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巷道断面设计与施工
一、设计依据
二、巷道断面设计
1、巷道断面形状的选择
2、巷道断面尺寸的确定
(1)巷道净宽的确定
(2)巷道拱高和壁高的确定
(3)道床参数
3.用通风校核巷道断面
4布置巷道水沟
5、计算断面尺寸有关的参数
6.绘制巷道断面施工图,巷道特征表,每米巷道工程量和材料消耗
量表
三.巷道支护设计支护方式的确定
(1)锚杆的选定
(2)锚杆参数计算
四.爆破设计
1、施工主要机械设备及爆破材料
2、工作制度
3、爆破方式
4、炮眼布置原则
5、爆破参数选择
6、爆破说明书和爆破图表五.劳动组织和施工管理
(1)劳动组织形式
(3)作业循环图表
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
3
;巷道坡度3‰;巷道通风量
3
;巷道涌水量:
无;
50m/h
50m/s
巷道瓦斯情况:
无。
2、巷道内设备:
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:
(长×宽×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,
梯形断面常用
故梯形断面常用于服务年限不长,断面较小或围岩稳
于木材,金属,
定,地压不大的巷道,
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。
2、巷道断面尺寸的确定
(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
h≥h+h-(Rn)
2
(Kb1)
2
3
4
c
公式中h4——轨面起电机车架线高度,按《矿山安全规程》取
h4=2000mm;
h
——道床总高度。
题中给出24kg/m钢轨HC=390,Hb=220
c
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-(1800
300)2
(360870)2=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-
R2
(b2
K
mD/2)2
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+220-18002(360300230/2430)]21583mm
b按电机车距管子距离的要求计算
h≥h+h+h-r
2
[A1/2
m1
D/2
b2)
2
357b
故h3≥1800+900+220-18002
(530
200
230/2
430)]2
1650mm
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+h0H=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)
3
S=10.8m
(3)道床参数
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
3
查资料可知,Vm=8m/s,由题知通过大巷风量Q=35m/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。
5、计算断面尺寸有关的参数
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)=0.04m
3
每米巷道墙与拱喷射材料消耗量
2
2
1
1
3
1
3
V=1.57(B-T
)*T+2h*T=0.97m
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
断面面积
设计掘进尺寸
喷射
锚杆/mm
净周
岩
/mm
厚度
长/m
类
别
净面
设计
宽
高
/mm
形式
排列
间排
锚杆
直径
积
掘进
方式
距
长
Ⅱ
10.8
12.55
3800
3700
100
螺纹
方形
700
1500
20
12.5
钢筋
树脂
锚杆
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
巷道
墙脚
喷射材料
锚杆
/m2
/m3
钢筋
树脂药卷/
支
Ⅱ
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
不能回收,孔深要求比较严格
在
固力大
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
砂浆没有硬化时,锚杆不能承载,
持久,
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
在几个小时内获得较高的初锚能
力
摩擦式金属锚杆
安装简便,耗时1~2分钟,超深即
对钻孔孔径要求很严格,管壁薄,
可,对岩石表面层的加固能力强,
不宜作永久支护,价格较贵
锚固力不受爆破震动,围岩移动及
时间的影响,有让压性
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。
四.爆破设计
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——600mm。
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:
每天能掘进L1=160/25=6.4m/天;
每天每班掘进L2=6.4/3=1.6m/班;
实际每天每班掘进L2`=1.6/0.9=1.78m/班;
因此,炮眼深度为采用1.8m,掏槽眼深度2m.
(3)炮眼数目N的确定
经验计算法:
N=3.33√fs2=34取f=7s=12.5
取炮眼个数为40个
(4)计算循环总装药量
估算一次爆破所需的炸药量由f=7s=12.5,根据煤矿炸药消耗量定额,取单
位炸药消耗量q=2kg/m3
Q=q×L×S×η
=2×1.8×12.5×0.9=40.5kg
每个炮眼平均装药量:
q1=Q/N=40.5/40=1kg/个
不同的眼装药量不同,因此还应根据具体的炮眼调整
6、爆破作业图表
1、爆破作业原始条件表
2、爆破参数表
3、预制爆破效果表
4、炮眼布置图
爆破作业原始条件表
表2
序号
名
称
单位
数量
备注
1
掘进断面面积
m2
12.55
2
岩石坚固性系数f
6-8
3
瓦斯(煤尘)情况
无
4
雷管
个
40
毫秒延期
5
炸药(一个循环用量)
kg
37.2
2号岩石炸药
6
炸药规格
32×180×150
7
凿岩机
台
4
YT-7655
爆破参数表
眼号眼数眼深眼距装药量起爆顺联线方装药结
单孔质
小计
序
式
构
/个
/m
量/kg
质量
/kg
1
空眼
1
2
连
2~4
掏槽眼
3
2
500
1.4
4.2
一
续
5~11
一圈辅
7
1.8
800
1.0
7
二
反
助眼
12~18
二圈辅
7
1.8
800
1.0
7
三
串联
向
助眼
25~27,
帮眼
6
1.8
600
1.0
6
四
装
38~40
28~37
顶部眼
10
1.8
600
0.7
7
五
19~25
底眼
7
1.8
600
0.8
6
六
药
合计用炸药37.2kg
预期爆破表
名称
单位
数量
名称
单位
数量
炮眼利用率
%
81.0
每米巷道耗药量
kg/m
20.7
每循环工作面
m
1.8
每循环炮眼总长度
m
1.8
进尺
每循环爆破实
m3
22.6
每平米岩体耗雷管量
个/m2
3.2
体岩石
炸药消耗量
kg/m3
2
循环炸药用量
Kg
37.2
五.施工组织设计
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.巷道采用光面爆破施工,并一次成巷的施工工艺。
掘进和支护顺序作业,在掘进工作面与支护工作面之间应设有临时支护控制围岩。
掘进与支护两大工序在时间上按先后顺序施工,先将巷道掘进一段距离,然后停止施工,边拆除临时支架,进行永久支护工作。
组织安排采用综合工作队的形式进行组织。
钻眼、装岩和支护三个工序为主,合理安排各工序,尽量采用平行作业,而其他工序,除按安全规程规定的装药、联线、放炮,通风外,都使之与这些主要工序实行平行交叉作业,以缩短每个循环的作业时间,加快巷道的掘进速度。
在一次成巷中,组织如下工序平行作业:
a.交接班与工作面检查及架设临时支架的准备工作平行作业;b.检查中腰线与钻眼准备工作和敷设风水管路平行作业;c.钻上、中部炮眼与装岩平行作业;d.钻下部炮眼与工作面铺设永久轨道和清洗炮眼平行作业;e.架设临时支架与装岩清扫道中心等平行作业;f.装药与掩护设备、工具平行作业;g.工作面打锚杆与装岩平行作业。
作业循环图表如下:
六.安全技术措施
一、凿岩安全技术措施
1、作业前必须佩戴好安全帽,穿好工作服、工作鞋等劳动防护用品。
2、打眼前应先检查风钻是否注油,各部件联接是否紧固,气孔是否畅通,风、水管线有无破损,发现问题及时处理。
3、应采用湿式打眼,不准打干眼。
4、开孔时,应先开半风和用短钻开孔,待钎头进入岩石200mm后再开满风。
5、凿岩时应双手均衡握住把手将钻机扶正,不可用身体压着风钻或用力过大;风钻中心线与钢钎应保持一致,钻机不得左右摇摆。
6、工作中应经常注意有无异常响声,气孔是否堵塞,如有异常现象,应停机检查处理,风钻每运转两小时应注油一次。
7、在大块上打眼,应先检查大块是否牢固,移动风钻、钢钎和风管时,应先选好路线,脚要蹬稳,不得跳行;打眼位置应选在大块的中部,深度要超过打眼方向大块厚度的三分之一。
8、在陡坡上或2米以上的高空作业时,必须系好安全带。
9、禁止在旧爆孔处钻孔,必要时应在相隔20cm处补眼,瞎眼应通知爆破工进行
处理。
。
10、打完眼必须把凿岩机放到安全地点,同时把风水管线盘好,打扫现场,不遗留任何工具。
11、听到爆破信号,应立即撒离危险区,到安全地点避炮。
二、爆破安全技术措施
1、一定要选好制做起爆体的临时工作间,工作间内只允许爆破工作人员进出,
并且严格清点炸药进出工作间的数量,绝对防止掉失。
2、在临时工作间内制作起爆体时要远离导电设备(水、暖管道等),并且检查
工作间周围是否有电源触地的线头等,要使用木质工作台。
3、在制做起爆体时,电雷管的脚线要防止与地面摩擦、要轻拿轻放,在预计放
炮时间里,一定要注意气象预报,或与气象部门取得联系,绝不能在雷雨与低云层天气里放炮。
4、在化工厂房放炮时,必须注意炸药与残积或涂染物的化学反应,必要时要进行硝酸铵与化工产品或副产品的化学反应试验。
5、在地下设施放炮时,一定要全面了解与观察周围地下设施的结构,爆炸气体
可能产生渗流的地下硐室都必须预先通知有关人员撤离,必要时施爆人员要带上防毒口罩。
6、要杜绝一切火源(烟头、电器系统)与火工器材接触,以防施工过程中可能发后的爆炸事故。
对于从事爆破作业的技术人员,不仅要懂得一切火工器材操作规程,同时要懂得现有操作规程确定的理由,各其然还要各其所以然。
特别是对具体施爆地点、条件进行分析,才能定出安全可靠的施爆技术措施。
三、装岩安全技术措施
1、工作前必须先检查工作地点的支架、顶板及两帮的安全情况是否良好,如有
不安全现象立即处理,未处理好之前不得工作。
2、进行装岩前要检查所用工具是否完好、牢固、好使,若工具损坏、掉把、活
动不能用时,要进行修理更换。
3、装岩之前要洒水灭尘,装岩时要戴防护手套。
4、装车时遇到大块矿石必须用大锤破碎,破碎时,周围禁止站人,以防掉锤或
粉碎的矿石飞溅伤人。
5、用手搬大块矿石时,要注意矿石的完整情况,严禁两人共同搬运大块岩石装
车。
6、装车过程中不准任何人手扶车沿和站在矿车上。
7、两人同时装车时要站在矿车两侧,互相照应,密切配合,避免两锨同时入车,
以防碰伤对方。
8、工作面有滑铁板的,应在放炮前将铁板辅好并用矿石盖好,防止放炮掀起。
移动铁板时,应用撬棍,如用手抬,要注意安全。
9、往矿车内装岩时,量要适中,不要装得太满,倾角超过25度的巷道中装车不
得超过车沿。
四、锚杆支护安全技术措施
1、应由两名有经验的人员担任这项工作,一人敲帮问顶,一人观察顶板和退路。
敲帮问顶人员应站在安全地点,观察人应站在找顶人的侧后面,并保证退路畅通。
2、敲帮问顶应从有完好支护的地点开始,由外向里,先顶部后两帮依次进行,敲帮问顶范围严禁其他人员进入。
3、用长把工具敲帮问顶时,应防止煤矸顺杆而下伤人。
4、顶帮遇到大块断裂煤矸或煤矸离层时。
应首先设置临时支护,保证安全后,再顺着裂隙、层理敲帮问顶,不得强挖硬刨。
5、严禁空顶作业,临时支护要紧跟工作面,其支护形式、规格、数量、使
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