井巷工程设计.docx

1、井巷工程设计井巷工程课程设计某矿井巷道断面设计与施工 班 级： 设 计： 指导老师：冯 老 师日 期：2012年12月前 言煤炭工业是国民经济中的基础工业，它为许多重要工业部门提供原料和能源。我国能源结构以煤为主的格局在今后较长的一段时间内不可能改变，国民经济的发展将对煤炭产业的增长提出更高的要求。而煤炭工业生产的发展，又取决于煤炭工业基本建设及开拓延伸工作能否及时的、持续不断的提供煤炭的场地。所以为了更好的将所学到的知识运用到实践当中，学习井巷课程设计是井巷工程课程的重要环节之一。为了使我们对井巷工程这门课程中所学的基本知识、基本理论及基本方法有个全面系统的掌握，并进行井巷设计和施工设计。通

2、过本设计，我们将对井巷工程课程有个深入的全面的了解，并学会利用各种工具书及参考文献资料，我们以团队协作的方式来解决设计中相关的问题。其任务是设计巷道断面施工图和巷道施工技术措施。通过设计来巩固学生所学的专业理论知识，使学生掌握巷道断面施工图和巷道施工措施的设计内容和编制方法，是学生得到一次分析和解决工程技术问题能力的基本训练，并且进一步提高学生的运算和绘图能力，培养学生独立阅读资料、掌握技术信息和编写技术文件的能力。 第一章 巷道概况一、巷道名称是第一水平东冀运输大巷，用于通风、行人、运输等，服务年限为15年以上。二、第一水平东冀运输大巷穿过中等稳定的岩层，岩石的坚固性系数=46 。三、本矿井

3、为高瓦斯矿井。四、第一平东冀大巷的流水量为320m3,巷道内敷设一趟直径为200mm的压风管路和一趟直径为100mm的水管；三趟动力照明电缆和一趟信号电缆。五、第一水平东冀运输大巷采用ZK14-9/550架线式电机车牵引1.5t矿车运输。六、第一水平东冀运输大巷的坡度小于 8；水沟坡度为3。第二章 巷道断面设计一、选择巷道断面形式年产240万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900轨距双轨运输大巷，其净宽在3m以上，又穿过中等稳定的岩层，故选用螺纹钢树脂锚杆和喷射混凝土支护，巷道为半圆拱形断面。二、确定巷道净断面尺寸（一）确定巷道净宽度B已知ZK146/550电机车宽A1

4、=1335mm、高h=1600mm；3t矿车宽1200mm、高1400mm。 根据煤矿安全规程，取巷道人行道宽c=840mm，非人行过一侧宽a=400mm。知本巷双轨中线距b=1600mm，则两电机车之间的距离为 1600（1335/2+1600/2）=265mm故巷道净:B=a1+b+c1=(400+1335/2)+1600+(1335/2+840)= 4175mm(二)确定巷道半圆拱形巷道的拱高:h0=B/2=4175/2=2087.5mm半圆拱半径:R=h=2087.5mm(三)确定巷道壁高h3:1.按架线式电机车导电弓子要求确定h3:式中，h4为轨面起电机车架线高度，按煤矿安全规程取h

5、4=2000mm；hc为道床总高度。选30kg/m钢轨，得hc=360mm,道渣高度hb=200mm；n为导电弓子距拱壁安全间距，取n=300mm;K为导电弓子宽度之半，K=718/2=359，取K=360mm；b为轨道中线与巷道中线间距，b=B/2a=4175/2930=1020mm。故:2.按管道装设要求要求确定h3:式中，h5为渣面至管子底高度，按煤矿安全规程取h5=1800mm；h7为管子悬吊件总高度，取h7=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；b2为轨道中线与巷道中线间距，b=B/2c1=4175/21507.5=580mm。3

6、.按人行高度要求确定h3:式中，j为距巷道壁的距离。距壁j处的巷道有效高度不小于1800mm。j=100mm，一般取j=200mm。综上计算，并考虑一定的余量，确定本巷道壁高为h3=1800mm。则巷道高度:H=h3hb+h0=1820220+2087.5=3687.5mm（四）确定巷道净断面积S和净周长P净断面积为:S=(0.39B+h2)式中，h2为道渣面以上巷道壁高，h2=h3hb=1820220=1600mm。故净断面积:S=4175(0.394175+1600)=13477943.75mm2=13.48净周长:P=2.57B+2h2=2.574175+21600=13.93m(五)用

7、风速校核巷道净断面积已知通过大巷风量Q=70m3/s，代入v=Q/S=70 /13.48=5.1970m3/s设计大巷净断面积、风速没有超过规定值，可以使用。（六）选择锚喷支护，根据巷道宽4.175m。穿过中等稳定岩层即属类围岩、服务年限在于15年等条件，确定选用锚固可靠、锚固力大的螺纹钢树脂锚杆喷射混凝土，杆体为18mm螺纹钢，每孔安装两个树脂药卷。锚杆长度2.0m,呈正布置，其间排距0.80m0.80m，托板为8mm,厚150mm150mm的方形钢板。喷射厚T1=100，分两次喷射，每次喷50mm厚，故支护厚度T= T1=100mm。（七）选择道床参数根据该巷道通过运输设备，已选用30kg

8、/m，其道床参数hc、hb分别为410mm和220mm,道砟面至轨面高度ha=hc-hb=410-220=190mm,采用钢筋混凝土轨枕。（八）确定巷道掘进断面尺寸巷道设计掘进宽度： B1=B+2T=4175+2100=4375mm巷道计算掘进宽度： B2= B1+2=4375+275=4525mm 巷道设计掘进高度： H1=H+Hb+T=3687.5+220+100=4007.5mm巷道计算掘进高度： H2= H1+=4007.5+75=4082.5mm巷道设计掘进断面积：S1= B1 (0.39B1+h3)=4375（0.394375+1820）=15.43巷道计算掘进面积;S2= B2

9、(0.39B2+h3)=4525（0.394525+1820）=16.22三、布置巷道内水沟和管缆已知通过该巷道的水量为320 m3/h，现采用水沟坡度为3，查表得深500mm，水沟宽500mm，水沟净断面积0.250；水沟掘进断面积0.306，每米水沟盖板用钢筋2.036，水沟用混凝土0.161。管子采用托架的形式架设在人行道一侧，电力电缆挂在非人行道一侧，通信电缆挂在人行道一侧。四、计算巷道掘进工程量及材料消耗量每米巷道拱与墙计算掘进体积:V1=S21=16.22=16.22m3每米巷道墙脚计算掘进体积;V3=0.2(T+)1=0.2(0.1+0.075)1=0.04每米巷道拱与墙喷射材料

10、消耗：V2=1.57(B2-T1)T1+2h3T11 =1.57(4.525-0.1)0.1+21.820.11=1.059m3每米巷道墙脚喷射材料消耗：V4=0.2T11=0.20.11=0.02m3V=V2+V4=1.059+0.02=1.79 m3每米巷道锚杆消耗：式中P1为计算锚杆消耗周长，P1=1.57B1+2 h3=1.574.375+21.82=10.5m；MM/为锚杆间距、排距，M=M/=0.8m根折合质量为N*l(d/2)2=15.782.03.14(0.018/2)27850=64.53kg式中l为锚杆长度，l=0.2m；d为锚杆直径，d=18mm；p为锚杆材料密度，p=7

11、850kg/m3.每排锚杆数：N0.8=0.815.78=12.613根每米巷道粉刷面积：Sn=1.57B3+2h2式中B3为计算净高，B3= B2-2T=4.525-20.1=4.325m故Sn=1.57B3+2h2=1.574.325+21.6=10m3五、绘制巷道断面施工图（1：50）、编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗表运 输 大 巷 特 征围岩类别断面面积（m2）设计掘进尺寸（mm）喷射厚度（mm）锚 杆（mm）净周长（m）净面积设计掘进宽高型式排列方式间排距锚杆长直径13.515.4343754007.5100螺纹钢树脂锚杆方形80020001814.68围岩类别计算掘进工程

12、量（m3）锚杆数量（根）材料消耗粉刷面积（m2）巷道墙脚喷射材料（m3）钢筋（kg）树脂药卷（根）16.220.0415.781.07964.5332.2710运输大巷每米工程量及材料消耗第三章 巷道施工一、施工方案（一）、掘砌作业方式，成巷速度掘进工作面实行“三八”工作制，两班掘进，一班喷射混凝土；掘进班负责打顶部锚杆，每循环进尺1.8m,日循环3.6m。施工中采用多工序平行作业。二、凿岩爆破作业（一）凿岩机具及爆破器材的选择钻眼设备：本巷道穿过中等稳定围岩，采用气腿式（型号为7655）凿岩机。爆破器材： 1、炸药选用本次施工采用的35200g200mm三级乳化炸药。2、雷管选用起爆器材一般

13、采用8号雷管，延秒、半秒、毫秒等都能满足使用，但是在穿过有瓦斯的底层时， 不能选用有瓦斯的雷管，毫秒延期雷管时间也不能大130ms。煤矿安全规程第320条： 在采掘工作面，必须使用煤矿许用瞬发电雷管或煤矿许用毫秒延期电雷管。使用煤矿许用毫秒延期电雷管时，最后一段的延期时间不得超过130mm。不同厂家生产的或不同品种的电雷管，不得掺混使用。不得使用导爆管或普通导爆索，严禁使用火雷管。3、起爆器材的选用此次施工选用型号为MFB-80A的电容式发爆器，引发能力为80/发，峰值电压为950/V，主电容量为40*2/F，输出冲能27/A2ms，供电时间4-6/ms，最大外阻260/。三、爆破参数的确定1

14、、单位炸药消耗量：本次施工巷道的岩石围岩系数为4-6，巷道断面积16.22m2，且为光面爆破，所以根据上表选取单位炸药消耗量为1.48个/m3。2、炮眼直径：本次施工巷道的围岩系数为4-6，我选用炸药卷直径为35mm,所以炮眼直径为45mm。3、炮眼深度：本次施工中设定计划月进度为190m,规循环率设为0.9，每日完成掘进的循环次数为4，炮眼利用率为0.9。即炮眼深度选为2.0m。4、炮眼数目： 即取炮眼数目为46个。（三）爆破作业1、打眼：我们采用5台气腿式（型号为7655）凿岩机进行打眼工作，3台专进行钻眼工作，2台备用。钻眼安全注意事项钻眼工作必须严格按煤矿安全规程和矿山井巷工程及验收规

15、范有关规定执行，一般注意以下8点：（1）钻眼工作必须严格按照爆破图表的要求，掌握好眼位、眼深及其角度，发保证钻眼质量。对光面爆破，周边眼应画线并标定眼位。（2）开眼时，必须使钎头落在实岩上，如眼处有浮矸，应处理后再开眼。（3）不准在残眼内继续钻眼。（4）为避免断钎伤人。钻眼工要精神集中，时刻注意前后左右之间的关系，多台作业时，禁止交叉钻眼，禁止钻前钻钎下有人。（5）钻眼时，凿岩机、钻杆与钻眼方向要保持一致。推力要均匀适量，不要过大，下扎眼要适当提钻减压，发防夹钻断钎。（6）钻眼过程中，要经常检查风水管接头是否牢固，有无脱落现象，如连接不好应停钻处理后再作业，缺水或停水时应立即停止钻眼。（7）钻

16、杆与钻头连接要牢固，钻眼过程中，发现合金片脱落，必须及时更换钻头。（8）钻完眼后，应将钻眼工具、设备等全部撤到安全地点存放。2、装药及装药结构本次爆破采用正向装药。3、联线本次爆破采用串联方式。4、放炮爆破安全注意事项（1）在规定的安全地点装配起爆药卷。（2）爆破母线要妥善地挂在巷道的侧帮上，并且要和金属物体、电缆、电线离开一定距离；装药前要试一下爆破母线是否导通。（3）装药前应检查顶板情况，撤出设备与机具，并切断除照明以外的一切设备的电源，照明灯及导线也应撤离工作面一定距离。（4）检查工作面20m范围内瓦斯含量，并按煤矿安全规程有关规定处理。（5）装药时要细心地将药卷送到眼底，防止擦破药卷、

17、装错雷管段号、拉断脚线。有水的炮眼，尤其是底眼，必须使用防水药卷或药卷加防水套，以免受潮拒爆。（6）装药、联线后应有爆破员与班、组长进行技术检查，作好爆破前的安全布置。（7）爆破后要等工作面通风散烟后，爆破员率先进入工作面，并经检察认为安全后方能进行工作。（8）发现瞎炮应及时处理，如瞎炮是由联线不良或错联所造成，则可重新联线补爆；如不能补爆，则应在距原炮眼0.3m外钻一个平行的炮眼，重新装药爆破。5、通风本次施工采用局部BKJ66- 1子午加速型系列局部通风机进行混合式通风，常用5.5kw 和11kw两种。本次施工选中压风机配套选用胶布风筒（含胶30），抽风机配套选用带有刚性骨架的可伸缩性风筒

18、。这种通风机是在柔性风筒内每隔一段距离，加钢丝圈或螺旋形钢丝圈。可用于抽出式通风，又具有可伸缩的特点。通风距离在200m以内选用直径为400mm的风筒；通风距离为200600的选用直径500mm的风筒；通风距离在5001000m选用直径600800mm的风筒；通风距离在1000m以上选用直径为8001000mm的风筒。（四）爆破图表巷道施工采用光面爆破技术。这次爆破使用三级乳胶炸药，通过计算，求得所需炸药190卷，共37.2kg；毫秒延期电雷管45个，全断面一次爆破；掏槽方式为直眼掏槽中的菱形掏槽，掏槽眼为4个。爆破原始条件以及、爆破参数及预期爆破效果见下，炮眼分布见附件图。 三、装岩与调车1

19、、装岩机械的选择及主要技术特征，生产能力的估算本次施工选择型号为ZLC-50型侧卸式装载机一台。以下是ZLC-50型侧卸式装载机的主要性能：（1）、采用双摇臂反转六连杆机构，掘起力大、铲切有力、作业效率高；（2）、液压系统空流损失小，热平衡改善，液压件使用寿命长 （3）、工作装置动作平稳快速，作业循环时间短，生产率高；（4）、匹配合理，联合工况牵引力大。（5）、双涡轮液力变矩器，可减少档位数，方便操作。单杆操纵变速系统，操纵简便。（6）、卸载高度高、卸载距离大、转弯半径小、作业灵活，适应各种场合作业要求。（7）、四轮双管路钳盘式制动，后置储气罐，保证操作更安全可靠。（8）、采用恒流开式回路，高

20、低速转向性能一致， 直线行驶平稳，轻便灵活。（9）、配备潍柴WD61567G3、上柴D6114ZGB、C6121ZG09e等功率强大的四冲 程、六缸、涡轮增压发动机和性能优越的建德桥箱，能适应各种恶劣工况；（10）、整机外形优美流畅，驾驶室采用新 型复合装饰材料，配备冷暖空调，视野更开阔。2.调车方法巷道掘进调车采用活动错车场调车方式。为了缩短调车时间，将固定道岔改为翻框式调车器，浮放道岔等专用调车设备，这些设备可紧随工作面向前移，能经常保持较短的吊调车距离，装载机的工作时间可达30%40%。浮放道岔结构简单，可以移动，现场可自行设计与加工。两台装载机同时装岩的情况下使用方便。三、巷道支护为了

21、保证巷道围岩的稳定，防止出现围岩垮落或产生过大变形，无法满足正常的生产的安全要求，巷道掘进后一定都要立即进行支护。从目前各类支护形式及支护效果上来看，巷道支护主要分为三种类型：第一种为被动支护形式，包括木棚支架、钢筋棍凝土支架、金属型钢支架、料石碹、混凝土及钢筋混凝土碹等；第二类是以各类普通锚杆支护为主，旨在改善围岩应力学性能的积极支护形式，包括锚喷支护，锚网支护等；都三类是以高强预应力锚杆和注浆加固为主的积极主动加固形式，如锚喷支护等，能明显改善破裂岩体力学性能，支护结构整体性好，承载能力高，支护效果好。5.1 临时支护巷道临时支护就是在井巷施工中，在掘进工作面架设永久支护之前架设的维护巷道

22、安全和工作空间的一种临时支架，以保护掘进施工人员的安全，在适当时机可改为永久支护。巷道临时支护的特点是，服务期限短，并紧跟工作面；除锚喷支护外，临时支架均可回收复用；若用锚喷作临时支护，则其可以作为永久支护的一部分。其特点为： (1)节省坑木；支护简单，节省材料； (2)支护可紧跟工作面，不留空顶，有利于安全； (3)既是临时支护，又是永久支护的一部分，经济安全；掘进工 (4)喷射时粉尘浓度较大，需加强防护措施，如可采用潮喷、湿喷或佩戴防尘用具。 (5)可以根据岩石情况确定锚杆数量及排列方式； (6)可配合钢带或金属网，以扩大维护顶帮面积。5.2 巷道永久支护本巷道结合巷道支护原理、方法，选用

23、锚喷支护施工的方法。喷射混泥土施工，时间沙石料，水泥和速凝剂，水等材料，借助喷射机高速喷敷在岩面上，形成混凝土喷层，用以支护围岩。 喷射混凝土层具有一定的轻度和变形能力，是新奥法施工中的标准支护手段，其最大的特点是能立即封闭新开挖暴露出的岩石，能很快获得较高的强度，从而可迅速发挥支护的作用。地下洞室用喷射混凝土支护，不但可避免岩石风化，还可起防渗作用。喷敷在岩石表面的喷射混泥土，具有与岩石固结并加固表面的性能，它可将单个松散岩块胶结在一起，填充岩石的裂隙和凹陷，从而减少隧洞周边应力集中，喷射混凝土层与所支护的岩层共同承受着压力或由局部荷载引起的剪应力，因此，可改善围岩条件。锚杆支护和喷射混凝土

24、支护虽各有优点，但也都有不足之处。锚喷联合支护，恰能做到使两者相互取长补短，互为补充，是一种性能更好的支护形式。锚杆与其穿过的岩体形成承载加固拱，喷射混凝土层的作用则在于封闭围岩，防止风化剥落，和围岩结合在一起，能对锚杆间的表面岩石起支护作用。锚喷支护突破传统的支护形式和支护理论，不再是消极的承受围岩压力，而是尽量保持围岩的完整性，限制岩石的变形、位移和裂隙发展，充分发挥岩体自身的支承作用。把围岩从荷载变为承载，变消极因素为积极因素，这是锚喷支护和一切旧支护形式最根本最本质的差别，也是锚喷支护大大优于其他支护形式的根本所在。锚喷支护的优点：机械化程度高，减轻工人的笨重体力劳动。在平巷和立井施工

25、中，料石砌碹，每个工人一个班搬运料石多则一万多井，而锚喷支护，除喷射手劳动强度较大外，其余工序都是机械操作。随着平巷喷射混凝土简易机械手的推广，以及立井喷射机械手的使用，为实现锚喷支护全部机械化施工打下良好的基础。锚喷支护可以紧跟工作面，取消临时支护，基本上解决支护落后掘进的矛盾。支护后的巷道失修率低，维护方便，并且可以处理冒顶，有利于安全生产。5.3 永久支护技术措施及质量要求强度：现场检测，喷大板法或喷模法、现场取样（凿方法或钻取并点荷载试验方法）以及拔出试验法等。厚度：有针探法、打孔尺量或取芯法检测。工程规格尺寸：包括挂线尺量法、激光测距法、超声波测距法等。观感质量：有无漏喷、离鼓现象；

26、有无仍在扩展或危及使用安全的。裂缝；漏水量；钢筋网有无外露；喷射混凝土表面平整密实。工程基础深度检测：锚杆喷射混凝土支护技术规范规定：（1）喷射混凝土支护工程应设基础，基础深度不小于100mm。（2）采用机械搅拌，混合料应随拌随用，不掺速凝剂时存放时间不应超过2h，掺速凝剂时存放时间不应超过20min。（3）喷射前应清洗岩面，水灰比。（4）速凝剂掺量应通过试验确定。混凝土的初凝时间不应大于5min，终凝时间不应大于10min。（5）分层喷射时，第一层喷射厚度：墙，；下一层的喷射应在前一层混凝土终凝后进行，当间隔时间超过2h，应先喷水湿润混凝土的表面.（6）喷射前应埋设控制喷厚的标志.FQZ混凝

27、土取芯钻机与HQC-40混凝土强度检测仪配合使用，是锚喷支护工程中检测混凝土强度的专用工具。HQC40混凝土强度检测仪主要用于检测锚喷巷道喷射混凝土的强度，亦可检测岩石的强度等级。第四章 技术经济指标序号项目单位指标备注1巷道设计长度m2煤层厚度m3煤层倾角4煤（岩）坚固性系数4-65巷道倾角6巷道掘进断面积13.57巷道净断面积16.228支架类型锚喷支护9掘进方式炮掘10装运方式机车11循环进尺1.812每昼夜循环数个413每昼夜进尺m14在册人数人15工作面定员人16直接工效率m/工17平均月进尺m/月19018炸药消耗量Kg/m20.619雷管消耗量个/m2520坑木消耗量/m第五章

28、安全技术措施一、顶板管理1、锚杆眼必须按照作业规程的间排距施工，锚杆至迎头的间距必须小于锚杆的设计排距。当班验收员逐排检查并做好施工记录。2、打眼前，必须敲帮问顶，撬掉活矸，并架设好临时支架。钻眼应按事先标定的眼位钻进。钻完后应将眼内的岩粉和积水清理干净。3、锚杆眼必须当班打当班锚，做到打一个眼锚一根杆。4、锚杆眼必须按照规定角度打眼，不得顺层面、裂隙打眼，其与井巷轮廓线或岩面夹角不小于75，当班验收员检查并做好记录。锚杆孔深度按设计长度打眼，当班验收员逐孔检查并做好施工记录。5、锚杆锚固力达到设计值的要求，巷道每10m必须对锚固力检查一组，每组检查不少于3根锚杆，并做好检查记录。6、巷道喷射

29、砼前必须检查其掘进断面是否符合质量要求，欠挖部分必须修整好。锚杆安装和金属网铺设要符合设计要求。7、喷射砼前必须冲洗岩面，并在巷道拱顶和两帮安设测定喷厚的标志。喷射砼支护时，必须设墙角，墙角深度不得小于100mm。二、装岩运输为防止事故的发生，机手在操作侧卸式装载机的时候，应注意以下几点安全事项： 1、机器工作前必须通知附近人员撤离，避免挤碰人员和设备的事故发生；2、操作中应经常检查电缆是否完好，避免压坏，避免与油管发生摩擦，引发火灾事故。应保证所有操作按钮完好；3、装岩前，应对岩堆洒水灭尘，无论没水或洒水装置损坏，都不能开机装岩； 4、装载机上的照明装置一定要完好，使工作人员有一个良好的视线，避免挤伤人员的事故发生。同时良好的照明对提高生产效率也是非常有利的； 5、装载机工作和检修时，工作人员，特别是区（队） 长要注意掘进头的情况。发现有透水、冒顶、煤岩突出征兆时，应立即组织人员撤离到安全地方，并采取相应的措施；6、当装载机举起铲斗时严禁人员在铲斗下方操作或进行检修。必须进行修理时，应有可靠的安全措施； 7、司机离开机器时必须切断电源。非机组操作人员不得擅自操纵机器，以免误操作而伤人。此外，检修结束后，等所有工作人员撤离机器周围后方可开机试车；8、不得用装载机进行调车。轨道的铺设，应保