井巷工程设计报告王0.doc

河南工程学院安全工程系课 程 设 计 报 告课程名称：井巷断面设计姓 名： 王 佳 伟学 号： 200801111149班 级：安全工程0841井巷工程课程设计任务书题目：某煤矿年设计生产能力90万t吨，采用立井开拓方式，属高瓦斯矿井，采用中央分列式通风，井下最大涌水量为450m3/h；第二水平东运输大巷长度1600m，服务年限为25年；通过的流水量为 160 m3/h ，风量为 40 m3/s ；采用 2K10-9/550 直流架线电机车牵引 1.5t 矿车运输。巷道内铺设一趟直径为200mm的压气管和一趟直径为100mm的供水管。设计的大巷穿过中等稳定岩层，岩石坚固性系数=46。设计内容：1.选择合适的巷道断面形状。2.设计双轨直线段的巷道断面。确定巷道净宽、拱高、墙高、净断面面积、净周长，并进行风速校核。选择合适的支护方式，确定支护参数。最后确定巷道的掘进断面尺寸。3.布置巷道内水沟和管线。4.计算巷道掘进工程量和材料消耗量。5.绘制巷道断面施工图，编制巷道特征表和每米巷道掘进工程量和材料消耗表。6.根据设计的断面图，编制爆破作业图表。包括爆破原始条件，三个方向的炮眼布置图、爆破参数、预期爆破效果表。设计要求：1. 在规定的时间内认真、独立地完成计算、绘图、编写说明书等全部工作。作到分析论证清楚、论据确凿，并积极采用切实可行的先进技术，力争使设计成果达到较高水平。2. 要通过计算确定的，必须有必要的计算步骤和过程。要参照有关规范和经验确定的，请说明确定理由。设计参照依据：煤矿安全规程、煤矿井巷工程质量验收规范、煤矿巷道断面和交岔点设计规范、煤矿矿井采矿设计手册、井巷工程东兆星等徐州：中国矿业大学出版社，2009。3.说明书用稿纸手写，要求字迹工整，内容完整，表格要用统一编号和表头。图纸绘制用CAD，绘图比例用1：50，打印输出比例为1：1，纸型为A4。图纸格式要求按示例一，示例二；线型、线宽及图例，参照采矿设计手册采矿制图部分要求。4.提交的设计成果包括：设计说明书及有关图纸（巷道断面施工图，炮眼布置图）。5.设计时间：2010-2011学年第1学期第17周（0841班、0842班），2010-2011学年第1学期第18周（0921班）。 第一章 巷道断面设计一、选择巷道断面形状 年产90万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900mm规矩的双轨运输大巷，其净宽在3m以上，又穿过中等稳定的岩层，故选用钢筋砂浆锚杆和喷射混凝土支护，巷道为半圆拱形断面。二、确定巷道净断面尺寸（一）确定巷道净宽度B 查表3-2可知ZK10-9/550电机车A1=1360mm、高h=1550mm；1.5t矿车宽1050mm高1150mm。 根据煤矿安全规程，取巷道人行侧道宽840mm，非人行道一侧宽a=400mm。又查表3-3，知本巷双轨中线距离b=1600mm，则两电机车之间的距离为 1600-（1360/2+1360/2）=240mm200mm故巷道净宽度B=a1+b+c1=(400+1360/2)+1600+(1360/2+840)=4200mm.（二）确定巷道拱高 h0半圆拱形巷道拱高h0=B/2=4200/2=2100mm.半圆拱半径R= h0=2100mm.（三）确定巷道壁高h31按架线电机车导电弓子要求确定h3由表6-1-5中半圆形巷道拱高公式得 h3h4+hc-式中，h4为轨面起电机车架线高度，按煤矿安全规程取h4=2000mm；hc为道床总高度。查表3-10,选22kg/m钢轨，再查表3-5得hc =380mm,道渣高度hb=220mm；n为导电弓子距拱璧安全距离，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的距离，b1=B/2-a1=4200/2-1080=1020mm.故h32000+380-=1225mm2按管道装设要求确定h3 h3h5+h7+hb-式中，h5为渣面至管子底高度，按煤矿安全规程取h5=1800mm；h7为管子悬吊件总高度，取h7=900mm；m为导电弓子距管子间距，取m=300mm；D为压气管法兰盘直径，D=335mm；为轨道中线与巷道中线间距，b2=B/2-C1=4200/2-1520=580mm.故h31800+900+220-=1341mm3 按人行道高度要求确定h3 h31800+ hb- 式中，j为距巷道壁的距离。距壁j处的巷道有效壁高不小于1800mm.j100mm,一般取j=200mm。 h31800+220-=1125mm综上计算，并考虑一定的余量，确定本巷道壁高h3=1820mm。则巷道高度 H=h0 + h3 hb=1820-220+2100=3700mm。（四） 确定巷道净断面面积S和净周长P由表3-8得净断面积 S=B（0.39B+h2）式中，h2为道渣面以上巷道的壁高，h2=h3-hb=120-220=1600mm故S=4200*（0.39*4200+1600）=13599600mm2=13.6m2净周长P=2.57B+2h2=2.57*4200+2*1600=13994mm=14.0m.（五）用风速校核巷道净断面积查表3-7校核巷道净断面面积值查表6-1-7，知Vmax=8m/s已知通过大巷风量Q=40m3/s，代入下式 V=Q/S=40/13.6=2.948m/s设计的大巷断面面积，风速每超过限定，可以使用。三、确定巷道设计掘进断面尺寸和计算掘金断面尺寸（一）选择支护参数 采用锚喷支护，根据巷道净宽4.2m、穿过中等稳定岩层、服务年限大于20年等条件，确定选用锚固可靠、锚固力大的树脂锚杆，杆体为18mm螺丝钢，每孔安装两个树脂药卷，锚固长度700mm，设计锚杆预紧力40kN，锚固力80kN,锚杆长度2.0m，成方形布置，其间距0.80m0.80m，托板为8mm厚150mm150mm的方形钢板。喷射混凝土厚度T1=100mm，分两次喷射，分两次喷射，每次各喷50mm厚。故支护厚度T=T1=100mm。（二） 道床参数的选择根据本巷道通过的运输设备，选用22kg/m钢轨，其道床参数hc、hb分别为380mm,200mm,道渣面至轨面高度ha=hc-hb=380-220=160mm.采用钢筋混凝土轨枕。（三）确定巷道掘进断面尺寸由表3-7计算式得:巷道设计掘进宽度B1=B+2T=4200+2*100=4400mm巷道计算掘进宽度B2=B1+2=4400+2*75=4550mm巷道设计掘进高度H1=H+ hb+T=3400+220+100=3720mm巷道计算掘进高度 H2=H1+ =3720+75=3795mm巷道设计掘进面积S1=B1(0.39B1+h3)=4400*(0.39*4400+1820)=15558400mm2取S1=15.6m2巷道计算掘进面积S2=B2(0.39B2+h3)=4550*（0.39*4550+1820）=16354975mm2取S2=16.4m2四、布置水沟和管线已知通过本巷道的水量为160m3/h,现采用水沟坡度0.3%，查表3-12得：水沟深400mm、水沟上下宽均为400mm,水沟净断面积0.16m2 ,水沟掘进断面面积0.203m2 ,每米水沟盖板用钢筋1.633kg，混凝土0.0276m3 水沟用混凝土0.133m3.管子悬吊在人行道一侧，电力电缆挂在非人行道侧，通信电缆挂在管子上方，见图3-11.五、计算掘进工程量及材料消耗量由表-7计算公式得：每米巷道拱与墙计算掘进体积V1=S2*1=16.4*1=16.43每米巷道墙角计算掘进体积V3=0.2*（T+ ）*1=0.2*（0.1+0.075）=0.035m3每米巷道拱与墙喷射材料消耗V2=1.57（B2-T1）T1+2h3T1*1=1.063m3每米巷道墙角喷射材料消耗V4=0.2T1*1=0.2*0.1*1=0.02m3每米巷道喷射材料消耗（不包括损耗量）V=V2+V4=1.063+0.02=1.083m3每米巷道锚杆消耗（仅拱部打锚杆） N=P10.5a/aa其中P1计算锚杆消耗周长，P1=1.574.55+21.82=10.78a、 a锚杆间距、排距，a=a=0.8m故折合量为：N=10.78-0.50.8/0.80.8=16.2216.22l（d/2）2 =16.222.003.14(0.018/2) 2 7850 =64.77kg式子 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=32.44 每排锚杆数为：N0.8=16.220.8=12.9713根每排树脂药卷数：M0.8=32.440.8=25.926根每米巷道粉刷面积： Sn=1.57B3+2h2式中 B3-计算净宽，B3=B2-2T=4.55-20.10=3.74m故 Sn=1.574.35+21.6=9.1 m2 六、绘制巷道断面施工图、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技术结果，按1:50比例绘制出巷道断面施工图，并附上工程量及材料消耗量表如下：运输大巷特征围岩类型断面面积/m2设计掘进尺寸/mm喷射厚度/mm 锚杆/mm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13.615.644004020100螺纹钢树脂锚喷方形80020001814.0运输大巷每米工程量及材料消耗围岩类型计算掘进工程量/m3锚杆数量材料消耗/mm粉刷面积/m2巷道墙脚喷射材料/ m3锚杆钢筋/kg树脂药卷/支16.40.03516.221.08360.7732.4410.0第二章钻眼爆破及炮眼布置一、炮眼布置本设计采用直眼三角形掏槽，作为附加自由面，对爆炸应力和爆破方向起集中导向作用，并使受压岩石有必要的碎胀补偿空间，从而提高爆破效果。0.6-0.7二、爆破参数炮眼直径一般为3542mm；采用气腿式凿岩机，炮眼深度一般为1.82.5m，此处取值如下表所示；根据岩石坚固系数f=46及巷道坡度形状等，炮眼数目如下表所示。三、装药结构与起爆装药结构除周边眼、底眼、水沟眼采用间断装药外，其他都采用不间断装药。 根据以上技术结果，按1:50比例绘制出巷道断面施工图，并附上工程量及材料消耗量表如下：爆破原始条件序号名称单位数量1掘进断面m216.42岩石普氏系数f14-63工作面瓦斯情况高瓦斯4工作面涌水情况m3/h1605炸药和雷管的类型ms2号岩石硝铵炸药，段毫秒雷管装药量及起爆顺序眼号炮眼名称眼数/个眼深/m每个炮眼装药卷数/个合计装药结构起爆顺序联线方式卷数/个重量/kg1中线眼12.633045反向2-4正槽眼32.52266540反向垫4卷药串5-33辅助眼292.510290600反向垫2卷药串34-51周边眼182.4拱基线以上2个2414.85反向空气柱串拱基线一下3个183.352-58底眼72.38564.5反向垫4卷药串67水沟眼12.33330反向垫4卷药串合计5913047460375预期爆破效果名称单位数量名称单位数量炮眼利用率0.85每米巷道炸药消耗量Kg/m20.3每循环工作面进尺m1.84每循环炮眼总长度m/循环1305每循环爆破实体岩石m328.63每立方米岩石雷管消耗量个/ m33.1炸药消耗量Kg/m31.31每米巷道雷管消耗量个/m352（此页不够可另添页）教师评价：成绩：教师签字：年 月 日