-井巷工程課程設(shè)計(jì)

專業(yè)：采礦工程1煤炭工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)中的基礎(chǔ)工業(yè)，它為許多重要工業(yè)部門提供原料和能源。我國能源結(jié)構(gòu)以煤為主的格局在今后較長的一段時(shí)間內(nèi)不可能改變，國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將對煤炭產(chǎn)業(yè)的增長提出更高的要求。而煤炭工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，又取決于煤炭工業(yè)基本建設(shè)及開拓延伸工作能否及時(shí)的、持續(xù)不斷的提供煤炭的場地。所以為了更好的將所學(xué)到的知識運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中，學(xué)習(xí)井巷課程設(shè)計(jì)是《井巷工程》課程的重要環(huán)節(jié)之一。為了使我們對《井巷工程》這門課程中所學(xué)的基本知識、基本理論及基本方法有個(gè)全面系統(tǒng)的掌握，并進(jìn)行井巷設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)。并學(xué)會(huì)利用各種工具書及參考文獻(xiàn)資料來解決設(shè)計(jì)中相關(guān)的問題。鞏固提高所學(xué)的專業(yè)知識，使其理論聯(lián)系實(shí)際。培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生獨(dú)查閱和運(yùn)用科技文獻(xiàn)資料、正確編寫專業(yè)技術(shù)文件等方面的能力。熟悉煤炭工業(yè)有關(guān)的方針政策、規(guī)程、規(guī)范和技術(shù)規(guī)定等，充分開發(fā)智力潛力，建立全面經(jīng)濟(jì)觀念，為畢業(yè)后工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2第一章、運(yùn)輸大巷斷面設(shè)計(jì)第一節(jié)、凈斷面尺寸設(shè)計(jì)第二節(jié)、斷面水溝和管線布置第三節(jié)、掘進(jìn)斷面尺寸設(shè)計(jì)第四節(jié)、計(jì)算工程量、材料消耗并編制相應(yīng)表格第五節(jié)、運(yùn)輸大巷斷面圖第二章、巷道掘進(jìn)爆破說明書及爆破圖標(biāo)，巷道循環(huán)作業(yè)圖表第一節(jié)、爆破說明書和爆破圖表第二節(jié)、巷道循環(huán)作業(yè)圖表第三章、交岔點(diǎn)平面尺寸設(shè)計(jì)及施工第一節(jié)、交岔點(diǎn)平面尺寸設(shè)計(jì)第二節(jié)、交岔點(diǎn)墻高設(shè)計(jì)第三節(jié)、計(jì)算工程量、材料消耗、編制工程量及材料消耗表第四節(jié)、施工方法第五節(jié)、交岔點(diǎn)平面圖，主巷、支巷及最大寬度處的斷面圖參考文獻(xiàn)3某煤礦年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為240萬噸，采用中央分列式通風(fēng)。由于上部水平煤炭資源即將采完，須延伸到下一水平生產(chǎn)。據(jù)勘測，運(yùn)輸大巷穿過的巖層穩(wěn)定性較好，巖石的堅(jiān)固系數(shù)15,最大涌水量為巷道斷面。運(yùn)輸大巷掘進(jìn)至采區(qū)下部車場，需要開岔。試設(shè)計(jì)：1、運(yùn)輸大巷直線斷的斷面及支護(hù)參數(shù)；2、運(yùn)輸大巷掘進(jìn)施工爆破參數(shù)；3、下部車場與運(yùn)輸大巷交叉點(diǎn)(機(jī)車的運(yùn)行速度為2m/s)。第一章、運(yùn)輸大巷斷面設(shè)計(jì)下巷道施工的依據(jù)，也是進(jìn)行井下工程概預(yù)算的依據(jù)。巷道斷面設(shè)計(jì)的原則是：在滿足安全、生產(chǎn)和施工要求的條件下，力求提高斷面利用率，取得最佳的經(jīng)濟(jì)效果。巷道斷面設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟是：首先，根據(jù)巷道的服務(wù)年限、用途和圍巖性質(zhì)，選擇巷道斷面形狀和支護(hù)方式；其次，根據(jù)巷道中多通過的設(shè)備尺寸、支護(hù)參數(shù)與道床參數(shù)、通風(fēng)量和行人要求等確定巷道凈斷面尺寸(并進(jìn)行風(fēng)速驗(yàn)算),計(jì)算巷道的設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面的尺寸，并按允許的超挖值，求算出巷道的計(jì)算掘進(jìn)斷面尺寸；然后，布置水溝和管纜；最后繪制出巷道斷面施工圖，編制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗表。4第一節(jié)、凈斷面尺寸設(shè)計(jì)(一)確定巷道凈斷面寬度B3-2知ZK10—6/250電機(jī)車寬A?=1060mm,高h(yuǎn)=1550mm;3t底卸式礦車寬1200mm,高1400mm,故選A?=1200mm(二)確定巷道拱高h(yuǎn)o5(三)確定巷道壁高h(yuǎn)?hc—道床總高度。查表3-10選30kg/m鋼軌，再查表3-5得h3≥h5+h7+hb-√R2-(K+m+D/26h?≥1800+220-895=11mm巷道高度為H=h?-hb+h0=1720-220+2100=3600mm。(四)確定巷道凈斷面積S和凈周長P由表3-7得凈斷面積S=B(0.39B+h2)凈周長P=2.57*B+2*h2=2.57*4200+2*1500=13.8m(五)用風(fēng)速校核巷道凈段面積查表3-9,知Vmax=8m/s,又已知年生產(chǎn)能力為240萬噸，瓦斯涌出7已知通過巷道的水量為120m/h,現(xiàn)采用水溝坡度為5‰,由《井巷工程》查表3-12得：水溝深度350mm,水溝凈斷面積為0.114m2,水溝掘進(jìn)斷面積為0.139m2,每米水溝蓋板用鋼筋1.336kg,混凝土2、在傾角大于16度的巷道中，當(dāng)涌水量小或巷道較窄時(shí)，水溝與人3、專用排水巷道、中間設(shè)人行道的巷道、有底鼓的巷道和鋪設(shè)整體場的上方、膠帶機(jī)接頭硐室的下方或出水點(diǎn)初。(二)管線布置(1)管道的布置為了安全、架設(shè)與檢修的方便，應(yīng)符合如下要求：桿吊掛等方式，并要考慮檢修的方便；若架設(shè)在人行道上方管道上8方，管道下方距道砟或水溝蓋板的垂直高度不應(yīng)小于1800mm,若架3、管道與運(yùn)輸設(shè)備之間必須留有不小于200mm的安全距離。(2)電纜布置一般有如下要求：制設(shè)在同一側(cè)時(shí)，通訊電纜設(shè)在動(dòng)力電纜上方0.1m以上的距離處，1.5~1.9m,電纜到巷道頂板的距離不小于300mm;電纜兩個(gè)懸掛點(diǎn)的9(一)選擇支護(hù)參數(shù)于50年等條件，確定選用錨固可靠、錨固力大的樹脂錨桿，桿體為其間排距0.80m×0.80m,托板為8mm厚150mm×150mm的方形鋼板。噴射混凝土層厚Ti=100mm,分兩次噴射，每次各噴50mm厚。錨桿支護(hù)的作用原理：1、懸吊理論2、組合梁理論3、組合噴射混凝土的機(jī)理：1、加固與防治風(fēng)化作用2、改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)作用3、柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)作用4、與圍巖共同作用成為錨桿支護(hù)與混凝土支護(hù)。錨桿支護(hù)還可與金屬網(wǎng)聯(lián)道穿過堅(jiān)固性系數(shù)為6~8的中等穩(wěn)定的巖層，因此我們選擇的是錨形式最根本最本質(zhì)的差別，也是錨噴支護(hù)大大優(yōu)于其他支護(hù)形式的根本所在。我國礦山大量使用錨噴支護(hù)的實(shí)踐證明，錨噴支護(hù)不但可以用于比較穩(wěn)定的巖層中，而且可以用于破碎帶、斷層帶、有底鼓受強(qiáng)烈采動(dòng)地壓影響的巷道和大跨度的硐室。錨噴支護(hù)與其他支護(hù)形式相比，在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上具有以下優(yōu)越性：1、由于錨噴支護(hù)是高壓噴射成的混凝土層，致密、強(qiáng)度高，能提高井巷圍巖的自身穩(wěn)定性和承載能力，并與巖層構(gòu)成共同承載整體。這樣，支護(hù)厚度可減薄一半以上，掘進(jìn)斷面可減少10%~20%。工藝簡單，操作方便，混凝土、砂漿直接噴到巖面，省去立模、拆模鄧繁瑣2、機(jī)械化程度高，減輕工人的笨重體力勞動(dòng)。在平巷和立井施工中，料石砌碹，每個(gè)工人一個(gè)班搬運(yùn)料石多則一萬多井，而錨噴支護(hù)，除噴射手勞動(dòng)強(qiáng)度較大外，其余工序都是機(jī)械操作。隨著平巷噴射混凝土簡易機(jī)械手的推廣，以及立井噴射機(jī)械手的使用，為實(shí)現(xiàn)錨噴支護(hù)全部機(jī)械化施工打下良好的基礎(chǔ)。3、施工速度快、效率高，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸料，占用巷道空間少，為快速掘進(jìn)，掘噴平行作業(yè)創(chuàng)造有利條件，平巷中錨噴支護(hù)功功效一般為0.2~0.35米/工，每米成巷3~5個(gè)工，掘進(jìn)速度為100~120米/月。最高700米/月以上，而料石碹每米成巷10~15個(gè)工，一般掘進(jìn)速度為60~70米/月。最高240米/月。4、錨噴支護(hù)可以緊跟工作面，取消臨時(shí)支護(hù)，基本上解決支護(hù)落后5、節(jié)約坑木，減少巷道維修量。錨噴支護(hù)的巷道局部破(二)選擇道床參數(shù)根據(jù)巷道通過的運(yùn)輸設(shè)備，已選用30kg/m鋼軌其道床參數(shù)hc與hb分別為410mm和220mm,道砟面至軌道面高度為(三)確定巷道掘進(jìn)斷面尺寸巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)高度H?=H+hb+T=3600+220+100=3920mm=3.92m第四節(jié)、計(jì)算工程量、材料消耗并編制相應(yīng)表格由表3-7計(jì)算公式得：每米巷道噴射材料消耗(不包括損失)V=V?+V?=0.99+0.02=1.01m3P=1.57B2+2h?=1.57x4550+3440=圍巖類別計(jì)算掘進(jìn)工程量錨桿數(shù)量粉刷面巷道墻腳噴射材錨桿鋼筋/kg樹脂藥卷/支Ⅲ圍巖類別斷面面積/m2設(shè)計(jì)掘進(jìn)尺寸/mm噴射厚度凈周長m凈面積設(shè)計(jì)掘進(jìn)寬高型式排列方式排距錨桿長直徑Ⅲ螺紋鋼樹脂錨桿方形第二章、巷道掘進(jìn)爆破說明書及爆破圖標(biāo)，巷道循環(huán)作業(yè)圖表一、爆破說明書(一)爆破工程的原始資料本運(yùn)輸大巷服務(wù)年限位50a以上，采用600mm軌距雙軌，選用錨巷道內(nèi)壁有100mm厚的混凝土噴層。計(jì)算斷面積為15.9m2。該礦井為高瓦斯礦井(采用了抽采技術(shù))且井下有大量涌水，涌水量可達(dá)(二)巷道鉆眼爆破材料選擇根據(jù)本巷道巖層特點(diǎn)炸藥選用2號巖石硝銨炸藥，由于礦井為高瓦斯礦井，為了安全雷管采用8號毫秒延期電雷管，鑿巖機(jī)選擇CGJ—22靈活性：退進(jìn)自由，速度，推動(dòng)力可控制；可鑿不同方向的炮眼。4環(huán)保性：能大力改善工作環(huán)境，消除油霧水氣，噪音小。(三)爆破參數(shù)的選擇與計(jì)算1、掏槽方法：由于該巷道巖層堅(jiān)硬系數(shù)為15,故選用直眼掏槽中的徑為42mm;深度為2.7m。m——每個(gè)藥卷長度(四)爆破網(wǎng)路計(jì)算與設(shè)計(jì)U發(fā)炮電源電壓(五)爆破作業(yè)安全措施(4)為防止斷釬傷人，推進(jìn)掘進(jìn)機(jī)時(shí)不要用力過猛，更不要橫向用(5)一定要注意把膠皮風(fēng)管與風(fēng)鉆接牢，以防脫落傷人；(6)缺水或停水時(shí)，應(yīng)立即停止鉆眼。2、爆破安全注意事項(xiàng)(1)在規(guī)定的安全地點(diǎn)裝配起爆藥卷。(2)爆破母線要妥善地掛在巷道的側(cè)幫上，并且要和金屬物體、電(3)裝藥前應(yīng)檢查頂板情況，撤出設(shè)備與機(jī)具，并切斷除照明以外(4)檢查工作面20m范圍內(nèi)瓦斯含量，并按《煤礦安全規(guī)程》有(5)裝藥時(shí)要細(xì)心地將藥卷送到眼底，防止擦破藥卷、裝錯(cuò)雷管段加防水套，以免受潮拒爆。(6)裝藥、聯(lián)線后應(yīng)有爆破員與班、組長進(jìn)行技術(shù)檢查，作好爆破(7)爆破后要等工作面通風(fēng)散煙后，爆破員率先進(jìn)入工作面，并經(jīng)(8)發(fā)現(xiàn)瞎炮應(yīng)及時(shí)處理，如瞎炮是由聯(lián)線不良或錯(cuò)聯(lián)所造成，則二、工作面炮眼布置圖爆破原始條件序號名稱單位數(shù)量1掘進(jìn)斷面2巖石普氏系數(shù)f3工作面瓦斯情況%(已抽采)無4工作面涌水情況5炸藥和雷管的類型眼號炮眼名稱眼數(shù)眼深每個(gè)炮眼裝藥量合計(jì)裝藥結(jié)構(gòu)起爆順序連線方式卷數(shù)長度裝填率/%卷數(shù)重量1中線眼133反向墊4卷藥Ⅱ串正槽眼3反向墊3卷藥I串副槽眼69反向墊2卷藥Ⅱ串輔助眼59反向墊2卷藥Ⅲ串三圈眼8反向墊2卷藥串二圈眼6反向墊2卷藥V底眼69反向墊2卷藥串周邊眼拱基線以上2反向空氣柱串拱基線以下3合計(jì)預(yù)期爆破效果名稱單位數(shù)量名稱單位數(shù)量炮眼利用率%每米炸藥消耗量每循環(huán)工作面進(jìn)尺m每循環(huán)炮眼總長度m/循環(huán)每循環(huán)爆破實(shí)體巖石每立方米巖石雷管消耗量炸藥消耗量每米巷道雷管消耗量一、確定工作制度即四班每班6小時(shí)進(jìn)行掘進(jìn)和兩班每班8小時(shí)噴射混凝土作業(yè)交叉進(jìn)環(huán)進(jìn)尺為4.5m,日循環(huán)為18m。3、裝藥聯(lián)線時(shí)間T3,一般為20~30min,取min5、爆破通風(fēng)時(shí)間T5取15min;在實(shí)際工作中為了防止難以預(yù)見的工序延長，應(yīng)考慮留有10%的備用班工序名稱時(shí)間一班二班三班四班芬h準(zhǔn)備打錨桿眼打炮眼裝藥聯(lián)線放炮通風(fēng)安裝錨桿初噴裝巖重車線定道移電纜開關(guān)噴混凝土班準(zhǔn)備復(fù)噴成巷清理第四章、交岔點(diǎn)平面尺寸設(shè)計(jì)及施工(一)選型基本數(shù)據(jù)行人和安全的要求，巷道交岔點(diǎn)的布置和斷面尺寸設(shè)計(jì)如下：選DK624-5-15單開道岔，查表得a=3568mm,b=4132mm,轍叉角α=11°曲線巷道的凈寬B?=4200mm其中查表=取△1=△2=100mm.查表△b3=(1200/2+500)+100=1200mm.柱墩的寬度為500mm,軌道的曲率半徑R=15000mm。曲率中心0的位置距基本軌中心線的縱軸長度H=Rcosa+bsinα=15000cosl1°18’36”+4132sinll°18‘36”曲率中心0的位置距離基本軌起點(diǎn)的橫軸長度J=a+bcosα-Rsinα=3568+4mm曲率中心0與支巷起點(diǎn)T連線OT與0點(diǎn)到主巷中心線的垂線的夾角θ=arccos(H-500-arccos由柱墩面至岔心的距離為P:sin34°4’sin34°4’為了計(jì)算交岔點(diǎn)最大斷面寬度TM,需解直角三角形MTN:NM=B3sinθ=4200×sin34°4’19”=2353mm;先按預(yù)定的斜墻起點(diǎn)(變化斷面起點(diǎn))計(jì)算任意斜率io,然后選用與io=(TN-B1)/P=(8179-4500)/11選取i=0.3根據(jù)選定的固定斜率定出斜墻(變化斷面)起點(diǎn)Q及交岔點(diǎn)變化斷面長度：y=P-L0=11400-12263=-863;因?yàn)閥為負(fù)值，說采用固定斜率的目的是能在同類交岔點(diǎn)重復(fù)使用砌碹的碹胎，若為第二節(jié)、交岔點(diǎn)墻高設(shè)計(jì)根據(jù)礦井井下運(yùn)輸、管線布置、通風(fēng)、行人和安全的要求及巷道特點(diǎn)本設(shè)計(jì)對交岔點(diǎn)墻高不做改變?yōu)?720mm第三節(jié)、計(jì)算工程量、材料消耗、編制工程量及材料消耗表已知條件告訴支護(hù)厚度400,柱墩面寬500,長度為2000;2、工程點(diǎn)至柱墩面向支巷各延長2000;若斜墻起點(diǎn)在基本軌起點(diǎn)左側(cè)，則分為幾個(gè)計(jì)算段，求出每段的掘進(jìn)體積，然后相加。另一種是近似計(jì)算，其精度也能滿足施工要求。(1)體積計(jì)算：凈體積：V'?=yS':+0.5L:(S'?+S'w)+g(S'.+S'?)=00.5*14.616*(16.45+41.8)+2(15.12+15.12)=17.(2)材料消耗量的計(jì)算：墻基礎(chǔ)材料消耗量V"c=(0.25+0.45)*0.4*(y+L:+4.0)=0.7*0.4*19.4(4)柱墩面的粉刷面積：Vn=ySn+1/2L(Snt+Snx)+gSnSn0.863*10.065+0.5*15.753*(26.565)+2*19順序斷面/m2體積/m3凈凈基礎(chǔ)柱墩122324合計(jì)第四節(jié)、施工方法交岔點(diǎn)與巷道相比不但斷面大，而且中間斷面的高度也是變化的，這就要求在交岔點(diǎn)施工過程中，要根據(jù)圍巖的穩(wěn)定性，選擇施工方法和支護(hù)形式。只要條件允許要盡量做到全斷面掘進(jìn)一次成巷，或盡量縮短掘支間隔時(shí)間，以防止圍巖松動(dòng)。有時(shí)，在井底車場中為了服從施工總組織的安排，加速連鎖工程的施工，當(dāng)巖石條件較好時(shí)，可以允許先掘其中一支巷道，然后再在前面巷道掘進(jìn)的同時(shí)，對交岔點(diǎn)進(jìn)行以保證連鎖工程的連續(xù)與快速施工。目前，在全國大多數(shù)煤礦的交岔點(diǎn)施工中，都廣泛采用光面爆破和錨噴支護(hù)。不但提高了交岔點(diǎn)施工的速度，也提高了交岔點(diǎn)支護(hù)的質(zhì)量