井巷工程设计要点doc 16页.docx
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井巷工程设计
1、
2、设计的方案要技术上可行，经济上合理；
3、设计要有较强的可操作性；
4、设计要调理清楚，有理有据，严谨周密；
5、设计要有个人的见解。
二、设计的组织
在指导老师的安排下，全班学生分为八个设计小组，每个小组由5、6名学生组成，设组长一名，负责小组协调管理。
每个小组在指导老师的指导下独立完成一个设计任务。
设计完成后，由设计指导老师组织进行答辩以评定各个小组的成绩。
三、时间安排
12月14日—12月23日
12月14日布置设计任务，准备设计资料
12月15日—12月22日各小组进行设计
12月23日设计答辩，总结
四、设计任务书
设计任务书二：
某铅锌矿山年设计能力为30万t。
该矿采用斜井开拓，其副斜井的倾角为25°，采用1.5t固定式矿车组提升。
该斜井穿过中等稳定的石灰岩层和白云岩层，其坚固性系数f=6～8,斜井需要通过的风量为60m3/秒，斜井掘进中估计用水量2～3m3/小时。
巷道内将敷设一趟直径为250mm的压风管，一趟直径为300mm的排水管和一趟直径为200mm的供水管。
试进行该斜井直线段的断面设计和施工设计。
一、设计的目的
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。
提高学生独立思考、认真处事、相互交流、合理解决设计中出现的问题的能力，使我们对《井巷工程》这门课程有了一个全面的认识，对该门课程所学到的知识、技能初步达到一个学以致用的目的。
二、设计任务
某铅锌矿山年设计能力为30万t。
该矿采用斜井开拓，其副斜井的倾角为25°，采用1.5t固定式矿车组提升。
该斜井穿过中等稳定的石灰岩层和白云岩层，其坚固性系数为f=6-8，斜井需要通过的风量为60m³/秒，斜井中估计涌水量为2-3m³/小时。
巷道内将敷设一趟直径为250mm的压风管，一趟直径为300mm的排水管和一趟直径为200mm的供水管。
试进行该斜井直线段的断面设计和施工设计。
三．倾斜巷道断面的设计
（一）.已知参数
1）.年生产能力为30万吨
2）.掘进中涌水量2-3m³/小时
3）.采用1.5t固定式矿车组提升
4）.斜井穿过中等稳定的石灰岩层和白云岩层,其坚固性系数f=6-8
5）.斜井需风量为60m3/秒
6）.巷道内敷设直径为250mm的压风管，一趟直径为
300mm的排水管和一趟直径为200mm的供水管
（二）.斜井断面形状及尺寸设计
断面形状选择时主要考虑的因素：
地压大小、巷道的用途及服务年限、支护材料与方式、巷道施工方法、通风阻力等。
由于该斜井穿过中等稳定的石灰岩层和白云岩层，且其坚固性系数f=6-8。
所以采用半圆拱形巷道断面。
要求规定采用1.5t的固定式矿车组提升，本矿山为铅锌矿，根据矿石比重与密度，我们选取了YGC1.2（6）型矿车，容积为1.2m3，符合1.5t的容重。
轨距根据矿山年产量30万t选取了600mm。
选取的固定式矿车外形参数如下：
轴距600mm，长1400mm，宽1050mm，高1200，车厢长1500，自重0.72t。
最小安全间隙根据《井巷工程》书中表1-2选取300mm。
由于是副斜井，根据《井巷工程》中第4章“斜井设计与施工”中的规定：
运输物料的斜井兼主要人行道时，人行道的有效宽度不小于1.2m，人行道的有效高度不小于1.9m。
所以我们选取了1.2m宽的人行道。
管路我们选择设在轨道另一侧，离墙50mm，还要防止与机车擦到，这样所以应适当的加宽，根据要求铺设的管道最大的一个直径，我们选择加宽400mm，所以断面的净宽度L=1200+50+1200+400=2850mm，
巷道净高度H=f+h3+h5
f-半圆拱巷道拱高，mm.
h3-半圆拱巷道墙高，mm.
h5-巷道铺轨道道渣厚度，mm.经查表取250mm
则，选择的半圆拱的半径为1425mm
净断面积为S=S1+S1=2.85×1.9+3.14×1.425×0.5≈7.7㎡
风速验算：
V风=60÷7.7=7.8m/s＜8m/s
四、井巷的支护
为了保持巷道的稳定性，使巷道在服务年限内，保证其有效的使用空间，首先需防止围岩发生变形或垮落，通常掘进后一般都要进行支护，在巷道施工中，支护工作占有较大的比重，它是与凿岩、装岩并列的主要的工序，其工序进度在一定程度上决定着成巷速度，支护成本常占有巷道工程成本的1/3～1/2.因此。
合理选择支护形式，搞好支护工作，对提高成巷进度、降低成本、加快矿山建设有着十分重要意义。
斜井有一定的倾角，要注意支护的结构的稳定性，目前我国斜井支护以锚喷支护为主，再加之该斜井通过的中等稳定的石灰岩层和白云岩层，其坚固性系数f=6～8，所以可以采用锚喷支护，且喷的厚度可以为100mm,则掘进面宽度为3050mm。
掘进面积为S=S1+S2=3.05×2.15+3.14×1.525×0.5≈9㎡
五、道床的选择
道床参数的选择是指钢轨型号,轨枕规格和道咋高度三者的确定。
巷道轨枕选择
使用地点
运输设备
轨枕规格／ｋｇ·ｍ１
斜井
箕斗人车
运送液压支架设备车
30，38
1.0t,1.5t
22
平硐
大巷
井巷车场
8t及以上机车
3t及以上矿车
2.4Mt/a及以上矿井送液压支架设备车
30
1.0t,1.5t
22
采区巷道
2.4Mt/a及以上矿井送液压支架设备车
30,22
1.0t,1.5t
22,15
对轨道敷设的要求是：
钢轨的型号应与行驶车辆的类型相适应，轨道敷设应平直，且具有一定的强度和弹性；在弯道处，轨道连接应光滑，接运输巷道内同一线路必须采用同一型号的钢轨；道岔的型号不得低于线路的钢轨型号；在倾角大于15°的巷道中，轨道的辅设应采取防滑措施。
轨枕的类型和规格应与选用的钢轨型号相适应。
常用的轨枕规格见下表。
单位：
mm
轨枕类型
轨距
轨型/kg·ｍ－１
全长
全高
上宽
下宽
木轨枕
６００
１５
２２
１２００
１２００
１２０
１４０
１２０
１３０
１５０
１６０
９００
１５
２２
１１６０
１６００
１２０
１４０
１２０
１３０
１５０
１６０
钢筋混凝土轨枕
６００
１５或２２
１１００～１２００
１２０～１５０
１１０～１３０
１４０～１７０
９００
≥３０
１５００～１６００
１５０～２００
１４０～１６０
１８０～２５０
预应力钢筋混凝土轨枕
６００
１５或２２
１２００
１１５
１００
１４０
道咋道床有钢轨及连接件，轨枕，道咋等组成。
轨道结构尺寸
导轨型号㎏/m
钢筋混凝土轨枕
木轨枕
H6/mm
H5/mm
H6/mm
H5/mm
8,9
320（260）
160（100）
300（250）
140（100）
11,12
320（270）
160（100）
320（260）
140（100）
15
350
200
320
160
18
350
200
320
160
22，24，
30
400
250
350
200
33
420
250
360
220
选自《井巷工程》表1-8
巷道运输量与机车矿车及轨道型号规格关系
运输量/万t
机车重量/t
矿车容重/m3
轨距/mm
轨道型号㎏/m
<8
人推车
0.5-0.6
600
8-9
8-15
1.5-3
0.6-1.2
600
12-15
15-30
3-7
0.7-1.2
600
15-20
30-60
7-10
1.2-2.0
600
22-30
60-100
10-14
2.0-4.0
600,762
22-30
选自《井巷工程》表1-7
由以上表可以可知选用25㎏/m的钢轨，钢筋混凝土轨枕轧面水平高400mm,道渣厚度为250mm轨距为600mm。
六、电缆布置的一般要求
1、人行道一侧最好铺设动力电缆
2、动力电缆和铺设电缆一般不要铺设在人行道一侧。
如必须铺设在同一侧，应各自悬挂，且将动力电缆布置在通讯、照明电缆的下方。
3、电缆与风水管平行铺设时，电缆要悬挂在管道上方，并隔开300mm以上的距离
4、在不连续支护的巷道中，为防止电缆被落石砸坏，应采用木钩或帆布带悬挂，其强度应保证有落石情况，木钩或帆布带能被打断，而不致砸断电缆
5、电缆悬挂高度应使矿车掉道时不致撞击电缆，电缆坠落时不致掉在轨道或运输设备上
铺设电缆时，两悬挂点间的距离不大于3m，两根电缆的上下距离不得小
七、水沟
在斜井中，水沟坡度与井巷的坡度相同，断面尺寸，参照平巷水沟的断面尺寸的选取，通常他比平巷水沟断面小得多，但水沟内水流速比较大，因此斜井的水沟一般要采用混泥土浇灌，若服务年限较短，围岩稳固性较好，井筒基本无涌水现象，也克不设水沟，斜井水沟除有纵向水沟外，在含水层下方，胶带机斜井的接头硐室下方以及井底车场和井筒连接处附近，应设横向水沟，总之，斜井整个底板不可以作为矿井的排水的通道，相反，斜井中的水应逐段截住，引往矿井排水系统,然而，由于该矿井的涌水量只有2～3m3/h,在井巷工程课本中86页有明确规定，当涌水量不大（小于5～7m3/h）时，可用气动或电动潜水泵将水排入矿车或箕斗、吊桶中，随同矿石一起提至地面排出，所以我们设计的巷道不用水沟，而采用矿车排水。
八、躲避硐室
在串车或箕斗提升时，按规定井内不准行人，，但在生产实践中，友必须有人检修抽空检查，维修、为保证检修人员的安全，友不影响生产，只好在斜井井筒内每隔一段距离设置躲避室，躲避硐室的间距在曲线段不超过15m，在直线段不超过30m，硐室的规格可采用宽1～1.5m,高不小于1.9m,深1.2m,位置设于人行道一侧，以便人员出入方便。
九、人行道
斜井人行道与平巷不同，通常按斜井倾角大小的需要，设置人行台阶与扶手，台阶踏步尺寸可按表4—3选取，一般在坡度为10°～15°时，设人行踏步，15°～35°时，设踏步及扶手，大于35°时，设梯子，扶手常用钢管或塑料管制作，位置应选在人行道一侧，距斜井井壁80～100mm,距轨道道渣面垂高约900mm,
表4-3斜井台阶尺寸
台阶尺寸
斜井坡度
16°
20°
25°
30°
台阶高度（r）
120
140
160
180
台阶宽度（h）
420
385
340
310
台阶横向长度
600
600
600
600
但是，运输物料的斜井兼主要行人时，人行道的有效宽度不小于1.2m.人行道的有效高度不小于1.9m,
十、斜井井筒断面布置形式
1、管道和水沟布置在人行道一侧，这种布置方式，管路距轨道稍远一些为好一旦发生跑车或掉道事故，管路不易被砸坏，而且管道架在水沟上面，断面利用较好，缺点是出入躲避洞，因管道妨碍，不够安全和方便
2、管道和水沟布置在非人行道一侧，这种情况下管道靠近轨道，容易被跑车或掉道砸坏，但出入方便，安全。
3、管道和水沟分开布置，管道设在人行道一侧，它与前面1的内容相同，但是需要加大人行道侧宽度
4、管道与水沟分开布置，管道设在非人行道一侧，它与2中相同，但人行侧宽度适当加宽。
串车斜井难免发生掉道和跑车事故，因此在设计应尽量不要将管道和电缆设在串车提升的井筒中，尤其是在提升频繁的矿井中
十一、斜井井筒断面布置要求
斜井井筒断面形状和支护形式的选择与平巷基本相同，但斜井时矿井的主要出口，服务年限长，因此斜井断面形状多采用拱形（半圆拱形、圆弧拱形或三心拱形）断面，用混泥土支护或喷锚支护
斜井井筒断面布置，系指轨道，人行道、水沟和管线等相对位置而言，井筒断面的布置原则，除与平巷相同之外，还要考虑以下几点
1、井筒内提升设备之间及设备与管道、电缆、侧壁之间的间隙，必须保证提升的安全，同时还要考虑到升降最大的可能性
2、有利于生产期间井筒的维护、检修清扫，及人员通行的安全与方便
3、在提升容器发生掉道或跑车时，对井内的管道或其他设备的破坏应降到最低的程度
4、串车斜井一般为进风（个别也作为回风井）井筒断面要满足通风要求
十二、矿车的选型
要求规定采用1.5t的固定式矿车组提升，本矿山为铅锌矿，根据矿石比重与密度，我们选取了YGC1.2（6）型矿车，容积为1.2m3，符合1.5t的容重。
轨距根据矿山年产量30万t选取了600mm。
选取的固定式矿车外形参数如下：
轴距600mm，长1400mm，宽1050mm，高1200，车厢长1500，自重0.72t。
运输设备类型
设备外形尺寸
轨距
架线高度H
线路中心线F
长l
宽b
高h
架线式
ZK1.5-6/100
2100
920
1550
600
1600-2000
1200
ZK1.5-7/100
1040
762
1300
ZK3-6/250
2700
1250
1550
600
1700-2100
1600
ZK3-7/250
762
1300
ZK7-6/250
4500
1060
1550
600
1800-2200
1600
ZK7-7/250
1360
762
1300
ZK7-6/550
4500
1060
1550
600
1800-2200
1600
ZK7-7/550
1360
762
1300
ZK10-6/250
4500
1060
1550
600
1800-2200
1600
ZK10-7/250
1360
762
ZK10-6/550
4500
1060
1550
600
1800-2200
1200
ZK10-7/550
1360
762
1200
1300
蓄电池式
XK2.5/48
2100
950
1550
600
1300
XK2.5/48A
2100
950
1550
762
1050
1300
XK6/100
4430
1063
1550
900
1500
运输设备类型
设备外形尺寸
轨距
架线高度
线路中心
长l
宽b
高h
固定式矿车
YGC0.5（6）
1200
850
1000
600
1100
YGC0.7（6）
1500
850
1050
600
1100
YGC1.2（6）
1900
1050
1200
600
1300
YGC1.2（7）
762
YGC2（6）
3000
1200
1200
600
1500
YGC2（7）
762
YGC4（7）
3700
1330
1550
762
1900
YGC4（9）
900
十三、断面布置图如下
十四、爆破参数的确定
爆破参数主要包括炮眼直径.炮眼深度.炮眼数目.单位炸药消耗量等。
1.炮眼直径
炮眼直径对钻眼效率.全断面炮眼数目，炸药消耗量和爆破岩石块度等与岩壁平整度均有影响。
目前国内岩巷掘进均采用直径27mm.32mm和35mm三种药卷，炮眼直径需比药卷直径大6~8mm左右,所以目前沿岩巷掘进的炮眼直径多采用35~42mm。
2．炮眼深度
合理的炮眼深度应以高速、高效、低成本、便于组织正规循环作业为原则。
采用气腿式凿岩机时，炮眼深度以1.8~2.5m为宜，眼深超过2.5m后，钻眼速度明显降低。
采用配有高效凿岩机的凿岩台车时，应向深眼发展，一般眼深可达3.0m以上。
3．爆破器材的选择
我国目前使用的，矿用炸药有硝铵类炸药和水炸药（乳化、浆化、水胶炸药）。
起爆器材一般采用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于135ms。
本次施工选用2号硝铵岩石炸药，8号雷管药卷直径选35mm,长度为200mm，质量为200g。
钻眼器材可以选用：
气腿式凿岩机、向上式凿岩机、导轨式凿岩机、凿岩台车等凿岩设备，钻炮眼直径为42mm。
4．炮眼布置
1）掏槽眼
掏眼槽一般布置在巷道断面中央靠近底板处，这样便于打眼时掌握方向，并有利于其他多数炮眼的岩石能借助于自重崩落，两眼底距离为200mm左右，眼深比一般炮眼深200mm。
每眼装药长度系数为0.4—0.6.适用于各种岩层。
可充分利用自有面，逐步扩大爆破范围；掏眼槽面积较大，适用于较大面积巷道，但因炮眼倾斜，掏槽眼深度受到巷道宽度的限制；碎石抛掷距离较大，易损伤设备和支护，当掏槽眼角度不对称时尤其如此。
此次施工使用圆锥形掏槽。
2）辅助眼
辅助眼又称崩落眼，是大量崩落岩石和继续扩大掏槽的炮眼。
辅助眼要均匀布置在掏槽眼与周边眼之间，其间距一般为500―700mm，炮眼方向一般垂直于工作面，装药系数一般为0.45―0.60.如采用光面爆破，则紧邻周边眼的辅助眼要为周边眼创造一个理想的光面层，即光面厚度比较均匀，且多与周边眼的最小抵抗线。
3）周边眼
周边眼是爆落巷道周边岩石，最后形成巷道断面设计轮廓的炮眼。
周边眼布置合理与否。
直接影响巷道成型是否规整。
现在光面爆破已经较为成熟，一般应按光爆要求进行周边眼布置。
光面周边眼的间距与其最小抵抗线存在着一定的比列关系你，即
K=E/W
式中，K为炮眼密集系数，一般为0.8―1.0，岩石坚硬时取最大值，较小时取最小值；E为周边眼距，一般取400―600mm，W为最小抵抗线。
5．选择装药结构与起爆方法
根据起爆药包所在位置不同，有正向装药与反向装药两种方式。
正向装药先将被动药包依次装入眼内，然后装入起爆药包。
所有药包和雷管的聚能穴一致朝向眼底，最后用炮泥填满炮孔。
反向装药，先将起爆药包装入眼底，然后再装被动药包，最后装满炮泥，并且雷管和药包的聚能穴一致朝向眼口。
这样炮轰波由里向外传播，与岩石朝向自由面的方向一致，有利于反射拉伸波破碎岩石，同时起爆药距自由面较远，爆炸气体不会立即从眼口冲出，爆炸能量能得到充分利用，因此能取得较好的爆破效果。
5．钻眼爆破安全及注意事项
（1）.钻眼爆破安全技术
钻眼爆破安全技术必须严格按《煤矿安全规程》有关规定执行。
一般应注意以下事项：
1、钻眼安全注意事项
1）开眼时必须使钎头落在实岩上，如有浮矸，应处理好后在开眼。
2）不应许在残眼上继续钻眼
3）开眼时给风闸门不要突然开大，待钻进一段后，在开大
4）为防止断钎伤人，推进凿岩机是不要用力过猛，更不要横向用力，凿岩时钻工应站稳，应随时提防突然断钎
5）一定要注意把胶皮风管与风钻接牢，以防脱落伤人
6）缺水或停水时，应立即停止钻眼
（2）.爆破安全注意事项
1）在规定的安全地点装配起爆药卷
2）爆破母线要妥善的挂在巷道的侧帮上，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贯通
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的距离
4）检查工作面20m范围内的瓦斯含量，并按《煤矿安全规程》有关规定处理
5）装药前要细心地将药卷送到眼底，防止擦破药卷、装错雷管段号、拉断角线。
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，以免受潮距爆
6）爆破后要等工作面通风散烟后，爆破员率先进入工作面，并进检查认为安全后方能进行工作
7）装药连线后应由爆破员与班组长进行技术检查，做好爆破前的安全布置
发现瞎炮应及时处理，如瞎炮是有连线不良或错连所造成，则可重新连线补爆；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。
炮孔布置之图如下：
根据
N=3.3×3√fS2所以N=29
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