井巷工程：五矿±0水平运输大巷直线段掘进工程设计.doc

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湖南安全技术职业学院《井巷工程》课程设计

湖南安全技术职业学院

课程设计题目：

五矿±0水平运输大巷

直线段掘进工程设计

学生姓名：

专业班级：

采煤1301

指导老师：

系主任：

评阅人：

2015年6月

目录

0绪言 1

0.1主要设计条件 1

0.2设计内容 1

0.3任务目的和意义 2

1水平运输大巷直线段断面设计 3

1.1确定巷道断面形状 3

1.2确定巷道净断面尺寸 4

1.2.1巷道净宽的确定 4

1.2.2、巷道净高度的确定 5

1.确定巷道拱高 5

2.确定巷道壁高h3 5

1.2.3计算巷道的净断面积 6

1.2.4巷道风速演算 6

1.3计算巷道设计掘进断面积和计算掘进断面积 7

1.3.1巷道支护设计 7

1.3.2道床参数的选择 7

1.3.3断面面积计算 7

1.4巷道断面内水沟设计和管线布置 8

1.4.1水沟设计 8

1.4.2管线布置 8

1.5巷道特征与材料消耗表 9

2运输大巷爆破工艺设计 10

2.1钻眼爆破 10

2.1.1凿岩设备和工器具的选择 10

2.1.2掏槽方式的选择 10

2.1.3爆破参数的选择 13

2.2爆破说明书和爆破图表的编制 17

2.2.1爆破说明书的编制 17

2.2.2绘制爆破作业图表 18

3水平运输大巷施工工艺设计 20

3.1巷道掘进必须坚持正规循环作业 20

3.2编制循环作业图表 20

3.2.1确定掘进队的工作制度 20

3.2.2确定作业方式，循环方式和循环进尺 20

3.2.3确定各工序循环进尺循环作业时间 21

3.2.4掘进队组织形式和人员配备 23

3.2.6掘进队机械设备和工器具配备 25

3.2.7编制循环作业图表 26

参考文献 27

致谢 28

0绪言

0.1主要设计条件

四矿：

1、年生产能力：

90万吨；

2、瓦斯等级，均属于低瓦斯矿井，采用中央分列式通风；

3、地质情况，巷道周围100m内无大断层；井下每小时最大涌水量为350；岩石坚固系数为：

f=8～10；

4、主要运输设备，采用ZK10－9/250架线式电机车牵引3吨固定式矿车运输；

5、通风情况，设计巷道要求每秒通过风量为：

50；巷道内敷设一趟200mm的压风管和一趟100mm的水管；

6、采用“三八”作业制。

0.2设计内容

1、运输大巷直线段的断面设计及施工图设计；

2、运输大巷爆破设计；

3、编制运输大巷施工循环图表

4、编写设计说明书。

0.3任务目的和意义

井巷工程课程设计是在《井巷工程》课程结束后，进行的一个实践性教学环节，是一次综合性专业设计能力训练。

通过课程设计，对《井巷工程》及相关课程所学内容进行融会贯通，使所学知识得到进一步巩固和加强，培养我们在设计计算、工程制图、文献查阅、运用有关施工标准和规范等方面的基本技能，提高独立分析问题和解决问题的实际能力。

通过课程设计主要培养如下基本技能：

1、根据具体条件设计巷道断面积的能力；

2、根据具体条件进行巷道掘进爆破设计的能力；

3、根据具体条件编制巷道施工循环图表的能力；

4、培养我们执行《煤矿安全规程》、《煤矿设计规范》及《煤矿井巷工程质量验收规范》的能力；

5、培养我们制图和撰写设计说明书的能力。

1水平运输大巷直线段断面设计

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（并进行风速验算），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。

1.1确定巷道断面形状

表1-1

断面形状

适用条件

半圆拱形

目前开拓，准备巷道，而硐室普片采用的断面形状，多在顶压大侧压小，无底鼓得条件下使用。

圆弧拱形

由于光爆锚喷支护的推广，拱部成型好，施工方便，多用于准备巷道。

当跨度较大时，较半圆拱形断面利用率高。

三心圆拱形

与半圆拱形相比，拱顶承压能力差，但断面利用率较高，适用于围岩坚硬的开拓巷道、上（下）山和硐室。

梯形

顶板暴露面积较矩形小，可减少顶压，能承受稍大的侧压，多用于采区巷道。

矩形

断面利用率较高，多用于顶压，侧压都较小，维护时间不长的回采巷道。

圆形

围岩松软、四周压力均很大，用其他形状不能抵抗围岩压力时采用。

椭圆形

当巷道四周压力很大，且分布不均时，根据顶压和侧压的大小，采用竖直或水平布置。

不规则形

在薄煤层中，为了不破坏顶板，使顶板保持一定的稳定性，断面形状视煤层赋存条件而定。

年产量90万吨矿井的水平运输大巷，采用900mm轨距双轨道运输的大巷，半圆拱断面。

1.2确定巷道净断面尺寸

1.2.1巷道净宽的确定

ZK10-9/250电机车宽a1=1360mm，高h=1550;3t矿车宽=1200mm，高=1400mm。

根据《煤矿安全规程》，取巷道人行道宽c=800mm，非人行道一侧宽a=400mm。

车辆间隙b=200mm。

故巷道净宽度:

B=a+a1+b+c1=400+1360×2+200+800=4120mm

1.2.2、巷道净高度的确定

1.确定巷道拱高

半圆拱形巷道的拱高=B/2=4120/2=2060mm。

半圆拱半径R=h=2060mm。

2.确定巷道壁高h3

（1）按架线电机车导电弓子要求确定

由表5-4中半圆拱形巷道拱高公式得

=+—

式中，为轨面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》取=2000mm；为道床总高度。

查表5-11选24kg/m钢轨，再查表5-8得=360mm,道渣高度=200mm；300为导电弓子距拱壁安全间距K为导电弓子宽度之半，取K=360mm；Z为轨道中线与巷道中线间距，Z=B/2—a=4120/2—1080=980mm。

故=2000+360—=1219mm

（2）按管道装设要求确定

=1800++n—

式中，n为管子悬吊件总高度，取n=900mm；300为导电弓子距管子间距，D为压气管直径，D=200mm；为轨道中线与巷道中线间距，b=B/2—C=4120/2—2540=480mm

故≥1800+200+900—=1336mm。

（3）按人行高度要求确定

=1800+—

式中，r为距巷道壁的距离。

距壁r处的巷道有效高度不小于1800mm。

r=100mm，一般取r=200mm。

故≥1800+200—=1115mm。

综上计算，并考虑一定的余量，确定本巷道壁高为=1800mm。

1.2.3计算巷道的净断面积

S=B（0.39B+）

式中，为道渣面以上巷道壁高，=—=1800—200=1600mm。

故S=4120×（0.39×4120+1600）=13212016=13.2

1.2.4巷道风速演算

校核巷道净断面面积值

查表5-7，知v=8m/s，已知通过大巷风量Q=50/s，代入式（3-6）得V=Q/S=50/13.2=3.78＜8m/s

设计的大巷断面面积、风速没超过规定，可以使用。

1.3计算巷道设计掘进断面积和计算掘进断面积

1.3.1巷道支护设计

本巷道围岩硬度系数为8-10，为稳定岩层，只需局部支护。

1.3.2道床参数的选择

根据本巷道通过的运输设备，已选用24kg/m钢轨，其道床参数、分别为360mm和200mm，道渣面至轨面高度=—=360—200=160mm。

采用钢筋混凝土轨枕。

1.3.3断面面积计算

由《井巷工程》表5-14计算公式得：

巷道设计掘进宽度B1=B=4120=mm=4.12m

巷道计算掘进宽度B2=B1+2δ=4120+2×75=4270mm=4.27m

巷道设计掘进高度H1=H+hb+T=3860+200=4060mm=4.06m

巷道计算掘进高度H2=H1+δ=4060+75=4105mm=4.105m

巷道设计掘进断面面积

=4120×（0.39×4120+1800）=14036016。

取S1=14.0。

巷道计算掘进断面积

=4270×（0.39×4270+1800）=14796831

取S=14.7。

1.4巷道断面内水沟设计和管线布置

1.4.1水沟设计

已知通过巷道的水量为350m3/h，现采用水沟坡度为5‰，由《井巷工程》查表5-17得：

水沟深度500mm，水沟净断面积为0.25m2,水沟掘进断面积为0.306m2。

1.4.2管线布置

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。

1.5巷道特征与材料消耗表

表1-5-1运输大巷特征

围岩类别

断面面积/

设计掘进尺寸/mm

净周长/m

净面积

设计掘进

宽

高

Ⅰ

13.2

15.1

4320

4160

14.28

表1-5-2运输大巷每米工程量及材料消耗

围

岩

类

别

计算掘进工程量/

粉刷面积/

巷道

墙脚

Ⅰ

18.2

0.015

14.28

2运输大巷爆破工艺设计

2.1钻眼爆破

2.1.1凿岩设备和工器具的选择

在平巷掘进中用凿岩台车代替人扶气腿式凿岩机凿岩是提高掘进工效,减轻工人劳动强度和改善作业条件的根本途径。

导轨式凿岩机刚好可以减轻劳动强度又可以多方向凿炮眼CGJ-2Y平巷掘进凿岩台车是水平巷道掘进用的凿岩设备,在两个工作大臂上共配有两台气动凿岩机和YGP-35型凿岩机依据以上本矿采用YGP-35型凿岩机和CGJ-2Y平巷掘进凿岩台车配套使用作业。

2.1.2掏槽方式的选择

作用分类：

（1）斜眼掏槽

①　单斜掏槽：

单斜掏槽适用于中硬及较软的岩层，当岩层中有松软的夹层和层理、节理与裂隙结构时，各掏槽眼应尽量垂直地穿过层理、节理和裂隙，并处于巷道中心线上，避免夹钎或崩倒支架。

掏槽眼数一般为1～3个，眼距为0．3～0．6m，与工作面的平面夹角为50°～75°，眼深为0．8～1．5m，装药满度系数为0.5左右。

②　扇形掏槽：

适用于软岩层中有弱面可利用的巷道。

它把炮眼布置在较软的煤岩层中并成一排，炮眼向同一方向倾斜，与工作面的平面夹角一个比一个大，形成扇形。

掏槽眼的方向可随软层的位置选定，一般为3～5个，眼距为0．3～0．6m，眼深通常为1．3～2．0m，装药满度系数为0．5左右，各槽眼利用多段延期雷管依次起爆。

③　锥形掏槽：

在只有一个自由面的坚硬岩石或均质岩石中爆破时，采用锥形掏槽。

锥形掏槽就是将几个掏槽炮眼的眼底，集中在一点附近，实行集中装药，一齐起爆的方法。

锥形掏槽可分为三眼或四眼锥形掏槽，掏槽呈锥形。

眼数、眼深和眼距根据断面大小及岩石软硬而定。

眼数一般为3～6个，多为4个。

眼口左右间距