井巷工程設(shè)計(jì)

1、某鉛鋅礦 -60m 運(yùn)輸大巷斷面和支護(hù)設(shè)計(jì)一、 巷道斷面形狀選擇該礦為鉛鋅礦，并且設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為 80 萬 t ，屬于中型的冶金礦山，一般來說，其第一水平的運(yùn)輸大巷服務(wù)年限較長，又因其穿過中等穩(wěn)定圍巖，故其巷道承受地壓較大。因此，根據(jù)其年產(chǎn)量、服務(wù)年限、承受地壓等特點(diǎn)，在此選用拱高 f 0=B0/4 的三心拱形斷面， 軌距為 600mm雙軌運(yùn)輸線路， 錨噴支護(hù)作為永久支護(hù)。二、 確定運(yùn)輸大巷尺寸(一) 確定凈寬 B0由礦山采礦設(shè)計(jì)手冊·井巷工程卷（以下簡稱手冊）查表 1-3-3 知： ZK10-6/250 電機(jī)車長 4500mm、寬 1060mm、高 1600mm、兩軌中心距 1400

2、mm，YCC(1.2)礦車長 1900mm、寬 1050mm、高 1200mm、兩軌中心距 1350mm，兩者相比之下取較大值，故運(yùn)輸設(shè)備寬度 b=1060mm，兩軌中心距 s=1400mm。又由手冊中表 1-3-2 以及表 1-3-1 分別查得，對于冶金礦山，非人行側(cè)安全間隙 b1=300mm，人行道寬度 b2 =800mm。表 1-3-1人行道寬度表（ mm）冶金部門800>8001000800 70010000建材部門8008001000 7001000010000化工部800800100010000表 1-3-2安全間隙表運(yùn)輸設(shè)備設(shè)備之間與支護(hù)之間冶金部門建材部門化工部門冶金部門

3、建材部門化工部門有軌運(yùn)輸300 250 300 300250 300無軌運(yùn)輸 600 600皮帶400 400400 400表 1-3-3設(shè)備外形尺寸及線路中心距表(mm)運(yùn)輸設(shè)備設(shè)備外形尺寸軌距中心距長寬高9206001250井下礦用架線式電機(jī)車固定式礦車翻轉(zhuǎn)式廂車單側(cè)曲軌側(cè)卸式底卸式1.5t24201090155076214001220900155098060013003t298011501550762145012809001600106060014006t4500123016007621550136090017001060600140010t48001230160076215501360

4、900170014t490013601600170020t7390160017001900YGC0.5(6)1200850100060011506600150085010501150YGC0.7776266003000120012001350YGC1.2776266003000120012001500YGC2.07762YGC4.03700130015507621650900YGC10.07200150015507621800900YFC0.5150085010506001150YFC0.7165098010506001300762YFC1.2900YCC0.71650980105060013

5、00YCC1.21900105012006001350YCC2.03000125013006001550762YCC4.03900140016507621700900YCC6.05000180017007622100900YDC4.03900160016007621900YDC6.05400175016507622050900YDC10.0900故凈高度：B0 =b1+b+s+b2=300+1060+1400+800=3560mm將計(jì)算出的凈寬度按50mm進(jìn)級，取 B0=3600。(二) 選擇道床參數(shù)該礦年生產(chǎn)能力 80 萬噸，又根據(jù)井內(nèi)運(yùn)輸設(shè)備， 查表 1-7 ，選用 24Kg/m鋼軌，采用

6、鋼筋混凝土軌枕。由表 1-8 查得軌面水平至底板水平之間距離 h6=400mm，道渣層厚度 hd 90mm，此處取 150mm，軌枕高度取 150mm，底板水平到道渣水平之間的距離 h5 =250mm，所以道渣至軌面的高度 h4=h6 -h 5=400-250=150mm.表 1-7運(yùn)輸量與電機(jī)車質(zhì)量、礦車容積、軌距、軌型的一般關(guān)系運(yùn)輸量 / 萬 t a 1機(jī)車質(zhì)量 /t機(jī)車容積 /m3軌距 /mm軌型/ kg m 1<8人推車0.5-0.66008-98-151.5-30.6-1.260012-1515-303-70.7-1.260015-2230-607-101.2-2.060022

7、-3060-10010-142.0-4.0600.76222-30100-20014.10 雙軌4.0-6.0762.90030-38200-40014-20.14-20 雙6.0-10.0762.90038-43軌>40040-50.20 雙軌10.090043.43 以上表 1-8常用鋼筋混凝土軌枕規(guī)格軌型 /kg · m -1鋼筋混凝土軌木軌枕枕h6h5h6h58.9320(260)160(100)300(250)140(100)11.12320(270)160(100)320(260)140(100)153502003201601835020032016022.24.5

8、0400250350200(三) 確定巷道凈高度H01. 拱高 f0 及參數(shù)。由表 1-10 可知：f0 1 B01 3600 900mm44大圓弧半徑R=0.905B0 =3258mm小圓弧半徑r=0.173B 0=623mm其示意圖如下：表 1-10三心拱斷面計(jì)算表項(xiàng)目名稱單位符號或計(jì)算公式從軌面算起電機(jī)車（礦車）高mmh度從軌面算起巷道墻高mmh1從道渣面算起巷道墻高mmh2=h 1+h4從底板面算起巷道強(qiáng)高mmh3=h 2+h5電機(jī)車架線高度mmH三心拱拱失高度mmf0巷道掘進(jìn)高度mmH1=h3+f0 +d巷道凈寬度單軌mmB0 =a+c=b1+2b+m+b 2雙軌mmB0 =a+s+

9、c=b1+2b+m+b 2巷道掘進(jìn)寬度無充填mmB10=B +2T有充填mmB1 =B0+2T+2 巷道凈斷面積f0B0/3mmS0(h20.263B0 )B0f0B0/4mmS0(h00.198B0 )B0mmf0B0 / 5S0(h00.159B0 )B0拱部面積f 0B0/3d=Tm2Sd(1.33B01.57d )dd Tm2Sd0.26(3 B1 d2B0T )f 0B0/4d=Tm2Sd(1.22B01.57d )ddTm2Sd0.198(4 B1d2B0T )邊墻面積整體式m 2ST=2h 3T噴射混凝土m 2ST=2(h 3+0.1)T基礎(chǔ)面積m 2G12)T+(K23-0.0

10、5)S =(K+K+h巷道掘進(jìn)斷面積m 2n050dtS =S +hB+S +S巷道凈周長f 0B0/3m2P2.33B02h2f 0B0 /4m2P2.22B02h2f 0B0/5m2P2.16B02h22. 巷道凈墻高 h2。按照以下方法來確定：1) 按照電機(jī)車架線要求確定。由手冊知道電機(jī)車架線弓子寬度為 800900mm ，故可取其一半 K=450；由于金屬礦山主運(yùn)輸平巷當(dāng)電壓小于 500v 時，架線至軌面高度不低于 1800mm ，故此處架線高度 H=1900mm 。非人行側(cè)線路中心至墻的距離bab12raKrm26238304500.556230.75230

11、0由于 ra K623 830 4500.752 0.55rb1623 300故到點(diǎn)弓子在小圓弧內(nèi)，h H h(r b )2(r a K )22411900150(623300)2(623830450)21837mm2) 按照管道架設(shè)高度要求確定。計(jì)算如下：h 1800 h'D(rDb')2(KbDrc)2222121800300300(6233000)2(4503003006231330)22221631mm式中，h管道占用的垂直距離等于壓風(fēng)管和水管直徑之和，即 h=200+100=300mm；D 管道法蘭盤直徑，即D=200+100=300mm 。；b管道法蘭盤與支架之間的

12、間隙，由于管道直徑為 200mm ，在 150250 之間，由手冊知道 b =0； c 在人行道一側(cè)的線路中心至墻的距離，c b2b10608001330mm223) 按照行人要求確定。計(jì)算過程如下： h2 1800 r 2 (r 100)218006232(623100)21461mm1837mm ，按 10mm由以上三種情況可知需要將凈墻高設(shè)計(jì)為的倍數(shù)向上選取，即凈墻高h(yuǎn)2 =1840mm 。3. 巷道凈高度 H0。計(jì)算如下：H0 =f0+ h2=900+1840=2740mm(四)計(jì)算巷道凈斷面積S0 及凈周長 P由上面的表 1-10 可知S0 =（h2+0.198B0） B0(1.84

13、0.1983.6)3.69.19m2P=2.22B0 +2h=2.22×3.7+2×1.840=11.894m式中， B0 =B0+2 倍的錨桿外露長度 =3.6+2×0.05=3.700m(五)用風(fēng)速校核凈斷面積已知通過第一水平 -60m 運(yùn)輸大巷的風(fēng)量 Q=28m2/s, 由手冊知道允許最高風(fēng)速 Vm =6m/s （如下表）表 1-6巷道允許最高井巷名稱允許最高風(fēng)速 /m ·s -1專用風(fēng)井、風(fēng)硐15專用物料提升井12風(fēng)橋10提升人員和物料的井筒8運(yùn)輸巷道、采區(qū)進(jìn)風(fēng)道6采礦場、采準(zhǔn)巷道4V= Q283.05m / s 6m / sS09.19滿足風(fēng)速

14、要求，斷面選擇合理，無需修改斷面尺寸(六)初選支架參數(shù)f=810 ，屬于第 III 類圍該圍巖屬于中等穩(wěn)定圍巖，且堅(jiān)固系數(shù)巖查表 1-8-28 ，可選用 T=50mm 厚的混凝土噴層以及長 1.52.0m 的錨桿進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)（此處錨桿長度暫定為1.6m，選用原理見后面支護(hù)設(shè)計(jì)），選用直徑 ? 22 螺紋鋼筋作成的砂漿錨桿，錨桿間距 1.0m ，排距 1.0m，錨桿外露長度選為 50mm 。表 1-8-28巷（硐），斜井的錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)圍巖類別B5m5m<B10m不支護(hù)50mm 厚噴射混凝土50mm 厚噴射1.80100mm混凝土厚噴射混凝土2.50mm 厚噴射混凝土，設(shè)置1.52.0m

15、 長的錨桿1 80100mm1.120150mm厚噴射混凝土厚噴射混凝土，2.50mm 厚噴射必要時配置鋼混凝土，設(shè)置筋網(wǎng)1.52.0m 長的2.80100mm錨桿厚噴射混凝土，設(shè)置 2.02.5m10m<B15m15m<B20m20m<B25m1. 80100mm100150mm120150mm厚噴射混凝土厚鋼筋網(wǎng)噴射厚鋼筋網(wǎng)噴射2. 50mm 厚噴混凝土，設(shè)置混凝土，設(shè)置射混凝土，設(shè)置2.53.0m 長的3.04.0m 長的2.02.5m 長的錨桿，必要時配錨桿錨桿置鋼筋網(wǎng)1.120150mm120150mm150200mm厚噴射混凝土，厚鋼筋網(wǎng)噴射厚鋼筋網(wǎng)噴射必要時配置

16、鋼混凝土，設(shè)置混凝土，設(shè)置筋網(wǎng)2.53.5m 長的3.04.0m 長的2.80100mm錨桿錨桿厚噴射混凝土，設(shè)置 2.03.0m長的錨桿，必要時配置鋼筋網(wǎng)100150mm150200mm厚鋼筋網(wǎng)噴射厚鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，設(shè)置混凝土，設(shè)置2.03.0m 長的3.04.0m 長的錨桿錨桿長的錨桿，必要時配置鋼筋網(wǎng)80100mm厚100150mm150200mm噴射混凝土， 設(shè)厚鋼筋網(wǎng)噴射厚鋼筋網(wǎng)噴射置 1.52.0m長混凝土，設(shè)置混凝土，設(shè)置的錨桿2.02.5m 長的2.53.0m 長的錨桿，必要時采錨桿，必要時采用仰拱用仰拱，120150mm150200mm厚鋼筋網(wǎng)噴射厚鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，設(shè)置混

17、凝土，設(shè)置1.52.0m 長的2.03.0m 長的錨桿，必要時，錨桿，采用仰采用仰拱拱，必要時加設(shè)鋼架(七)確定巷道斷面尺寸巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)寬度（無充填時）B1 為B1=B0+2(T+50)=3600+2 ×(50+50)=3800mm巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)高度H1 為H1=H0+h5+T+50=2740+250+50+50=3090mm巷道拱斷面積 Sd 為Sd =(1.22B0 +1.57T )T =(1×.322.600+1.57 ×0.1)×0.1=0.4549m 2 式中， T=T+50=100mm.巷道邊墻斷面積ST 為ST=2(h 3×T )=

18、2(h 2+h5) ×T =2× (1.84+0.25)2× 0.1=0.418m巷道掘進(jìn)斷面積 Sn 為n0dT基=9.19+0.4549+0.388+3.600×0.25=10.93m2S=S+S+S+S三、 水溝設(shè)計(jì)和管線布置3已知通過此巷道的水量為150m/h ，現(xiàn)采用水溝坡度與巷道坡度相同，即0.3%。查井巷工程教材的表2.12 ，選用錨噴支護(hù)的水溝，水溝深400mm，寬 400mm，水溝凈斷面積 0.16m2，水溝掘進(jìn)斷面積 0.207m2，每米水溝混凝土用量為 0.13m3，蓋板混凝土用量 0.03m3。表 2.12 拱形、梯形巷道水溝規(guī)格

19、和材料消耗表巷 支流量 / （m 2/h ）凈尺寸 /mm斷面 /m 2每米材料消耗量道 護(hù)坡度深掘水寬 B凈蓋板類 類H進(jìn)溝別 別上下鋼混凝混凝0.3%0.4%0.5%寬寬筋土土B1B2/Kg/m 3/m 3噴0860970112300350.100.141.330.0220.11錨054664砌096010001233530350.110.131.330.0220.09碹0004966.9噴861797201122400400.160.201.630.0270.13錨2527003363拱 砌9619100212324035450.160.201.630.0270.12形 碹7275400

20、097360大 噴172320532273500450.220.272.030.0320.15巷 錨024982052632砌1973227425445045500.230.272.030.0320.13碹49035000088637噴302334943824500500.250.302.030.0320.16錨743272006631砌3493403445055045550.260.302.030.0320.14碹97581200019605棚07809001002318260.050.14無0.09式00063采 棚7811901310012522300.070.17無0.10區(qū) 式865

21、200044梯 棚1181136115222825320.080.19無0.11形 式57810200050棚1572181220233530350.110.23無0.12式43801300062管子按照規(guī)定懸吊在人行道一側(cè)上方，電力電纜在非人行道一側(cè)，通訊電纜掛在墻上。如圖所示：四、 計(jì)算巷道掘進(jìn)工作量及材料消耗量( 一)每米拱頂巷道所需噴射混凝土材料量。計(jì)算如下：V1 =1×(1.22B0 +1.57T -)T(1.22B 0=1×(1.22 ×3.600+1.57 ×0.1)××0.05) ×0.05 =0.2313m

22、 3( 二)每米巷道兩墻所需噴射混凝土材料量，計(jì)算如下：V2 =2(h 2+h5 )×T×1=2×(1.84+0.25) ×0.05=0.209m 3( 三)每米巷道所需錨桿根數(shù)N與充填砂漿 V3。設(shè)錨桿軸向距離為1m，徑向間距為 1m，則N=11.890.51.011根1.01.0V3(D 2d 2 ) l ' N l4(0.045 20.0222 ) 1.55 11 1.640.033m3式中 D 錨桿孔直徑，取45mm ；d 錨桿直徑，取 22mm ；l 錨桿孔深度，取1550.( 四)由設(shè)計(jì)知，每米水溝混凝土用量V4=0.13m3，蓋板混

23、凝土用量 0.03m3。五、 繪制巷道斷面施工圖根據(jù)以上設(shè)計(jì)結(jié)果，繪制出巷道斷面施工圖，如下圖所示。六、 編制工程量及材料消耗量表運(yùn)輸大巷特征設(shè)計(jì)掘進(jìn)尺寸凈斷面尺寸 /mm支護(hù)厚度 /mm凈周/mm長斷面 /m 2拱和寬高拱高寬凈全高墻厚拱厚墻9.1910.933800309090036002740505011.89工程量及巷道支護(hù)材料消耗量計(jì)算掘進(jìn)混凝土材料消耗量 /m3其他材料 /工資量 /m 3根巷道噴拱噴墻填孔水溝蓋板水溝錨桿11.670.230.210.040.030.1311七、 錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)圍巖力學(xué)參數(shù)：重力密度=25.5KN/m3, 粘聚力 C=1.0 MPa，內(nèi)摩擦角=40&

24、#176;，埋深 160m 。( 一)求最小計(jì)算半徑Rc由于堅(jiān)固系數(shù) f=810 ，查圖 1-8-5 得 Kf =0.73B03.8Rc2.6m2K f2 0.73( 二)求最小支護(hù)抗力Pimin1. 計(jì)算下列系數(shù)a1C cot1cot 401.19MPaa2(P01 )(1sin)(25500101601.19106 )(1sin 40 )14.5MPaa3Rc (1sin)255002.6(1sin 40 )3sin13sin 400.026MPa1Aa1a31.190.0260.084a214.5Ba30.0260.002a214.52. 求 M值令 M=0，則 f 1 =A=0.084

25、令 M=1，則 f 1 =A-B=0.084-0.002=0.084在圖 1-8-7 上找出 (0,0.084)、(1,0.084),連接此兩點(diǎn)的直線交=40 的曲線于某點(diǎn)，此點(diǎn)對應(yīng)M=0.16MPa ，則°( 三)Pimin =a 3(1-M )=0.026 （×1-0.16） =0.0218MPa根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初選支護(hù)參數(shù)錨桿選用直徑 ? 22 螺紋鋼筋作成的砂漿錨桿， 錨桿間距 1.0m，排距 1.0m。長度按照 L0.16 0.7 的經(jīng)驗(yàn)范圍 L0.6 ，則r0r0L=0.6×2.6=1.56m.，故取 1.6m。混凝土采用強(qiáng)度等級 C20.(四)計(jì)算支護(hù)抗力由L0c°°，查圖 1-8-9得初始剪切角 =32.5 ，則r00.6 （r =R ）,=40454042522(3457.5)2242剪切區(qū)高度 b=2R ccos =2× 2.6 ×32cos.5 =4.39m°剪切區(qū)弧長之半 a=. Rc(90) 2.63.14 (90 32.5 ) 2.61m1801801(90)132.5 )28.75錨桿傾角 =(90221. 噴射混凝土抗力噴射混