面面积: S=B(0.39B+h2)式中 h2为道碴面以上巷道壁高,h2=h3-hb=1520-220=1300mm。故: S=4600(0.394600+1300)=14232400mm=14.23m2净周长P=2.57B+2h2=2.574600+21300=14422mm=14.4m。 用风速校核巷道净断面面积查井巷工程表2.8,知Vmax=8m/s,已知通过该大巷风量Q=78m3/s,代入下式得:
10、 设计的大巷断面面积、风速没超过规定,可以使用。选择支护参数采用锚喷支护,根据巷道净宽4.6m、穿过中等稳定岩层即属类围岩、服务年限大于20年,确定选用锚固可靠、锚固力大的树脂锚杆,杆体为f18mm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80kN,锚固力80kN。锚杆长度2.0m,呈方形布置,其排距0.80m0.80m,托板为8mm厚150mm150mm的方形钢板。喷射混凝土厚T1=100mm,分两次喷射,每次各喷50mm厚。故支护厚度T= T1=100mm。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。选择道床参数 根据巷道已选用30kg/m钢轨,确定其道床参数hc、hb分别为410mm和2
11、20mm,道砟面至轨面高度ha=hc-hb=410-220=190mm。采用钢筋混凝土轨枕。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。确定巷道掘进断面尺寸由井巷工程表2.6计算公式得:巷道设计掘进宽度 B1=B+2T=4600+2100=4800mm。巷道计算掘进宽度 B2=B1+2=4800+275=4950mm。巷道设计掘进高度: H1=H+hb+T=3600+220+100=3920mm。巷道计算掘进高度: H2=H1+=3920+75=3995mm。巷道设计掘进断面面积: S1=B1(0.39B1+h3)=4800(0.394800+1520)=16281600mm2,取S1=16.28m2。買鲷鴯譖昙膚
12、遙闫撷凄。巷道计算掘进断面面积: S2=B2(0.39B2+h3)=4950(0.394950+1520)=17079975mm2,取S2=17.08m2。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。2.2.3布置巷道内水沟和管缆 已知通过巷道的水量为280m3/h,现采用水沟坡度为0.4%,查井巷工程表2.12得:水沟深450mm、水沟宽500mm,水沟净断面面积0.225m2;水沟掘进断面面积0.272 m2,每米水沟盖板用钢筋2.036kg、每米水沟盖板用混凝土0.0323 m3,水沟用混凝土0.152m3。 驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。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,见图2-
13、1。2.2.4计算巷道掘进工程量和材料消耗量 由井巷工程表2.6的计算公式得: 每米巷道拱与墙计算掘进体积 : V1=S21=17.081=17.08m3;每米巷道墙脚计算掘进体积: V3=0.2(T+)1=0.2(0.1+0.075)1=0.04m3;猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。每米巷道拱与墙喷射材料消耗: V2=1.57(B2-T)T1+2h3T1=1.57(4.95-0.10)0.10+21.520.101=1.065m3;每米巷道墙脚喷射材料消耗 : V4=0.2T1=0.20.11=0.02m3;每米巷道喷射材料消耗(不包括损耗): V=V2+V4=1.065+0.02=1.085m3;每
14、米巷道锚杆消耗:式中 P1-为计算锚杆消耗周长, ,P1=1.57B2+2h3=1.574.95+2 1.52=10.81m;锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。a、a-为锚杆间距、排距,a=a=0.8m。 故 N=16.27(根)折合重量为: 16.27lp()2=16.272.003.14()27850=64.96kg式中 l-锚杆长度,l=2.0m; d-锚杆直径,d=18mm; -锚杆材料密度,=7850kg/m3;由于每根锚杆安装2个树脂药卷,则每米巷道树脂药卷消耗 : M=2N=216.27=32.54 每排锚杆数为:N0.8=16.270.8=13.016 取13根;每排树脂药卷数为:M0.8
15、=32.540.8=26.032 取26支;每米巷道粉刷面积:Sn=1.57B3+2h2式中 B3-计算净宽, B3=B2-2T=4.95-20.1=4.75m故 Sn=1.574.75+21.3=10.0575m2 取Sn=10.1m2 2.2.5绘制巷道道断面施工图,编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗量表 根据以上计算结果,按1:50比例绘制出巷道断面施工图,并附上巷道特征表和每米航道工程量及材料消耗量表。構氽頑黉碩饨荠龈话骛。巷道断面施工图巷道断面特征表 表2-1围岩类别断面面积/m设计掘进面积/mm喷射厚度/mm锚杆净周长/m净面积设计掘进宽高型式排列方式间排距锚杆长直径14.2
16、316.2848003920100螺纹钢树脂杆方形80018001814.4 每米巷道材料消耗表 表2-2围岩类型计算掘进工程量/ m锚杆数量材料消耗/mm粉刷面积/m巷道墙角喷射材料/m锚杆钢筋/kg树脂药卷/支17.080.04161.08558.9029.510.13 巷道施工3.1 施工方案的确定因巷道围岩比较稳定,掘进断面大于8 m2,所以确定掘砌作业方式为一次成巷,掘进与永久支护平行作业的方式。采用光面爆破掘进,采用锚喷支护作为永久支护,该掘砌作业方式成巷速度快,可提高约30%左右。輒峄陽檉簖疖網儂號泶。3.2 凿岩爆破工作对钻眼爆破工作的要求:爆破后形成的巷道断面、方向和坡度应符
17、合设计要求和井巷工程施工及验收规范的要求。爆破岩石的块度要有利于提高装岩生产率。对巷道围岩的震动和破坏要小,以利于巷道维护。爆破单位体积岩石炸药和雷管的消耗量要低,钻眼工作量要小,炮眼利用率要达到85%以上。符合安全施工要求。正确布置工作面炮眼,合理确定爆破参数,选用适宜的炸药。尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。3.2.1 凿岩设备和爆破器材的选择 根据巷道所穿过岩层的性质和坚硬程度,凿岩设备选用气腿式凿岩机,采用多台钻机同时作业,以提高掘进速度,缩短钻眼时间。识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。 因矿井为低瓦斯矿井,故选用煤矿许用乳化炸药。在岩石比较坚硬的岩层段采用粉状乳化炸药。起爆材料选用煤矿许用型电雷管。起爆电源
18、采用防爆型电容式发爆器。电雷管联接方式为串联。采用连续、不耦合、反向起爆的装药结构,采用水炮泥填塞。按照爆破图表的设计顺序全断面一次起爆。凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。3.2.2 爆破参数的确定 炮眼直径根据巷道断面大小,爆破岩石的块度要求和炸药性能及凿岩机的性能综合考虑选用直径32mm的药卷,炮眼直径需比药卷直径大68mm,故确定炮眼直径为40mm。恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。 炮眼深度当采用气腿式凿岩机时,炮眼直径以1.82.5m为宜,用以下公式确定:式中 l炮眼深度,m;L计划月进度,m;L=120m;N每月实际用于掘进工作的天数,30天;k正规循环率,即每月实际用于掘进工作的天数与30天之比,一般取
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