井巷设计与施工课程设计

井巷设计与施工课程设计(总33页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除《井巷设计与施工》课程设计姓名：学号：专业：指导老师：2012 年 12 月 21 日设计条件某矿年设计能力为500万吨，低瓦斯矿井，采用中央分列式通风，其最大涌水量为300m3/h。

通过该矿第一水平南翼运输大巷的涌水量为260m3/h，采用ZK20--9/550架线式电机车牵引5t底卸式矿车运输。

大巷穿过的岩层为中等稳定，岩石的坚固性系数f=4~6，埋深800m，长1450m，大巷需通过的风量为38m3/s。

巷道内敷设一趟直径为200mm的压风管、一趟直径为100mm 的水管及通讯、动力、信号电缆各一趟。

该巷道的施工进度要求：240米/月。

目录一、巷道断面施工图设计 (5)（一）巷道断面形状 (5)（二）道床参数 (5)1、巷道钢轨型号 (5)2、轨枕规格 (5)3、道碴高度 (5)（三）管线布置位置 (5)（四）巷道净断面尺寸 (5)1、巷道净宽度 (5)2、巷道净高度 (6)3、巷道净断面积 (7)（五）巷道的风速验算 (7)（六）支护参数 (7)（七）水沟参数 (8)（八）巷道掘进断面尺寸 (8)（九）巷道断面特征表 (8)（十）每米巷道工程量及材料消耗量 (9)二、巷道施工技术措施 (9)(一)钻眼爆破工作 (9)1、选择钻眼机具 (10)2、爆破器材 (10)3、编制巷道掘进爆破图表 (11)3、通风设备的布置 (18)4、通风管理工作 (19)（三）岩石装运工作 (19)1、岩石运装工作的重要性 (19)2、每一循环出矸量 (20)3、装岩机型号和数量的确定 (20)4、巷道掘进调车和运输方式 (21)（四）支护工作 (24)1、临时支护方式及其施工 (24)2、巷道永久支护 (24)（五）巷道掘进的辅助工作 (26)1、工作面压风和水的供应 (26)2、工作面排水 (27)3、工作面的供电 (27)4、工作面的测量工作 (27)5、临时轨道及管路接长的时间安排 (28)(六)编制巷道施工循环图表 (28)1、确定循环作业方式 (28)2、每个循环各工序的工作量 (28)3、一循环各工序所需的时间 (28)4、编制循环图表 (30)（七）施工劳动组织 (30)（八）技术经济指标 (31)（九）巷道施工布置图 (32)1、巷道施工断面图 (32)2、巷道施工纵剖面图 (32)3、巷道临时支护断面图 (32)4、巷道永久支护断面图 (33)一、巷道断面施工图设计（一）巷道断面形状大巷穿过的岩层为中等稳定，岩石的坚固性系数f=4～6，埋深800m。

该巷道要求服务年限长，通风阻力小。

因此选用圆弧拱形巷道断面，而为了简化设计和方便施工，选用半圆拱行巷道断面。

（二）道床参数1、巷道钢轨型号采用ZK20--9/550架线式电机车牵引，5t底卸式矿车运输，要求钢轨轨距为900mm，因此钢轨型号应选用30kg/m。

（根据课本P9表1-4）2、轨枕规格采用钢筋混凝土轨枕，轨距900mm，轨枕全长1200mm，全高145mm，上宽170mm，下宽200mm。

（根据课本P9表1-5）3、道碴高度由于选用钢轨型号为30kg/m，因此取道床总高度为360mm，道碴高度取200mm，道碴面致轨道面垂高取160mm。

（根据课本P10表1-6）（三）管线布置位置压风管和水管设置在人行道一侧，压风管在下，水管在上，压风管下部距水沟盖板高度为。

通讯和信号电缆也设置在人行道一侧，电缆悬挂在管道上方，电缆下部与水管上部距离为，且取电缆两个悬挂点间的距离为3m。

动力电缆布置在人行道另一侧，距离道碴面。

（四）巷道净断面尺寸1、巷道净宽度巷道直线段净宽度B由三部分组成，分别是非人行道一侧宽度a、人行道的宽度c、运输设备的最大宽度A和两列对开列车最突出部分之间的距离t。

由于巷道内需安设电机车，因此非人行道侧的宽度a可取。

《煤矿安全规程》规定，从巷道道碴面的高度内，人行道的宽度c不小于，因此可取巷道人行道宽度c为。

根据课本P4表1-1可知，电机车的最大宽度A为。

《煤矿安全规程》规定，两列对开列车最突出部分之间的距离t不小于，此外，在采区装载点t不小于，在矿车摘挂钩地点t不小于。

根据公式B=a+2A+c+t，计算得巷道直线段净宽度为。

考虑到矿车在弯道上运行时，由于车体中心线和线路中心线不相吻合，会发生车辆外角外伸和内侧车帮内移现象。

所以计算出直线段净宽度后，还需将上述安全间隙适当加大。

根据井下实测和理论计算，内侧和外侧均加宽。

与曲线段两端相连的直线段也需加宽，由于采用电机车运输，因此取4m。

双轨曲线段巷道两条轨道中心线间距，比直线段两条轨道中心线间距加宽，即。

同时，两轨道中心线间距加宽起点从两端直线段开始，其长度取5m。

2、巷道净高度拱形巷道的净高度H系指自道碴面至拱顶内沿或锚杆露出长度的垂直高度，即H=h0+h3-hb。

式中：h：拱形巷道拱高h3：拱形巷道的墙高hb：巷道内道碴高度由于采用半圆拱巷道断面，因此拱高h为巷道净宽度的一半，即。

根据课本P10表1-6，取道碴高度hb ，道床总高度hc取，道碴面至轨道面垂高ha为。

拱形巷道的墙高h3的确定：（根据课文P6表1-2）（1）按架线电机车导电弓子要求计算：h3≥h4+hc-[（R-n）2-（K+b1）2]½h4：从轨面起电机车架线高度，取；hc：道床总高度，为360mm；R：拱形巷道半径，为；n：电机车导电弓子顶端两切线的交点处与巷道拱壁间最小安全间隙，取300mm；K：导电弓宽度的一半，取K=360mm；b1：轨道中心线与巷道中心线间距，为½（t+A），即；计算得拱形巷道的墙高h3≥。

（2）按管道的装设高度要求计算（双轨电机车）：h 3≥h 5+h 7+h b -[R 2-（A/2+m 1+D/2+b 1）2]½h 5：从道碴面起至管道悬吊高度，为200mm ；h 7：管道悬吊件总高，取900m ；m 1：电机车距管道间安全间距，取300mm ；D ：管道接头处最大直径200mm ；计算得拱形巷道的墙高h 3≥拱形巷道的墙高由上述计算方法中最大值决定，即，取h 3=。

3、巷道净断面积半圆拱巷道净断面积S=B （+h 3-h b ），经计算得净断面积为。

（五）巷道的风速验算根据《煤巷安全规程》，查课本P8表1-3可知，电机车巷道允许风速为，最高8m/s,最低1m/s 。

但是，为使矿井增产留有余地和经济风速的要求，一般不选用表1-3中所列的最高风速。

同时，《煤炭工业设计规程》规定，矿井主要进风巷的风速一般不应大于6m/s 。

风速计算公式：v=Q/SQ:根据设计要求通过该巷道的风量，为38m 3/s ；S:巷道的净断面积，为；计算得风速为s,符合安全规程规定。

（六）支护参数岩石平巷服务年限较长，因此可采用锚喷支护，它具有施工速度快、机械化程度高和成本低等优点。

根据围岩松动圈理论，松动圈为400mm ～1000mm 的为较稳定围岩，松动圈为1000mm ～1500mm 的为一般稳定围岩。

因围岩稳定系数f 为4～6，因此可取围岩松动圈厚度为1000mm 。

锚杆长度可按组合拱理论计算，公式如下：ααtg a tg l b -=·式中 l ——锚杆的有效长度，m ；b ——组合共厚度，即1000mm ；α——锚杆在松散体中的控制角，取45°；a——锚杆的间排距，取a=800mm，计算得，锚杆有效长度为。

本巷道采用锚喷支护，巷道净宽B为，穿过中等稳定围岩，服务年限长，因此，选用锚固可靠、锚固力大的螺纹钢树脂锚杆，每根锚杆安装2个药卷，锚杆长2000mm，杆体为Φ18mm螺纹钢，取混凝土喷射厚度T1为100mm，锚杆锚深l为1800mm，矩形布置，锚杆间排距均为800mm，加托板固定，锚杆外露岩面长度T2为100mm，锚喷厚度T为100mm。

（七）水沟参数水沟布置在人行道一侧，并加设盖板。

水沟盖板顶面与道碴面平齐，水沟底板掘进标高比巷道壁基础标高高出70mm。

水沟纵向坡度与巷道坡度相同，即4‰其中巷道横向水沟一侧坡度为2‰，并在水沟侧面壁上每隔一定距离开设Φ50mm泄水孔。

水沟断面为矩形断面，采用现浇混凝土进行支护。

岩石平巷最大涌水量为300m3/h，根据课本P11表1-7可知，水沟净尺寸如下：宽500mm，深450mm，净断面面积为，掘进断面面积为。

每米材料消耗量如下：盖板钢筋为m，盖板混凝土m, 水沟混凝土为m。

（八）巷道掘进断面尺寸根据课本P12表1-8常用拱形巷道断面计算公式（锚喷支护）。

巷道设计掘进高H1=H+hb+T=++T=；巷道计算掘进高H2=H1+δ，δ为计算掘进断面允许加宽值，取75mm，所以巷道计算掘进高H2=；巷道设计掘进宽度B1=B+2T=+=；巷道计算掘进宽度B2=B1+2δ=+=；巷道设计掘进断面积S1=B1+h3)=；巷道计算掘进断面积S2=B2+h3)=；（九）巷道断面特征表（十）每米巷道工程量及材料消耗量（1）拱和墙掘进体积V 1=S 1×1=；（2）墙脚掘进体积V 2= (T+δ)×l=×（+）= m 3；（3）巷道喷射材料消耗量V 0=[(B 2－T 1)T 1+2h 3·T 1]×l= m 3； （4）墙脚喷射材料消耗V 0’== m 3； （5）每米喷射材料消耗V 3=V 0+V 0’= m 3；（6）锚杆数量N=/M 2，其中P 1为计算锚杆消耗周长，P 1公式为P 1=+2h 3=，计算得N=根；（7）钢筋重量N*[l*π(d/2)2*ρ]= 式中 l ——锚杆长度，l= d ——锚杆直径，d=18mmρ——锚杆材料密度，ρ=7850kg/m 3 （8）树脂药卷消耗量N´=2*N=支； （9）粉刷面积S n =（B 2-2T ）+2h2=；二、巷道施工技术措施(一)钻眼爆破工作1、选择钻眼机具采用平巷掘进凿岩法，为达到月进度240m，可采用气腿式凿岩机，钻眼时可在同一工作面布置多台气腿式凿岩机同时钻眼，钻眼与装岩平行作业，机动性强，辅助工时短，便于组织快速施工。

根据课本《井巷设计与施工技术》P298可选用型号为YT-26的气腿式凿岩机，其主要性能如下：对于平巷掘进凿岩，可以选用一字型钎头，它具有冲击力集中、凿入深度大、凿速较高、制造和修磨工艺简单等优点。

此外，它价格便宜，配套的锥形钎、凿岩机便宜，便于携带。

可采用型号为直径为38mm的E(YK20)一字型钎头。

凿岩机台数可根据巷道宽度来确定，每宽配备一台。

巷道计算掘进宽度为，所以可配备7台气腿式凿岩机同时作业。