井巷工程设计报告张辉.docx
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井巷工程设计报告张辉.docx
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井巷工程设计报告张辉
河南工程学院
安全工程系
课程设计报告
课程名称:
井巷工程
姓名:
张辉
学号:
2
班级:
安全工程0941班
《井巷工程》课程设计任务书
题目:
某煤矿年设计生产能力60万t吨,采用立井开拓方式,属低瓦斯矿井,采用中央分列式通风,井下最大涌水量为400m3/h;第二水平东运输大巷长度1600m,服务年限为25年;通过的流水量为180m3/h,风量为70m3/h;采用ZK7-9/550直流架线电机车牵引1.5t矿车运输。
巷道内铺设一趟直径Φ为200mm的压气管和一趟直径Φ为100mm的供水管。
设计的大巷穿过中等稳定岩层,岩石坚固性系数
=4~6。
设计内容:
1.选择合适的巷道断面形状。
2.设计双轨直线段的巷道断面。
确定巷道净宽、拱高、墙高、净断面面积、净周长,并进行风速校核。
选择合适的支护方式,确定支护参数。
最后确定巷道的掘进断面尺寸。
3.布置巷道内水沟和管线。
4.计算巷道掘进工程量和材料消耗量。
5.绘制巷道断面施工图,编制巷道特征表和每米巷道掘进工程量和材料消耗表。
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.徐州:
中国矿业大学出版社,2009。
3.说明书用稿纸手写,要求字迹工整,内容完整,表格要用统一编号和表头。
图纸绘制用CAD,绘图比例用1:
50,打印输出比例为1:
1,纸型为A4。
图纸格式要求按示例一,示例二;线型、线宽及图例,参照采矿设计手册采矿制图部分要求。
4.提交的设计成果包括:
设计说明书及有关图纸(巷道断面施工图,炮眼布置图)。
5.设计时间:
2011-2012学年第2学期第18周(安全0941班)。
巷道断面及爆破设计
一、巷道断面形状
年产60万t矿井的第二水平东运输大巷,服务年限在25年,采用900mm轨距的双巷运输大巷,其净宽在3m以上,又穿越中等稳定的岩层,故选用螺纹钢树脂锚杆和喷射混凝土支护,半圆拱形断面。
二、双轨直线段的巷道断面
(一)确定巷道净宽度B
查表3-2知ZK7-9/550电机车宽A1=1360mm、高h=1550mm;1.5t矿车宽1050mm、高1150mm。
根据《煤矿安全规程》,取巷道人行道宽c=840mm、非人行道一侧宽a=400mm。
又查表3-3知本巷双轨中线距b=1400mm,则两电机车之间距离为
1400-﹙1360/2+1360/2﹚=40mm<200mm
故巷道净宽度:
B=a+2A1+c+t=400+2×1360+840+200=4160mm取4200mm
(二)确定巷道拱高h0
半圆拱h0=B/2=4200/2=2100mm。
半圆拱半径R=h0=2100mm。
(三)确定巷道壁高h3
1.按架线电机车导电弓子要求确定h3
由表3-7中半圆拱形巷道壁高公式得
h3≥h4+hc-
式中h4——轨面起电机车架线高度,按《煤矿安全规程》取h4=2000mm;
hc——道床总高度。
查表3-10选30kg/m钢轨,再查表3-5得hc=410mm,道砟高度hb=220mm;
n——导电弓子距拱璧安全间距,取n=300mm;
K——导电弓子宽度之半,K=718/2=359,取K=360mm;
b1——轨道中线和巷道中线间距,b1=B/2-a1=4200/2-1080=1020mm;
故h3≥2000+410-
=1255mm。
2.按管道装设要求确定h3
h3≥h5+h7+hb-
式中h5——道砟面至管子底高度,按《煤矿安全规程》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;
b2——轨道中线和巷道中线间距,b2=B/2-c1=4200/2-1520=580mm。
故h3≥1800+900+220-
=1362mm。
3.按人行高度要求确定h3
h3≥1800+hb-
式中,j为距巷道壁的距离。
距墙壁的j处的巷道有效高度不小于1800mm。
j≥100mm,一般取j=200mm。
故h3≥1800+220-
=1126mm。
综上计算,并考虑一定的余量、确定本巷道壁高为h3=1570mm。
则巷道高度H=h3-hb+h0=1570-220+2100=3450mm。
(四)确定巷道净断面积S和净周长P
由表3-7的净断面积S=B(0.39B+h2)
式中h2——道砟面以上巷道壁高,h2=h3-hb=1570-220=1350mm
故S=4200(0.39×4200+1350)=㎜2=12.5㎡。
净周长P=2.57B+2h2=2.57×4200+2×1350=13494㎜=13.5m
(五)用风速校核巷道净断面积查表3-9,知vmax=8m/s,已知通过大巷风量Q=70m3/s,代入式(3-6)得v=
=
=5.6<8m/s
设计的大巷净断面面积,风速没超过规定,可以使用。
(六)选择支护参数
采用锚喷支护,根据巷道净宽4.2m、穿过中等稳定岩层、服务年限25年等条件,确定选用锚固可靠、锚固力大的树脂锚杆,杆体为φ18mm螺纹钢,每空安装两个树脂药卷,锚固长度≥700mm,设计锚杆预紧力≥40kN,锚固力≥80kN。
锚杆长度2.0m,成方形布置,其间排距0.8m×0.8m,托板为8㎜厚150㎜×150㎜的方形钢板。
喷射混凝土层厚T1=100㎜,分两次喷射,每次各喷50㎜厚。
故支护厚度T=T1=100mm。
(七)选择道床参数
根据巷道通过的运输设备,已选用30㎏/m钢轨,其道床参数hc、hb分别为410mm和220mm,道砟面至轨面高度ha=hc-hb=410-220=190mm。
采用钢筋混凝土轨枕。
(八)确定巷道掘进断面尺寸
由表3-7计算公式得:
巷道设计掘进宽度B1=B+2T=4200+2×100=4400mm。
巷道计算掘进宽度B2=B1+2δ=4400+2×75=4550mm。
巷道设计掘进高度H1=H+hb+T=3450+220+100=3770mm。
巷道计算掘进高度H2=H1+δ=3770+75=3845mm。
巷道设计掘进断面面积S1=B1(0.39B1+h3)=4400(0.39×4400+1570)=㎜2
取S1=14.46㎡。
巷道计算掘进断面面积S2=B2(0.39B2+h3)=4550(0.39×4550+1570)=㎜2
取15.22㎡。
三、布置巷道内水沟和管线
已知通过巷道的水量为180m3/h,现采用水沟坡度为3‰,查表3-12得:
水沟深450mm、水沟宽500mm,水沟净断面积0.225㎡;水沟掘进断面积0.272㎡,每米水沟盖板用钢筋2.036㎏、混凝土0.0323m3,水沟用混凝土0.152m3。
管子悬吊在人行道一侧,电力电缆挂在非人行道一侧,通讯电缆在管子上方,见图。
四、计算巷道掘进工程量和材料消耗量
有表3-7计算公式得:
每米巷道拱和墙计算掘进体积V1=S1×1=15.22×1=15.22m3。
每米巷道墙角计算掘进体积V3=0.2(T+δ)×1=0.2(0.1+0.075)=0.04m3。
每米巷道拱和墙喷射材料消耗V2=[1.57(B2-T)T1+2h3T]×1=[1.57(4.55-0.1)0.1+2×1.57×0.1]=1.01365m3。
每米巷道墙脚喷射材料消耗V4=0.2T×1=0.2×0.10×1=0.02m3。
每米巷道喷射材料消耗(不包括损失)V=V2+V4=1.01365+0.02=1.03265m3。
每米巷道锚杆消耗N=
式中P1——计算锚杆消耗周长,P1=1.57×B2+2h3=1.57×4.55+2×1.57=10.28m;
a、a′——锚杆间距、排距,a=a′=0.8m;
故N=
=15.4375根
折合重量为:
14.75×[lπ(
)2ρ]=14.75×[2.00×3.14×(
)2×7850]=61.644㎏式中l——锚杆长度,l=2.0m;
d——锚杆直径,d=18㎜;
ρ——锚杆材料密度,ρ=7850㎏/m3。
由于每根锚杆安装2个树脂药卷,则每米巷道树脂药卷消耗:
M=2×N=30.875支。
每排锚杆数为:
N×0.8=15.4375×0.8=12.35≈13根
每排树脂药卷数;M×0.8=30.875×0.8=24.7≈25支
每米巷道粉刷面积:
Sn=1.57B3+2h2
式中B3——计算净宽,B3=B2-2T=4.55-2×0.1=4.35m。
故Sn=1.57×4.35+2×1.35=9.53㎡
五、绘制巷道断面施工图,编制巷道特征表和每米巷道掘进工程量和材料消耗表。
六、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。
(1)爆破工程原始资料。
巷道名称:
第二水平东运输大巷;用途:
运输;位置:
第二水平东;断面形状和尺寸:
半圆拱形计算掘进断面面积15.22㎡;穿过岩层性质:
中等稳定岩层;地质条件以及瓦斯情况:
岩石坚固性系数f=4~6,无瓦斯。
(2)选用的钻眼爆破器材。
炸药、雷管品种:
2号岩石硝铵炸药、Ⅷ段毫秒雷管。
凿岩机具的型号和性能:
气腿式凿岩机,性能好,效率高。
(3)爆破参数的选择和计算。
掏槽方法:
菱形掏槽直眼掏槽;炮眼直径:
40mm;深度:
掏槽眼深度2.2m,辅助眼深度2.0m,周边眼深度2.0m;数目:
67;单位耗药量:
2.58㎏/m3。
爆破原始条件
序号
名称
单位
数量
1
掘进断面
㎡
15.22
2
岩石普氏系数f
4~6
3
工作面瓦斯情况
%
低瓦斯
4
工作面涌水情况
m3/h
最大涌水量400
5
炸药和雷管的类型
2号岩石硝铵炸药,Ⅷ段毫秒雷管
装药量及起爆顺序
眼号
炮眼名称
眼数/个
眼深/m
每个炮眼装药量
合计
装药结构
起爆顺序
联线方式
卷数/个
长度/m
装填率/%
卷数/个
重量/㎏
1
中线眼
1
2.2
3
0.5
3
0.45
反向
Ⅱ
串
2~5
掏槽眼
4
2.2
12
2.0
80
48
7.2
反向垫4卷药
Ⅰ
串
6~11
一圈眼
6
2
11
1.8
75
66
9.9
反向垫3卷药
Ⅱ
串
12~13
辅助眼
2
2
10
1.6
70
20
3.0
反向垫2卷药
Ⅲ
串
14~23
二圈眼
10
2
9
1.4
60
90
13.5
反向垫2卷药
Ⅳ
串
24~36
三圈眼
13
2
8
1.2
52
104
15.6
反向垫2卷药
Ⅳ
串
37~48
底眼
12
2
8
1.2
50
96
14.4
反向垫2卷药
Ⅴ
串
49~67
周边眼
19
2
拱基线以上2
0.3
26
3.9
反向空气柱
Ⅵ
串
拱基线下3
0.45
18
2.7
合计
67
135
471
70.65
预期爆破效果
名称
单位
数量
名称
单位
数量
炮眼利用率
0.9
每米巷道炸药消耗量
㎏/m
39.25
每循环工作面进尺
m
1.8
每循环炮眼总长度
m/循环
135
每循环爆破实体岩石
m3
27.4
每立方米岩石雷管消耗量
个/m3
2.45
炸药消耗量
㎏/m3
2.58
每米巷道雷管消耗量
个/m
37.22
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