井巷工程课程设计报告

课 程 设 计 报 告

课程名称：巷道断面及爆破设计任务姓 名：学 号：班 级：

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 260m³/h ，风量为 65m³/s ；采用 ZK14—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f=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：2010-2011学年第2学期第19周（开采0931班）。 一.选择合适的巷道断面形状。 年产60万吨矿井的第一条水平运输大巷，一般服务年限在15年以上，采用900mm轨距双轨运输的大巷，穿过稳定岩层，故选用螺纹钢树脂锚杆与喷射混凝土支护，圆弧拱形断面。 二.设计双轨直线段的巷道断面。 （一）确定巷道净宽度B 查表6-3可知ZK14—9/550电机车宽A1=1335mm、高h=1600mm，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6-4知该双轨中线距b=1600mm，则两电机车之间距离为 133513351600()265mm 22故巷道净宽为 Ba1bc1(400 13351335)1600(840)4170mm 22 （二）确定巷道拱高h0 圆弧拱形巷道拱高： B4170h01390mm 33 （三）确定巷道壁高h3 1.按架线式电机车导电弓子确定h3 由80页，表6－6中半圆拱形巷道壁高公式得： h4——轨面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》188页，第365条，取h4=2000mm； hc——道床总高度。选用22Kg/m钢轨，查88页，表6－12得hc=380mm，道渣高度hb=220mm； n——导电弓子距拱壁安全间距，取n=300mm； K——导电弓子宽度之半，查67页，表5－4中，K=718/2=359，取K=360mm； b1——轨道中线与巷道中线间距b1B4170a110651017.5mm 22h3≥h3h4hc Br22222Rnkb1 2.按管道装设要求确定 22Bh3h5h7hbR_2DRKmb2222 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； D——压气管法兰盘直径，D=335mm； b2——轨道中线与巷道中线间距，b2故h3=2230 3.按人行高度要求确定 22Bh31800hbR2B1335800662.5mm 22R2Rj 2 式中j为距离巷道壁的距离。距墙壁j处的巷道有效高度不小于1800mm。j100mm，一般取j=200mm。 故h31800220840得h3=1931mm 综上计算，并考虑一定的余量、确定本巷道道壁高度为h32050mm。 则巷道高度Hh3hbh0223022013903400mm （四）确定巷道净断面积S和净周长P 由表38公式得净断面积 SB0.24Bh2 式中 h2——道砟面以上巷道壁高，h2h3hb20502201830mm 则S41700.244170183011.8㎡ 净周长P2.27B2h22.2741702183013.1m （五）用风速校核巷道净断面积 查表3—9可知vmax=8m/s，已知通过大巷风量最大值Q=65m/s代入式得； Q65v5.5m/s S11.82258.752258.75200 22设计的大巷净断面面积，风速没有超过规定，可以使用。 （六）确定巷道设计掘进断面尺寸和计算掘进断面尺寸 1.选择支护参数 采用锚喷支护，根据巷道净宽3.974m、穿过中等稳定岩层、服务年限为25年以上等条件，确定选用锚固可靠、锚固力大的树脂锚杆，杆体为18mm螺纹钢，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，其间排距0.80m0.80m，托板为8mm厚150mm150mm的方形钢板。混凝土层厚T1100mm，分两次喷射，每次各喷50mm厚。故支护厚度TT1100mm。 2.选择道床参数 根据巷道通过的运输设备，已选30kg/m钢轨，其道床参数hc，hb分别是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。 3.确定巷道掘进断面尺寸 由表38计算公式得： 巷道设计掘进宽度：B1B2T41702004370mm 巷道计算掘进宽度：B2B1243702754520mm 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3720753795mm 巷道设计掘进断面面积：S10.24B1.27BT1.57TB1h313.7㎡ 巷道计算掘进断面面积：S20.24B1.27BT1.57T0.24T0.1B0.01B2H313.9㎡ 三.布置巷道内水沟和管线。 已知通过巷道的水量为260m³/s，现采用水沟坡度为0.5%，查表312得水沟深度为450mm，水沟宽度为500mm，净面积为0.225m2，掘进断面面积为0.272m2。，每米水沟盖板用钢筋2.036kg、混凝土0.0323m3，水沟用混凝土0.153m3。 管子悬吊在人行道一侧，电力电缆挂在非人行道一侧，通讯电缆挂在管子上方。 四．计算巷道掘进工程量和材料消耗量。 有表3—8计算公式得： 每米巷道拱与墙计算掘进体积：V1S2113.9m³ 每米巷道墙角计算掘进体积：V30.2T10.2100750.35m³ 每米巷道墙与拱喷射材料消耗：V21.27B1.57T0.24T12h3T10.96m³ 每米巷道墙角喷射材料消耗：V40.2T110.02m³ 每米巷道喷射材料消耗（不包括损失）：VV2V40.960.020.98m³ P10.5a每米巷道锚杆消耗：N aa式中 P1——计算锚杆消耗周长，P11.27B3.14T0.242h39.7m a,a,——锚杆间排距，a=0.8m； 2222故N9.70.50.814.53根 0.80.8折合重量为： 2d214.532.03.1414.53l0.09785058.02㎏ 2式中 l——锚杆长度，l2.0m d——锚杆直径，d18mm ——锚杆材料密度，7850kg/m3 由于每个锚杆安装2个树脂药卷，则每米巷道树脂药卷消耗，M2N29.06支。 每排锚杆数为：N0.814.530.811.6212 每排树脂药卷数：M0.823.2524 每米巷道粉刷面积：Sn1.27B32h20.24 式中B3——计算净宽，B3B22T4320mm 故Sn1.274320218300.249.14664㎡ 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。 运输大巷特征 围岩断面面积/㎡ 类别 积 Ⅲ 11.8 掘进 13.7 4370 3720 100 钢树脂锚杆 围岩类型 计算掘进工程量/m³ 巷道 墙角 锚杆数量 材料消耗 /根 喷射材料 锚杆 /m³ 钢筋/千树脂药卷克 Ⅲ 13.9 0.35 14.53 0.96 58.02 /个 29.06 9.14664 粉刷面积/㎡ 设计掘金尺喷射 锚杆/mm 寸/mm 净面设计宽 高 厚度/mm 型式 排列间排锚杆直径 方式 螺纹方形 距 800 长 2000 18 13.1 净周长/m 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。 （一）.爆破参数的确定。 1.炮眼直径。我国矿用炸药直径有32mm、35mm、38mm，炸药质量为100g、150g、200g。煤矿多用32mm、35mm药卷，炮眼直径一般比药卷直径大10mm，故炮眼直径为42~45mm。 2.在目前施工技术和设备等条件下，多采用浅炮眼，炮眼深度一般不超过4m，以0.8~2.0m居多，为了提高炮眼利用率，掏槽眼必须比其他炮眼深200mm。故选用2.2m炮眼。 3.炮眼数目。 qSmN aP式中N—炮眼总数，个；q—单位炸药消耗量，㎏/m³；S—巷道断面积，㎡；m—每个要卷的长度，m；η—炮眼利用率，%；a—炮眼平均装药系数，一般取0.5~0.7；P—每个药卷的质量，㎏。 4.炸药消耗量。 Qq式中q—炸药消耗量，㎏/m³；Q—一次爆破所需炸药总量，㎏；V—一次爆破下的实体V岩石总体积，m³。查表可得q=0.92㎏/m³ 爆破原始条件 名称 巷道的掘进断面 岩石的坚固系数f 炮眼深度 m 2.2 总装药量（2号岩石硝铵炸药） ㎏ 58.02 4-6 雷管数目 个 71 单位 ㎡ 数量 13.9 名称 炮眼数目 单位 个 数量 72 教师评价： 成绩： 教师签字： 年 月 日