坑道工程課程設計

1、姓名：廖坤 專業(yè)：勘查技術與工程（勘察方向）學號：631009222013年5月15日、坑道斷面設計目錄二、采用工程類比法對IV級圍巖進行初級支護設計三、鉆爆說明書四、壓縮空氣量計算11五、通風及風量計算12六、圍巖分級14七、結束語坑道工程課程設計一、坑道斷面設計1、某坑道運輸設備如下：架線式機車 ZK14外形尺寸：長X寬X高=4900X 1335X 1550，軌距 900, ZK10外形尺寸：長X寬X高=4500X 1360X 1550，軌距900,單位均為 mm 6m礦車長X寬X高=5250X 2010X 1645, 4m礦車長X寬X高=3700X 1550X 1330，人行道寬度 c為

2、800-1000mm非人行道側運輸設備與直墻間的安全距離 a為300mm采用雙軌運輸，雙軌之間安全距離 300mm圍巖壓力中等水平，采用三心圓拱斷面形式，高跨比統(tǒng)一取 1/4 ,h4軌面至集電弓子的高度1800-2200mm ha 道渣面至軌面的高度160mm道碴高度220mm試確定坑道凈斷面和掘進斷面規(guī)格，并繪圖、標注，計算坑道凈斷面和掘進斷面面積，進行通風校核。1.確定坑道凈斷面和掘進斷面規(guī)格，并繪圖、標注，計算坑道凈斷面和掘進斷面面積，進行通風校核。（一）坑道凈寬度二非人行道側運輸設備與直墻間的安全距離a為 300mm+X ( 4m3礦車長X寬X高=3700X 1550X 1330) +

3、雙軌之間安全距離 300mm人行道寬度 c 為 800mm=300+X 1550+300+900=4600mm三心拱的凈高度：圍巖壓力中等水平。常用的高跨比為1/4，凈高度 =1/4坑道凈寬度=1150 mm畫圖后測量得：r=0.1727B=795.42mmR=0.9045B=4170.7mm墻的凈高：h 2=1800-&2 (r 100)2 =1800-386=1417mm（二）坑道墻高（h2）1）按行人要求確定墻高 h2=1800-Jr2 (r 100)2 =1800-386=1417mm 2）根據(jù)架線要求確定墻高a 1= A+a=1550 +300=1075mm2 2取 K=40

4、0mm D丄 a1 K=794.42 1075 400 =0.224 < 0.445r 250794.42 250表明導電弓子已進入大拱范圍內，取架線高度距軌面高度h1 =2000mm,此時從道碴面起算墻高為:h2=h4+ha+R-h0- J(R 250)2 (b K)2250)2(1225 400)2=2000+160+4160.7-1150- 7(4160.7=1617mm式中：h4 軌面至集電弓子的高度,mmha 道渣面至軌面的高度，mmb1軌道中心線與坑道中心線距離,mm b1 = B/2-A/2-ak 集電弓子寬度之半，400 450mm 3）按裝設管道確定墻高r (旦 b2

5、k 300 D ') 2 2h21800 h ' Jr2= 1800+305- J794.422 794.42 (4600 625 400 300 300)2=1323mm(B/2b2 雙軌坑道人行道一側軌道中心線至坑道中心線間的距離, A/2 c)根據(jù)以上計算，從道碴面算起墻高取h2=1700mm（三）坑道的凈斷面積與凈周長1.坑道的凈斷面積Sji=B (h 2+O.198B)=46OO X (1700+0.198 X 4600)=12m22. 坑道的凈周長L=2h2+1.22B=2X 1700+1.22 X 4600=9012mm（四）風速校核2.查表得運輸坑道允許通過的最

6、大風速Uy =6m/s,v=5.05m/s<6m/s,符合規(guī)定。Sji 9.9故此坑道斷面設計合理。（五）掘進斷面規(guī)格1.坑道掘進寬度B=B 0+2T=4600+2X 200=5000mm 2.坑道掘進高度H=h 2+hb +d0 +h0 =1700+220+1150+200=3270mm3. 坑道拱面積go =2(葉0.20 )2-r 2 X a +(R+0.20) 2-R2 x p=0.792+0.791 = 1.583 m 24. 坑道墻面積S q=2h3T=2X 1.92 X 0.20=0.768m25. 道碴面積S z=h5Bo=O.22 X4.6=1.012m26. 坑道掘進

7、斷面積S jU=Sji+SgO+Sq+Sz=12+1.583+0.768+1.012=15.363m27. 每米巷道砌碹所需混凝土V=V go+Vq+Vgj =1.583+0.768 =2.351 m 38. 掘進斷面面積：S=15.36m2二、采用工程類比法對IV級圍巖進行初級支護設計以坑道斷面設計所得凈斷面采用工程類比方法對W級圍巖進行 初期支護設計，說明設計過程并繪圖。根據(jù)題中給出圍巖壓力中等水平，一般的IV級圍巖條件下，采用噴 射混凝土，其設計強度一般不低于C20,圍巖松散、穩(wěn)定性極差的土巖體 中，可采用噴射鋼纖維混凝土，其設計強度一般不低于C25，噴射混凝土厚度 應不小于5cm不大于

8、25cm隧道噴混凝土一般配合使用單層準6.5鋼筋網(wǎng), 鋼筋間距150 250mm隧道系統(tǒng)錨桿一般采用準25-準27中空注漿錨桿和砂漿錨桿，對于巖體破碎、成孔困難的圍巖，可采用準27-準32自進式錨桿，錨桿 露頭部分加墊板，錨桿長度根據(jù)圍巖地質情況確定。鋼架支撐一般用在地質條件 較差，自穩(wěn)時間短、初期變形大的地層中。隧道的洞口淺埋段及圍巖中常用 到鋼架支撐。隧道的鋼架支撐常用格柵鋼架、工字鋼鋼架，也有用到型鋼架, 鋼架間距根據(jù)地質情況一般為0.6-1.0m。三、鉆爆說明書以坑道斷面設計所得掘進斷面進行全斷面開挖，對其進行鉆爆設 計，繪制炮孔布置三面投影圖，并按照爆破說明書內容編制爆破說明書。(1

9、)爆破原始條件級及 級以上圍巖，采用全斷面開挖的方法。(2)選用的鑿巖爆破器材: 1、炸藥：選用銨梯炸藥 2、雷管品種：電雷管起爆、導爆索起爆 3、鑿巖機：氣腿式鑿巖機7655一個工作面上同時開動鑿巖機的數(shù)量:LdSN VdTf其中，S-開挖斷面積，15.36 m2f-每臺鑿巖機的工作面積，取4m2求得N=3.84，取整得4 因此，根據(jù)工程需求鑿巖機的數(shù)量預備8臺。鑿巖機械生產(chǎn)效率:VdVo其中，Vd-鑿巖機實際生產(chǎn)效率，mmin 乂純鉆速，取1.0 mmin ；同時開動干擾系數(shù)，取0.8 ；-工作時間利用系數(shù)，取0.8 ； 求得 Vd =0.64確定鑿巖爆破綜合參數(shù) 鉆孔爆破基本參數(shù)包括：單

10、位巖體炸藥消耗量 q、單孔裝藥量qd、工作面總鉆孔數(shù)量N, 次開挖循環(huán)炸藥量Q周邊孔平均炸藥量qp、輔 助孔（崩落孔）平均炸藥量qn、掏槽孔炸藥量qc以及掏槽形式等。1）單位巖體炸藥消耗量q單位巖體炸藥消耗量，取決于巖石性質，隧洞斷面、炮孔深度及掏槽 方式等各種因素。以全斷面開挖為例，根據(jù)經(jīng)驗，隧洞斷面在4100m2 時，按如下經(jīng)驗公式計算：14-aS式中：S斷面面積m2，洞室開挖斷面積8= 15.36 m2a修正系數(shù)，取0.60.8，炮孔偏差取值，本次取0.7。故 q= a = 14/15.36+0.7=1.611（ %3）2）單孔裝藥量qd根據(jù)如下經(jīng)驗公式計算:qd 4 La4式中：qd

11、每個炮孔的裝藥用量,kg;d藥卷直徑，m 取d = 0.035m;藥卷裝藥密度 %，“ 1.1103% ；L炮孔平均深度，m本工程取L=2.3m;a 充填系數(shù)，取a= 0.5。d2故 qd La = 1.058 (kg)43） 工作面總鉆孔數(shù)N用如下經(jīng)驗公式計算：N = qVqd式中：N 工作面總鉆孔數(shù);q單位耗藥量，k%3,由前面可知：q= 1.611%3 ；V 爆破巖體的體積，m3。按進尺2m計算，V = 30.72m3;qd 單孔裝藥量kg，由前知：qd = 1.058kg。故 N = qV = 1.611 X 30.72/1.058=47孔 qd4） 一次開挖循環(huán)炸藥量 用如下經(jīng)驗公式

12、計算:Q = qd N式中：Q次開挖循環(huán)的炸藥用量，kg 故 Q= qd X N = 1.058X 47= 49.726kg5 ）掏槽孔炸藥量qc 按如下經(jīng)驗公式計算:qc=1.25Q/N 式中：qc掏槽孔的炸藥用量 故 qc = 1.25 X Q/N= 1.25 X 49.726/47=1.323kg/ 孔4）周邊孔平均炸藥量q按如下經(jīng)驗公式計算:qp E W Lp (0.50.8)q式中：qp 周邊孔的平均炸藥量，kg;E 周邊孔間距，本次取 E=0.5m;W周邊孔的最小抵抗線，本次取 W= 0.65m;Lp 周邊孔的孔深，m本次取Lp= 2.3m;q單位耗藥量kg/m3,由前可知，q=

13、1.611 %3故 qp E W LP (0.50.8)q = 0.5 0.65 2.3 0.8 1.6110.963kg5）輔助孔（崩落孔）平均炸藥量qn ,式中：qn 輔助孔的平均炸藥量，kg;qn按如下經(jīng)驗公式計算:Q (qc Nc qp Np) 49.726 (1.323 4 0.963 22)47 (4 22)qnN (Nc Np) 1.107kgNc 掏槽孔數(shù)（不含空孔）；（4個）Np 周邊孔孔數(shù)輔助孔的間距取100120cm布孔時，如果孔內放不 下所需藥量，可適當增加輔助孔數(shù)。（22個）8 ）掏槽方式根據(jù)洞室工程地質條件，石方洞挖時采用直眼掏槽，形 式為對稱形。鉆孔參數(shù)類圍巖單位

14、巖體耗藥量（kg/m3）1.611單孔裝藥量（kg）1.058工作面總鉆孔數(shù)（個）一次開挖循環(huán)藥量（kg）49.726掏槽形式對稱形掏槽孔炸藥量（kg/ 孔）1.323周邊孔平均炸藥量（kg）0.963qn0?6.615,0.5 取整得7Nn1.3230.2Npqp0.2Nc0.9630.21.1070.24.815 , 0.5 取整得 55.535，0.5 取整得 60.29.鉆孔孔位布置鉆孔孔位布置鉆孔孔位布置鉆孔孔位布置根據(jù)前面的爆破參數(shù)對各洞段石方洞挖的鉆孔孔位進行布置。周邊 孔間距為0.5m,輔助孔間距為0.81.0m。10.鉆孔采用風鉆進行鉆孔。鉆孔孔位根據(jù)測量定出的中線、腰線及開

15、挖輪 廓線確定；周邊孔應在斷面輪廓線上開孔，沿輪廓線的調整范圍和掏 槽孔的孔位偏差不應大于5cm,其它炮孔的孔位偏差不得大于10cm。炮孔的孔底應落在爆破圖規(guī)定的平面上。 炮孔經(jīng)檢查合格后，方可裝 藥爆破。11.吹孔、裝藥、封堵鉆孔完畢后，要及時對每個炮孔進行吹孔。吹孔完畢后根據(jù)各孔的裝 藥量用人工進行裝藥，裝藥應先將藥卷放進炮孔口，再用膠棒輕輕推 至炮孔深處，裝藥后，用粘土塞進行封堵，炮孔封堵一定要緊密，牢 固。12.點火起爆起爆順序為：掏槽孔先起爆，再起爆輔助孔，周邊孔最后同時起爆。起爆方式：周邊孔采用導爆索引爆，掏槽孔、輔助孔均采用電雷管起 爆。爆破指揮人員要確認洞內的安全警戒工作完成，

16、 并發(fā)布放炮信號 后，方可發(fā)出起爆命令；警戒人員應按規(guī)定警戒點進行警戒，在未確 認撤除警戒前不得擅離職守；要有專人核對裝藥，起爆炮孔數(shù)。起爆 后，確認炮孔全部起爆，經(jīng)檢查后方可發(fā)出解除警戒信號，撤離警戒 人員。如發(fā)現(xiàn)盲炮，及時處理。四、通風及風量計算根據(jù)施工各工序情況，自行安排該坑道內施工人員數(shù)，并利用爆 破設計所需炸藥量，確定掘進該坑道通風所需風量 通風排煙的目的是為了排除爆破后的有害氣體、 機動車輛排放的有害 氣體和巖石粉塵，凈化洞內空氣，縮短散煙和作業(yè)循環(huán)時間，以加快 施工進度，并保證洞內施工人員的身體健康。通風采用壓入式通風方式 人員配置: 鉆孔：4臺7655式風動鑿巖機同時工作，每臺

17、1個人計4個人，機動1人，總計5人;裝藥，連接爆破網(wǎng)絡：23個人;出渣：23個人 支護：由于圍巖級別不需要超前支護，進行初級支護，錨噴支護，67 個人 外加監(jiān)理等初步估計同時洞內工作人數(shù)在 20人左右。1）根據(jù)同一時間，洞內工作人員數(shù)及內燃機功率計算Q k(mq nq2)k風量備用系數(shù)，取1.1;m同時在洞內工作人數(shù)，取20;q1每一工作人員所需新鮮空氣量，取4m；min ;n 洞內同時工作的內燃機功率，HP或KW;q2 每馬力或每千瓦功率的耗氣量，取28m3/mi n - HP或 4m3/min - KW;2按爆破作業(yè)確定通風量壓入式通風量:Qy-壓人式通風計算風量（m3/min）;S隧洞的

18、斷面面積（m2）, 15.36m2 ;L 隧洞長度（m）,2m;Q同時爆破的炸藥量（kg）, 49.726kg;t 通風時間，按掘進循環(huán)圖表中確定的通風時間計算，一般定為0.51h取 0.5h214Qy 214族.726 15.36 21672.81m3五、壓縮空氣量計算確定該坑道掘進時所需壓縮空氣量（假定只有鑿巖機需要空壓機 供給壓縮空氣，鑿巖機數(shù)量自行確定）。q N q K同 K磨其中：N 使用臺數(shù),4臺;q 每臺耗風量，3.2m3 （查）；K同同時工作系數(shù)，取0.95;K磨一風動機具磨損系數(shù)，鑿巖機取1.15;得 q N q K同 K磨 4 3.2 0.95 1.15 13.984m3q

19、 qn其中：qn 管道漏風系數(shù)，取1.15；刀q 同時工作的各種風動機具耗風量:q qn13.984 1.15 16.08Q 總 Q (1)K Km3-空壓機使用安全系數(shù),取電動為1.4;K-效率降低的修正系數(shù),般采用1.05;Km 不同海拔高度增加高壓風耗風量的修正系數(shù)，取1.01;刀Q 風動機具同時工作耗風量總和:Q總 16.08 (1 1.4)1.05 1.0140.93m3六、圍巖分級某隧道巖石點荷載試驗數(shù)據(jù)表日期：2008.9.12巖石名稱：花崗閃長巖取樣地點：RK343+660表1'參11 數(shù)編號點間距試件寬度等效直徑破壞荷載強度指數(shù)強度指數(shù)抗拉強度抗壓強度D(cm)L(c

20、m)ce2(cm2)P (kN)I s(MPa)I s(50)(Mp a)t(Mp a)(Tc(Mp a)14.7229.11254.7944.900.0890.0380.0821.96424.2125.11827.4529.330.3400.1230.2644.74034.27212.21466.4485.400.0810.0360.0771.88643.6528.1137.71816.200.4300.1670.3595.96154.2087.12838.19811.110.2910.1140.2454.47764.8412.70278.2912.930.0370.0170.0371.07

21、475.4684.8233.56411.120.3310.1250.2694.79785.018.15852.0497.510.1440.0600.1292.76696.3626.40251.8689.930.1910.0800.1723.433105.116.60642.98810.390.2420.0970.2093.966115.596.67247.49613.960.2940.1210.2604.682125.517.64853.66511.190.2090.0880.1893.687133.568.2237.26610.360.2780.1080.2324.299144.4714.9785.21624.590.2890.1350.2905.082156.747.40863.58520.130.3170.1390.2995.195165.5247.6954.0973.680.0680.0290.0621.604某隧道RK343+66（巖體聲波測試數(shù)據(jù)表編發(fā)射點測點測 距時間波速號