竖井井筒净断面尺寸的确定

一：巷道断面尺寸确定及安全要求（一）：巷道净宽1、巷道净宽系指底板起1.6米高水平的巷道宽度。

2、运输巷道一侧，从巷道渣面起1.6米的高度内，必须留有0.8米以上的行人道，而且巷道高度1.6—1.8米之间，不得架设管、线和电缆。

巷道另一侧：巷道采用混凝土、金混凝土属或木料支架时，不得小于0，3米，巷道采用锚喷支护、喷射混凝土支护以及砖、石或混凝土砌璇时，不得小于0.25.米。

巷道内安设输送时，输送机与支护或璇墙之间最突出部分的距离，不得小于0.4.米。

3、人车停车地点，在巷道一侧，从巷道渣面起1.6米的高度内，必须留有0.7米以上的行人道，而且巷道高度1.6—1.8米之间，不得架设管、线和电缆。

4、在双规运输巷道中，采取装载点或矿车摘挂钩地点，辆列车车体的最突出部分之间的距离，不得小于0.47米。

5、在巷道弯道处，车两四角要外伸或内移，应将上述安全距离适当加大，加大值与车厢长度，轴距和弯道半径有关，其加宽值：一般外侧加宽200㎜，内侧加宽100㎜，双规中线距离加宽300㎜。

加宽长度：矿车运输的巷道1.5—3米、电机车通行的巷道3--5米。

6、双轨曲线巷道，双轨中线距加宽起点也应从直线开始，其长度对电机车建议取5米，3—5吨底缷式矿车建议取5--7米，1吨矿车可取2米。

7、为满足施工要求，巷道最小净宽一般是：主要大巷为2.2米，采区巷道为2米。

（二）：巷道的净高度1、主要运输巷道和主要风道的高度，自轨面起不得小于1.9米。

2、架线电机车运输巷道的凈高度，必须符合有关规定：电机车架空线的悬挂高度，自轨面起在人行道的巷道内，车场内以及人行道同运输巷道交叉的地方不得小于2米。

在不行人巷道内不得小于1.8米。

在井底车场内，从井底到乘车场不得小于2.2米。

电机车架空线和巷道顶或横梁之间的距离不得小于0.2米。

3、采区上山、下山和平巷的净高度不得小于1.8米。

二：平巷内风水管路架设标准及安全要求1、水沟通常布置在人行道一侧。

资源与安全工程学院《井巷工程》课程设计—侯庄铁矿井筒断面设计指导教师：班级：学生姓名：学号：完成日期：目录第一章前言1.1设计资料及目的 (2)1.2矿区基本情况 (2)第二章主井井筒断面设计2.1 立井井筒断面布置形式 (2)2.2 立井提升容器的选择 (3)2.3 井筒装备的选择与计算 (3)2.4 立井井筒断面尺寸的确定 (5)第三章竖井井筒断面设计3.1锁口圈施工 (9)3.2井身开挖支护施工 (10)3.3钻孔及爆破技术 (11)3.4支护技术 (12)第四章施工计划安排及机械设备选择 (14)第五章劳动分配及安全质量保证措施 (15)第六章课程设计心得体会 (16)致谢，参考文献 (17)第一章前言1.1设计的基本资料及目的侯庄矿为竖井开拓，年产量50万吨，服务年限为60年。

井筒穿过的岩层主要为石灰岩、闪长岩，矿体和围岩均比较稳固，坚固系数f=8-10。

竖井提升高度为500m，井筒内敷设两条动力电缆、三条通信及照明电缆、一条外径为φ108mm 压气管、一条外径为φ300mm的供水管。

设梯子间。

井筒通过的涌水量为180m3/h, 风量为25m3/s；试设计该主井井筒断面。

本课程设计是“井巷工程”课教学的重要环节，通过此次课程设计使学生熟悉课程设计的程序和方法，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。

1.2矿区基本情况侯庄分矿采用地表中央竖井对角式及盲斜井开拓方式，地表有三条竖井，井下有四条盲斜井。

地表竖井分别为主井、副井、东风井，西风井由于种种原因，没有建成。

主井标高为+28.5~-392m，，作用是提升原矿，采用2.1m3双箕斗提升，提升水平设在-247m；副井标高为+28.5~-378m，，并设梯子间和管子间，作用是进风、提升人员、掘进废石，并运送设备、物料，采用单层罐笼带平衡锤提升，提升水平为-160m、-220m、-280m、-340m；东风井标高为：+28.5m~-290m，，设梯子间和充填管道，采用单层罐笼带平衡锤提升，主要作用是回风、作为另一个安全出口，提升水平为-100m、-160m、-220m、-280m。

竖井断面设计作业设计题目：某矿年产量90万吨，提升高度400m ，竖井选用#4单层双罐笼，井筒服务年限为50年；井筒敷设压风管1条300mm ，排水管2条250mm ，150mm 供水管及放水管各1条，4条动力电缆，3条电信线；设梯子间；井壁选用浇灌混凝土支护，井筒通过风量为160s m 3；。

试设计该井筒断面。

设计说明书（一） 井筒断面形状的选择该井筒担负全矿主要提升任务，服务年限长，选用圆形断面，整体浇注混凝土支护。

（二） 井筒断面尺寸的确定1. 选择井筒装备，确定断面布置形式考虑该井筒提升高度大、提升钢丝绳终端荷载大，选用钢轨罐道、工字刚做罐道梁。

该井筒选用#4单层双罐笼并布置梯子间。

参照教材图2-4e 的形式，所不同之处是增加一组罐道梁，改单侧罐道为双侧罐道。

断面布置见图1-1。

2. 初选罐道、罐道梁、梯子梁的型号、尺寸。

根据提升容器及布置形式，参照类似矿山的经验、初选： 罐道：38kg/m 钢轨；主罐道梁（1、2#）：I32a ；次梁（3#）：I28a ；梯子梁：［14b 。

它们的尺寸详见表2-2-。

3. 确定提升间和梯子间的断面尺寸双侧罐道的罐道梁中心线间距可由下式求得：42322111E B E C E B E C ++=++=式中：1C —1、3#罐道梁中心线距离，mm ； 2C —1、2#罐道梁中心线距离，mm ；4321E E E E 、、、—罐道梁与罐道连接部分尺寸。

根据初选的罐道、罐道梁参见表2-1选取。

分别取为：；mm E E E mm E 203,1994321====21B B 、—两侧罐道之间的距离，mm 。

其值可按提升容器类型查表2-4、表2-5，该井筒使用#4单层双罐笼，由表2-5查得此间距为mm B B 153021==。

故：mmC mm C 193620315302031932203153019921=++==++=梯子间的尺寸1C 、M 、N 用下列公式计算：26006003S m C +++=式中：600—梯子孔宽度，mm ；m —梯子孔至2号罐道梁的距离，mm ，取100m ； S —2号罐道梁的宽度，mm ，查表2-2，S=130mm.。

竖井断面设计作业设计题目：某矿年产量90万吨，提升高度400m ，竖井选用#4单层双罐笼，井筒服务年限为50年；井筒敷设压风管1条300mm ，排水管2条250mm ，150mm 供水管及放水管各1条，4条动力电缆，3条电信线；设梯子间；井壁选用浇灌混凝土支护，井筒通过风量为160s m 3；。

试设计该井筒断面。

设计说明书（一） 井筒断面形状的选择该井筒担负全矿主要提升任务，服务年限长，选用圆形断面，整体浇注混凝土支护。

（二） 井筒断面尺寸的确定1. 选择井筒装备，确定断面布置形式考虑该井筒提升高度大、提升钢丝绳终端荷载大，选用钢轨罐道、工字刚做罐道梁。

该井筒选用#4单层双罐笼并布置梯子间。

参照教材图2-4e 的形式，所不同之处是增加一组罐道梁，改单侧罐道为双侧罐道。

断面布置见图1-1。

2. 初选罐道、罐道梁、梯子梁的型号、尺寸。

根据提升容器及布置形式，参照类似矿山的经验、初选： 罐道：38kg/m 钢轨；主罐道梁（1、2#）：I32a ；次梁（3#）：I28a ；梯子梁：［14b 。

它们的尺寸详见表2-2-。

3. 确定提升间和梯子间的断面尺寸双侧罐道的罐道梁中心线间距可由下式求得： 式中：1C —1、3#罐道梁中心线距离，mm ； 2C —1、2#罐道梁中心线距离，mm ；4321E E E E 、、、—罐道梁与罐道连接部分尺寸。

根据初选的罐道、罐道梁参见表2-1选取。

分别取为：；mm E E E mm E 203,1994321====21B B 、—两侧罐道之间的距离，mm 。

其值可按提升容器类型查表2-4、表2-5，该井筒使用#4单层双罐笼，由表2-5查得此间距为mm B B 153021==。

故：mmC mm C 193620315302031932203153019921=++==++=梯子间的尺寸1C 、M 、N 用下列公式计算：式中：600—梯子孔宽度，mm ；m —梯子孔至2号罐道梁的距离，mm ，取100m ； S —2号罐道梁的宽度，mm ，查表2-2，S=130mm.。

竖井井筒断面设计1、井筒断面形状的选择井筒是矿井通达地表的主要进出口，是矿井生产期间提升矿石、运送人 员和材料设备、通风、排水的主要通道。

井筒断面形状一般为圆形，圆形断 面有利于维护。

2、井筒断面尺寸确定（1）提升容器的选择根据矿车的规格YGC2(6),且井筒提升高度大，绳端荷载重，井内管线较 多，还需要布置梯子间，因此选用刚性罐道。

井筒年提升量60万吨，且提 升距离较长，且还需提升人员，兼做主副井，故选用多绳罐笼提升。

采用 单罐笼提升并用钢筋混凝土支护，井筒断面为圆形。

盲竖井年生产能力：t 752.0130020001万=-⨯=-⋅=x x n D Q A ρ 式中：n A ——盲竖井年生产能力x Q ——选厂合格矿石日处理量，取x Q =2000t/dD ——选矿厂年工作日，取D=300dx ρ——手选废石率，取x ρ=20%盲竖井年提升量：5.82)1.01(75)1(=+⨯=+=αn nz A A 万t式中：nz A ——盲竖井年生产总量，万tα——废石占矿石的百分比，罐笼兼提升矿石和废石时，一般按掘进 巷道所出的废石量，取α=10%盲竖井小时提升量s A ：nr n s t t CA A = 式中：C ----不均匀系数，罐笼提升时取C=1.25；n A 错误!未找到引用源。

----矿石年提升量，75万t/a ；r t -----年工作天数，取330d/a;n t - ----每日工作小时数，只提升多种矿石取16.5h 。

代入数值得：h t A s 4.189=（2）罐笼提升速度及循环初算根据国内有关资料的统计，实际最大提升速度可按下式计算：s m H v m /49.84504.04.0=⨯==式中：H ——提升高度，H=450m平均提升速度：1.72.15.8===λm p v v m/s 式中：λ——速度乘数，对于一般交流电动机的提升设备，有利的速度 乘数λ=1.2一次提升运行时间：s v H T p y 4.631.7450=== 一次提升循环时间：s T T y 167)204.63(2)(2=+⨯=+=θ式中：θ——装卸矿车停歇时间，查表得θ=20s（3）罐笼容积和大小ms C P Q V '=' 式中：错误!未找到引用源。

巷道断面尺寸确定及安全要求一：巷道断面尺寸确定及安全要求（一）：巷道净宽1、巷道净宽系指底板起1.6米高水平的巷道宽度。

2、运输巷道一侧，从巷道渣面起1.6米的高度内，必须留有0.8米以上的行人道，而且巷道高度1.6—1.8米之间，不得架设管、线和电缆。

巷道另一侧：巷道采用混凝土、金混凝土属或木料支架时，不得小于0，3米，巷道采用锚喷支护、喷射混凝土支护以及砖、石或混凝土砌璇时，不得小于0.25.米。

巷道内安设输送时，输送机与支护或璇墙之间最突出部分的距离，不得小于0.4.米。

3、人车停车地点，在巷道一侧，从巷道渣面起1.6米的高度内，必须留有0.7米以上的行人道，而且巷道高度1.6—1.8米之间，不得架设管、线和电缆。

4、在双规运输巷道中，采取装载点或矿车摘挂钩地点，辆列车车体的最突出部分之间的距离，不得小于0.47米。

5、在巷道弯道处，车两四角要外伸或内移，应将上述安全距离适当加大，加大值与车厢长度，轴距和弯道半径有关，其加宽值：一般外侧加宽200㎜，内侧加宽100㎜，双规中线距离加宽300㎜。

加宽长度：矿车运输的巷道1.5—3米、电机车通行的巷道3--5米。

6、双轨曲线巷道，双轨中线距加宽起点也应从直线开始，其长度对电机车建议取5米，3—5吨底缷式矿车建议取5--7米，1吨矿车可取2米。

7、为满足施工要求，巷道最小净宽一般是：主要大巷为2.2米，采区巷道为2米。

（二）：巷道的净高度1、主要运输巷道和主要风道的高度，自轨面起不得小于1.9米。

2、架线电机车运输巷道的凈高度，必须符合有关规定：电机车架空线的悬挂高度，自轨面起在人行道的巷道内，车场内以及人行道同运输巷道交叉的地方不得小于2米。

在不行人巷道内不得小于1.8米。

在井底车场内，从井底到乘车场不得小于2.2米。

电机车架空线和巷道顶或横梁之间的距离不得小于0.2米。

3、采区上山、下山和平巷的净高度不得小于1.8米。

二：平巷内风水管路架设标准及安全要求1、水沟通常布置在人行道一侧。

竖井断面设计作业设计题目：某矿年产量90万吨，提升高度400m ，竖井选用#4单层双罐笼，井筒服务年限为50年；井筒敷设压风管1条300mm ，排水管2条250mm ，150mm 供水管及放水管各1条，4条动力电缆，3条电信线；设梯子间；井壁选用浇灌混凝土支护，井筒通过风量为160s m 3；。

试设计该井筒断面。

设计说明书（一） 井筒断面形状的选择该井筒担负全矿主要提升任务，服务年限长，选用圆形断面，整体浇注混凝土支护。

（二） 井筒断面尺寸的确定1. 选择井筒装备，确定断面布置形式考虑该井筒提升高度大、提升钢丝绳终端荷载大，选用钢轨罐道、工字刚做罐道梁。

该井筒选用#4单层双罐笼并布置梯子间。

参照教材图2-4e 的形式，所不同之处是增加一组罐道梁，改单侧罐道为双侧罐道。

断面布置见图1-1。

2. 初选罐道、罐道梁、梯子梁的型号、尺寸。

根据提升容器及布置形式，参照类似矿山的经验、初选： 罐道：38kg/m 钢轨；主罐道梁（1、2#）：I32a ；次梁（3#）：I28a ；梯子梁：［14b 。

它们的尺寸详见表2-2-。

3. 确定提升间和梯子间的断面尺寸双侧罐道的罐道梁中心线间距可由下式求得：42322111E B E C E B E C ++=++=式中：1C —1、3#罐道梁中心线距离，mm ； 2C —1、2#罐道梁中心线距离，mm ；4321E E E E 、、、—罐道梁与罐道连接部分尺寸。

根据初选的罐道、罐道梁参见表2-1选取。

分别取为：；mm E E E mm E 203,1994321====21B B 、—两侧罐道之间的距离，mm 。

其值可按提升容器类型查表2-4、表2-5，该井筒使用#4单层双罐笼，由表2-5查得此间距为mm B B 153021==。

故：mmC mm C 193620315302031932203153019921=++==++=梯子间的尺寸1C 、M 、N 用下列公式计算：26006003S m C +++=式中：600—梯子孔宽度，mm ；m —梯子孔至2号罐道梁的距离，mm ，取100m ； S —2号罐道梁的宽度，mm ，查表2-2，S=130mm.。

一、矿区简介1、地理位置本矿区位于内蒙古自治区宁城县打虎石水库一带，行政区划隶属宁城县黑里河镇管辖。

其采矿权拐点坐标为:（1）Y:634100,X:4586315（2）Y:633950,X:4586400（3）Y:634050,X:4586550（4）Y:634500,X:4586400（5）Y:635190,X:4586550（6）Y:635205,X:4585800（7）Y:634510,X:4585800（8）Y:634500,X:4586326采矿权面积： km2。

2、地质概况矿体为块状磁铁矿，总体走向270°—2800，倾向90°—1000，倾角75°—850，矿体上下盘直接围岩为斜长角闪岩，轻微蚀变，断裂、节理、裂隙不发育、岩石中等稳固。

3、水文地质矿区内矿体赋存于浸蚀基准面以下，矿体附近为打虎石水库，因此地表水对矿体的充水有很大影响。

矿体上下盘直接围岩为斜长角闪岩，轻微蚀变，断裂、节理、裂隙不发育、透水性差，岩石中等稳固，以裂隙水为主，无大的涌水，水文地质条件属于中等类型。

4、矿区所在区地震峰值加速度为0.05，地震烈度6度区，为弱区，地质环境质量较好。

二、设计目的1、现有各竖井只有一个安全出口，而且阶段高度、回采方式混乱，没有形成统一的通风、避灾等系统，存在很大的安全隐患。

2、矿体上盘为打虎石水库，为保障安全生产，必须形成统一的开拓系统。

3、现有各竖井提升能力小，达不到公司生产经营的需要。

4、矿区已揭露矿体均以开采完毕。

为保证矿山三级矿量，同时探明矿体在下部水平上的品位、厚度变化情况及赋存状态，增加地质储量，延长矿山服务年限。

为此，设计这项工程，前期可作为矿山的探矿工程利用，后期作为矿山下部开采的主运输、提升系统。

三、设计依据1、根据地表露头及井下各中段矿体产状，推测下部矿体。

2、各中段地质平面图。

四、施工方案的选择及确定1、方案一：斜井开拓方案方案二：盲竖井开拓方案方案三：竖井开拓方案2、各方案的比较（1）方案一：斜井开拓方案在3#竖井矿体下盘合理位置施工斜井，斜井规格2.5×2.3㎡，方位90°，斜长200m。

井巷工程复习题1一、填空题:(每空0.5分，共25分)1．拱形巷道断面包含有半圆拱形、圆弧拱形、三心拱形等拱形。

2. 巷道墙高是指巷道底板至拱基线的高度。

3.巷道交岔点按其结构分为穿尖交叉点、牛鼻子交叉点。

4.主井井筒断面可分为提升间、管道间、梯子间、延伸间。

5.井底车场由储车路线、运车路线、井底车场硐室等部分组成。

6.平巷施工的主要工序有凿岩、爆破、通风、装岩、运输和支护。

7.硐室围岩的稳定性基本取决于自然因素、人为因素两类因素。

8.平巷掘进时，用以指示巷道掘进方向的是中线，控制巷道坡度的是腰线。

9.平巷掘进时，其通风方式主要有压入式通风、抽出式通风、混合式通风三种形式。

10.斜井开拓与立井开拓相比具有投资省、出矿快、效率高、成本低等优点。

11．斜井防止轨道下滑的方法有固定钢轨法、固定枕木法两种。

12．马头门的形式主要取决与选用罐笼类型、进出车水平数目及是否设有候罐平台。

13．立井施工方式可分为单行作业、平行作业、短段掘砌、一次成井和反井刷大。

14. 井巷工程内容主要包括井巷工程设计和井巷工程施工。

15. 井底车场按矿车运行系统可分为尽头式、折返式和环形式。

16. 斜井按提升容器可分为串车斜井、箕斗斜井和胶带机斜井。

17. 斜井井颈由加厚井壁和壁座组成。

18. 斜井施工时安全措施包括井口预防跑车安全措施和井内阻挡已跑车的安全措施。

19. 天井掘进方法有普通法、吊罐法、爬罐法、深孔爆破法和钻进法。

20. 中央水泵房由主体硐室泵房、管子道、通道。

中央水泵房与水仓组成中央排水系统。

21.硐室的施工方法主要有全断面施工法、台阶工作面施工法、导硐施工法和留矿法。

22.水泥砂浆锚杆属被动式、黏结式锚杆。

胀壳式锚杆属主动式、机械式锚杆。

23. 井筒自上而下由井颈、井身和井底组成。

24. 竖井设计时选择提升容器主要依据是用途和生产能力。

25. 罐道分刚性罐道和柔性罐道。

26. 井壁壁座有单锥形壁座和双锥形壁座两种形式。

竖井井筒净断面尺寸的确定A 净断面尺寸主要以下步骤确定(1) 选择提升容器的类型、规格、数量；(2) 选择井内其他设施；(3) 计算井筒的近似直径；(4) 按通风要求核算井筒断面尺寸。

B 净断面尺寸确定实例下面以刚性罐道罐笼井为例，介绍竖井断面尺寸计算的步骤和方法。

图5-5是一个普通罐笼井的断面布置及有关尺寸。

图中各参数的计算如下：图5-5 作图法确定井筒直径a 罐道梁中心线的间距l1=C+E1+E2 (5-3)l2=C+E1+E3 (5-4)式中l1—1、2号罐道梁中心线距离，mm；l2—1、3号罐道梁中心线距离，mm；C—两侧罐道间间距，mm；E1、E2、E3—1、2、3号罐道梁与罐道连接部分尺寸，由初选的罐道、罐道梁类型及其连接部分尺寸决定。

b 梯子间尺寸梯子间尺寸M、H、J由以下方法确定：M=600+600+s+a2 （5-5）式中600—一个梯子孔的宽度，mm；s —梯子孔边至2号罐梁的板壁厚度，一般木梯子间s=77mm；a2—2号罐梁宽度之半。

H=2（700+100）=1600mm式中700——梯子孔长度，mm；100——梯子梁宽度，mm；如图5-5所示，左侧布置梯子间，右侧布置管缆间，一般取J=300～400mm，因此 N=H－J=1200～1300mmc 图解法求竖井近似直径竖井断面的近似直径可用图解法或解析法求出。

图解法比解析法简单，而且可以满足设计要求。

其步骤如下：（1）用已求出的参数绘制梯子间和罐笼提升间的断面布置图；（2）由罐笼靠近井壁的两个拐角点A′和B′，沿对角平分线方向即图中R方向，向外量距离b（罐笼与井壁间的安全间隙），可得井壁上A、B两点；（3）由A、B、C、三点可求出井筒的圆心（O）和半径R=OA=OC，同时量取井筒中心线和1号罐道梁中心线间的间距d。

求出R和d后，以0.2m为进级，即可确定井筒的近似净直径；（4）验算安全间隙b及梯子间尺寸M，直到满足设计要求为止。

竖井井筒净断面尺寸的确定A 净断面尺寸主要以下步骤确定 (1) 选择提升容器的类型、规格、数量； (2) 选择井内其他设施； (3) 计算井筒的近似直径； (4) 按通风要求核算井筒断面尺寸。

B 净断面尺寸确定实例下面以刚性罐道罐笼井为例，介绍竖井断面尺寸计算的步骤和方法。

图5-5是一个A 净断面尺寸主要以下步骤确定(1) 选择提升容器的类型、规格、数量；(2) 选择井内其他设施；(3) 计算井筒的近似直径；(4) 按通风要求核算井筒断面尺寸。

B 净断面尺寸确定实例下面以刚性罐道罐笼井为例，介绍竖井断面尺寸计算的步骤和方法。

图5-5是一个普通罐笼井的断面布置及有关尺寸。

图中各参数的计算如下：图5-5 作图法确定井筒直径a 罐道梁中心线的间距l1=C+E1+E2 (5-3)l2=C+E1+E3 (5-4)式中l1—1、2号罐道梁中心线距离，mm；l2—1、3号罐道梁中心线距离，mm；C—两侧罐道间间距，mm；E1、E2、E3—1、2、3号罐道梁与罐道连接部分尺寸，由初选的罐道、罐道梁类型及其连接部分尺寸决定。

b 梯子间尺寸梯子间尺寸M、H、J由以下方法确定：M=600+600+s+a2 （5-5）式中 600— 一个梯子孔的宽度，mm；s —梯子孔边至2号罐梁的板壁厚度，一般木梯子间s=77mm；a2—2号罐梁宽度之半。

H=2（700+100）=1600mm式中 700——梯子孔长度，mm；100——梯子梁宽度，mm；如图5-5所示，左侧布置梯子间，右侧布置管缆间，一般取J=300～400mm，因此N=H－J=1200～1300mmc 图解法求竖井近似直径竖井断面的近似直径可用图解法或解析法求出。

图解法比解析法简单，而且可以满足设计要求。

其步骤如下：（1）用已求出的参数绘制梯子间和罐笼提升间的断面布置图；（2）由罐笼靠近井壁的两个拐角点A′和B′，沿对角平分线方向即图中R方向，向外量距离b（罐笼与井壁间的安全间隙），可得井壁上A、B两点；（3）由A、B、C、三点可求出井筒的圆心（O）和半径R=OA=OC，同时量取井筒中心线和1号罐道梁中心线间的间距d。

确定巷道净断面积尺寸一、课程设计的目的与任务1.目的井巷工程是矿山建设的主体工程，也是采矿工程专业学生学习的重要专业课程之一。

井巷工程作为一门主干课程，其实践性和应用性很强，本课程所学内容皆以实际工程为基础，在考查时应理论联系实际，加强实践环节的训练，故安排一周课程设计，以现场实际工程为例，每个学生做一份巷道施工设计，以培养学生独立分析问题和解决问题的能力。

2.任务在理论教学的基础上，结合认识实习，收集设计给出设计资料，由指导教师下达设计任务，以现场实际条件某煤矿运输大巷为例做施工设计，按照课程设计内容编写巷道施工作业规程，设计内容包括：设计说明书、施工图、表等。

二、基本要求1收集（给出）工程概况（1）井巷的位置、名称、用途、长度、坡度、类别、服务年限；（2）巷道顶板的性质、硬度、涌水量、瓦斯等有害气体情况；（3）巷道采用的运输方式、风量、管线类型。

2巷道断面设计（1）巷道设计的有关依据；（由设计任务提供或收集）（2）断面形状的选择；（3）确定巷道断面尺寸。

3巷道掘进4支护工作（1）支护方式；（2）支护施工工艺及设备；（3）支护过程材料消耗。

5辅助工作（1）掘进时的通风工作；（2）掘进测量工作；（3）管线敷设、水沟布置。

6附图：（1#图纸）原始条件：某矿井设计生产能力为500万吨/a，低瓦斯矿井，主运输巷道采用ZK14-9/550架线式电机车牵引5.0吨底卸式矿车运输。

围岩稳定，以砂岩为主（f=6），通过的最大风量60/h,井下最大涌水量为70/h,采用直径120mm的压气管，一趟70mm的供水管，两条动力电缆50mm，试设计双轨直线巷道断面，采用半圆拱型断面。

三、确定巷道断面为半圆拱型断面年产五百万吨的矿井，一般服务年限在20年以上，采用900mm的轨距双轨运输大巷，其净宽在3米以上，穿过稳定岩层，故采用螺纹钢树脂锚杆与喷射混凝土支护，半圆拱型断面。

四、确定巷道净断面积尺寸⑴确定巷道净宽度B查表2.2知ZK14-9/550电机车宽A1=1335mm,高h=1550mm,5.0t矿车宽1520mm,高1550mm.根据《煤矿安全规程》，取巷道人行宽度C=1100mm,非人行道一侧宽a=510mm,又查表2.3知该巷双规中线距b=1800mm,则两电机车之间距离为：1800mm-(1335/2+1335/2)mm=465mm故巷道净宽度：B=a+2A+c+t=510mm+(2*1520)mm+1100mm+465mm=5115mm⑵确定巷道拱高h0h0=B/2=5115mm/2=2557.5mm半圆拱半径R=h0=2557.5mm⑶确定巷道壁高h3①按架线式电机车导电弓子要求确定h3，由表2.5中半圆拱形巷道壁高公式，得：式中：h4―轨面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》取h4=2700mmHc―道床总高度,查表2.9选30kg/m钢轨，再查表2.11得hc=410mm,道渣高度hb=220mmn―导电弓子距拱璧安全间隙,取n=521mmK―导电弓子宽度之半,K=718mm/2=359mm,取K=360mmb1―轨道中线与巷道中线间距b1=B/2-a-A/2=2557.5mm-510mm-760mm=1287.5mm故h3≥2700+410-=1909.8mm②按管道装设要求确定h3式中：h5―渣面至管子底高度,按《煤矿安全规程》,取h5=2300mmh7―管子悬吊件总高度,取h7=1100mmm--导电弓子距管子间距,取m=832mmD--压气管法兰盘直径,D=335mmb2--轨道中线与巷道中线距离,b2=B/2-c-A/2=2557.5-1100-760=697.5mm故:=1800mm③按人行高度要求确定h3式中,j―距离j处的巷道有效高度不小于1800mm,j≥100,一般取j=200故h3=1800+220-=1028.5mm综上计算，并考虑一定的余量，确定该巷道壁高为h3=2100mm则巷道高度H=h3-hb+h0=2100-220+2557.5=4437.5mm⑷确定巷道净断面积S和净周长P由表2.6得净断面积:S=B(0.39B+h2)式中:h2―道渣面以上巷道壁高,h2=h3-hb=2100-220=1880mm故:S=5115(0.39*5115+1880)=19.8�O净周长P=2.57B+2h2=2.57*5115+2*1880=16.9m⑸用风速校核巷道净断面积查表2.8,知Vmax=8m/s,Vmin=1m/s已知通过大巷风量Q=60,代入式V=Q/S=60/19.8=3.03m/s满足规定要求,设计的大巷净断面积,风速没超过规定,可以使用⑹选择支护参数采用锚喷支护,根据巷道净宽5.115m,穿过中等稳定岩层即属Ⅲ类围岩,服务年限大于10年,确定选用锚固可靠,锚固力答的树脂锚杆,杆体为20mm螺纹钢,每孔安装两个树脂药卷,锚固长度≥700mm,设计锚固力≥80kN,锚杆长度2200mm,成方形布置,其间排距0.8m*0.8m,托板为8mm厚150mm*150mm的方形钢板.喷射厚度T1=100mm,支护厚度T=T1=100mm⑺选择道床参数根据该巷道通过的运输设备,已选用30kg/m钢轨,其道床参数hc,hb分别410mm和220mm，道渣面至轨面高度ha=hc-hb=190mm,采用钢筋混凝土轨枕.⑻确定巷道掘进断面尺寸由表2.6计算公式,得:巷道设计掘进宽度:B1=B+2T=5115+2*100=5315mm巷道计算掘进宽度:B2=B1+2=5315+2*75=5465mm巷道设计掘进高度:H1=H+hb+T=4437.5+220+100=4757.5mm巷道计算掘进高度:H2=H1+=4757.5+75=4832.5mm巷道设计掘进断面面积:S1=B1(0.39B1+h3)=5315(0.39*5315+2100)=22.18�O巷道设计掘进断面积:S2=B2(0.39B2+h3)=5465(0.39*5465+2100)=23.12�O五、布置巷道内水沟和管缆已知通过巷道的水量为70/h,现采用水沟坡度4‰,查表2.12得水沟深350mm,水沟宽300,水沟净断面积0.105�O,水沟掘进断面积0.144�O,每米水沟盖板用钢筋1.366kg,混凝土0.0226,水沟用混凝土0.114，管子悬吊在人行道一侧,电力电缆挂在非人行道一侧,通信电缆挂在管子上方.六、计算巷道掘进工程量及材料消耗量由表2.6计算公式得每米巷道拱与墙计算掘进体积:V1=S2*1=23.12每米巷道墙脚计算掘进体积:V2=0.2(T+)*1=0.2*(0.1+0.075)=0.04每米巷道拱与墙喷射材料消耗V3=[1.57(B2-T1)T1+2h3T1]*1=[1.57(5.465-0.1)*0.1+2*2.1*0.1]*1=1.26每米巷道墙脚喷射材料消耗V4=0.2T1*1=0.2*0.1*1=0.02每米巷道喷射材料消耗(不包括损失)V=V3+V4=1.26+0.02=1.28每米巷道锚杆消耗N=式中:P1―计算锚杆消耗周长,P1=1.57B2+2h3=1.57*5.465+2*2.1=12.78ma,a’―锚杆间距、排距,a=a’=0.8m故N==19.3根折合质量为=99.78kg式中:l―锚杆长度,l=2.2md--锚杆直径,d=20mm--锚杆材料密度,=7850kg/每排锚杆数N*0.8=19.3*0.8=15.44根每米巷道粉刷面积Sn=1.57B3+2h2式中,B3―计算净宽,B3=B2-2T=5.465-2*0.1=5.265m故Sn=1.57*5.265+2*1.88=12�O七、绘制巷道断面施工图、编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗量表根据以上计算结果,按1:10比例绘制出巷道断面施工图,并附上运输大巷特征表及运输大巷每米工程量及材料消耗表.八、课程设计总结《井巷工程》是一门理论与实践结合性很强的课程，而这次我们在曹老师指导下所进行的井巷工程课程设计就达到了理论与实践的完美结合。

对巷道断面及尺寸的区分和理解在煤矿采矿工程专业主干课程《井巷工程》巷道断面设计中,我们对巷道净断面、设计掘进断面、计算掘进断面及其尺寸,理解不是很好,并且难以掌握,容易混淆。

在设计时,经常会出现计算和绘图错误。

为了让我们更好的弄清概念,学以致用,我认为应从如下几方面对其进行区分和理解。

一、透彻理解巷遭断面及其尺寸的概念巷道断面及其尺寸是巷道断面设计的主要参数,是巷道掘进施工与支护的依据。

一般情况下,我国煤矿巷道的断面形状常选用矩形、梯形和直墙拱形。

巷道断面尺寸,其合理与否直接影响到煤矿生产的安全和经济效果。

在巷道断面设计中山现的巷道净断面、设计掘进断面、计算掘进断面及其尺寸的大小分别由相对应的宽度和高度确定。

(一)巷道净断面及尺寸巷道净断面是指煤矿井巷中用于满足行人、运输、通风、安装设施设备等有效的断面。

它的大小由其净宽度和净高度确定。

1.巷道净宽度矩形和直墙巷道的净宽度,是指巷道两侧内壁或锚杆露出长度终端之间的水平距离。

梯形断面巷道的净宽度由下列情形确定:①当其内通行矿车、电机车时,净宽度足指车辆顶面水平的巷道宽度。

②当其内不通行运输设备时,净宽度是指底板起1.6米高水平的巷道宽度。

2.巷道净高度矩形、梯形断面巷道的净高度,是指由道渣面或底板至顶梁或顶部喷层面、锚杆露出长度终端的高度。

拱形断面巷道的净高度,是指道渣面至拱顶内沿或锚杆露出长度终端的高度。

它是由道渣面起巷道的壁高和拱高两部分之和确定。

从概念及断面图可知,巷道的宽度和高度(断面尺寸)分别是其断面水平和垂直方向上的长度。

值得一提的是:锚喷支护巷道断面净尺寸是从锚杆外露的尾端算起,但当喷射混凝土厚度大于锚杆外露长度时,则应由喷射混凝土面算起;棚式支架支护巷道断面净尺寸,则从支架内侧算起。

(二)巷道设计掘进断面及尺寸巷道设计掘进断面是在其净断面基础上,考虑到支架及道床本身占用空间后得到的断面。

它相对应的设计掘进宽度,是巷道净宽度加上水平方向支架占用空间的尺寸,设计掘进高度是巷道净高度加上垂直方向支架和道床本身占用空间的尺寸。