井巷巷道断面设计教学文稿.doc
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1、此文档收集于网络,如有侵权请联系网站删除山西工程技术学院采矿工程系井巷工程课程设计姓 名: 茹挺进 专 业: 采矿工程 学 号: 120411002 指导教师: 姜有 二一五年一月设 计 成 绩 与 评 语姓 名茹挺进学 号120411002专业年级采矿工程系一班设计评语:设计成绩指导教师目录第一部分 巷道断面设计1一、选择巷道断面形状 2(一)、确定巷道净宽度B2(二)、确定巷道拱高h0 2(三)、确定巷道壁高h3 2 (四)、确定巷道净断面积S和净周长P3 (五)、用风速校核巷道净断面积 3 二、确定巷道设计掘进断面尺寸和计算断面尺寸 3 (一)、选择支护参数3 (二)、选择道床参数4 (
2、三)、确定巷道掘进断面尺寸4 (四)、布置水沟和管线4 (五)、计算巷道掘进工程量和材料消耗量4 (六)、绘制巷道断面施工图附图1第二部分 巷道凿岩爆破设计及作业规程编制6 一、地质与水文情况 7 (一)、地质构造7 (二)、巷道所经岩层特征及水文地质情况7 二、巷道掘进 7 (一)、炮眼布置 8 (二)、炮眼的选择9 (三)、爆破原始条件、炮眼布置图10 (四)、装岩工作11 (五)、掘进机械选择及说明12 三、巷道通风 13 (一)、掘进通风 13 (二)、通风方式的选择 14四、 作业循环图表的编制 14 (一)、掘进方式 15 (二)、循环进尺及班循环次数 15 (三)、各个部分循环时
3、间 16 五、供电系统及要求 16 六、安全技术措施 17 (一)、打眼安全技术措施17 (二)、爆破安全技术措施17 (三)、通风安全技术措施17 (四)、出碴、支护安全技术措施18 (五)、其它安全技术措施18(六) 、避灾路线 19 七、参考资料 20 附图附页此文档仅供学习和交流井巷工程课程设计 第一部分 巷道断面设计某煤矿,设计能力为240万吨,低瓦斯矿井,平硐开拓,中央分列式通风,井下最大涌水量240m3/小时。通过该矿第一水平西翼运输大巷延煤层底板布置,通过该大巷的水量为180 m3/小时,通过风量为106m3/S,采用采用ZK106/550架线式电机车牵引1.5吨矿车运输,该大
4、巷穿过岩层以石灰岩为主,岩层中等稳定,岩石坚固性系数f=46,岩层内水文地质简单,有少量节理裂隙水,对巷道施工有一定影响,无瓦斯涌出,掘进过程中不通过煤层。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,动力电缆1条,照明和通讯电缆3条,该巷道总长度200米,主要用于通风、运煤、排水、行人。设计内容:一、巷道断面设计 1.选择巷道断面形状 2.确定巷道断面尺寸 3.水沟及管线布置 4.巷道掘进工程量及材料消耗量 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及材料消耗表。 二、巷道施工设计及作业规程编制 1.工程概述 2.地质与水文情况 3.巷道断面尺寸与支护
5、4.巷道掘进 5.生产系统 6.劳动组织及正规循环图表 7.安全技术措施一、 选择巷道断面形状 年产240万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600轨距双轨运输大巷,其净宽在3m以上,该大巷又穿过中等稳定的岩层,在简化设计同时既有利于施工和安全生产又具有明显经济效益的情况下,设计巷道采用直墙半圆拱形断面,采用钻眼爆破方法掘进。 该巷道设计选用螺纹钢树脂锚杆与喷射混凝土支护。(一) 、确定巷道净宽度B查表3-1知ZK10-6/550型电机车体宽A1=1060mm、高h=1550mm,1.5t矿车宽1050mm、高1150mm。根据煤矿安全规程,取人行侧宽道为1000mm80
6、0mm,非人行道一侧安全间隙宽a=400mm。查表3-3知本巷双轨中线距b=1300mm,则两电机车之间的距离为1300-(1060/2+1060/2)=240mm200mm。故巷道净宽度: B=a1+b+c1=(400+1060/2)+1300+(1060/2+1000)=3760mm(二) 、确定巷道拱高h0半圆形巷道拱高h0=B/2=1880mm。半圆拱半径R=h0=1880mm(三) 、确定巷道壁高h3 1. 由表3-8中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,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
7、-5得hc=380mm,道砟高度hb=220mm;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;b为轨道中线与巷道中线间距,b=B/2a=3760/2930=950mm。 故h32000+380=1496.65mm 2.按管道装设要求确定h3 h3h5+h7+hB 式中,h5为砟面至管子底高度,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;b2为轨道中线与巷道中线间距,b=B/2C=3760/21530=350mm。故
8、h31800+900+220=1454.43mm。 3.按人行高度要求确定h3 h31800+hb 式中,j为距巷道壁的距离。距壁j处的巷道有效高度不小于1800mm。一般取j=200mm。故h31800+200=1156.20mm。综上计算,并考虑一定的余量,确定本巷道壁高为h3=2420mm。则巷道高度H=h3hb+h0=2420220+1880=4080mm。(四) 、确定巷道净断面积S和净周长P由表3-7得半圆拱形巷道的净断面积: S=B(0.39B+h2)式中,h2为道砟面以上巷道壁高,h2=h3hb=2420220=2200mm故S=3760(0.393760+2200)=1378
9、5664mm=13.8m巷道断面净周长P=2.57B+2h2=2.573760+22200=14063.2mm=14.06m(五) 、用风速校核巷道净断面积 查表3-9,知v=8m/s,已知通过大巷风量Q=106m/s,代入式(3-6)得 V=Q/S=106/13.8=7.688m/s且有富余,故符合要求。二、 确定巷道设计掘进断面尺寸和计算断面尺寸 (一)、选择支护参数 本巷道采用锚喷支护,根据巷道净宽3.7m、穿过中等稳定岩层即属类围岩、服务年限大于20年等条件,确定选用锚固可靠、锚固力大并能快速安装的树脂锚杆。锚喷支护参数:锚杆长2.0m,间距a=0.8m,排距a=0.8m,呈方形布置,
10、锚杆直径d=20mm,喷射混凝土层厚T1=100mm,锚杆外露长度T2=50mm。分两次喷射,每次喷射50mm厚故支护厚度T=T1=100mm。(二)、选择道床参数 根据本巷道通过的运输设备,已选用22kg/m钢轨,其道床参数hc、hb分别为380mm和220mm,道砟面至轨面高度ha=hchb=380220=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计算公式得:巷道设计掘进宽度B1=B+2T=37800+2100=3980mm。巷道计算掘进宽度 B2=B1+2=3980+275=4130mm。巷道设计掘进高度H1=H+h+T=4080+220+100=4400m
11、m。巷道计算掘进高度H2=H1+=4400+75=4475mm。巷道设计掘进断面面积S1=B1(0.39B1+h3)=3980(0.393980+2420)=15809356mm。取S1=15.8m。巷道计算掘进断面积S2=B2(0.39B2+h3)=4130(0.394130+2420)=16646791mm。取S=16.6m。(四) 、布置水沟和管线 已知通过本巷道的水量为180m/h,现采用水沟坡度为0.4%,查表3-12得:水沟深400mm、水沟宽400mm,水沟净断面积0.16m; 水沟掘进断面面积0.203 m,每米水沟盖板用钢筋1.633kg、混凝土0.0276m3,水沟用混凝土
12、0.133m3。 压风管和水管悬吊在人行道一侧,动力电缆挂在非人行道一侧,通信电缆挂在管子上方.图见附图1巷道断面设计图。 (五)、计算巷道掘进工程量和材料消耗量 由表3-7计算公式得:每米巷道拱与墙计算掘进体积V1=S21=16.61=16.6m每米巷道墙脚计算掘进体积V1=0.2(T+)1=0.2(0.1+0.075)1=0.04m每米巷道拱与墙喷射材料消耗V2=1.57(B2T1)T1+2h3T11=1.57(4.130.10)0.10+22.420.101=1.12m每米巷道墙脚喷射材料消耗V4=0.2T11=0.20.101=0.02m每米巷道喷射材料消耗(不包括损耗量)V=V2+V
13、4=1.12+0.02=1.14m每米巷道锚杆消耗(仅拱部打锚杆) N= 式中,P1为计算锚杆消耗周长: P1=1.57B2+2h3=1.574.13+22.42=11.32m a、a为锚杆间距、排距,a=a=0.8m。 故N=17.07 折合重量为 G=其中,L为锚杆深度,L=2.0m,0.05m为露出长度;d为锚杆直径,d=0.02m;为锚杆材料密度,=7850kg/m。故 G=17.0720.017850=84.19kg每排锚杆数为:N0.8=17.070.814根。由于每一根锚杆安装两个树脂药卷,则每米巷道树脂药卷消耗:M=2N=34.1435支。每排消耗药卷数量:M0.8=27.31
14、228支每米巷道粉刷面积Sn=1.57B3+2h2,其中B3为计算净宽,B3=B22T=4.1320.10=3.93m。故Sn=1.573.93+22.20=10.57m。(六)、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量表表1-1 运输大巷特征围岩类别断面面积/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外露长度排列方式间、排距锚杆长直径13.815.839804400100钢筋砂浆50方形80020002014.06表1-2 运输大巷每米工程量及材料消耗围岩类别计算掘进工程量/m3锚杆数量材料消耗/mm粉刷面积/m2 巷道墙脚 锚喷
15、射材/m3 锚杆钢筋/kg树脂药卷/支16.60.0417.071.12326.634.1410.57第二部分 巷道凿岩爆破设计及作业规程编制 一、地质与水文情况 1、地质构造 该大巷穿过岩层以石灰岩为主,岩层中等稳定,岩石坚固性系数f=46,属于三类稳定岩层。1、 巷道所经岩层特征及水文地质情况该巷道所通过的岩层内水文地质简单,有少量节理裂隙水,对巷道施工有一定影响,无瓦斯涌出,掘进过程中不通过煤层。 二、巷道掘进(一)炮眼布置1、掏槽方式选择因巷道岩石坚固性系数为46属于松软岩层,利用中孔进行爆破,为了提高效率,故选用较为简单容易掌握的直眼掏槽法中的三角柱掏槽法,眼距选择为300mm,装药
16、系数选择为0.8。2、辅助眼选择为了大量崩落岩石提高炮眼利用率,故要均匀布置辅助眼。辅助眼间距500mm,方向垂直与工作面,装药系数为0.5。为提高光面爆破效果周边眼要为其创造一个理想的光面层,厚度要均匀且最小抵抗线要多于周边眼。 K炮眼密集系数,一般取0.81.0,这里取0.8E周边眼间距,一般取0.40.6m,这里取0.5mW最小抵抗线,即最外一圈辅助眼与周边眼的距离,m所以W=0.5/0.8=0.625m 一圈辅助眼眼间距为350mm,二圈辅助眼眼间距为400mm,三圈辅助眼间距为500mm。2、 周边眼的布置 按照光面爆破要求布置周边眼,使其炮眼眼底落在同一平面上。眼口布置在巷道设计掘
17、进断面的轮廓线上。,炮眼稍向外倾斜,眼底倾斜量少于100mm。底眼眼口比巷道设计底板标高高出100mm。 综上所述绘制炮眼图。布置掏槽眼、崩落眼、控制光面爆破的崩落眼和周边眼(顶,帮)。3、 炸药选择:由于岩层有渗水现象,对巷道施工有一定的影响,故选用防水炸药,乳化炸药爆炸性能如爆速和起爆感度高,抗水性强,威力高,安全性好;且炸药密度、爆炸性能可在较大范围内进行调节,适应性强,可以使用8号雷管直接起爆。 本次采用32mEJ-102标准型乳化炸药。 5、雷管的选择 起爆器材一般采用8号雷管,延秒、半秒、毫秒等都能满足使用,这里选用毫秒雷管。 (二)、炮眼的选择: 1、炮眼直径的确定。 炮眼直径对
18、钻眼效率、全断面炮眼数目,炸药消耗量和爆破岩石块度与岩壁平整度均有影响。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综合考虑,进行选择。炮眼直径大,可减少炮眼数目,炸药能量相对集中,可提高爆破效率,但钻速下降,影响爆破质量和降低围岩稳定性。现场多根据药卷直径来确定炮眼的直径。目前国内岩巷掘进均采用直径为27mm、32mm、和35mm三种药卷,炮眼直径需比药卷直径大6-8米左右,所以目前岩巷掘进的炮眼直径多采用35-42mm,故这里选用40mm。2、炮眼深度以月进尺任务和凿岩、装岩设备的能力确定每一循环的炮眼深度,即 式中 l炮眼深度,m; L计划月进度,m; N每月实际用于掘进的天
19、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k=0.80.9; N每日完成掘进循环数,次; 炮眼利用系数,一般要求0.8。本次施工中设定计划月进度为200m,正规循环率设为0.9,每日完成掘进的循环次数为3次,炮眼利用率为0.95。 计算得l=2.6m。3、 炮眼数目 N 炮眼数目 q 单位炸药消耗量S 巷道掘进面积 m 每个药卷长度 炮眼利用率 a 装药系数p 每个药卷质量 单位炸药消耗量q: 式中 Q 一次爆破所需的总炸药量, V 工作面一次爆下的实体岩石总体积。查表可知SHJ-K型水胶炸药规格为长度200mm,质量170g所以(三)、爆破原始条件、炮眼布置
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