巷道断面设计与施工课程设计Word文档下载推荐.docx
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六.通风与防尘措施
七.掘进安全技术措施
一、设计依据
设计:
井下双轨运输大巷
1、基本条件:
围岩性质:
砂岩,岩石条件:
Ⅱ类;
岩石坚固性系数:
f=6~8;
矿井涌水量50m3/h;
巷道坡度3‰;
巷道通风量50m3/s;
巷道涌水量:
无;
巷道瓦斯情况:
无。
2、巷道设备:
运输设备1T固定式矿车MG1.1—6A,牵引设备直流架线式电机车ZK10—6/250,轨距600mm,轨型24kg,混凝土枕木;
运输最大件综采液压支架外形尺寸:
(长×
宽×
高)4120×
1430×
1550mm,拉运设备重型平板车MPC—13.5—6外形尺寸:
高)2500×
1400×
342mm;
供水管一趟,管径Φ108mm,压风管一趟,管径Φ108mm;
动力电缆三趟,电缆直径Φ50mm,信号电缆两趟,电缆直径Φ25mm,直流电机车导电架线,铜导线直径Φ10mm。
二、巷道断面设计
1、巷道断面形状的选择与支护方式
由于巷道断面形状多种多样,但根据给定条件和经济,技术,安全四方面考虑,我们应选择合理的巷道断面。
下图给定我们相关巷道断面的不同情况:
名称
使用说明
备注
矩形断面
矩形断面利用率高,承载能力低,一般用于定压,侧压都小,服务年限短的巷道
梯形断面
梯形的断面利用率较拱形高,但承压性能较拱形差,故梯形断面常用于服务年限不长,断面较小或围岩稳定,地压不大的巷道,
梯形断面常用于木材,金属,钢筋,混凝土等棚式支架的巷道
半梯形断面
同梯形断面差不多
半圆拱形断面
承载性能比较好,拱部成形比较容易,施工简单,普遍用于开拓巷道和硐室
圆弧拱形断面
多用于采区巷道
三心拱形断面
断面利用率比较高,施工比较方便
封闭拱形断面
底鼓严重
椭圆形断面
四周压力大但不均匀
圆形断面
四周压力均匀
由上述可知,选择断面形状,必须综合考虑巷道围岩的性质,地压的大小和方向,巷道的服务年限,用途,位置。
巷道的支护方式和支架材料三大基本因素,通常根据前两个因素决定支护方式,支架材料。
根据力学性质选择巷道断面形状。
从给定的条件我们选择的巷道断面形状是半圆拱。
该巷道采用钻眼爆破法掘进,采用螺纹钢树脂锚杆与喷射混凝土支护,局部需要加强区域铺设钢筋网,形成锚喷网联合支护。
(1)巷道净宽的确定
已知ZK10-6/250电机车宽取1060mm,高取1550mm。
1吨固定式MG1.1-6A矿车宽880mm,高1150mm.
根据《矿山安全规程》并参考标准设计,取巷道人行道C=840mm,非人行道一侧宽a=400mm。
查表可知本巷道双轨中线距离b=1100,故两电机车之间距离为:
1100-(1060/2+1060/2)=40mm<
200mm不满足间距要求,故取巷道双轨中心线距离为1300,此时两电机车之间的间距为240mm。
故巷道净宽度为:
B=a1+b+c1
=400+1060/2+1300+1060/2+840
=1240+1060+1300
=3600mm
(2)确定巷道拱高H0和壁高
半圆形巷道拱高h0=B/2=1800。
半圆拱半径r=1800
确定巷道壁高h3
查阅资料可知道半圆拱巷道壁高公式得:
①按架线电机车导电弓子要求确定h3
h3≥h4+hc-
公式中h4——轨面起电机车架线高度,按《矿山安全规程》取h4=2000mm;
hc——道床总高度。
题中给出24kg/m钢轨HC=390,Hb=220
n——导电弓子距拱壁安全间距,取n=300mm;
K——导电弓子宽度之半K=718/2=359,取K=360mm;
b1——轨道中线与巷道中线间距,b1=B/2-a=3600/2-400-530=870mm
故h3≥2000+390-
=1532mm
②按管道装设要求高度要求计算h3
a按导电弓子距管子距离要求计算
h3≥h5+h7+hb-
公式中h5——道砟面至管子底高度,按《矿山安全规划》取h5=1800mm;
h7——管子悬吊件总高度,取h7=900mm;
m——导电弓子距管子间距,取m=300mm;
D——压气管法兰盘直径,由题给管子直径=108mm可得D=230
b2——轨道中线与巷道中线间距,b2=3600/2-(840+1060/2)=430mm
h3≥1800+900+220-
b按电机车距管子距离的要求计算
故h3≥1800+900+220-
公式中A1——电机车最大宽度,A1=1060mm
m1——电机车距管子间安全距离,取m1=200mm
因是架线式电机车运输巷道,故按上述要求即可确定h3,综上计算,并考虑一定的余量,确定本巷道壁高h3=1820mm。
则巷道净高H=h3-hb+h0
H=1820-220+1800
H=3400mm
确定巷道净断面积S和净周长P
查表可知:
净周长P=2.57B+2h2
P=2.57×
3600×
1600
P=12.5m
净断面积S=B(0.39B+h2)
S=3600×
(0.39×
3600+1600)
S=10.8m3
根据道床通过的运输设备,已选用24kg/m的钢轨,其道床参数ha=170,hb=220,hc=390
3、用风速校核巷道净断面积
查资料可知,Vm=8m/s,由题知通过大巷风量Q=35m3/s,代入公式V=Q/S可得
V=Q/S=35/10.8=3.2<8m/s
设计的大巷断面面积,风速没有超过规定,可以使用。
4、布置巷道水沟和管线
已知通过巷道的水量为10m3每小时,水沟坡度为千分之三查表的水沟宽度为300mm,深为350mm。
压风管和供水管悬吊在人行道一侧,见巷道断面施工图。
喷射混凝土设计厚度T1=100mm,设计强度为C20,分两次喷射,每次喷射50mm。
允许超挖量δ=75mm.
选择道床参数。
确定巷道掘进断面尺寸。
巷道设计掘进宽度B1=B+2T=3600+2*100=3800
巷道计算掘进宽度B2=B1+2δ=3800+150=3950
巷道设计掘进高度H1=H+hb+T=3400+220+100=3720mm
巷道计算掘进高度H2=H1+δ=3720+75=3795mm
巷道设计掘进面积S1=B1*(0.39B1+h3)=12.55m2
巷道计算掘进面积S2=B2*(1.39B2+h3)=13.27m2
计算巷道掘进工程量及材料消耗量
每米巷道拱与墙计算掘进体积V1=s2*1=13.27m3
锚喷巷道每米墙脚计算掘进体积V3=0.2(T+δ)=0.04m3
每米巷道墙与拱喷射材料消耗量V2=1.57(B2-T1)*T1+2h3*T1=0.97m3
每米巷道墙脚喷射材料消耗量V4=0.2T1=0.02m3
故每米巷道喷射材料消耗量为0.97+0.02=0.99m3
c)每米巷道锚杆消耗
N=(P-0.5a)/a*a,
P为锚杆消耗周长,当仅为拱部打锚杆时P=1.57*B2=1.57*3.95=6.2m其中B2为巷道计算掘进宽度,根据公式可算得B2=3950mm,因此P=6.2m
a为锚杆间距,a=0.7米,故N=(6.2-0.5*0.7)/0.49=12根
由于每根锚杆安装两个树脂药卷,则每米巷道树脂药卷消耗24支
每米巷道粉刷面积Sn=1.57B3+2h2=9.1m2
6、绘制巷道断面施工图,编制巷道特征表和每米巷道工程量表及材料消耗量表。
运输大巷特征表
围岩类别
断面面积
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
Ⅱ
10.8
12.55
3800
3700
100
螺纹钢筋树脂锚杆
方形
700
1500
20
12.5
每米工程量及材料消耗量表
类别围岩
计算掘进工程量/m3
锚杆数量
材料消耗/mm
粉刷面积/m2
巷道
墙脚
喷射材料/m3
锚杆
钢筋
树脂药卷/支
13.27
0.04
12
0.99
24
9.1
三.巷道支护设计
(1)锚杆的选定:
锚杆种类
优点
缺点
金属楔缝式锚杆
结构简单,加工容易,使用可靠锚固力大
不能回收,孔深要求比较严格,在软岩中不宜使用
金属倒楔式锚杆
结构简单,加工容易,对眼孔要求不严,可以回收
钢筋砂浆锚杆
加工方便,成本低廉,锚固力大而持久,
砂浆没有硬化时,锚杆不能承载,在围岩破碎处不宜使用
水泥卷锚杆
锚固力大,承载快,制作简单,成本低
树脂锚杆
锚固力较大,胶凝股化速度快,能在几个小时获得较高的初锚能力
摩擦式金属锚杆
安装简便,耗时1~2分钟,超深即可,对岩石表面层的加固能力强,锚固力不受爆破震动,围岩移动及时间的影响,有让压性
对钻孔孔径要求很严格,管壁薄,不宜作永久支护,价格较贵
综合上面的条件,我们选择锚固力大且能快速安装的树脂锚杆,仅拱部打锚杆。
(2)锚杆参数的计算
根据经验取锚杆直径为20mm
锚杆的长度L=n(1.1+B/10)Ⅱ类(稳定性较好)围岩,N=0.9
L=0.9*(1.1+3.6/10)=1.31m
锚杆间距D≤0.5L
D≤0.5*1.3=0.65m
综上我们可取得锚杆的长度为1.5米,锚杆间距为0.7米,呈方形布置,排距为0.7m。
1.施工主要机械设备及爆破材料
(1).选用4台YT-23(7655)气腿式凿岩机打眼,人工装岩.
(2).选用煤矿2号岩石炸药(f32×
150g)和8号毫秒延期电雷管.
2.工作制度
该巷道掘进任务为160m/月,工作制度为“四六”作业,炮眼利用率为h=0.9.
3.爆破方式
(1).开挖断面积为12.55m2,根据工作需要和从经济、安全出发,选用光面爆破法.
(2).选用MFB-100/200专用发爆器起爆
4.炮眼布置原则
(1)掏槽眼布置采用直眼掏槽。
(2)掏槽眼应布置在掘进断面中下部或软岩层中,槽口要大,槽子放时要紧,比其它炮眼加深200mm。
在坚硬岩层中,可利用复式掏槽。
周边眼布置应对称、均匀,最小抵抗线应大致相等。
(3)边眼底应打在同一竖直平面上,对硬岩,眼岩底应打在板线以下至少0.15m。
轮廓线转折处必须布置炮眼。
辅助眼的眼底应与周边眼眼底齐平,其间距一般为400——600
mm。
5.爆破参数的确定
(1)炮眼直径D
根据经验,取炮眼直径为40mm
(2)炮眼的深度L
①经验取用:
直眼掏槽L=1.8~2.2m
②按掘进任务估算:
假设每月掘进进尺为160m,采用四六作业制,炮眼利用率为η=0.9,有效利用天数25天,则有:
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