井巷工程课程设计

井巷工程课程设计

井巷工程 课程设计说明书

设计题目: 巷道断面设计

助学院校: 河南理工大学

自考助学专业: 采矿工程 姓 名: 杨

柯 自考助学学号: 04021320XX29 成 绩:

指导教师签名:

河南理工大学成人高等教育

2O 年 月 日

目 录

1巷道断面设计的原则与步骤 ........................ - 1 - 2巷道断面形状 ................................... - 1 - 3巷道断面尺寸 ................................... - 1 -

巷道净宽度B ............................... - 3 -

巷道拱高h0 ................................ - 3 - 巷道壁高h3 ............................... - 3 - 巷道净断面面积S和净周长P ................ - 4 - 用风速校核巷道净断面面积 .................. - 4 - 支护参数 .................................. - 5 - 道床参数 .................................. - 6 - 巷道掘进断面面积 .......................... - 6 - 4巷道内水沟和管线 ................................ - 7 -

水沟布置 .................................. - 7 -

管线布置 .................................. - 7 - 5巷道掘进工程量和材料消耗量 ...................... -

8 - 6巷道断面施工图，编制巷道特征表和每米巷道掘进工程量和材料消耗量表 ........................................... - 9 -

7课程设计的收获和建议 ............... 错误！未定义书签。

课程设计的收获 ............... 错误！未定义书签。

课程设计的建议 ............... 错误！未定义书签。 8参考资料 .......................... 错误！未定义书签。

某煤矿，年设计能力为120万t，低瓦斯矿井，井下最大涌水量为350m3/h。位。第一水平运输大巷的流水量为180m3/h，采用ZK10—6/250架线式电机车牵引吨矿车运输，该大巷穿过中等稳定的岩层，岩石坚固性系数f =4～6，需通过的风量为30m3/s。巷道内敷设一道直径为200mm的压风管和一趟直径l00mm的水管。试设计运输大巷直线段的断面。

1巷道断面设计的原则与步骤

巷道断面设计是矿井开采设计中的一个重要组成部分，

贯穿矿井服务年限，属于施工图设计的范畴。设计的巷道断面直接作为井下巷道施工的依据，也是进行井下工程概预算的依据。巷道断面设计的原则是：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与步骤是：首先，根据巷道的服务年限、用途和围岩性质，选择巷道断面形状和支护方式；其次，根据巷道中多通过的设备尺寸、支护参数与道床参数、通风量和行人要求等确定巷道净断面尺寸，计算巷道的设计掘进断面的尺寸，并按允许的超挖值，求算出巷道的计算掘进断面尺寸；然后，布置水沟和管缆；最后绘制出巷道断面施工图，编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗表。

2巷道断面形状

年产120万吨矿井的第一水平运输大巷，一般服务年限在30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，故选用钢筋砂浆锚杆与喷射混凝土支护，半圆拱形断面。

我国煤矿井下使用的巷道断面形状，按其构成的轮廓线可分为折线形和曲线形两大类。前者如矩形、梯形、不规则形等；后者如半圆拱形、圆弧拱形、三心

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拱形、马蹄形、椭圆形和圆形等 。

巷道断面形状的选择，主要应考虑巷道所处的位置及穿过的围岩性质 、巷道的用途及其服务年限、选用的支架材料和支护方式、巷道的掘进方法和采用的掘进设备等因素。

一般情况下，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。当顶压和侧压均不大时，可选用矩形或梯形断面；当顶压较大、侧压较小时，则应选用直墙拱形断面 ；当顶压、侧压都很大同时底鼓严重时，就必须选用诸如马蹄形、椭圆形或圆形等封闭式断面。

巷道的用途和服务年限也是考虑选择巷道断面形状不可缺少的重要因素。服务年限长达几十年的开拓巷道，采用砖石、混凝土和锚喷支护的各种拱形断面较为有利；服务年限 左右的准备巷道以往多采用梯形断面，现在采用错喷支护拱形断面日趋增多；服务年限短的回采巷道，因受动压影响须采用具有可缩金属支架的梯形断面。

矿区富有的支架材料和习惯使用的支护方式，往往也直接影响巷道断面形状的选择。木支架和钢筋混凝土棚子，多适用于梯形和矩形断面；砖石、混凝土和喷射混凝土支护方式，更适用于拱形等曲线断面；而金属支架和锚杆可用于任何形状的断面。

掘进方法和掘进设备对于巷道断面形状的选择也有一定的影响。目前，岩石

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平巷掘进仍是采用钻眼爆破方法占主导地位，它能适应

任何形状的断面。近年来，于锚喷支护广泛应用，为了简化设计和有利于施工，巷道断面多采用半圆拱和圆弧拱，三心拱逐渐被淘汰。在使用全断面掘进机组掘进的岩石平巷，选用圆形断面无疑是更为合适的。

在需要通风量很大的矿井中，选择通风阻力小的断面形状和支护方式，既有利于安全生产又具有明显经济效益。

上述选择巷道断面形状应考虑的诸因素，彼此是密切联系而又相互制约的。条件要求不同，影响因素的主次位置就会发生变化。所以，应该综合分析，抓住主导因素兼顾次要因素，以便能选用较为合理的巷道断面形状。

3巷道断面尺寸

巷道净宽度B

查表3-1知ZK10—6/250电机车宽A1=1060㎜，高h=1550㎜；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㎜。又查表知本巷双轨中心线b=1300㎜，两电机车之间的距离为：

1300-=240㎜

故巷道净宽度B=a1+b+c1=a+2A1+C+t=400+2×1060+240+840=3600㎜。 巷道拱高h0

半圆拱巷道拱高h0=B/2=3600/2=1800㎜，半圆拱半径R=h0=3600/2=1800㎜ 巷道壁高h3

1.按架线电机车导电弓子要求确定h3 3-8中半圆拱巷道拱高公式得

式中：h4为轨面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》取h4=20XX㎜；hc

为道床总高度。

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查表3-5选24㎏/m钢轨，再查表3-7得hc=360㎜，道碴高度hb=200㎜；n为导电弓子距拱壁的安全距离，取n=300㎜；K为导电弓子宽度之一半，K=718/2=359，取K=360㎜；b1为轨道中线与巷道中线间距，b1=B/2-a1=3600/2-930=870㎜。

故：

2.按管道装设要求确定h3

式中，h5为渣面至管子底高度，按《煤矿安全规程》取h5=1800㎜；h7为管子悬吊件总高度，取h7=900㎜；m为导电弓子距管子间距，取m=300㎜；D为压气管法兰盘直径，D=335㎜；b2为轨道中心线与巷道中线间距b2=B/2-C1=3600/2-1370=430㎜。

㎜。

3.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1800㎜，j≥100㎜，一般取j=200㎜。

故：

㎜。

㎜。

综上计算，并考虑一定的余量，确定本巷道壁高为h3=1800㎜。则巷道高度H=h3-hb+h0=1800-200+1800=3400㎜。

巷道净断面面积S和净周长P

净断面面积 S=B

式中：h2为道碴面以上巷道壁高，h2=

h3-hb=1800-200=1600㎜。 故S=3600×=1081400㎜2=㎡ 净周长P=+2h2=×3600+2×1600=12500㎜=

用风速校核巷道净断面面积

查表得Vmax=8m/s，已知通过大巷风量Q=30m3/s，计算得：

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V=Q/S=30/=<8m/s。

设计的大巷断面面积、风速没超过规定，可以使用。

支护参数

本巷道采用锚喷支护，根据巷道净宽、穿过中等稳定岩层即属Ⅲ类围岩、服务时间大于l0年等条件，得锚喷支护参数；锚杆长，间距a=～，排距a‘=，锚杆直径d=18㎜，喷射混凝土层厚T1 =l00mm，而锚杆露出长度T2=50mm。

故支护厚度T=T1=100㎜。 锚杆支护的作用原理： 1.悬吊理论 2.组合梁理论 3.组合拱理论 4.最大水平应理论 喷射混凝土的机理： 1.加固与防治风化作用 2.改善围岩应力状态作用 3.柔性支护结构作用 4.与围岩共同作用

锚喷支护是锚杆与喷射混凝土联合支护的简称，二者又可单独使用，成为锚杆支护与混凝土支护。 锚杆支护还可与金属网联合进行支护。 它具有施工速度快、施工机械化高、成本低及节约材料等优点。本巷道穿过坚固性系数为

6~8 的中等 稳定的岩层，因此我们选择的是锚喷支护。

锚喷支护的优点： 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。我国矿山大量使用锚喷支护的实践证明，锚喷支护不但可以用于比较稳定的岩层中，而且可以用于破碎带、断层带、有底鼓受强烈采动地压影响的巷道和大跨度的硐室。锚喷支护与其他支护形式相比，在技术

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上和经济上具有以下优越性：

1.于锚喷支护是高压喷射成的混凝土层，致密、强度高，能提高井巷围岩的自身稳定性和承载能力，并与岩层构成共同承载整体。这样，支护厚度可减薄一半以上，掘进断面可减少 10％~20％。工艺简单，操作方便，混凝土、砂浆直接喷到岩面，省去立模、拆模邓繁琐工序，节省了木材和钢材。

2.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。

3.施工速度快、效率高，可以实现远距离输料，占用巷道空间少，为快速掘进，掘喷平行作业创造有利条件。

4.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.节约坑木，减少巷道维修量。锚喷支护的巷道局部破坏时 ，只在破坏处进行补喷即可，而坏棚坏碹返修时间需要全部拆除，重新砌碹和架棚。

道床参数

根据本巷道通过的运输设备，选用24kg/m的钢轨，其道床参数hc、hb分别为360㎜和200㎜，道渣至轨面高度