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1、 河南工程学院 安全工程系 课 程 设 计 报 告 课程名称：井巷断面设计 姓 名： 王 佳 伟 学 号： 200801111149 班 级：安全工程0841 《井巷工程》课程设计任务书 题目： 某煤矿年设计生产能力90万t吨，采用立井开拓方式，属高瓦斯矿井，采用中央分列式通风，井下最大涌水量为450m3/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 160 m3/h ，风量为 40 m3/s ；采用 2K10-9/550
2、 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
3、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
4、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：2010-2011学年第1学期第17周（0841班、0842班），2010-2011学年第1学期第18周（0921班）。 第一章 巷道断面设计 一、选择巷道断面形状 年产90万吨矿井的第一水平运输大巷，一般服务年限在20年以上，采用900mm规矩的双轨运输大巷，其净宽在3m以上，又穿过中
5、等稳定的岩层，故选用钢筋砂浆锚杆和喷射混凝土支护，巷道为半圆拱形断面。 二、确定巷道净断面尺寸 （一）确定巷道净宽度B 查表3-2可知ZK10--9/550电机车A1=1360mm、高h=1550mm；1.5t矿车宽1050mm高1150mm。 根据《煤矿安全规程》，取巷道人行侧道宽840mm，非人行道一侧宽a=400mm。又查表3-3，知本巷双轨中线距离b=1600mm，则两电机车之间的距离为 1600-（1360/2+1360/2）=240mm>200mm 故巷道净宽度B=a1+b+c1=(400+1360/2)+1600
6、1360/2+840)=4200mm. （二）确定巷道拱高 h0 半圆拱形巷道拱高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6-1-5中半圆形巷道拱高公式得 h3≥h4+hc- 式中，h4为轨面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》取h4=2000mm；hc为道床总高度。查表3-10,选22kg/m钢轨，再查表3-5得hc =380mm,道渣高度hb=220mm；n为导电弓子距拱璧安全距离，取n=300mm；K为导电弓子宽度之半，K=
7、718/2=359，取K=360mm；b1为轨道中线与巷道中线的距离，b1=B/2-a1=4200/2-1080=1020mm. 故h3≥2000+380-=1225mm 2．按管道装设要求确定h3 h3≥h5+h7+hb- 式中，h5为渣面至管子底高度，按《煤矿安全规程》取h5=1800mm；h7为管子悬吊件总高度，取h7=900mm；m为导电弓子距管子间距，取m=300mm；D为压气管法兰盘直径，D=335mm；为轨道中线与巷道中线间距，b2=B/2-C1=4200/2-1520=580mm. 故h3≥1800+900+220-=1341mm 3．
8、按人行道高度要求确定h3 h3≥1800+ hb- 式中，j为距巷道壁的距离。距壁j处的巷道有效壁高不小于1800mm.j≥100mm,一般取j=200mm。 h3≥1800+220-=1125mm 综上计算，并考虑一定的余量，确定本巷道壁高h3=1820mm。则巷道高度 H=h0 + h3 – hb=1820-220+2100=3700mm。 （四） 确定巷道净断面面积S和净周长P 由表3-8得净断面积 S=B（0.39B+h2） 式中，h2为道渣面以上巷
9、道的壁高，h2=h3-hb=120-220=1600mm 故S=4200*（0.39*4200+1600）=13599600mm2=13.6m2 净周长P=2.57B+2h2=2.57*4200+2*1600=13994mm=14.0m. （五）用风速校核巷道净断面积 查表3-7校核巷道净断面面积值 查表6-1-7，知Vmax=8m/s已知通过大巷风量Q=40m3/s，代入下式 V=Q/S=40/13.6=2.94≤8m/s 设计的大巷断面面积，风速每超过限定，可以使用。 三、确定巷道设计掘进断面尺寸和计算掘金断面尺寸 （一）选择支护参数 采用锚
10、喷支护，根据巷道净宽4.2m、穿过中等稳定岩层、服务年限大于20年等条件，确定选用锚固可靠、锚固力大的树脂锚杆，杆体为∮18mm螺丝钢，每孔安装两个树脂药卷，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，其间距0.80m×0.80m，托板为8mm厚150mm×150mm的方形钢板。喷射混凝土厚度T1=100mm，分两次喷射，分两次喷射，每次各喷50mm厚。故支护厚度T=T1=100mm。 （二） 道床参数的选择 根据本巷道通过的运输设备，选用22kg/m钢轨，其道床参数hc、hb分别为380mm,200mm,道渣面至轨面高度ha=hc-hb
11、380-220=160mm.采用钢筋混凝土轨枕。 （三）确定巷道掘进断面尺寸 由表3-7计算式得: 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+2ð=4400+2*75=4550mm 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+ ð=3720+75=3795mm 巷道设计掘进面积 S1=B1(0.39B1+h3)=4400*(0.39*4400+1820)=15558400mm2取S1=15.6m2 巷道计算掘进面积S2=B2(0.39B2+h3)=4550*
12、0.39*4550+1820）=16354975mm2取S2=16.4m2 四、布置水沟和管线 已知通过本巷道的水量为160m3/h,现采用水沟坡度0.3%，查表3-12得：水沟深400mm、水沟上下宽均为400mm,水沟净断面积0.16m2 ,水沟掘进断面面积0.203m2 ,每米水沟盖板用钢筋1.633kg，混凝土0.0276m3 水沟用混凝土0.133m3. 管子悬吊在人行道一侧，电力电缆挂在非人行道侧，通信电缆挂在管子上方，见图3-11. 五、计算掘进工程量及材料消耗量 由表-7计算公式得： 每米巷道拱与墙计算掘进体积V1==S2*1=16.4*1=16.43 每米巷道
13、墙角计算掘进体积V3=0.2*（T+ ð）*1=0.2*（0.1+0.075）=0.035m3 每米巷道拱与墙喷射材料消耗V2=[1.57（B2-T1）T1+2h3T1]*1=1.063m3 每米巷道墙角喷射材料消耗V4=0.2T1*1=0.2*0.1*1=0.02m3 每米巷道喷射材料消耗（不包括损耗量）V=V2+V4=1.063+0.02=1.083m3 每米巷道锚杆消耗（仅拱部打锚杆） N=P1－0.5a/a·aˊ 其中P1———计算锚杆消耗周长，P1=1.57×4.55+2×1.82=10.78 a、 a′———锚杆间距、
14、排距，a=a′=0.8m 故折合量为：N=10.78-0.5×0.8/0.8×0.8=16.22 16.22×[lπ（d/2）2 ρ]=16.22[2.00×3.14×(0.018/2) 2 ×7850 ]=64.77kg 式子 l---锚杆长度，l=2.0m d---锚杆直径，d=18mm Ρ ——锚杆材料密度，ρ=7850kg/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=32.44 每排锚杆数为：N×0.8=16.22×0.8=12.97≈13根 每排树脂药卷数：M×0.8=32.44×0.8=25.9≈26根 每
15、米巷道粉刷面积： Sn=1.57×B3+2h2 式中 B3---计算净宽，B3=B2-2T=4.55-2×0.10=3.74m 故 Sn=1.57×4.35+2×1.6=9.1 m2 六、绘制巷道断面施工图、编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗量表 根据以上技术结果，按1:50比例绘制出巷道断面施工图，并附上工程量及材料消耗量表如下： 运输大巷特征 围 岩 类 型 断面面积 /m2 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 型式 排
16、列方式 间、排距 锚杆长 直径 ш 13.6 15.6 4400 4020 100 螺纹钢树脂锚喷 方形 800 2000 18 14.0 运输大巷每米工程量及材料消耗 围岩 类型 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/kg 树脂药卷 /支 ш 16.4 0.035 16.22 1.083 60.77 32.44 10.0 第二章钻眼爆破及炮眼布置 一、炮眼布置 本设计
17、采用直眼三角形掏槽，作为附加自由面，对爆炸应力和爆破方向起集中导向作用，并使受压岩石有必要的碎胀补偿空间，从而提高爆破效果。0.6-0.7 二、爆破参数 炮眼直径一般为35—42mm；采用气腿式凿岩机，炮眼深度一般为1.8—2.5m，此处取值如下表所示；根据岩石坚固系数f=4—6及巷道坡度形状等，炮眼数目如下表所示。 三、装药结构与起爆 装药结构除周边眼、底眼、水沟眼采用间断装药外，其他都采用不间断装药。 根据以上技术结果，按1:50比例绘制出巷道断面施工图，并附上工程量及材料消耗量表如 下： 爆破原始条件 序号 名称 单位 数量 1 掘进断面 m2
18、 16.4 2 岩石普氏系数f 1 4-6 3 工作面瓦斯情况 ％ 高瓦斯 4 工作面涌水情况 m3/h 160 5 炸药和雷管的类型 ms 2号岩石硝铵炸药，Ⅶ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 每个炮眼装药卷数/个 合计 装药结构 起爆顺序 联线方式 卷数/个 重量/kg 1 中线眼 1 2.6 3 3 0．45 反向 2-4 正槽眼 3 2.5 22 66 5．40 反向垫4卷药 Ⅰ 串 5-33 辅助眼
19、29 2.5 10 290 6．00 反向垫2卷药 Ⅲ 串 34-51 周边眼 18 2.4 拱基线以上2个 24 14.85 反向空气柱 Ⅵ 串 拱基线一下3个 18 3.3 52-58 底眼 7 2.3 8 56 4.5 反向垫4卷药 Ⅴ 串 67 水沟眼 1 2.3 3 3 3．0 反向垫4卷药 Ⅴ 串 合计 59 130．47 460 37．5 预期爆破效果 名称 单位 数量 名称 单位 数量 炮眼利用率 0.85 每米巷道炸药消耗量
20、 Kg/m 20.3 每循环工作面进尺 m 1.84 每循环炮眼总长度 m/循环 130．5 每循环爆破实体岩石 m3 28.63 每立方米岩石雷管消耗量 个/ m3 3.1 炸药消耗量 Kg/m3 1.31 每米巷道雷管消耗量 个/m 35．2 （此页不够可另添页） 教师评价： 成绩： 教师签字： 年 月 日
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