井巷阶段运输大巷设计

上山：在运输大巷向上，沿煤岩层开凿，为1个采区服务的倾斜巷道下山：在运输大巷向下，沿煤岩层开凿，为1个采区服务的倾斜巷道一次成巷，是将巷道施工中的掘进、永久支护、掘砌水沟三个分部工程视为一体，统筹安排，在一定距离内，前后最大限度的同时施工，一次做成巷道分次成巷的实质是把巷道的掘进和支护两个分部工程分两次完成，是先以小断面掘完整条巷道，并架设临时支架，然后拆除临时支架进行永久支护煤与瓦斯的突出：在煤矿井下由于地应力和瓦斯的共同作用，在极短的时间内，破碎的煤和瓦斯由煤体内或岩体内突出，然后采掘空间抛出的异常动力现象巷道净宽度：指巷道两侧内壁或锚杆露出长度终端之间的水平距离。

巷道净高度：直墙拱形巷道净高度指是从道渣面至拱顶内沿或锚杆露出长度终端的高度，包括净拱高和自底板起的壁高。

梯形巷道：巷道断面按底板水平，两帮与水平面呈相同的角度构成的巷道拱形巷道：巷道断面按底板水平，两帮垂直，顶板为弧形构成的巷道煤巷：沿煤层掘进的巷道，在掘进过程中，如果煤层占到4/5则成为煤巷直墙拱形和矩形巷道的净宽度：系指巷道两侧内壁或锚杆露出长度终端之间的水平间距梯形巷道净高度：是从底板至顶梁或顶部喷层面，锚杆露出长度终端的高度表土：覆盖在地壳上部的第四纪沉积物成为表土，也称为松散性岩石基岩：表土以下的固结性岩石称为基岩、岩浆岩、沉积岩、变质岩岩石的可钻性：可用钻速、钻进每米炮眼所需时间、钻头进尺、钻每米炮眼所磨钝的钎头数目等岩石可爆性：可用炸药单耗、爆破单位体积岩石所需炮眼长度、单位炸药的爆破量、每米炮眼的爆破量等轨距：是指直线线路上两条钢轨规头内缘之间的距离岩石的软化系数：岩石（或煤）的水饱和试件单轴抗压强度与干燥试件单轴抗压强度的比例。

岩石的软化性：岩石泡水后强度降低的性质岩石的碎胀性：岩石破碎后因间隙的增加使总体积增大的性质岩石的崩解性：岩石侵水后发生解体的性质井巷工程：从地面开始，开凿一系列的井筒、硐室及巷道等，其中包括巷道形状的设计、施工、组织管理等一系列的活动岩石：组成地壳的基本物质，由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律而形成的自然地质体，包括岩浆岩、沉积岩、变质岩岩块：从地壳中切取出来的小块体，不包含软弱面，近似认为各向同性的连续介质,。

井巷工程:占50~70%井筒、井底车场及硐室、主要石门、运输大巷、采区巷道、回风巷道、支护工程等设计和施工的基本原理与方法的学科井巷工程具有的特点：施工环境特殊，施工对象多变，施工方法多样，技术复杂，施工场地狭窄，地点受矿体赋存条件控制，支护结构和建井工程量必须考虑矿山服务年限一、巷道断面设计的原则巷道断面设计主要是选择断面形状和确定断面尺寸。

设计的原则是：在满足安全、生产和施工要求的条件下，力求提高断面利用率，取得最佳的经济效果。

巷道断面设计的内容和步骤：㈠选择巷道断面形状、确定巷道净断面尺寸，并进行风速验算；㈡根据支架参数和道床参数计算出巷道的设计掘进断面尺寸，并按允许的超挖值求算出巷道的计算掘进断面尺寸；㈢布置水沟和管缆；㈣绘制巷道断面施工图，工程量表、材料消耗量一览表影响巷道断面选择的因素㈠作用在巷道上的地压大小和方向在选择巷道断面形状时起主要作用。

㈡巷道用途和服务年限也是选择巷道断面形状不可缺少的重要因素。

㈢矿区的支架材料和习惯使用的支护方式，也直接影响巷道断面形状的选择；㈣掘进方法和掘进设备对于巷道断面形状的选择也有一定影响。

㈤需要风量大的矿井，选择通风阻力小的断面和支护方式，有利于安全和具有经济效益。

三、调车工作㈠固定错车场调车法，㈡活动错车场调车，㈢专用转载设备四、提高装岩机工作效率的途径⑴积极推广和研究装岩、运输机械化作业线，不断提高装岩机工时利用率，缩短循环中的装岩时间。

⑵积极选用和研制高效能的装岩机，在现有设备中，要根据巷道断面大小选用装岩机。

对于双轨巷道尽量选用大型耙斗装岩机ZC-2型侧卸式装岩机或蟹爪式装岩机等大型装岩机。

一般情况下应避免同时使用两台装岩机或大断面选用生产能力小的装岩机。

⑶做好爆破工作。

当岩石的块度均匀、适宜，堆放集中，且底板平整时，装岩机的效率较高。

如ZC-20B型铲斗式装岩机当块度小于200~500㎜时工作效率最高。

部分转载机当岩石块度大于500㎜，则无法正常工作。

一、巷道净宽度的确定(续)
为了满足掘进机械化装载和铺设临时双轨调车，以及运输综采 支架的需要。巷道最小宽度：主要大巷为2.2m；采区巷道为2 m。 在确定曲线段巷道净宽度时，按
公式计算巷道的净宽，要考虑 矿车在弯道上运行，由于车体的 中心线和线路的中心线不相吻 合，发生矿车外边角外伸和矿车 内侧车帮内移现象，内侧和外侧 均要加宽0.2m。曲线段巷道加宽 范围：除曲线段外，用矿车运输 时与曲线段两端相联的各长2m的 直线段也要加宽；用电机车运输
管道的装设要求；人行高度要求；1.6m高度人行道宽度；设备上缘至拱
壁间最小安全间隙。
h7
D
n
b1
b2 K m
m1
a
A1
t
A1
C
a1
b
c1
B
h4
h5
h
h0
H1
H
h2
h3
ha
hc
hb
δ
B1
B2
二、巷道的净高度(续)
一般，架线电机车运输的巷道，按其中架线电机 车导电弓子和管道装设要求计算即能满足要求；其它 如矿车运输、仅铺设输送机或无运输设备的巷道一般 只按行人高度要求即能满足要求，但在人行道范围 1.8m以下，不得架设管线和电缆。
一、选择巷道断面形状、
年产90万吨矿井的第一水平运输大巷，一股眼务年限在20年以上，采
用 600mm轨距双轨运输的大巷，其净宽在3m以上，又穿过中等稳定的
岩层，故选用钢筋砂浆锚秆与喷射混凝土支护，半圆拱形断面。
第四节 巷道断面设计示例 (续)
二、确定巷道断面尺寸 ㈠确定巷道净宽度B 查表3-1知ZK10—6/250电机车宽A1=1060㎜，高h=1550㎜；1.5吨矿车宽 1050㎜，高1150㎜。 根据《煤矿安全规程》，取巷道人行道宽C=840㎜，非人行道一侧宽 a=400㎜。又查表3-2知本巷双轨中心线b=1300㎜，两电机车之间的距离 为：1300-（1060/2+1060/2）=240㎜ 故巷道净宽度B=a1+b+c1=a+2A1+C+t=400+2×1060+240+840=3600㎜。 ㈡确定巷道拱高h0 半圆拱巷道拱高h0=B/2=3600/2=1800㎜，半圆拱半径=h0=3600/2=1800㎜ ㈢确定巷道壁高h3 按架线电机车导电弓子要求确定h3 由3-8中半圆拱巷道拱高公式得

井巷工程课程设计设计人：学号：指导老师：设计题目：某煤矿年设计能力为90万，为低瓦斯矿井，采用中央分列式通风，其最大涌水量为300m3/h。

通过该矿第一水平翼运输大巷的涌量为160m3/h，采用ZK10--9/550架线式电机车牵引3t矿车运输。

大巷穿过的岩层为中等稳定，岩石的坚固性系数F=4~6，大巷需通的风量为28m3/s。

巷道内敷设一趟直径为200mm的压风管和一趟直径为100mm 的水管。

试设计该运输大巷直线段的断面及掘进施工爆破参数等。

在双轨左侧设有一交岔点，连接与该大巷垂直的一条平巷。

机车的运行速度为5m/s，交岔点材料石砌碹支护。

试对该道岔点进行设计。

第一章巷道断面及支护支架第一节选择巷道断面形状年产90万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900mm规矩的双轨运输大巷，其净宽在3m以上，又穿过中等稳定的岩层，故选用钢筋砂浆锚杆和喷射混凝土支护，巷道为半圆拱形断面。

第二节巷道断面尺寸的确定（一）确定巷道净宽度B查表3-1可知ZK10--9/550电机车A1=1360mm、高h=1550mm；3t 矿车宽1200mm高1400mm。

根据《煤矿安全规程》，取巷道人行侧道宽840mm，非人行道一侧宽a=400mm。

又查表6-1-4，知本巷双轨中线距离b=1600mm，则两电机车之间的距离为1600-（1360/2+1360/2）=240mm故巷道净宽度B=a 1+b+c 1=(400+1360/2)+1600+(1360/2+840)=4200mm.（二）确定巷道拱高 h 0半圆拱形巷道拱高h0=B/2=4200/2=2100mm.半圆拱半径R= h0=2100mm.（三）确定巷道壁高h 31．按架线电机车导电弓子要求确定h 3由表6-1-5中半圆形巷道拱高公式得h 3≥h 4+hc-212)()(b K n R +--式中，h 4为轨面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》取h 4=2000mm ；hc 为道床总高度。

一填空1 开采近水平煤层的采区称为盘区2 在倾斜分层走向长壁采煤法中，下分层采煤工作面滞后上分层工作面不少于3-4个月3 煤层群联合布置的采区上山布置的位置是煤组上部，煤组中部，煤组下部4 井底车场主井系统硐室的是井底煤仓5 在地质历史发展过程中，由含碳物质沉积形成的大面积含煤地带称为煤田6 用机械方法破煤和装煤，输送机运煤，单体支柱和铰链顶梁支护的采煤工艺系统是普采工艺系统7 仅为采煤工作面生产服务的巷道是回采巷道8 在近水平煤层中，用盘区石门代替盘区运输上山的这种布置称为石门盘区9 “DK615”的含义是单开轨型15 轨距600mm10 在井田范围内，经过地质勘探，煤层厚度和质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚，目前可供利用的可列入平衡表内的储量称为矿井工业储量11 矿井井巷按其作用和服务范围不同可分为三类，分别是开拓巷道，准备巷道，回采巷道12 厚煤层分层开采的方法有倾斜分层，水平分层，斜切分层，水平分段放顶煤13 综采工作面移架顺序分为依次顺序式，分组交错式，成组整体顺序式14 采场通风方式有U型通风，Z型通风，Y型通风，H型通风，W型通风15 放顶煤开采中工作面内煤炭损失主要在有初采损失，末采损失，端头损失，采煤工艺损失16 盘区式准备方式的有上山盘区下山盘区石门盘区单翼盘区跨多石门盘区17 采区走向长度确定的影响因素是地质开采条件，生产技术条件，经济因素18 常用的井田划分方式按地质构造划分，按煤层，煤种分布规律划分，按煤层赋存形态划分，按地形地物界限划分，按人为境界划分19 综采工作面液压支架的移架方式依次顺序移架，分组交错式，成组整体顺序式20 井田的开拓方式有立井开拓，斜井开拓，平硐开拓，综合开拓，多井筒分区域开拓21 综采工作面端部斜切进刀有两种方式分别是不留三角煤端部斜切进刀和留三角煤端部斜切进刀22 井田开拓方式有立井开拓，斜井开拓，平硐开拓，综合开拓，多井筒分区域开拓23 柱式体系采煤法包括房式采煤法，房柱式采煤法和巷柱式采煤法24 “三量”是指开拓煤量，准备煤量和回采煤量25 我国按实际应用情况，准备方式可归纳为采区式，盘区式及带区式三种26 按车场所处位置不同可分为采区上部车场，采区中部车场，采区下部车场27 根据采煤工艺，矿压控制特点和工作面长度不同，采煤方法分为两大类分别是壁式体系和柱式体系28 根据煤层的间距不同，采区式准备方式有煤层群单层采区准备方式和煤层群采区联合布置准备方式29 综采工作面设备在搬运和安装中，支架的安装顺序包括前进式安装和后退式安装30 两个工作面布置三条回采巷道，其中运输巷为两工作面共用的工作面布置称作对拉工作面布置31 相邻采区之间隔离煤柱宽度一般为10m32 井巷式煤仓分类的是垂直式，倾斜式，混合式33 副井井筒与井底车场巷道连接的部分为中央水泵房34 长臂工作面长度一般在80-250m35 沿煤层底板布置综采放顶煤工作面，一次采出煤层全部厚度是指一次采全厚放顶煤36 只开煤房，不回收煤柱，留设房间煤柱支撑上覆岩层是指房式采煤法37 伪斜柔性掩护支架采煤法适用于厚度为2-6m38 采煤方法选择的原则是技术先进经济合理生产安全39 单位时间采区内同时生产的采煤工作面和掘进工作面产量总和是指采区生产能力40 500万吨-1000万吨的矿区设计能力属于大型矿区41 矿井生产的主要系统是运煤系统通风系统运料排矸系统排水系统42 综采工作面的主要设备有双滚筒采煤机，可弯曲刮板输送机，液压支架43 采煤工作面作业流程中应该编排内容的是采煤工作面范围内的地质煤层情况，采煤方法和采煤工艺流程，劳动组织循环表，排水照明设施及其布置图，供电设备管理设施图44 采区生产系统的是运煤系统，运料排矸系统，通风系统，供电系统，压气和安全用水系统45 上山布置的类型按其位置可分为两条煤层上山，一岩一煤上山，两条岩石上山，两岩一煤上山，三条岩石上山46 采区下部车场形式按装车站位置不同有大巷装车式，石门装车式，绕道装车式47 合理的开采水平垂高中阶段斜长划分应考虑的因素有煤的运输，辅助提升，行人条件，具有合理的区段数目48 普采工艺管理要点是加强机道支护，加强放顶线支护的稳定性，加强工作面端头维护，加强工作面“三度”49 影响准备巷道矿压显现的因素有地质构造，采深，倾角，煤岩性质，巷道布置50 矿井开拓延深方式的是直接延深，暗井延深，直接延深结合暗井延深，新开一个井筒，延深一个井筒，深部新开立井或斜井51 综采工作面采煤机进刀方式主要有直卧式进刀和斜进式进刀52 回采巷道的护巷方式有沿空留巷和沿空掘巷53 当煤层倾角小于12度时推广使用倾斜长壁采煤法54 采区上部车场的基本形式有平车场和甩车场55 井底车场内用于排水的副井主要硐室是中央水泵房56 井田范围内由已开掘的开拓巷道所圈定的尚未采出的可采储量是开拓煤量57 按机械化程度和使用的支护设备放顶煤开采可分为综采放顶煤和简易放顶煤58 在综采过程中，工作面遇到一些变化大的地质构造带时，其推进方式需要进行调整，通常转角小于45度时，称为调斜或调采59 薄煤层开采所采用的采煤机械是滚筒式采煤机和刨煤机60 甩车场斜面线路的连接系统，可以归纳为单道起坡系统和双道起坡系统61 井底车场存车线路与主要运输巷道相互平行的是卧式车场62 影响顶煤冒放性的主要因素的是煤层赋存条件，煤层厚度，工作面长度63 在划定的井田范围内，根据勘探资料计算而得，从而进行矿井设计和生产的依据指的是矿井储量64 井下与地面出入的咽喉，是全矿生产的枢纽是指井筒65 阶段运输大巷布置方式的是单层布置，集中布置，分组布置66 井底车场的通过能力与卸载方式有关67 沿空留巷属于无煤柱护巷68 巷旁支护的是木垛，矸石带，人工砌块69 利用三条区段平巷准备出两个采煤工作面称为对拉工作面70 主斜井用带式输送机运煤并兼做进风井时，风速不得超过4m/S71 沿空留巷时区段平巷的布置主要有前进式，后退式，往复式72 顶煤的破坏分区的是初始破坏区，破坏发展区，裂隙发育区，垮落破碎区73 影响矿井生产能力的因素有地质条件与开采技术条件，各生产环节的能力，储量条件，安全生产条件，经济条件74 采煤方法选择的依据包括煤层赋存条件，采煤技术发展和装备水平，管理水平，国家的技术政策，法规和规程75 矿井建设的顺序常安的原则是先浅后深，先小后大，先易后难，先斜井后立井，先改建后新建76 影响矿井生产能力的因素是地质条件与开采技术条件，经济条件，安全生产条件，储量条件，各生产环节的能力77 急倾斜煤层采煤方法有倒台阶式，伪斜长壁采煤法，伪斜柔性掩护支架采煤法，水平分段放顶煤采煤法，仓储采煤法78 综合开拓方式的类型有斜井-立井平硐-斜井平硐-立井平硐-斜井-立井主斜井-副立井79 井田划分原则是充分利用自然斜井，要由于矿区开发强度相适应的矿井数目和井田范围，照顾全局，直线原则，安全经济效果好80 长壁采煤工艺包括破煤，装煤，运煤，支护，采空区处理工序过程81 沿空掘巷采煤工作面接替有两种方式，分别是区段跳采接替和区段依次接替82 根据矿车的卸载方式不同，分固定箱式矿车和底卸式矿车两种83 采区下部车场按装车站位置不同，分大巷式装车式，石门装车式和绕道装车式三种类型84 根据进刀的位置不同，斜切进刀分端部斜切进刀和中部斜切进刀85 综放工作面液压支架分为单输送机高位放煤，双输送机中位放煤，双输送机低位放煤86 井底车场用于固定箱式矿车卸煤的主井硐室被称为翻笼硐室87 按照煤矿安全规程规定，运输大巷的断面要满足运输，通风，铺设管线和行人的需求88 当煤层倾角较小时可以采用沿煤层顶板穿层斜井开拓，煤层倾角较大时可以采用底板穿层斜井开拓89 按井筒形式不同，井田开拓形式有立井开拓，斜井开拓，平硐开拓，综合开拓多井筒分区域开拓90 无煤柱护巷有两种形式，分别是沿空留巷和沿空掘巷二名词解释1 阶段在井田范围内，沿着煤层的倾斜方向，按一定标高把煤层划分为若干个平行于走向的具有独立生产系统的长条，每个长条成为一个阶段2 开拓巷道为全矿井，一个水平或若干个采取服务的巷道称为开拓巷道3 全部垮落法即采空区的顶板及时垮落，利用岩石的碎胀性，将采出煤炭空间充满的方法4 矿山压力由于开采引起的工作面周围岩体的力，叫矿山压力5 剥采比是开采单位煤量所需剥离的岩石量6 开采水平通常将设有井底车场，阶段运输大巷并且担负全阶段运输任务的水平称为开采水平7 准备巷道为一个采区或数个区段服务的巷道8 充填法即由地面或井下采集废石料把采空区重新充满的方法9 支承压力采煤工作面周围围岩中应力升高区的压力10 边帮由采场四周坡面及平台组合成的表面整体11 井田划分给一个矿井或露天开采的那一部分煤田12 回采巷道仅为采煤工作面服务的巷道13 缓慢下沉法当顶板本身具有缓慢挠曲下沉的性能时，随着工作面的推进，在采空区后方自行挠曲下沉使采空区闭合的方法14 矿山压力显现在矿山压力作用下，产生的一系列力学现象15 台阶露天开采过程中，为满足采运工作的需要，往往把露天采场划分为具有一定高度水平或倾斜分层，每一个分层称为一个台阶三简答题1 简答井田开拓主要研究和确定问题答：问题有：1确定井筒的形式，数目及其配置，合理选择井筒及工业场地的位置2，合理确定开采水平数目及位置3，布置大巷及井底车场4，确定矿井开采程序，做好开采水平的接替5，进行矿井开拓延伸，深部开拓及技术改造6 合理确定矿井通风运输及供电系统2 简答采空区处理方法种类答：采空区处理方法有：1，全部垮落法2，充填法3，刀柱法4 缓慢下沉法3 简答综采放顶煤放煤的主要方式答：1，多轮分段顺序等量放煤2，多轮间隔顺序等量放煤3，单轮，间隔，多口放煤4 简答采区巷道联合布置的优缺点答：优点1，生产集中2，改善巷道维护条件3，改善运输条件，简化矿井运输系统4，提高采出率，减少煤炭损失缺点岩石巷道掘进工程量大，准备新采区时间长，巷道之间联系和通风系统复杂，要求较高的生产管理水平5 简答平硐开拓的优缺点答：优点1，井下煤炭运输不需转载即可有平硐直接外运，因而运输环节和设备少，系统简单，费用低2，平硐地面工业设施较简单，不需结构复杂的井架，绞车房和硐口车场3，无需在平硐内设水泵房水仓等硐室，减少许多井巷工程，省去排水设备，排水费用大大减少，对预防井下水灾较为有利4，平硐施工条件较好，掘进速度快，可加快矿井建设5，不留或少留工业场地煤柱，煤柱损失少缺点：受地形及埋藏条件限制，只有在地形条件合适，煤层赋存较高的山岭，丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分的储量大致满足同类型水平服务年限要求时采用平硐开拓。

井巷设计题目1．单轨平巷设计。

该平巷为某铜矿运输巷道，服务年限20年。

设计长度160米，巷道运输量600吨/天。

该平巷布置在矿体下盘，下盘为泥质白云岩与板岩，不稳固，f=4~6；体重为2.60吨/米3，松散系数1.60。

最大涌水量25.32米3/小时。

巷道通风量12米3/秒。

设计进尺40米/月。

矿山设计年产量70万吨/年。

2．单轨平巷设计。

该平巷为某铜矿上盘运输平巷，服务年限17年。

设计长度130米，巷道通过能力550吨/天。

矿体上盘为青灰色白云岩，f=6~8，稳固。

围岩体重2.78吨/米3，松散系数1.56~1.91。

最大涌水量30米3/小时。

巷道通风量7.73米3/秒。

设计进尺45米/月。

矿山设计年产量63万吨/年。

3．双轨运输大巷设计。

该平巷为某矿阶段运输巷道，服务年限32年。

设计矿山年产量90万吨/年，大巷长度为270米，巷道通过能力2200吨/天。

矿体上盘为紫红色板岩，f=6, 节理发育，不稳固；下盘亦为紫红色板岩，f=7，比较稳固。

矿体与围岩接触面整齐，极易与顶板脱离，上、下盘的体重均为2.80吨/米3，松散系数1.80。

大巷最大涌水量330米3/小时，通风量7.73米3/秒。

设计进尺35米/月。

双轨大巷与山坡地表相通，山坡坡底有河流。

4．单轨巷道设计。

该巷道为某钼矿穿脉巷道，设计服务年限10年。

矿山设计年产量50万吨/年，平巷长度70米，巷道运输量800吨/天。

围岩为石英斑岩，f=6~8, 中等稳固及不稳固，围岩含有一定的品位。

围岩的体重为2.70吨/米3，松散系数1.63。

最大涌水量20米3/小时。

巷道通风量5.30米3/秒。

设计进尺48米/月。

5．双轨平巷设计。

该平巷为某铜矿中段运输大巷，服务年限20年。

设计长度200米，巷道运输量1800吨/天。

该平巷布置在矿体下盘，下盘节理较发育，中等稳固，f=4~6；体重为2.68吨/米3，松散系数1.43。

最大涌水量150米3/小时。

巷道通风量49米3/秒。

（六）确定巷道设计掘进断面尺寸和计算掘进断面尺寸
（1） 选用支护参数
采用锚喷支护，根据巷道净宽3.6m、穿过中等稳定岩层，属于类围Ⅲ岩、服务年限为25年以上等条件，得锚喷支护参数
锚杆长度由公式L=n(1.1+B/10),n围岩稳定系数，对于稳定性好的围岩n取1：对于稳定性较差的围岩n取1.1；对于不稳定围岩n取1.2
(二)确定巷道拱高
半圆拱形拱高h0=B/2=3600/2=1800mm
(三)确定巷道壁高h3
（1）由表知半圆拱h0=B/2=3600/2=1800mm。半圆拱半径R=h0=1800mm。
按架线电机车导电弓子要求确定h3
由表知半圆形巷道壁高公式得
h3≥h4+hc- =2000+380-854=1526mm
6.根据设计的断面图，编制爆破作业图表。包括爆破原始条件，三个方向的炮眼布置图、爆破参数、预期爆破效果表。
设计要求：
1. 在规定的时间内认真、独立地完成计算、绘图、编写说明书等全部工作。作到分析论证清楚、论据确凿，并积极采用切实可行的先进技术，力争使设计成果达到较高水平。
2. 要通过计算确定的，必须有必要的计算步骤和过程。要参照有关规范和经验确定的，请说明确定理由。设计参照依据：《煤矿安全规程》、《煤矿井巷工程质量验收规范》、《煤矿巷道断面和交岔点设计规范》、《煤矿矿井采矿设计手册》、《井巷工程》东兆星等．
炮眼深度可按月计划进度确定，即L =1.92m
式中
L—炮眼深度，m； Ly—计划月进尺，140m；
N—每月实际用于掘进的天数，30d
n—每日完成掘进循环次数，3次； η1—正规循环率，0.9；
η—炮眼利用率，0.9；
根据气腿凿岩机最佳深度范围(1.8—2.5)，确定炮眼深度为2.0m×150g×160mm，所以，确定炮眼直径为40mm。

井巷设计与施工课程设计 Revised final draft November 26, 2020《井巷设计与施工》课程设计姓名：学号：专业：指导老师：2012 年 12 月 21 日设计条件某矿年设计能力为500万吨，低瓦斯矿井，采用中央分列式通风，其最大涌水量为300m3/h。

通过该矿第一水平南翼运输大巷的涌水量为260m3/h，采用ZK20--9/550架线式电机车牵引5t底卸式矿车运输。

大巷穿过的岩层为中等稳定，岩石的坚固性系数f=4~6，埋深800m，长1450m，大巷需通过的风量为38m3/s。

巷道内敷设一趟直径为200mm的压风管、一趟直径为100mm 的水管及通讯、动力、信号电缆各一趟。

该巷道的施工进度要求：240米/月。

目录一、巷道断面施工图设计（一）巷道断面形状大巷穿过的岩层为中等稳定，岩石的坚固性系数f=4～6，埋深800m。

该巷道要求服务年限长，通风阻力小。

因此选用圆弧拱形巷道断面，而为了简化设计和方便施工，选用半圆拱行巷道断面。

（二）道床参数1、巷道钢轨型号采用ZK20--9/550架线式电机车牵引，5t底卸式矿车运输，要求钢轨轨距为900mm，因此钢轨型号应选用30kg/m。

（根据课本P9表1-4）2、轨枕规格采用钢筋混凝土轨枕，轨距900mm，轨枕全长1200mm，全高145mm，上宽170mm，下宽200mm。

（根据课本P9表1-5）3、道碴高度由于选用钢轨型号为30kg/m，因此取道床总高度为360mm，道碴高度取200mm，道碴面致轨道面垂高取160mm。

（根据课本P10表1-6）（三）管线布置位置压风管和水管设置在人行道一侧，压风管在下，水管在上，压风管下部距水沟盖板高度为。

通讯和信号电缆也设置在人行道一侧，电缆悬挂在管道上方，电缆下部与水管上部距离为，且取电缆两个悬挂点间的距离为3m。

动力电缆布置在人行道另一侧，距离道碴面。

（四）巷道净断面尺寸1、巷道净宽度巷道直线段净宽度B由三部分组成，分别是非人行道一侧宽度a、人行道的宽度c、运输设备的最大宽度A和两列对开列车最突出部分之间的距离t。

第四章井田开拓巷道布置（第十八章内容）本章为井田开拓部分的重点，第二章是基本概念，第三章是开拓方式，而如何确定有关参数及方案，如§2.3中开拓方式所解决的问题中，井筒位置，水平标高的确定，水平大巷的布置，是本章的主要内容。

§4.1 井筒位置的确定(书上§18.3)位置的确定不能从一方面考虑,从开拓布局的整体考虑,如水平的位置，大巷的类型等,它们相互影响。

合理的井筒位置应考虑地面情况，井下地质以及生产情况。

一、对地面布置工业广场有利每个矿井，都有地面生产系统，行政管理系统，需占有一定的面积的土地。

1、场地足够。

布置地面生产系统及其工业建筑、行政管理系统。

如主付井（绞车房）、洗（选）煤厂、煤仓（场），装车站，办公楼，宿舍，食堂，浴池等。

（一般情况下，工业广场的面积为：大型井0.8 ～ 1.1公顷/10万吨，中型井 1.3 ～ 1.8公顷/10万吨，小型井 2.0 ～ 2.5公顷/10万吨）。

2、少占农田，不占良田及重要文化古籍和园林，要避免村庄搬迁及河流改道；3、有较好的工程地质和水文地质条件，避开滑坡，崩岩，溶洞，流沙等地段。

森林地区应与林地有足够的防火距离。

4、避免井筒和工业广场遭受水灾。

井口位置高于最高洪水位，工业广场不受洪水威胁。

（解释最高洪水位的意义）5、便于矿井的供水，供电，运输，便于排污，排矸的处理。

不影响居民生活。

6、充分利用地形，使地面生产系统合理，尽可能少平整土地。

对于平硐开拓，主要考虑地面，若地面无太大的限制，则可考虑井下。

二、对井下开采有利应使井巷工程量，运输量，维护量，通风效果上达到较佳水平，使工业广场压煤量达到合理。

1、走向的位置：在储量中心。

此时，运输量最小，通风费用最低，水平接替易。

（解释运输量、通风问题）2、倾斜方向的位置1）、斜井：多数在井田边界外。

主要考虑地面和所选用设备所要求的倾角而决定地面的位置。

2）、立井：主要是第一水平工程量，总工程量和工业广场煤柱的关系。

三、沉积岩的特征
煤矿生产中所遇见的岩石90%以上都是沉积岩。 1、层状构造及层理-先后沉积的物质因成分、粒度、颜色、 形状等方面的差异，沉积岩表现出明显的成层现象，称为层 状构造。
水平层理
波状层理
斜层理
2、层面结构-在沉积岩层面上保留有自然作用产生的一 些痕迹，统称层面构造。如波痕、泥裂等，称为层面结构。
四、沉积岩分类和主要沉积岩
沉积岩按物质成分和成因可分为：碎屑岩类、 粘土岩类、化学岩类和生物化学岩类。 煤矿常见的岩石有（1）角砾岩 （2）砾岩 （3） 砂岩 （4）粉砂岩 （5）泥岩和页岩 （6）石灰 岩
角砾岩 砾岩
第三节 煤的形成及煤系
一、煤的形成
煤是由地质历史上植物遗体演变而形成的。远在距今约 0.03～3.2亿年间，即地质史上称为第三纪、侏罗纪、二 迭纪和石炭纪等时代，地球上许多地区布满了湖泊、沼 泽，当时气候温暖潮湿，植物生长茂盛。 低等植物 高等植物 泥炭化作用（腐泥化） 泥炭 腐泥
煤矿生产技术知识
韩小刚 济矿集团职工培训中心
讲课提纲
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 我国煤矿资源现状 煤矿地质基础知识 井田开拓 矿井开拓方式 矿山压力及其控制 采煤方法 井巷掘进
第一章
中国煤炭资源分布
除上海外 各省和自治区均有， 北部占探明储量的86% ，南部 占探明储量的14%
倾向 倾斜 倾角的大小反映了煤层 的倾斜程度，倾角的变 化范围在0-90度之间。 倾角越大开采难度越大。
a-倾角
二、断裂构造
原生裂隙
裂 隙
断 裂 构 造பைடு நூலகம்
次生裂隙 压力裂隙
走向断层
正断层
根 据 断 层 走 向 和 岩 层 走 向 的 相 对 关 系

要求距壁j毫米处巷道有效净高不小于1800mm,一般取j＝200mm
d)按1.6m高度人行宽度要求计算
单轨： h3 1600 h b
R2
(C '
A1 2
b1)2
双轨： h3 1600 h b
R2
(C '
A1 2
b2 )2
要求自道碴面起1.6m水平处，运输设备上缘与拱璧间距 C/≥800mm，即保证有800mm宽的人行道
h3 ——拱形巷道的墙高，m hb ——巷道内道碴的拱的高度常以高跨比表示。
半圆拱拱高为:
h0
R
B 2
三心拱拱高为：
h0
Bor 3
h0
2B 5
2.墙高h3的确定
墙高h3系指自巷道底板至拱基线的垂直距离。
为满足行人安全、运输通畅以及安装和检修设备、管线的需求，墙 高h3 的设计按架线电机车导电弓子顶端两切线的交点处与巷道拱璧最小安全间隙 要求；按管道的装设高度要求；按人行高度要求；按1.6m高度人行宽度要求 以及按设备对上于缘架至线拱电璧机最车小运安输全巷间道隙，要一求般等按五导种电情弓况子计和算管，道并装取设其高最度大的值要。求 计算即能满足设计要求；其他如矿车运输、仅铺设输送机或无运输设备的巷 道 一般只按行人高度要求计算即可满足设计要求，但在人行道范围内1.8m以下 不得架上设述管计、算线出和的电墙缆高。h3值，必须按只进不舍的原则，以0.1m进取。
1300－(1060/2 + 1060/2)=240mm
故巷道的净宽B=a1+b+c1=(400＋1060/2 )+1300+(1060/2 +840)=3600mm
Q —— 通过巷道的风量，m3 /s S —— 巷道的净断面， m2 Vmax—— 巷道允许的最大风速，m/s

2. 平巷与平硐
2.1 巷道断面设计
2.1.1 设计所需资料 1.巷道所处位置的地质资料； 2.巷道服务年限、用途及通风、排水等方面的要求； 3.运输设备类型、规格尺寸； 4.巷道内的装备、管道、电缆规格尺寸及架线要求； 5.支护材料供应情况。
2.1.2 有关规定
1.运输巷道安全间隙应符合下表规定： 安 全 间 隙
式中：L1——延伸长度 L ——车辆长度 LS——矿车轴距
6.平巷高度 1）人力运输的平巷，其有效净高应不小于1.9m； 2） 采用架线式电机车运输时，平巷高度应满足滑触线悬挂高度的要 求，如下表： 滑触线悬挂高度（自轨面算起） （单位：m） 序号 1 2 名 称 电压等级（V）
2. 斜井、风井、平巷等一般工程，采用混凝土支护时，混凝土强度等级应≥20，
采用钢筋混凝土支护，其强度等级应≥C25； 3. 当井巷工程采用锚喷或喷射混凝土支护时，其混凝土的强度等级应≥C20； 当采用混凝土预制块支护时，其强度等级应C25； 4. 地下硐室内的设备基础及地坪的混凝土强度等级应≥C20。 1.3.3 竖井、斜井、通风井、平硐等主要井巷工程出口的支护，在地震烈度大 于或等于7度的地区，应进行抗震验算。
1.3.1 井巷工程支护设计原则： 1. 支护设计方法，应以工程类比法为主，必要时，可用理论验算法验算； 2. 支护设计应充分利用围岩自身的承载能力，改善巷道或硐室的周边应力条 件，减少支护量；
3. 支护设计应优先采用喷锚支护，不用或少用木材支护；
4.在塑性岩体中，可采用先临时后永久的两次支护方法，必要时应采用监控量 测的手段进行设计。 5.处在流沙层、厚土层中的井筒，采用冻结法施工时，冻结段的支护应设计成
3.轨道铺设规定：
1）钢轨的型号应与行驶车辆的类型相适应，运输巷道内同一线路应采 用同一型号的钢轨，道岔的型号不得低于线路的钢轨型号； 2）矿用轨枕应优先采用预制钢筋混凝土轨枕，预制混凝土轨枕不宜与 木轨枕掺杂使用； 3）在有电机车通行的巷道宜采用道碴道床，在大、中型矿山的主溜井 装矿硐室，带式输送机运输巷道及马头门处的巷道均宜采用整体道床。 无轨运输的巷道底板岩石硬度要求f≥4，否则应铺设混凝土，其强度等 级不得低于C20。 4）水平及倾角小于10°的永久性路基，应铺以碎石或砾石道碴，道碴 厚度不应小于90mm，轨枕埋入道碴深度不应小于轨枕厚度的2/3，道碴道床 上部宽度应大于轨枕长度50～100mm。

目录1. 设计的条件 (3)1.1 地质条件 (3)1.2 生产能力及服务年限 (3)1.3 井筒装备 (3)1.4 运输设备及装备 (3)2. 主井断面设计 (3)2.1 选择井筒断面形状 (3)2.2 井筒提升与装备 (3)2.3 确定断面尺寸 (3)2.3.1 井筒提升间尺寸计算 (3)2.3.2 梯子间尺寸计算 (4)2.3.3 图解法确定井筒直径 (4)2.4 风速验算 (5)2.5 选择支护方式和支护参数 (5)2.6 井筒断面布置 (5)2.7 每米竖井材料消耗 (6)3. 副井断面设计 (6)3.1 选择井筒断面形状 (6)3.2 井筒提升与装备 (6)3.3 确定梯子间和提升间尺寸 (6)3.3.1 提升间尺寸计算 (6)3.3.2 梯子间尺寸计算 (7)3.3.3 图解法确定井筒直径 (7)3.4 风量验算 (8)3.5 选择支护方式和支护参数 (8)3.6 井筒断面布置 (8)3.7 每米竖井材料消耗 (9)4. 石门的设计 (9)4.1 选择巷道断面形状 (9)4.2 确定巷道断面尺寸 (9)4.2.1 确定巷道断面净宽度B (9)4.2.2 确定巷道拱高0h (9)4.2.3 确定巷道壁高5h (9)4.2.4 确定巷道净断面积和周长 (10)4.2.5 用风速校核巷道净断面积 (11)4.2.6 选择支护参数 (11)4.2.7 选择道床参数 (11)4.2.8 确定巷道掘进断面尺寸 (11)4.3 布置巷道内水沟和管线 (11)4.4 计算巷道掘进工作量和材料消耗量 (12)4.5 编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗表 (12)4.6 双轨运输大巷施工设计 (13)4.6.1 选择机械化作业线 (13)4.6.2 爆破作业设计 (14)4.6.3 通风与防尘措施 (15)4.6.4 巷道施工组织与管理 (16)4.7 巷道施工管理制度 (19)5. 参考文献 (20)6. 附图附图1 主井井筒断面图（比例1:50）附图2 副井井筒断面图（比例1:50）附图3 石门大巷断面图（比例1:50）附图4 石门水沟断面图（比例1:25）附图5 工作面炮眼布置图（比例1:50）1.设计的条件1.1地质条件矿山第一水平石门大巷所通过岩层的普氏系数f＝2～4，为稳定性较差岩层，涌水量360m3/h ，风量60m3／s 。

辅助水平的应用
• • • • • 水平垂高过大，开采技术困难。 多水平上下山开采的矿井， 上水平下山采区辅运、通风、排水困难 下水平需要解决回风问题。 急斜煤层矿井，阶段垂高较小，当∑M较小时，水 平的T不满足,要求加大H，在两开采水平间设辅 助水平,现少用。 • 近水平煤层，开采水平置于主采煤层中，主采煤 层以上或以下的煤层设辅助水平，开设简易车场 担任辅运、通排等任务。 • 应用原则—辅助水平增加井下运辅环节，生产系 统复杂化。有明显的技术经济优越性方可使用。
层中。减少岩石工程量。)
岩巷、易维护； 生产集中，便于管理； 数个煤层可同时准备和回采，能力大。 初期工程量大，建井期长。
适用条件
适用： • 井田走向距离大， • 煤层数目多、层间距小， • 层间距50m的矿井。
3、分组布置（集中大巷—用主要石门联
• • • • • • 系分组大巷） 分组布置特点： 据煤层间距，分为若干煤组；每组煤布置 一条分组集中大巷，各煤组分别布置采区。 各组设集中大巷，用主石门将各组大巷连 接起来，各煤组分设采区。 初期工程量大。 兼有分层大巷和集中大巷的部分特点。 适用：煤层组间距70m。
(layout of roadway in mining level)
• 大巷—为整个开采水平或阶段服务的水平 巷道。 • 运输大巷—为整个开采水平或阶段运输服 务的水平巷道。 • 担负煤、矸、物料和人员的运输，通风、 排水及铺设管线等。是矿井的“动脉”。
一. 阶段运输大巷运输方式和设备
• • • • 矿车轨道（机车运输）（locomotive haulage） 轨距：600 mm，900 mm 矿车：固定箱式1t，3t 底卸式3t，5t 矿车轨道运输优点： 1)煤、矸、物料、人员可统一运输解决； 2)运输能力大，机动，适应生产不均衡变化要； 3)可分运不同牌号的煤； 4)煤尘少，利于安全； 5)远距离运输不困难。 • 矿车轨道运输要求：能适应多弯道，要求大巷 平

1. 设计的目的本课程设计是“井巷工程”课教学的重要环节，通过本设计，使学生熟悉设计的程序和方法，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。

2. 设计条件及服务年限2.1 地质条件矿山第一水平石门大巷所通过岩层的普氏系数 f ＝2～4，为稳定性较差岩层，涌水量400m3/h ，风量60m3／s 。

主井与副井所通过岩层 f ＝4～6，中等稳定，3风量均按80 m／s 考虑。

该矿井属于低瓦斯井。

2.2 生产能力及服务年限矿山年产量200万t ，其第一水平服务年限30a。

2.3 井筒装备主井为双箕斗井，箕斗容积 2.5m3，型号为FJD2.5（5.5 ）型。

主井内铺设Φ300mm排水管2 条，并设有梯子间。

副井为双罐笼井，采用3＃单层罐笼（YJGG－2.2 型）。

副井内铺设有Φ200mm供风管 2 条，Φ100mm供水管 1 条，2 条动力电缆，3 条照明和通讯电缆，设有梯子间。

2.4 运输设备及装备石门运输巷为双轨运输大巷，内设水沟，铺设有供风管 2 条，Φ80mm供水管1 条，动力电缆 1 条，照明和通讯电缆 3 条。

电机车型号：ZK14－9／550；矿车型号：MG1.7-9。

3. 主井3.1 选择井筒断面形状选圆形，因为圆形断面受力条件好，通风阻力小，并且符合当代施工工艺，便于施工支护，适用于井筒服务年限大于15 年的矿山，该矿服务年限较长，故选用圆形井筒。

3.2 选择罐道形式及材料：选用槽钢组合罐道，材料为18 号槽钢，其断面尺寸为200mm×200mm。

（书308）主罐梁选用28a 号工字钢，其高×宽=280mm×122mm；次罐梁为20a 工字钢，其高×宽=200mm×100mm；梯子梁主梁选20a 工字钢，高×宽=200mm×100mm梯;子小梁选用14 号工字钢，高×宽=140mm×80mm。

井巷设计与施工设计说明书一、 巷道断面选择及计算1、选择巷道断面形状和支护材料该矿年产量90万t ，该运输大巷服务年限较长，穿过岩层较稳固，预计巷道承受较大低压，故选用拱高f 0=B 0/3 的三心拱形断面，轨距900mm 双轨运输线路，喷锚作为永久支护。

2、确定巷道断面尺寸A 、确定巷道净宽度B 0查表1-2得知：ZK10—9/550电机车宽1150mm 、高1550mm 、中心距1450mm 。

YDC4.0矿车宽1600mm 、高1600mm 、中心距1900mm 。

两者比较取大值，故运输设备宽度b=1600mm 、两轨中心距s=1900mm 。

查表1-1、表1-3，取安全间隙b 1=300mm ，取人行道宽度b 2=800mm ，所以两电机车之间距离m=s –b=1900-1600=300mm 。

故净宽度B 0B 0=b 1+2b+m+b 2=300+2×1600+300+800=4600mmB 、选择道床参数根据本巷道过的运输设备，查表1-7、表1-8，选用24kg/m 钢轨，采用钢筋混凝土轨枕。

轨面水平至地板之间距离h 6=400mm ，地板水平道渣水平之间距离h 5=250mm ，所以道渣水平至轨面水平之间距离h 4=h 6-h 5=400-250=150mm.C 、确定巷道净高度H 0a 拱高f 0及参数f 0=B 0/3 =1/3×4600=1533mm大圆弧半径R=0.692B 0=3183.2mm小圆弧半径r=.0.261B 0=1200.6mmb 巷道净墙高h 2。

1）按电机车架线要求确定。

设架线导电弓子宽度的1/2为400mm ，即K=400mm ，架线至轨面高度，取H=2000mma=b 1+b/2=300+1600/2=1100mm3006.120040011006.12001-+-=-+-b r K a r =0.558>0.55 故导电弓子在小圆弧内，22142)()(K a r b r h H h +----+=22)40011006.1200()3006.1200(1502000+----+= =1401.35mm2）按管道架设高度要求确定。

1.1.5 工程地质勘探钻孔的技术要求 1. 钻孔深度应大于设计井深（斜井底板以下）3～5m；终孔直径不宜小于 91mm，采用金刚石钻机钻进时，终孔直径不应小于70mm； 2.垂直孔在每100m深度内，孔深误差不得大于±0.2%，钻孔弯曲度的顶角 不得大于1.5°。斜孔的顶角不得大于3°； 3. 工程地质勘探钻孔应采用全钻孔取芯，其岩芯采取率：在积岩与粘性土 中不宜小于80%，在破碎带及软弱夹层中不宜小于65%。 4. 勘探钻孔均应用不低于M10水泥砂浆封孔，并设置永久性标志。 1.1.6 工程地质勘探报告应提供下列工程地质和水文地质资料： 1.钻孔通过各岩石（土）层的物理、力学性质指标；通过地段的岩石种类、 岩性、工程特性、风化程度、完整性划分围岩级别； 2. 对主要含水层提出岩层的渗透系数、涌水量及水质分析等水文资料； 3. 岩芯RQD值的质量指标； 4. 检查钻孔地质柱状图； 5. 井筒垂深超过600m，应提供地热、地应力变化及岩爆资料。
（单位：mm）
运输方式
有轨运输 无轨运输 胶带运输
设备之间
≥300 ≥400
设备与支护间
≥300 ≥600 ≥600
2.人行道设置规定： 1）运输巷道的一侧，必须设置人行道，人行道不宜穿越运输线路； 2）运输线路之间及溜口或卸矿口一侧不设人行道； 3）线路中心距应保证两侧对开列车最突出部分之间的间隙不小于上 表所列数值。
4.人行道宽度应符合下表规定 人 行 道 宽 度
运输方式或地点 人行道宽度 电机车 ≥800 无轨运输 ≥1200 胶带机运输 ≥1000 人力运输 ≥700 人车停车处的 巷道两侧 ≥1000
（单位：mm）
矿车摘挂钩 处两侧 ≥1000
生产矿井的已有巷道人行道的宽度不符合上表的要求时，必须在巷道一侧设 置躲避硐，两个躲避硐之间的距离不得超过40m。