井巷工程课程设计.docx
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1、井巷工程课程设计学 院 班 级 姓 名 学 号 指 导 教 师 日 期 前言煤炭工业是国民经济中的基础工业,它为许多重要工业部门提供原料和能源。我国能源结构以煤为主的格局在此后较长的一段时间内不也许改变,国民经济的发展将对煤炭产业的增长提出更高的规定。而煤炭工业生产的发展,又取决于煤炭工业基本建设及开拓延伸工作能否及时的、连续不断的提供煤炭的场地。所认为了更好的将所学到的知识运用到实践当中,学习井巷课程设计是井巷工程课程的重要环节之一。为了使我们对井巷工程这门课程中所学的基本知识、基本理论及 基本方法有个全面系统的掌握,并进行井巷设计和施工设计。通过本设计,我们将对井巷工程课程有个进一步的全面
2、的了解,并学会运用各种工具书及参考文献资料来解决设计中相关的问题。巩固提高所学的专业知识,使其理论联系实际。培养和锻炼学生独立工作能力,分析和解决问题的能力。培养学生在设计、计算、绘图、查阅和运用科技文献资料、对的编写专业技术文献等 方面的能力。熟悉煤炭工业有关的方针政策、规程、规范和技术规定等,充足开发智力潜力,建立全面经济观念,为毕业后工作奠定坚实的基础。 目 录第一章 概述31.1工程概况31.2设计依据3第二章 工程地质与水文地质条件22.1岩层柱状22.2涌水量22.3有害气体2第三章 巷道断面设计及支护33.1巷道断面形状的选择33.2巷道断面净尺寸的拟定43.2.1巷道净宽度的拟
3、定43.2.2巷道净高度的拟定53.2.3巷道净断面面积和净周长73.2.4巷道净断面面积的风速校核73.3巷道支护设计73.3.1巷道支护形式的选择73.3.3支护材料93.4道床参数的选择93.5巷道掘进断面尺寸的拟定93.6巷道内水沟和管线的布置103.6.1水沟布置103.6.2管线布置103.7巷道掘井工程量和材料消耗113.8相关图表12第四章 爆破图表的编制144.1爆破参数的拟定154.1.1炮眼直径154.1.2炮眼深度154.1.3单位炸药消耗量164.1.4炮眼数目估算174.1.5爆破网路的设计和计算174.1.6装药结构与起爆174.2工作面炮眼布置184.2.1掏槽
4、眼的布置184.2.2辅助眼的布置184.2.3周边眼的布置184.2.4工作面实际炮眼数目194.3钻眼机具及爆破器材的选择194.3.1钻眼机具的选择194.3.2炸药和爆破器材的选择194.4对爆破工作的重要规定194.4.1总体规定194.4.2钻眼安全注意事项194.4.3爆破安全注意事项204.5爆破作业图表20第五章 生产系统225.1岩石的装载与转运225.1.1岩石的装载225.1.2岩石的转运225.2支护235.2.1锚杆安装工艺235.2.2锚杆支护质量规定245.2.3喷砼工艺流程245.2.4混凝土材料规定245.2.5喷射混凝土时的注意事项24第六章 施工组织及重
5、要技术经济指标256.1施工组织266.1.1工作制度266.1.2作业方式266.1.3劳动组织266.2循环图表266.2.1循环方式和循环进度276.2.2循环时间276.2.3循环图表296.3重要技术经济指标306.3.1设备配备306.3.2经济指标30参考文献31第一章 概述1.1工程概况某煤矿年产设计能力为1.2 Mt,高沼气矿井,中央分列通风。井下最大涌水量550m3/h,通过第二生产水平东运送大巷的流水量为150m3/h,通过的风量为35m3/s。采用ZK10-9/550直流架线电机车牵引3.0 t底卸式矿车运送。运送大巷长度950m。巷道内敷设一趟200mm的压气管和一趟
6、100mm的供水管。大巷穿过的岩层有砂岩、泥岩。重要以泥岩为主,f=46。实测围岩松动圈:砂岩lp=0.40.5m;泥岩lp=1.01.4m。试设计运送直线段断面,计算单位工程掘进工程量和材料消耗量,并绘制巷道断面施工图。1.2设计依据地质部门提供的矿的地质精查报告通过审批的矿的初步设计、施工设计矿井设计手册井巷工程教材煤矿安全规程及其他相关规范井巷设计基础煤矿安全规程矿山井巷工程施工及验收规范。第二章 工程地质与水文地质条件2.1岩层柱状大巷穿过的岩层有砂岩、泥岩。重要以泥岩为主,f=46。实测围岩松动圈:砂岩lp=0.40.5m;泥岩lp=1.01.4m。根据围岩普氏分级法,由f=46,可
7、得岩层为“相称坚固的岩石”。根据围岩松动圈分级法,由砂岩lp=0.40.5m、泥岩lp=1.01.4m,可得围岩为“一般围岩”分级。支护方式拟考虑以锚杆悬吊理论,喷层局部支护方式为主。2.2涌水量井下最大涌水量550m3/h,通过第二生产水平东运送大巷的流水量为150m3/h。2.3有害气体重要有害气体为沼气。第三章 巷道断面设计及支护巷道断面设计是矿井开采设计中的一个重要组成部分,贯穿矿井服务年限,属于施工图设计的范畴。设计的巷道断面直接作为井下巷道施工的依据,也是进行井下工程概预算的依据。巷道断面设计的原则是:在满足安全、生产和施工规定的条件下,力求提高断面运用率,取得最佳的经济效果。巷道
8、断面设计的内容与环节是:一方面,根据巷道的服务年限、用途和围岩性质,选择巷道断面形状和支护方式;另一方面,根据巷道中多通过的设备尺寸、支护参数与道床参数、通风量和行人规定等拟定巷道净断面尺寸(并进行风速验算),计算巷道的设计掘进断面的尺寸,并按允许的超挖值,求算出巷道的计算掘进断面尺寸;然后,布置水沟和管缆;最后绘制出巷道断面施工图,编制巷道特性表和每米巷道工程量及材料消耗表。3.1巷道断面形状的选择巷道断面形状的选择,重要应考虑巷道所处的位置及穿过的围岩性质、作用在巷道上地压的大小和方向、巷道的用途及其服务年限、选用的支护材料和支护方式、巷道的掘进方法和采用的掘进设备等因素,也可以参考邻近矿
9、井同类巷道的断面形状及其维护情况等。亦可参照表3-1进行选择。表3-1 巷道断面形状合用表断面形状合用条件半圆拱形目前开拓,准备巷道,而硐室普片采用的断面形状,多在顶压大侧压小,无底鼓得条件下使用。圆弧拱形由于光爆锚喷支护的推广,拱部成型好,施工方便,多用于准备巷道。当跨度较大时,较半圆拱形断面运用率高。三心圆拱形与半圆拱形相比,拱顶承压能力差,但断面运用率较高,合用于围岩坚硬的开拓巷道、上(下)山和硐室。梯形顶板暴露面积较矩形小,可减少顶压,能承受稍大的侧压,多用于采区巷道。矩形断面运用率较高,多用于顶压,侧压都较小,维护时间不长的回采巷道。马蹄形用于围岩松软,有膨胀性,顶、侧压力很大,且有
10、一定底压的巷道。圆形围岩松软、四周压力均很大,用其他形状不能抵抗围岩压力时采用。椭圆形当巷道四周压力很大,且分布不均时,根据顶压和侧压的大小,采用竖直或水平布置。不规则形在薄煤层中,为了不破坏顶板,使顶板保持一定的稳定性,断面形状视煤层赋存条件而定。该巷道为运送大巷,属于煤层大巷,年产量1.2Mt,穿过普氏系数f=46的岩层,围岩情况较为良好,为稳定性较差的3类围岩,故选择承受地压性能好,通风阻力小,维护费用少、便于施工的半圆弧拱形断面,选用锚杆喷射混凝土支撑。3.2巷道断面净尺寸的拟定煤矿安全规程规定:巷道净断面必须满足行人、运送、通风和安全设施及设备安装、安装、检修施工的需要。因此,巷道断
11、面尺寸重要取决于巷道的用途,存放或通过它的机械、器材或运送设备的数量与规格,人行道宽度与各种安全间隙以及通过巷道的风量、风速规定等。同时,还要考虑敷设于巷道中的各种巷道、电线的合理布局。专做通风或行人用的巷道断面尺寸,只需要满足通风或行人的规定即可。巷道断面设计计算图如下所示:3.2.1巷道净宽度的拟定双轨巷道净宽度按下式进行计算: (3.1)式中:a非人行道一侧的宽度, A1运送设备的最大宽度; c运送设备最突出部分的距离; t非人行道一侧的宽度。运送设备采用ZK10-9/550直流架线电机车牵引3.0 t底卸式矿车。查井巷工程表3-2知ZK10-9/550电机车宽A1=1360mm,高h=
12、1550mm;3t底卸式矿车宽1200mm,高1400mm,故选A1=1360mm。 根据煤矿安全规程,取巷道人行道宽c=900mm,非人行道一侧宽a=440mm。又查井巷工程表3-3知本巷双轨中线距b=1600mm,两侧电机车之间距离为: 故巷道净宽度:3.2.2巷道净高度的拟定煤矿安全规程规定:重要运送巷道和重要风巷的净高,自轨面起不得低于2m。架线电机车运送巷道的净高、电机车架空线的悬挂高度,自轨面算起在行人的巷道内、车场内以及人行道同运送巷道交叉的地方不得小于2m;在不行人的巷道内不得小于1.9m;在井底车场内,从井底到乘车场不得小于2.2m。电机车架空线和巷道顶或棚梁之间的距离不得小
13、于0.2m。采区(盘区)内的上山、下山和平巷的净高不得低于2.0m,薄煤层内的不得低于1.8m。计算拱形巷道的净高度,重要是拟定他的拱高和自底板起的壁高,即: (3.2)式中:H拱形巷道的净高度,m; h0拱形巷道的拱高,m; h3拱形巷道的壁高,m; hb巷道内道砟高度,m。(1)拱高h0的拟定圆弧形巷道拱高:h0=B/2=2150mm。 圆弧形巷道半径:R=2150mm。(2)壁高h3的拟定按架线电机车导电弓子规定拟定h3由井巷工程表3-6中圆弧拱形巷道壁高公式得: (3.3)式中:h4轨道起电机车架线高度,按煤矿安全规程取h4=2023mm; hc道床总高度。查表井巷工程表3-10选择3
14、0kg/m钢轨,在查表3-5的hc=410mm,道砟高度hb=220mm; n导电弓子距壁安全距离,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/2-a1=2150-(440+1360/2)=1030mm。所以:。按管道装设规定拟定h3 (3.4)式中:h5道砟面至管子底高度,按煤矿安全规程取h5=1800; 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压气管法兰盘直径,D=335mm; b2轨道中线与巷道中线间距,b2=B/2-c1=2150-(1360/2+900)=570
15、mm。所以:1280mm。按人行道高度规定拟定h3 (3.5)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。j=100mm,一般取200mm。所以: 按设备上缘至拱璧最小安全间隙规定拟定h3a.人行侧: b.非人行侧: 式中:C砟面起1.6m水平处,运送设备上缘与拱璧间距C700mm,取C=700 mm。 综上计算,并考虑一定的余量,拟定本巷道壁高为h3=1370mm,则巷道净高度为H=h3-hb+h0=1370-220+2150=3300mm。3.2.3巷道净断面面积和净周长半圆拱巷道净断面面积按照如下公式求得: (3.5)h2= h3-hb=1150mm,可得S=12
16、.16m2。半圆拱巷道净断面周长按照如下公式求得:3.2.4巷道净断面面积的风速校核已知通过的风量为35m3/s。根据煤炭工业矿井设计规范的规定,矿井重要进行风巷的风速一般不大于6m/s。巷道风速按下式进行验算: (3.6)式中:v通过该巷道的风速,m/s; Q根据设计规定通过的风量,m3/s; S巷道的净断面面积,m2; Vmax该巷道允许通过的最大风速,按表3-9拟定,m/s。计算得:,可得巷道净断面面积满足风速规定。3.3巷道支护设计为了保证巷道围岩的稳定,防止出现围岩垮落或产生过大变形,无法满足正常的生产的安全规定,巷道掘进后一定都要立即进行支护。从目前各类支护形式及支护效果上来看,巷
17、道支护重要分为三种类型:第一种为被动支护形式,涉及木棚支架、钢筋棍凝土支架、金属型钢支架、料石碹、混凝土及钢筋混凝土碹等;第二类是以各类普通锚杆支护为主,旨在改善围岩应力学性能的积极支护形式,涉及锚喷支护,锚网支护等;都三类是以高强预应力锚杆和注浆加固为主的积极积极加固形式,如锚喷支护等,能明显改善破裂岩体力学性能,支护结构整体性好,承载能力高,支护效果好。3.3.1巷道支护形式的选择该巷道设计选用螺纹钢树脂锚杆与喷射混凝土支护,局部需加强支护地段铺设钢筋网形成锚网喷联合支护。3.3.2巷道支护参数的设计(1)永久支护巷道永久支护方式采用锚网喷,巷道交叉口、岩层松软、过断层等地段采用锚网喷+锚
18、索支护。按悬吊理论计算锚杆参数:锚杆长度计算: (3.7)式中:L锚杆长度,m; H冒落拱高度,m; K安全系数,一般K=2; L1锚杆锚进稳定岩层的深度,一般按0.5m; L2锚杆的外露长度,一般取0.05m;其中:H=B/2f=4.3/(24)=0.54 B巷道掘进宽度,为4.3m; f岩石坚固系数,取4; K安全系数,一般K=2;则:L=20.54+0.5+0.05=1.63m,取2.0m锚杆间距、排距计算:设计时间距、排距均为a,则a=(Q/KH)/2=1.19m式中:a锚杆间排距,m; Q锚杆设计锚固力,64kN/根; H冒落拱高度,0.54m; 被悬吊砂岩的密度,取25kN/m;
19、K安全系数,一般K=2;通过以上计算,选用直径20mm螺纹钢树脂锚杆,长度为2.0m, 锚杆间、排距为 1.0m。网片采用钢筋网,相邻网片要压茬连接,搭接长度不小于100mm。爆破前锚网支护距迎头不大于0.7m,炮后不大于2.4m。围岩性较好时,采用先锚后喷的方式;围岩稳定性较差是,锚杆间、排距应适当缩小,并要先及时喷射混凝土,喷浆厚度不小于30mm,然后打设锚杆,复喷必须达成设计厚度。初喷距工作面不超过5m,复喷距工作面不超过10m。洒水养护时间不少于28天。(2)临时支护由于锚杆机手柄长度为1.3m,锚杆间距为0.9m,因此,在炮后及时进行敲帮问顶,然后操作人员站在支护完好的地点打设顶锚杆
20、作为临时支护。初喷工作面作临时支护。炮后及时找掉,冲刷巷帮后立即进行初喷,初喷厚度不小于30mm,喷体初凝20min后,施工人员方可进入迎头。(3)加强支护巷道交叉口、岩层松软、过断层等地段采用锚网喷+锚索支护。 3.3.3支护材料锚杆、锚索及锚固剂:锚杆采用直径为20mm螺纹钢树脂锚杆,长度为2.0m,锚索长6.2m,每根锚杆使用树脂锚固剂锚固长度大于0.5m,锚杆外露长度为3050mm。托盘120mm120mm5mm的正方形钢板制成。锚固剂型号为CK2350型,长度为500mm。锚网采用金属网片,网片规格为长宽=2023mm1000mm,网格为长宽=50mm50mm。混凝土:喷射混凝土采用
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