西南科技大学井巷工程竖井断面设计

井巷工程设计作业

竖

井

断

面

设

计

井巷工程之竖井断面设计

已知：某矿为竖井开拓，年产量90万T，服务年限55年。井筒穿过的岩层普氏系数f=4～6。竖井提升高度为450m，选用4﹟a双层双罐笼。井筒内敷设

300mm 压风管一条，250mm 排水管两条，150供水管及放水管各一条，4条动力电缆，3条电信线。设梯子间。井筒通过的风量为190m3/s 。 （一）井筒断面的形状的选择

该井筒担负这整个矿山主要的提升任务，服务年限长，所以选择圆形断面井壁采用整体式混凝土支护。 （二）井筒断面尺寸的确定

1.选择井筒装备，确定井筒断面布置形式

由于该竖井提升高度大、提升钢丝绳终端的荷载大，选用钢轨罐道、工字钢做罐道梁。该井筒选用4#a 双层双罐笼并布置梯子间。选取书上图2-4e 的布置形式，但是要将单侧罐道梁变为双侧罐道梁。

2.初选灌道、罐道梁、梯子梁的型号、尺寸

根据提升容器及布置形式，参考类似矿山的经验、初选： 罐道：38m kg ；主罐道梁（1、2号）：I28a ；次梁（3号）：I25a ；梯子梁：[14b 。 3.确定提升间和梯子间的断面尺寸

如上图所示，双侧罐道的罐道梁中心线间距可以有以下公式求得： 211E B E C ++= 4232E B E C ++= 式中 1C — 1、3号罐道梁中心线距离，mm 2C — 1、2号罐道梁中心线距离，mm

1E 、2E 、3E 、4E — 罐道梁与罐道梁连接部分尺寸，根据初选的罐道、罐道梁参数。分别取1E =196mm ,2E =3E =4E =199mm

1B 、2B — 两侧罐道之间的距离，mm 。其值可以按提升容器类型查表2-4、表2-5，该井筒是用4#双层双罐笼，由表2-4查得此间距为

1B =2B =1530mm

故 ：mm C 192519915301961=++= mm C 192819915301992=++= 梯子间尺寸3C 、M 、N 用下列公式计算： 2m 600600 C 3S +++= 式中 600 — 梯子孔宽度， mm

m — 梯子孔至2号罐道梁的距离，mm ，取 mm 100； S — 2号罐道梁的宽度，mm ，查表22-，mm S 122=

故：

mm 13612122

1006006003=+

++=C

mm M 1520607002=+⨯

=）（ 式中 700 — 梯子孔的长度，mm

600 —梯子梁的宽度，mm 一般用 。14b [

如上图所示，梯子梁偏离井筒中心线的距离是J ，通常取mm J 400~200= 故 ：J M N -= 本设计中 J 取 mm 200 则 mm N 132********=-= 4.井筒净直径的确定

根据求得的提升间和梯子间的断面尺寸，可以采用解析法和作图法确定井筒近似

直径以及罐笼在井筒中的位置。解析法计算比较繁琐，而作图法比较方便，可以满足设计的要求，所以选择作图法求出井筒的净直径，其步骤如下：

按计算的提升间、梯子间平面结构布置尺寸，以1:50的比例画得的图如下

19,6

153

19,9

19,9

153

19,9

136,1

20

152

132

145

330

145

330

192,5192,8

E 1=B 1=E 2E 2=B 2=(E 3)(E 4)

E 2C 3=J=

N=

M=

3#2#

1#

C 1=C 2=L=

L=b=b=

从靠近井壁的罐笼两个拐角引罐笼收缩边的垂直平分线，并取l -r ∆得到A 、B 两点气宗l 为提升容器到井壁的最小安全距离，一般mm l 200=r ∆为罐笼的收缩值，根据3C 和J 的值可得到C 点。过C B A 、、三点做圆，其圆心即为井筒的中心。从图中可以量得井筒直径是mm 5625，井筒中心线到1号罐道梁中心线的距离0d 为mm 496，直径按mm 500的模数进级，取直径为mm 600为方便施工0d 取整，

mm 500d 0=

5.验算安全间隙及梯子间尺寸3C

r d b E B L R l ∆+++++⎪⎭

⎫

⎝⎛-=202

12

)22(2≥mm 200

≥-+-=202

23d C J R C 2

600600S m +

++ 如果不能满足要求则修正0d 值，再进行验算直至满足要求为止。

127)5002

1450

19921530()23300(

300022+++++-=l =386mm >200mm 156519285002003000223=-+-=C mm >1361mm

验算符合要求 6.风速验算 按下式验算风速v 允v S Q

v ≤=

1

式中 Q — 通过井筒的风量，s m 3；Q =190s m 3

1S —减去井筒装备和其它固定设备尺寸后的井筒净断面积，通常可以

由井筒净断面积S 估算，1S =s 85.0本设计1S =2203.246)4/(85.0m =⨯⨯π

允v —按规程要求井筒允许通过的最高风速，s m 查表101-得

允v =8s m

故： v =

91.703

.24190

==s m <8s m 。风速验算符合要求 （三）支护厚度的选择

参照表11-11取井筒混凝土井壁的厚度是mm 350，故井筒掘进直径径D =mm 6700 （四）管缆布置

按照管缆布置原则，结合该井的条件，管缆布置如竖井井筒断面图所示。