本科毕业论文---课程设计巷道断面设计与施工.doc
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1、课程设计巷道断面设计与施工 (支护) 目录一、 设计依据二、 巷道断面设计1、 巷道断面形状的选择2、 巷道断面尺寸的确定(1) 巷道净宽的确定(2) 巷道拱高和壁高的确定(3) 道床参数3用通风校核巷道断面4布置巷道水沟5.绘制巷道断面施工图三巷道支护设计1.支护方式的确定 (1)锚杆的选定 (2)锚杆参数计算 (3)锚杆长度计算 (4)锚杆间距计算 (5)锚杆直径2.锚杆支护施工 (1)钻锚杆眼 (2)安装锚杆3.喷浆支护四劳动组织和施工管理(1)劳动组织(2)施工管理(3)作业循环图表五安全技术措施(1)凿岩安全技术措施(2)爆破安全技术措施(3)装岩安全技术措施(4)锚杆支护安全技术措
2、施(5)喷浆作业安全技术措施(6)其他安全技术措施六结束语主要参考文献:井巷工程中国矿业学院等编第一章 设计依据1. 本设计主要依据以下给定条件:(1) 某矿山运输大巷采用ZK7-6/250架线式电机车,3吨底卸式矿车运输,巷道内铺设双轨。(2) 岩石坚固性系数为6(3) 矿井涌水量3.5L/S(4) 使用YTP-26凿岩机钻眼,普通岩石硝铵炸药爆破,耙斗装岩机装岩;(5) 采用掘 支单行作业,一次成巷的施工方法(两掘一锚)(6) 该矿山实行三、八工作制(7) 压风管直径108mm,水管直径50mm(8) 井下最大班同时作业人数为100人(若选择三心拱断面,电机车导电弓子不允许进入小圆弧)2.
3、 本设计依据安全第一 预防为主的方针进行设计3. 本设计依据矿山安全规程进行设计第二章 巷道断面设计第一节 巷道断面形状的选择由于巷道断面形状多种多样,但根据给定条件和经济,技术,安全四方面考虑,我们应选择合理的巷道断面。下图给定我们相关巷道断面的不同情况:名称使用说明备注矩形断面矩形断面利用率高,承载能力低,一般用于定压,侧压都小,服务年限短的巷道 梯形断面梯形的断面利用率较拱形高,但承压性能较拱形差,故梯形断面常用于服务年限不长,断面较小或围岩稳定,地压不大的巷道,梯形断面常用于木材,金属,钢筋,混凝土等棚式支架的巷道半梯形断面同梯形断面差不多半圆拱形断面承载性能比较好,拱部成形比较容易,
4、施工简单,普遍用于开拓巷道和硐室圆弧拱形断面多用于采区巷道三心拱形断面断面利用率比较高,施工比较方便封闭拱形断面底鼓严重椭圆形断面四周压力大但不均匀圆形断面四周压力均匀 由上述可知,选择断面形状,必须综合考虑巷道围岩的性质,地压的大小和方向,巷道的服务年限,用途,位置。巷道的支护方式和支架材料三大基本因素,通常根据前两个因素决定支护方式,支架材料。根据力学性质选择巷道断面形状。从给定的条件我们选择的巷道断面形状是三心拱。第二节 巷道断面尺寸的确定1 巷道净宽的确定 由下表(mm)运输设备类型宽度(A)高度(H)运输设备类型宽度(A)高度(H)ZK-71067-9/250架线式电机车1060-1
5、3601550XK8-6/110A蓄电池电机车10541550ZK14-79/550架线式电机车133516001吨固定式矿车8801150ZK10-67 9/550-7C架线式电机车1051 1212135016001.5吨固定矿车10501150XK2.5-6/48A蓄电池电机车92015503吨底卸式矿车12001400TD75固定式输送机15151200SPJ-800吊挂胶带输送机1200900可知:ZK7-6/250电机车宽取1360mm,高取1550mm,3吨底卸式矿车宽1200mm,高1400mm.根据矿山安全规程并参考标准设计,取巷道人行道C=840mm,非人行道一侧宽a=40
6、0mm。又由下表:(mm)运输方式直线部分曲线部分1吨或0.5吨矿车1.5吨矿车3吨矿车600毫米轨距电机车900毫米轨距电机车1200130016001300160013001600180016001900 可知:两电机车之间距离为: 1600-(1360/21360/2)=240mm故巷道净宽度为:B=a1bc1 =4001360/216001360/2840 =4006801600680840 =124013601600 =4200mm2确定巷道拱高H0三心拱形巷道拱高H0=B/3 H0=1/34200 H0=1400mm失跨比n=h0/B n=1400/4200 n=1/3查阅相关资料
7、可知道:大圆圆心角为: 67022,小圆圆心角为: 56019,大圆半径R为: 0.6924200=2904mm小圆半径r为: 0.2624200=1100.4mm弧长为: 1.3294200=5581.8mm3 确定巷道壁高H3查阅资料可知道三心拱巷道壁高公式得:按架线电机车导电弓子要求确定h3h3h4hc-h0R-公式中h4轨面起电机车架线高度,按矿山安全规程取h4=2000mm; hc道床总高度。 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=718/2=359,取K=360mm;b1轨道中线与巷道中线间距,b1=B/2a=4200/21080=1020mm故 h32
8、000+3201400+2906=1615mm按管道装设要求高度要求计算h3a按导电弓子距管子距离要求计算h3h5h7hb-公式中h5渣面至管子底高度,按矿山安全规划取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压气管直径,题给D=108mm b2轨道中线与巷道中线间距,b2=B/2-c=4200/2-(840+1360/2)=580mm故 h31800+900+180-=1682mmb按电机车距管子距离的要求计算h3h5h7hb-=1927mm公式中A1电机车最大宽度,A1=1360mm m1电机车距管子间安全距离,取m1=2
9、00mm 故h31800+900+180-=1967mm 因是架线式电机车运输巷道,故按上述要求即可确定h3,综上计算,并考虑一定的余量,确定本巷道壁高h3=2000mm。则巷道净高H=h3-hb+h0H=2000-180+1400H=3220mm4 确定巷道净断面积S和净周长P查表可知:净周长P=2.33B+2h2P=2.334200+21820P=13426mmP=13.4m 净断面积S=B(0.26B+h2)S=4200(0.264200+h2)S=12.2m35 道床参数常用道床参数mm钢轨型号公斤/米主要运输巷道,10度以下斜巷中巷及15度上山,下山道床总高度hc 道渣高度hb渣面至
10、轨面高度ha道床总高度hc道渣高度hb渣面至轨面高度ha2415 18360320200180160140270220140不铺130常用轨枕规格mm轨枕类型轨距轨型公斤/米全长全高上宽下宽木轨枕6001115182412001001201401201501609001518241600120140150160钢筋混凝土轨枕6001115181200130130120160140180900241700145170200预应力钢筋混凝土轨枕60015181200115100140巷道轨型选择及其技术特征毫米使用地点运输设备钢轨型号(公斤米)钢轨尺寸(毫米)理论重量公斤米高底宽头宽腰厚24.61
11、8.0614.72井底车场,运输大巷10吨,14吨电机车7吨,8吨电机车无极绳绞车241815107909192807651403710.9107上山,下山1吨矿车1.5吨矿车15159191767637377714.7214.72顺槽1吨矿车1.5吨矿车11151580.591667632377711.2014.7214.72第三节 用风速校核巷道净断面积查资料可知,Vm=8m/s, 查设计规范Vm=6m/s。由井下最大班同时作业人数为100人可知通过大巷风量Q=4100 /60=6.67m3/s,代入公式V=Q/S可得V=Q/S=6.67/12.2=0.5668m/s设计的大巷断面面积,风
12、速没有超过规定,可以使用。第四节 布置巷道水沟一, 排水沟设计巷道断面时,应根据矿井生产时通过巷道的排水量设计水沟,水沟通常布置在人行道一侧,并尽量少穿越运输路线,只是在特殊情况下,才将水沟布置在巷道中间或非人行道一侧。 平巷水沟坡度可取35,或与巷道的坡度相同,但不应小于3,以利于水流畅通。运输大巷的水沟用混凝土浇筑。为了行人方便,主要运输大巷和倾角小于15度斜井的水沟,应铺放钢筋混凝土预制盖板,盖板顶面要和道渣面相平。在无运输设备的巷道或倾角大于15度的斜巷以及采区中间巷和顺槽,可不铺设盖板。但本设计要求铺设盖板二, 巷道管线布置管线布置的原则主要是保证安全和便于检修,其要点如下:电力电缆
13、与管道应布置在巷道的不同侧。在梯形巷道内,电力电缆布置在人行道一侧的棚腿上部,管道则布置在另一侧下部,细管在上,粗管在下,与道渣面保持150毫米距离,以利于安装和检修,而且任何管子与运行车辆的距离都不小于200毫米。在拱形巷道内,管道布置在人行道一侧,而其下部与道渣面或水沟盖板面保持1.8米和1.8米以上的距离,电力电缆布置在另一侧,距底板不得小于1米,与运行车辆的间距不得小于250毫米,力求布置在车辆高度之上。拱形,梯形巷道水沟规格及材料消耗巷道类别顺号支护类别流 量净尺宽断面每米消耗材料坡 度宽深净掘进盖板水沟345上宽下宽钢筋混凝土混凝土拱形大巷1锚喷0860-970-112300300
14、3500.1050.1141.3360.02260.114砌暶0960-1000-1133503003500.1140.1391.3360.02260.0992锚喷86-17297-205112-2274004004000.1600.2031.6330.02760.133砌暶96-197100-227123-2454003504500.1690.2071.6330.02760.1203锚喷172-302206-349227-3825005004500.2250.2722.0360.03230.152砌暶197-349227-403154-4505004505000.2380.2732.0360
15、.03230.1374锚喷302-374349-432382-4725005005000.2500.3062.0360.03230.161砌暶349-397403-458450-5125004505500.2610.3092.0360.03230.145采区梯形1234棚式棚式棚式棚式0-7878-118118-157157-2430-9090-136136-181181-2800-100100-152152-202202-3132302502803501802202503002603003203500.050.070.030.110.1460.1740.1950.2360.0930.1040
16、.1100.112第五节 绘制巷道断面施工图 第三章 巷道支护设计第一节 支护方式的确定1,巷道支护有以下几个种类: 锚杆支护, 喷射混凝土与喷浆支护,锚喷支护等等.通过本设计给定的设计条件,结合它的岩石特征及服务年限,在这里我们选择锚喷支护。 下面是锚喷支护的相关理解:喷锚支护【shotcrete-bolt support】指的是借高压喷射水泥混凝土和打入岩层中的金属锚杆的联合作用(根据地质情况也可分别单独采用)加固岩层,分为临时性支护结构和永久性支护结构。 喷混凝土可以作为洞室围岩的初期支护,也可以作为永久性支护。喷锚支护是使锚杆、混凝土喷层和围岩形成共同作用的体系,防止岩体松动、分离。把
17、一定厚度的围岩转变成自承拱,有效地稳定围岩。当岩体比较破碎时,还可以利用丝网拉挡锚杆之间的小岩块,增强混凝土喷层,辅助喷锚支护。作用原理:喷锚支护在洞室开挖后, 支护及时,与围岩密贴,柔性好,有良好的物理力学性能。它能侵入围岩裂隙,封闭节理,加固结构面和层面,提高围岩的整体性和自承能力,抑制变形的发展。在支护与围岩的共同工作中,有效地控制和调整围岩应力的重分布,避免围岩松动和坍塌,加强围岩的稳定性。它不象传统的模筑混凝土衬砌那样,只是在洞室开挖后被动地承受围岩压力,而是主动地加固围岩。目前,对喷锚支护作用原理的研究还不完善,有待进一步探索和改进。设计原则和方法:根据岩体的产状,将围岩按大类分为
18、整体、块状、层状和软弱松散等几类。不同结构类型的围岩,开挖洞室后力学形态的变化过程及其破坏机理各不相同,设计原则也有差别。对于整体状围岩,可以只喷上一薄层混凝土,防止围岩表面风化和消除表面凹凸不平以改善受力条件;仅在局部出现较大应力区时才加设锚杆。在块状围岩中必须充分利用压应力作用下岩块间的镶嵌和咬合产生的自承作用;喷锚支护能防止因个别危石崩落引起的坍塌。通过利用全空间赤平投影的方法,查找不稳定岩石在临空面出现的规律和位置,然后逐个验算在危石塌落时的力作用下锚杆或喷射混凝土的安全度。在层状围岩中,洞室开挖后,围岩的变形和破坏,除了层面倾角较陡时表现为顺层滑动外,主要表现为在垂直层面方向的弯曲破
19、坏,用锚杆加固使围岩发挥组合梁的作用。软弱围岩近似于连续介质中的弹塑性体,采用喷锚支护时,宜将洞室挖成曲墙式,必要时加固底部,使喷层成为封闭环,用锚杆使周围一定厚度范围内的岩体形成“承载环”,以提高围岩自承能力。1) 锚杆的选定:锚杆种类优点缺点金属楔缝式锚杆结构简单,加工容易,使用可靠锚固力大不能回收,孔深要求比较严格,在软岩中不宜使用金属倒楔式锚杆结构简单,加工容易,对眼孔要求不严,可以回收钢筋砂浆锚杆加工方便,成本低廉,锚固力大而持久,砂浆没有硬化时,锚杆不能承载,在围岩破碎处不宜使用水泥卷锚杆锚固力大,承载快,制作简单,成本低树脂锚杆锚固力较大,胶凝股化速度快,能在几个小时内获得较高的
20、初锚能力摩擦式金属锚杆安装简便,耗时12分钟,超深即可,对岩石表面层的加固能力强,锚固力不受爆破震动,围岩移动及时间的影响,有让压性对钻孔孔径要求很严格,管壁薄,不宜作永久支护,价格较贵综合上面的条件,我们选择的摩擦式金属锚杆2) 锚杆参数的计算a) 锚杆的长度 L=(1.1B/10)b) 锚杆间距 D0.5L式中 B巷道或硐室跨度 N围岩稳定性影响系数,规定如下:类(稳定性较好)围岩,N=0.9类(中等稳定)围岩,N=1.0类(稳定性较差)围岩,N=1.1 类(部稳定)围岩,N=1.2综上我们可算得锚杆的长度为1.5米,锚杆间距为0.75米c)每米巷道锚杆消耗N=(2(P/2M)+1 )/M
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