井巷工程设计说明书Word文档下载推荐.docx
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第一章巷道断面设计
某金属矿年产设计能力为5万吨/年，设计其中段主运输平巷，服务年限为5年，长50米，采用电机车矿车运输，通过岩层的普氏系数f=3-6，为松软破碎岩层，多为致密泥灰岩，普通砂岩，页岩等。
属于中硬岩。
极限抗压强度为40-50MPa，内摩擦角为77度，松散系数为2.0。
一．选择巷道断面形状
年产50万吨生产水平运输大巷,服务年限为5年;
采用600mm轨距单轨运输巷,一般巷道宽度要在2m左右;
为一般稳定围岩。
故决定选择锚喷支护,直墙圆弧拱断面。
50万吨/年矿车容积2.0
轨距600mm轨型22-30kg/m
二．确定巷道断面尺寸
1）确定巷道净宽度B
采用ZK10/550型600mm轨距架线式电机车宽度为1060mm,高度为1550mm；
2.0tYGC型固定车箱式矿车宽1200mm,高1200mm。
根据《煤矿安全规程》并参照标准设计，选取安全间隙
=300mm;
巷道人行巷宽度
=800mm;
最大设备宽度b=1200mm,故巷道净宽度：
B=
+b+
=300+800+1200=2300mm。
2）确定巷道拱高h0
圆弧巷道拱高:
h0=B/3=2300/3=770mm
3）确定巷道壁高h3
①按架线电机车导线弓子要求确定h3
h3=
+
-
=2175mm
式中：
ho——道床总高度,查表1-7选用24kg/m钢轨;
K——导电弓子宽度之半,k=900/2=450mm,取k=450mm;
——从轨面算起电机车的架线高度：
2000mm
——巷道底板至轨面的高度:
400mm
Z——轨道中心线与巷道中心线的间距：
250mm
R——圆弧拱的半径1250mm
——巷道水平净宽度：
2300mm
②.按管道安设要求确定h3
=2189mm
R——圆弧拱的半径：
1250mm;
K——导电弓子宽度之半,k=900/2=450mm,取k=450mm;
——底板水平高度：
——轨道中心线与巷道中心线的间距：
——管道直径：
100mm
n——
=250mm
——托管横梁高度：
50mm
——拱高：
767mm
③按人行要求计算墙高:
=1860mm
式中:
按上述要求计算即可确定巷道壁高h3,可不必作其它要求的计算。
综上计算，并考虑一定的富余量.可确定
=2200mm。
=767+2200-250=2750mm
4）确定巷道净断面积S
由表1-10得：
S=
（0.263
）=5.88
式中h2——砟面以上巷道壁高
=
=2200－250=1950mm
5）用风速校核巷道净断面积
查表1-6得:
允许最高风速:
Vm=6m/s
设计规范允许最高风速:
Vm=6m/s
已知通过巷道风量:
Q=30m/s
代入公式（1-5）得:
V=Q/S=30/5.88=5.1m/s
则V<
Vm
6）设计支护参数
巷道穿过的岩层松动圈Lp=1.0～1.4m,属巷道分类法Ⅲ类一般稳定围岩。
为留有足够的安全系数，取松动圈厚度高限1.4m作为设计的依据；
并用组合拱理论设计支护参数如下：
选用快硬水泥锚杆，端头锚固长度400mm,锚杆直径φ16mm,锚杆长度1500mm,间排距0.7×
0.7m锚杆布置到墙角。
喷层厚度100mm
7）选择道床参数
根据巷道通过的运输设备，已选用24kg/m钢轨，其道床参数：
hc=360mm
hb=200mm
砟面至轨面高度:
ha=hc－hb=360－200=160mm
采用钢筋混凝土轨枕
8）确定巷道掘进断面尺寸
h1=h3-h6=2200-400=1800mm
h2=h3-h5=2200-250=1950mm
Ho=h3+fo-h5=2200+767-250=2750mm
H=h3+fo+do=2200+767+100=3100mm
B=Bo+2T=2300+2×
100=2500mm
S净=（h2+0.236Bo）Bo=5.88m2
S拱=1.33（Bo+T）do=1.33（2.3+0.1）0.17=0.54m2
S墙=2
T=0.44m2
S基=（0.25+0.5）T=0.075m2
S渣=h5Bo=0.58m2
S沟=0.18m2
S掘=S净+S拱+S墙+S基+S渣+S沟
=5.88+0.54+0.44+0.075+0.58+0.18
=7.26m2
P净=2
+2.33Bo=9.26m
三.布置巷道内水沟和管线
已知通过巷道的流水量为150m3/h,水沟坡度3%。
水沟上宽330mm，下宽280mm,深250mm，净断面积0.08㎡掘进断面积0.18㎡每米水沟用混凝土0.13m3
压风管和供水管布置在人行道一侧上方，采用管子托架架设。
托架上部敷设压风管，托架下部悬挂供水管。
两条动力电缆设于非人行道一侧，三条通讯、照明电缆设于人行道一侧。
电缆采用挂钩悬挂在支护侧墙上。
四．计算巷道掘进工程量及材料消耗量
每米巷道掘进工程量
V=S掘×
1=7.26m2
每米巷道砌拱混凝土量
V1=S拱×
1=0.54m2
每米巷道砌墙混凝土量
V2=S墙×
1=0.44m2
每米巷道基础混凝土量
V3=S基×
1=0.075m2
每米巷道水沟混凝土量
V4=0.18m2
每米巷道共需混凝土量
Ve=V1+V2+V3+V4=1.24m2
每米巷道粉刷量
S粉=（1.33Bo+2
）×
1=6.96m2
每米巷道锚杆消耗量
N=（P1+M）/（M·
M′）
P1——计算锚杆消耗周长
P1=1.57B2+2h3=1.57×
2.8+2×
2.2=8.8m
M——锚杆间距
M=0.7m
M′——锚杆排距
M′=0.7m
N=（8.8+0.6）/0.7×
0.7=20根
折合重量为：
W=N[（L+0.1）∏（D/2）r]
=20[（1.4+0.1）×
3.1416×
（0.016/2）×
7850=47.3
L—锚杆有效长度
L=1.4m
0.1为锚杆露出长度
D——锚杆直径
D=0.016m
r——锚杆材料容量
r=7850kg/m3
每排锚杆数量:
n=20×
0.7=14根
每米巷道锚杆快硬水泥卷消耗量
20根×
3卷/根=60卷
（每个水泥卷规格：
直径×
长×
重=φ37×
200mm×
108g）
绘制巷道断面施工图，编制巷道特征表和每米巷道掘进工作量及材料消耗表。
根据以上计算，按1：
50比例绘制巷道断面图并编制工程量及材料消耗量表。
巷道特征及工程量、支护材料消耗量
断面积（m2）
断面尺寸（mm）
支护厚度（mm）
每米巷道掘进工程量（m3）
每米巷道混凝土消耗量（m3）
净
掘
净宽
净高
掘宽
掘高
墙
拱
5.88
7.26
2300
2750
2800
3150
250
170
1.24
平硐特征表
围岩类别
断面面积/m
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
形式
排列方式
间排距
锚杆长
直径
Ⅲ
2500
100
快硬水泥锚杆
方形
700
1500
16
9.26
平硐每米工程量及材料消耗量
计算掘进工程量/m
锚杆数量/根
材料消耗/mm
粉刷面积/m
巷道
墙角
喷射材料/m
锚杆
钢筋/kg
快硬水泥卷/支
1.87
0.18
20
0.98
47.3
60
6.96
第二章钻眼爆破设计
第一节炮眼布置图
一、设计炮眼布置图
对水平运输巷进行施工采用光面爆破的方法来掘进巷道。
根据掘进巷道断面面积7.26m2掘进高3150mm,宽为2500mm。
对所要布置的掏槽眼、辅助眼、周边眼分别布设。
1掏槽眼的布设
因巷道岩石坚固性系数为3-6且巷道断面积不大，利用浅孔进行爆破故选用直眼掏槽法。
为提高掘进进度选用易于掌握且对各种岩层适应性和效果均好的菱形掏槽法，炮眼深度为2.0m。
掏槽眼和空眼深度为2.2m,掏槽方式简单，易于施工，在孔深不超过2m是效果最好。
2辅助眼的布设
为了大量崩落岩石提高炮眼利用率，故要均匀布置辅助眼。
辅助眼间距450mm，方向垂直与工作面，装药系数为0.6。
为提高光面爆破效果周边眼要为其创造一个理想的光面层，厚度要均匀且最小抵抗线要多于周边眼。
3周边眼的布设
根据光面爆破周边眼爆破参数表及岩巷性质取周边眼的炮眼直径为42mm，炮眼间距为300mm,最小抵抗线为700mm,炮眼密集系数为0.8，装药量为0.15kg/m且底眼眼口高于巷道底板150mm以防止灌水和利用钻眼且低于底板标高150mm底眼炮眼间距为450mm和500mm。
综上所述布置炮眼图（附表2）。
并且掏槽眼、崩落眼、控制光面爆破的崩落眼和周边眼（顶，帮）的每眼装药数量的比例大致为4：
3：
2：
1
1掏槽眼和辅助眼的装药结构
采取反向装药的方式，先将起爆药装入眼底然后在装被动药包最后装满炮泥并且要雷管和药包的聚能穴一致朝向眼底。
2周边眼的装药结构
因为炮眼深度为2.2m为克服“鼓包”现象采用空气间隔分节装药结构。
3炮泥的填塞
为保质保量地做好装药工作。
装药之前必须吹洗炮眼将眼中岩粉和水吹洗干净，起爆药包必须按规定制作最后用1：
3的泥沙混合炮泥湿度为18％~20％按符合安全要求长度充填并捣实。
4起爆方法
掘进时采用电容式发爆器起爆，雷管连接方式采用串联方式。
采用总延期时间不超过180ms的前五段毫秒雷管。
掘进巷道为水平运输巷，服务年限为5年，采用600mm轨距单轨，选用锚喷支护、直墙弧形拱断面。
主要用于运输。
巷道净宽、净高分别为：
2300mm、2750mm，巷道内壁有100mm厚的混凝土喷层。
计算断面积为7.26m2。
该巷道所穿岩层为砂岩、页岩，主要以砂岩为主。
二巷道钻眼爆破材料选择
钻眼爆破器材一览表
器材名称
雷管
炸药
凿岩机
型号
8号
2号岩石硝铵炸药
YT24型气腿式凿岩机
凿岩设备
凿岩机采用2台YT24型气腿式凿岩机，主要参数为：
凿岩机优点如下：
结构合理，启动灵活。
并具有重量轻、凿岩速度快、耗气量低、振动小，操作方便、故障率低、零件寿命长、经济效益好等优点
掏槽方法：
由于该巷道岩层坚硬系数为3～6，故选用直眼掏槽中的菱形掏槽。
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与岩壁平整度均有影响。
因此，应根据巷道断面大小、块度要求、炸药性能和凿岩机性能综合考虑，进行选择。
炮眼直径大，可减少炮眼数目，炸药能量相对集中，可提高爆破效率，但钻速下降，影响爆破质量和降低围岩稳定性。
现场多根据药卷直径来确定炮眼的直径。
目前国内岩巷掘进均采用直径为27mm、32mm、和35mm三种药卷，炮眼直径需比药卷直径大6-8米左右，所以目前岩巷掘进的炮眼直径多采用35-42mm。
炮眼直径、深度：
因选用YT-24型凿岩凿岩机打钻，故炮眼直径为42mm；
深度为2.0m。
炮眼数目：
N——炮眼数目q——单位炸药消耗量
S——巷道掘进面积m——每个药卷长度
η——炮眼利用率a——装药系数
p——每个药卷质
三爆破网路计算与设计
因为选用串联式电爆网路连接方式，故选用电容式发爆器。
I——通过每个雷管的电流U——发炮电源电压
n——串联雷管个数r——每个雷管全电阻
R——母线电阻R1与电源内阻R2之和
单位炸药消耗量q:
式中
—一次爆破所需的总炸药量，
——工作面一次爆下的实体岩石总体积。
4、一次爆破所需的总炸药量
由q单位炸药消耗量为工作面一次爆破所需的总炸药量Q和工作面一次爆下的实体岩石总体积V之比，即得到
=1.48×
12.5×
700=12950kg
5.爆破说明书及爆破图表
巷道施工采用光面爆破技术。
按照《设计守则》要求，使用2号岩石硝铵炸药，通过计算，求得所需炸药5117卷，共767.5kg；
全断面一次爆破；
掏槽方式为直眼掏槽中的棱形掏槽，掏槽眼为5个，辅助眼11个，周边眼26个。
爆破原始条件表1
名称
单位
数量
巷道的掘进断面
m2
炮眼数目
个
39（27）
岩石的坚固性系数发
F
3--6
雷管数目
38（26）
炮眼深度
m
2.0
总装药量
（2号岩石硝铵炸药）
kg
30.7
装药量及起爆顺序表2
眼号
眼名
眼数
/个
眼深
/m
装药量
起爆顺序
联线方式
装药结构
单孔
小计
卷数
质量
/kg
空眼
2.2
串联
连续
反向装药
1~4
掏槽眼
4
7
1.05
28
4.20
一
6~115
辅助眼
11
5
0.75
30
4.50
二
16-38
周边眼
22
9
1.35
70
10.5
四
预期爆破效果表3
炮眼利用率
%
95
每米巷道炸药消耗量
kg/m
15.4
循环进尺
每循环炮眼总长
m/循环
78
每循环爆破实体岩石
m3
17.02
每立方米岩石雷管消耗量
个/m3
炸药消耗量
kg/m3
1.9
每米巷道雷管消耗量
个/m
19
炮眼布置图
岩石平巷施工中，装岩转载与转运是最费工时的工序，一般情况下它占掘进循环时间的35%——50%，因此装岩在岩石平巷施工中意义重大。
1装岩机类型：
由于该运输巷为单轨运输巷，巷道较窄、较低，断面不大，爆破岩体体积较少。
故选用P-15B耙斗装岩机。
2耙斗装岩机优点：
坚固耐用，操作方便简单，行走自如，生产效率高，连续不间歇运转，又要安全环保，适于断面较小的平巷的装岩工作。
而P-15B耙斗装岩机主机部分采用行星轮传动，具有装岩效率高，结构简单，可靠性好，操作方便，适用范围广等特点；
P-15B耙斗装岩机带有气动推车缸，矿车装满后，可用风动推车缸将重车推出，以减轻工人的劳动强度，缩短调车时间，提高掘进速度。
3岩机台数：
由于巷道一次性爆破实体岩石体积为17.02m3，故选用一台装岩机。
4装岩机性能：
耙斗容量为0.15m3，长度为4700mm，宽度为1040mm，高度为1750mm，行走方式为轨轮行走，动力为电动，总功率为11kw，质量为2500kg。
5装岩机技术特征：
技术特征一览表：
技术特征
耙斗容积
M3
0.15
技术生产率
M3/nit
14-25
铁轨轨距
mm
600
主绳牵引力
KN
7.2-10.4
钢绳直径
12.5
主绳牵引速度
1.05-1.52
容绳量
m
56
电动机功率/转速
KW/（m/s）
11/1450
电动机工作电压
v
380/660
净断面面积
M2
>
4.5
M
2
长宽高
4700*1040*1750
总重量
2500
进巷道为运输巷，巷道平直，巷道较窄，较低。
所以一次性爆破实体岩石体积较少。
由于转载和运输在施工工序中最费时耗工，为了能节约更多的时间，提高生产效率，故选用。
梭式矿车具有转载、运输和卸载合一的功能，所以转载、运输工具应选梭式矿车。
由于岩石具有碎胀性，在施工过程中为了不影响下一组人员的施工，故采用两组矿车运输，为了缩短两车的调车时间应采用一种省时省力的调车设备。
浮放道岔是在原有轨道基础上安设的一组完整道岔，它结构简单，可以移动，现场可自行设计加工，故调车设备应选用浮放道岔。
巷道掘进过程中，在钻眼、爆破、装岩、运输过程中不可避免的要产生大量岩石粉尘。
这些粉尘极易在空气中漂浮，严重影响工人身体健康。
为了减少粉尘对人体的危害，应采取以下措施：
㈠钻眼过程应采用湿式钻眼
㈡爆破前用水冲洗岩帮
㈢爆破后立即进行喷雾
㈣装岩前要向岩堆洒水
㈤ 加强通风排尘
㈥ 加强个人防护工作
另外，在工作面内布置风水管路，井下用风用水设备较多，为了满足所有设备的风水需求，风水管路的设计十分重要。
用风设备：
凿岩机、喷射机
压风机型号：
RB—055全风高压风机
RB—055全风高压风机技术特征一览表
相数
频率
输出电压
输入电压
满载电流
最大电压
出入口径
噪音
重量
相
KV
V
A
Kg
3
50/60
3.7
220
15
2800/3500
718.3
PF2
77/78
44
第二节掘进通风设计
根据设计要求知巷道所需风量为Q=30m3/s，巷道横断面积为8.51m2，风速为V=1.93m/s，为了达到巷道所需风量，所选用4台JBT—61通风机同时工作。
为了供给巷道足够的新鲜空气，稀释和排出有害气体和粉尘，营造一个良好的工作环境，保护工人身体健康，保证生产安全，必须采取机械式通风。
通风方式：
由于巷道断面大，烟雾不易排出，故选用混合式通风。
通风机型号：
掘进通风要求通风体积小、效率高、噪音低、风量风压可调、坚固、隔爆故选用JBT—61通风机
通风机数量：
根据计算五台通风机同时使用才能达到所需风量。
JBT—61通风机技术特征一览表
外径
转速
全风压
风量
电机功率
级数
r/min
Pa
m3/min
kw
级
2900
343.31569
250390
14
315
风筒规格：
风筒直径为1000mm，压入式风筒为胶皮风筒，抽出式风筒为铁风筒。
第三节支护设计
巷道采用一次性成巷施工，不必设临时支护。
光面爆破后立即登碴打好拱部锚杆和超前锚杆，在局部破碎带地段应适当加大锚杆密度并敷设金属网。
适当的缩短掘进和永久性支护的间距，以保证工程质量和安全。
当顶板破碎时，每次放炮后立即喷射混凝土封闭围岩，然后再打锚杆。
锚喷支护工艺流程：
钻眼→穿杆→注浆→喷层
喷射混凝土工艺流程：
过滤石子、沙子→秤重→加水泥→搅拌→运料→上料→喷射
MK—Ⅱ型喷射机械手技术特征一览表
适用巷道断面/m2
大变幅范围/（0）
喷头变幅范围/（0）
液压
/MPa
风压
外形尺寸/mm
自重/kg
左右摆幅
上仰
下俯
左右翻转
前俯
后仰
3.6～
18
45
25
180
32
38
7.0
0.5～
0.6
工作时：
4500×
2400×
2700
行走时：
4000×
820×
1150
670
支护断面说明表
掘进断面
7.26m2
锚杆数量
锚杆名称
水快硬水泥锚杆
净断面
5.88m2
锚杆长度
1500mm
锚固剂
水泥胶结材料
巷道形状
拱型
锚固力
60KN
喷层厚度
帮托盘
木托盘
间距
600mm
锚杆直径
顶托盘
无
排距
⒈锚喷支护参数：
①
锚杆：
采用16mm的快硬水泥锚杆，杆长1500mm
②锚固剂：
使用水泥胶结锚固剂，端头锚固长度为300mm，水泥直径37mm，长为205mm；
托盘：
采用木托盘，巷道顶部不用托盘
③锚杆间排间距：
设计锚杆排距为700mm，间距为700mm
④锚固力：
锚固力可达60KN
此外，水泥卷使用前需浸水23min，在钻孔中经
杆头搅拌，以后锚固力开始增加，1h后锚固力可达60KN
2．混凝土的材料及配合比
①
水泥选用标号不低于325号硅酸盐水泥。
②细骨料采用坚硬干净
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