井巷工程课程设计

井巷工程课程设计

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设计题目：

某煤矿年设计能力为90万，为低瓦斯矿井，采用中央分列式通风，其最大涌水量为300m3/h。通过该矿第一水平翼运输大巷的涌量为160m3/h，采用ZK10--9/550架线式电机车牵引3t矿车运输。大巷穿过的岩层为中等稳定，岩石的坚固性系数F=4~6，大巷需通的风量为28m3/s。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。试设计该运输大巷直线段的断面及掘进施工爆破参数等。

在双轨左侧设有一交岔点，连接与该大巷垂直的一条平巷。机车的运行速度为5m/s，交岔点材料石砌碹支护。试对该道岔点进行设计。

第一章巷道断面及支护支架

第一节选择巷道断面形状

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。

第二节巷道断面尺寸的确定

（一）确定巷道净宽度B

查表3-1可知ZK10--9/550电机车A 1=1360mm 、高h=1550mm ；3t 矿车宽1200mm 高1400mm 。

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6-1-4，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）=240mm 故巷道净宽度B=a 1+b+c 1=(400+1360/2)+1600+(1360/2+840)=4200mm.

（二）确定巷道拱高 h 0

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h 3

1．按架线电机车导电弓子要求确定h 3 由表6-1-5中半圆形巷道拱高公式得

h 3≥h 4+hc-212)()(b K n R +--

式中，h 4为轨面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》取h 4=2000mm ；hc 为道床总高度。查表6-1-1选30kg/m 钢轨，再查表3-7得h c =410mm,道渣高度h b =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 ；b 1为轨道中线与巷道中线的距离，b 1=B/2-a 1=4200/2-1080=1020mm.

故h 3≥2000+360-2)^1020360(2)^3002100(+--=1204mm 2．按管道装设要求确定h 3

h 3≥h 5+h 7+h b -2)^22/(2^b D m K R +++-

式中，h 5为渣面至管子底高度，按《煤矿安全规程》取h 5=1800mm ；h 7为管子悬吊件总高度，取h 7=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，b 2=B/2-C1=4200/2-1515=585mm.

故h 3≥1800+900+220-2)^5852/335300360(2^2100+++-=1366mm 3． 按人行道高度要求确定h 3

h 3≥1800+ h b -2)^(2^j R R --

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.j ≥100mm,一般取j=200mm 。

h 3≥1800+220-2)^2001800(2^1800--=1195mm

综上计算，并考虑一定的余量，确定本巷道壁高h3=1500。则巷道高度 H=h 0 + h 3 – h b=1500-200+2100=3400mm 。

（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，h 2=h 3-hb=1500-200=1300mm 故S=4200*（0.39*4200+1280）=12255600mm 2=12.3m 2 净周长P=2.57B+2h2=2.57*4200+2*1280=13354mm=13.4m.

（五） 道床参数的选择

根据本巷道通过的运输设备，选用30kg/m 钢轨，其道床参数hc 、hb 分别为360mm,200mm,道渣面至轨面高度ha=hc-hb=360-200=160mm.采用钢筋混凝土轨枕。

（六）道岔交岔点平面尺寸：

1 水平巷道的设计

水平巷道选用半圆拱形断面。这里主要计算水平巷道的净宽。

查表3-1可知ZK10--9/550电机车A1=1360mm、高h=1550买卖；3t矿车宽1200mm 高1400mm。

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。本巷道轨道布置为单轨，故巷道净宽度：

B=a1+c1=(400+1360/2)+(1360/2+840)=2600mm.

2 道岔交岔点平面尺寸

为满足矿井井下运输、管线布置、通风、行人和安全的要求，巷道交岔点的布置和断面尺寸设计如下：

由机车型号ZK–9/550、3t固定式矿车，根据表6–2–1选ZDK930/6/30单开道岔，查表5–1–9得a=5160mm,b=6940mm,辙叉角α=9°27′44″。支巷对主巷的转角δ=90°。交岔点道岔处的中间断面应加宽，在非分岔一侧加宽250mm,分岔一侧加宽150mm。

主巷加宽段净宽B

1

=B+250+150=4200+250+150=4600mm，其轨道中心线至边墙的

距离b

1=a

1

+150=(1360/2+400)+150=1230mm。

主巷的净宽为B2=B=4200mm，主巷的轨道中线至柱墩一侧边墙的距离为

b

2=a

1

=1360/2+400=1080mm。

曲线巷道的净宽B

3=B+Δ1+Δ2+ΔSp=2600+100+100+7=2807mm.取B

3

=2810mm.

其中，查表6-1-10和6-1-11取Δ1=Δ2=100mm.查表6-1-14ΔSp=7mm.曲线巷道

的轨道中线至柱墩一侧边墙的距离为b

3

=（1360/2+400）+100=1180mm.

柱墩的宽度为500mm，轨道的曲率半径R=30000mm。

根据表6–2–3计算公式得：

曲率中心O的位置距基本轨中心线的纵轴长度

H=Rcosα+bsinα=30000cos9°27′44″+6940sin9°27′44″=30609mm。

曲率中心O的位置距离基本轨起点的横轴长度