井巷工程与矿井运输与提升设备课程设计

井巷工程与矿井运输与提升设备课程设计

第一章课程设计目的和任务

一、课程设计目的

金属矿地下开采专业学生，无论是在勘探设计单位承担矿山设计任务，还是在科研院所从事专业科研开发事业，或者在生产企业进行专业技术与行政管理工作，除了对采矿方法掌握之外，对井下工程的施工与设计的掌握以及矿井提升设备的选型计算也是必不可少的一步，对于采矿专业的学生，正确掌握地下工程的施工与设计，以及对运输提升的选型，是很关键的。通过本节教学，是学生通过已掌握的采矿知识，完成规定的设计任务，达到巩固所学知识，学会使用《采矿工程设计手册》和其他参考资料，掌握地下矿山巷道施工与设备的选型设计的基本技能。

二、井巷工程课程设计任务

本次设计的任务主要是巷道断面的设计，巷道断面的施工（其中包括爆破器材、炮眼的布置，通风防尘及风机的选择）装岩与运输。

主要内容包括：平巷部分，系统介绍平巷断面设计施工工艺及安全操作规程；天井部分，介绍国内矿山天井各种施工方案及发展前景；竖井部分，介绍竖井设计，施工工艺和竖井延伸方案；斜井部分，介绍断面布置，施工工艺及安全操作规程；硐室部分，介绍硐室施工工艺等。

第二章巷道部分

一、根据现有矿山设计资料，对矿山主要运输设备进行选型、尤其是电机车规格：

①由于此矿山为铅锌矿没有瓦斯等危险气体所以选择选用地下架线电机车。

②矿山设计产量为80万吨的中型的冶金矿山，拱高F=B／4的三心拱断面，轨距运输，所以查表选择应采用ZK10－61250架线式电机车牵引YCC（1.2）型曲轨侧卸式矿车运输。

二、确定巷道断面尺寸：

1、断面形状的选择以及选择依据

因为第一水平的运输大巷服务年限较长，穿过中等稳固的岩石，故其巷道承受的地压较大，因此选用拱高F=B4的三心拱断面，常用三心拱高为=B3由于此矿围岩一般较稳定，拱高可取小些ƒ.=B4.

2、巷道断面的规格确定（巷道宽、巷道高），及计算过程。

（一）确定巷道断面净宽度B

。

查表1－2知：ZK10－61250电机车宽1060mm，两轨中心距1400mm，YCC （1.2）宽1050mm，两轨中心距1350mm，两者比较取最大值，故运输设备宽度b=800mm，所以两电机车之间距离m=s-b=1400-1060=340mm。

故净宽度：

B=b 1+2b+m+b 2

=300+2106+340+800 =3560mm

将净宽度计算值按50mm 进级，取B 。=3600mm. b 、选择道床参数

根据本巷通过的运输设备，查《采矿手册》选用24kg ／m 钢轨，采用钢筋混凝土轨枕。轨面水平至底板之间距离h 6=400mm ，底板水平至道渣水平之间距离h 5=250mm ，所以道渣平至轨面水平距离h 4=h 6-h 5=400-250=150mm. c 、确定巷道净高度H （1）拱高及参数：

ƒ。=1／3B 。=13×3600=1200mm 大圆弧半径R=0.692B 。=2491mm 小圆弧半径r=0.261B 。=940mm （2）巷道净墙高h 2：

1)按电机车架线要求确定。设架线导电子宽度的12为400mm ，即K=400mm ，架线至轨面高度，取H=2000mm ， 2)a=b 1+b 2=300+10602=830mm

由于r-a+kr-b 1=940-830+400∕940-300=0.796>0.55 故导电子弓在小圆弧内：

h 2=H+h 4-)()(1

2

k a r b r +---

=2000+150-)400830940()300940(2

2+---

=1763mm

3)按管道架设高度要求确定。计算如下： h 2=1800+D ∕2－

)2

()

2

(1

'2

2

r c D b k b D

r +-++--- =1267mm

式中h ˊ—管道占用的垂直距离，从图知h ˊ等于压风管和水管直径之和，即：h ˊ=200+100=300mm ；

D —管道法兰盘直径，即D 为200+100=300mm ；

b ˊ—管道法兰盘与支架间的间隙，因管道直径为200mm ，在250~160mm 之间，取b ˊ=0.

C —在人行道一侧的线路中心至墙的距离C=b 2+b ∕2=800+1060∕2=1330mm . 4）按行人要求确定。计算结果为h 2=1800-2

)100(2--r r =1378mm

从以上三种情况，取其中最大并按10mm 的进行级作为计算值，则净高度 h 2=1770mm .

d.巷道净宽度H 。计算结果为： H 。=ƒ。+h 2=1200+1770=2970mm

e.计算巷道净断面面积S 。和净周长P 由表1－10知

S 。=（h 2+0.263B 。）B 。=（1.770+0.263×3.600）×3.600=9.78m ²

P=2.33B。+2h=2.33×3.700+2×1.770=12.161m

+2倍锚杆外露长度=3.600+2×0.05=3.700m

式中Bˊ=B

。

f.确定巷道断面尺寸

巷道设计掘进宽度（无充填时）B1为

B1=B。+2（T+50）=4000mm

巷道设计掘进高度H1为：H1=H。+T+50=3170mm

巷道掘进断面积S n=S。+S d+S t+S甚=9.78+1.0204+0.808+3.600×0.25=12.51m²

3、水沟断面确定

本巷道正常通过量应选用水沟坡度与巷道相同，即3﹪，查表选用倒梯形砌碹水沟可容水深450mm，上宽400mm，下宽350mm水沟混凝土用量为0.12m³。

三、巷道支护方式

1、巷道支护方式选择

围岩中等稳固，稳定等级为Ⅲ级，服务年限长，巷道跨度较大，经查表应使用锚支护，优点是经济合理，施工简单，机械化程度高，施工速度快，喷射混凝土能充分发挥围岩自承能力，并和围岩机构同工承载体，质量可靠施工安全，适应性强，用途广泛。

2、支护参数确定.

根据地压理论，选d=20mm，l=1.6m螺纹钢筋作沙浆锚杆，喷射混凝土厚度T=150mm，锚杆外露长度为50mm。

四、布置巷道管线

管子按规定悬吊在人行道一侧上方，而电力电缆在非人形到一侧，通信电缆挂在墙上。

五、计算巷道掘进工程量及材料消耗量

（1）每米拱顶巷道所需喷射混凝土材料量。计算结果为：

V1=1×[(1.33B。+1.57Tˊ)Tˊ—(1.33B。+1.57×0.05)×0.05]=0.78M³（2）每米巷道两墙所需喷射混凝土材料量。计算结果为：

V2=2×(h2+h5)T×=0.61M³

（3）每米巷道所需锚杆根数N与填砂浆V3。设锚杆轴向距离为1.0m，径向间距为1.0m，则：

N=12根

V3=π∕(D²-d²)×lˊ×N×1=0.024m³

式中D―锚杆孔直径，取45mm；

d―锚杆直径，取20mm；

lˊ―锚杆孔深度，取1550mm.

（4）绘制巷道断面施工图及材料消耗量表

根据以上计算结果，按1︰50比例绘制出巷道断面施工图，并列出巷道特征表，工程量及巷道支护材料消耗量表。