采矿井巷工程课程设计说明书

1.设计的目的

本课程设计是“井巷工程”课教学的重要环节，通过本设计，使学生熟悉设计的程序和方法，培养学生独立分析和解决问题的能力，为毕业设计打下基础。

2.设计条件及服务年限

2.1地质条件

矿山第一水平石门大巷所通过岩层的普氏系数f＝2～4，为稳定性较差岩层，涌水量400m3/h ，风量60m3／s 。主井与副井所通过岩层f＝4～6，中等稳定，风量均按80 m3／s考虑。该矿井属于低瓦斯井。

2.2生产能力及服务年限

矿山年产量200万t，其第一水平服务年限30a。

2.3井筒装备

主井为双箕斗井，箕斗容积2.5m3，型号为FJD2.5（5.5）型。主井内铺设Φ300mm排水管2条，并设有梯子间。

副井为双罐笼井，采用3＃单层罐笼（YJGG－2.2型）。副井内铺设有Φ200mm 供风管2条，Φ100mm供水管1条，2条动力电缆，3条照明和通讯电缆，设有梯子间。

2.4运输设备及装备

石门运输巷为双轨运输大巷，内设水沟，铺设有供风管2条，Φ80mm供水管1条，动力电缆1条，照明和通讯电缆3条。

电机车型号：ZK14－9／550；

矿车型号：MG1.7-9。

3.主井

3.1选择井筒断面形状

选圆形，因为圆形断面受力条件好，通风阻力小，并且符合当代施工工艺，便于施工支护，适用于井筒服务年限大于15年的矿山，该矿服务年限较长，故选用圆形井筒。

3.2选择罐道形式及材料：

选用槽钢组合罐道，材料为18号槽钢，其断面尺寸为200mm×200mm。（书308）

主罐梁选用28a号工字钢，其高×宽=280mm×122mm；次罐梁为20a工字钢，其高×宽=200mm×100mm；梯子梁主梁选20a工字钢，高×宽=200mm×100mm;梯子小梁选用14号工字钢，高×宽=140mm×80mm。(手册3表附-6-1)

3.3确定净断面尺寸：

1）箕斗布置及其相应尺寸，mm

箕斗型号：FJD2.5(5.5),其最大外形尺寸：

长×宽×高＝1236mm×1452mm×4831mm

002L m h b =++

1

()2

x L A =

+ 式中： L —─箕斗两侧罐道梁中心线间的距离

0m —─箕斗两罐道间的间距;一般情况下0m =A+2c

=1452+2×62=1576

A —─箕斗的宽度;取A ＝1452

a —─罐道宽度；取a=62（设计3,1149页） h —─罐道的高度;根据型号取 h=200

0b —─同一根罐道梁双侧安装罐道时，两罐道底面的间距，等于罐道梁的宽度加上两垫板的厚度t 。0b =1/2（122+100）+2×10=131mm

t —─罐道卡与罐耳之间的间距;一般取t=10 x —─罐道梁中心线至箕斗外边缘的距离。

故 L ＝1576+2×200+131=2107 x=1/2(2107+1452) =1780

断面尺寸计算图

2)梯子间的布置及其结构尺寸，mm

M=1200+m+b

3

/2

S=H-d

式中 M——梯子间短边梁中心线与井壁的交点至梯子主梁中心线间距

m——梯子间安全隔栏的厚度，金属梯子间m=80

b

3

——梯子主梁或罐道梁的宽度

H——梯子间的两外边次梁中心线间距，即梯子间长度，取≥1600mm，平台上梯子孔左右宽度应不小于600mm，前后长度应不小于700mm，梯子梁宽均按100mm计算

S——梯子间短边次梁中心线至井筒中心线的距离

d——梯子间另一短边次梁中心线至井筒中心线的距离，考虑安装应不小于300mm，取d=350mm

M=1200+80+122/2=1341

H=1600

S=1600-350=1250

3）用图解法确定井筒直径：

根据已有尺寸用CAD作图，量测出直径为5007mm，由于直径小于6.5米，则应按0.5米进级，故井筒直径D=5500mm

4）验算并调整M，Δ

1，Δ

2

Δ2=R- [x2+（C+e）2] 1/2 ≥200

Δ1=（R2-S2）1/2+e-M-B- b2/2≥150

M=（R2-S2）1/2+e-B- b

2/2-Δ

1

≥m+1200+ b

2

/2

Δ1——箕斗最突出部位距梯子梁内边的安全距离Δ2——箕斗最突出部位与井壁间的安全距离c——井筒中心线至罐道中心线的距离

R——井筒近似净半径

B——罐道中心线距箕斗一端的距离，B=726 C——罐道中心线距箕斗另一端的距离，C=726

b 2——梯子梁的宽带，b

2

=100

e——井筒中心至罐道梁（最近的）中心的距离m=80

经计算，得Δ

2=230，Δ

1

=245，M=1341

3.4风速验算：（课本313）

max 0

Q

v v s =

≤ 式中： Q —─通过井筒的风量，m 3/s;取Q ＝80m 3/s

v —─井筒内实际风速，m/s

0s —─井筒内通风有效断面积， m 2

;井内设梯子间时，0s s A =-

A —─梯子间等面积，A 可取2.0m 2

max v —─主井井筒允许的最高风速，m/s

《煤矿安全规程》规定 ，专为升降物料的井筒，max v =12 m/s 则：v=80/0.25×3.14×4.5²-2.0=5.8<12 m/s 故井筒净直径满足通风要求。 3.5选择支护方式及支护参数：

该井筒穿过中等稳定岩层即Ⅲ类围岩（课本16），服务年限大于20年，故采用整体浇注混凝土支护，井壁厚度为T ＝300mm （手册3，164页184页） 3.6计算各部分尺寸

把2条Φ300mm 排水管布置在梯子间右侧，管路用U 型螺纹卡固定在罐梁上，具体情况见断面图。

3.7计算材料消耗（每米井筒） 井筒净周长：P=πD =3.14×5.5=17.27m

井筒净断面积： S1=πD ²/4=3.14×5.5²/4=23.75m ² 井筒设计掘进断面数：S2=0.25×π(D+2T)²=29.21m ² 每米井筒的掘进体积：V 1=S 2×1=29.21m 2×1m=29.21m 3

每米井筒浇注混凝土消耗材料：V 2＝（S 2-S 1）×1＝（29.21-23.75）×1＝5.46m 3 每米井筒粉刷面积：Sn=P ×1=17.27×1=17.27m 2

每米巷道罐道梁消耗：罐道梁埋入井壁的深度取壁厚的2/3，即200mm ，从图中测量井筒断面上共用28a 型钢罐道梁长8.0m 重量取43.4kg/m ， 20a 型钢罐道梁长5.3m 重量取33kg/m ，14号工字钢罐道梁长3.6m 重量取16.9kg/m ，罐道梁层间距为4.168m 。（课本308页）故每米巷道罐道梁消耗钢材： （8.0×43.4+5.3×33+3.6×16.9）/4.168=145.74kg

罐道消耗：每米罐道重量为38kg/m ，一井筒内布置四条罐道，所以，每米竖井所需罐道为38×4=152kg/m 。