井巷工程課程設(shè)計(jì)

1、井巷工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目：某煤礦年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力90萬t噸，為瓦斯礦井，采用立井多水平開拓方式，采用中央分列式通風(fēng)，井下最大涌水量為450m3/h。第二水平東運(yùn)輸大巷長度1600m，服務(wù)年限為25年；通過的流水量為 160m3/h ，風(fēng)量為 28m3/s ；采用 ZK14-9/550型直流架線式 電機(jī)車，牽引 1.5 t礦車運(yùn)輸。巷道內(nèi)鋪設(shè)一趟直徑為200mm的壓氣管和一趟直徑為100mm的供水管。設(shè)計(jì)的大巷穿過中等穩(wěn)定巖層，巖石堅(jiān)固性系數(shù)=35。設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、選擇合適的巷道斷面形狀。2、設(shè)計(jì)雙軌直線段的巷道斷面。確定巷道凈寬、拱高、墻高、凈斷面面積、凈周長，并進(jìn)行風(fēng)速校核。選擇合適的支護(hù)方式

2、，確定支護(hù)參數(shù)。最后確定巷道的掘進(jìn)斷面尺寸。3、布置巷道內(nèi)水溝和管線。4、計(jì)算巷道掘進(jìn)工程量和材料消耗量。5、繪制巷道斷面施工圖，編制巷道特征表和每米巷道掘進(jìn)工程量和材料消耗表。設(shè)計(jì)要求：1、在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)認(rèn)真、獨(dú)立地完成計(jì)算、繪圖、編寫說明書等全部工作。做到分析論證清楚、論據(jù)確鑿，并積極采用切實(shí)可行的先進(jìn)技術(shù)，力爭使設(shè)計(jì)成果達(dá)到較高水平。2、要通過計(jì)算確定的，必須有必要的計(jì)算步驟和過程。要參照有關(guān)規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)確定的，請說明確定理由。設(shè)計(jì)參照依據(jù)：煤礦安全規(guī)程、煤礦井巷工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范、煤礦巷道斷面和交岔點(diǎn)設(shè)計(jì)規(guī)范、煤礦礦井采礦設(shè)計(jì)手冊、井巷工程?hào)|兆星等。3、說明書用稿紙手寫（或打?。?，要求字跡

3、工整，內(nèi)容完整，表格要用統(tǒng)一編號(hào)和表頭。圖紙繪制用CAD，繪圖比例用1：50，紙型為A4。圖紙內(nèi)線型、線寬及圖例，參照采礦設(shè)計(jì)手冊采礦制圖部分要求。4、提交的設(shè)計(jì)成果包括：設(shè)計(jì)說明書及有關(guān)圖紙（巷道斷面施工圖）。9第一節(jié) 選擇巷道斷面形狀與支護(hù)方式設(shè)計(jì)年產(chǎn)90萬T礦井的第一水平運(yùn)輸大巷，一般服務(wù)年限在25年以上.采用900mm軌距的雙軌運(yùn)輸?shù)拇笙?，其凈寬?m以上。巷道穿過中等穩(wěn)定的巖層，在簡化設(shè)計(jì)同時(shí)既有利于施工和安全生產(chǎn)有具有明顯經(jīng)濟(jì)效益的條件下，設(shè)計(jì)該巷道采用直墻圓弧拱形斷面。第二節(jié) 巷道凈斷面尺寸確定一、確定巷道凈寬度B查井巷工程1知ZK149/550電機(jī)車體寬A1=1335mm、高h(yuǎn)

4、=1550mm，1.5t礦車寬1150mm、高1300mm。根據(jù)井巷工程1取巷道人行道寬C=840mm800mm，非人行道一側(cè)安全間隙寬a=400mm。本巷雙軌中線距b=1600mm，則兩電機(jī)車之間的距離為 16001335/2+1335/2=265mm200mm，故取距離為290mm故巷道凈寬度：B=a1+b+c1=400+1335+1335+290+840=4200mm (1)二、確定巷道凈高度H（一）確定巷道拱高 h0圓弧拱巷道拱高h(yuǎn)0=B/3=1400mm。圓弧拱半徑R=13B/24=2275mm。（二）確定巷道壁高h(yuǎn)31、按架線電機(jī)車導(dǎo)電弓子要求確定h3由圓弧拱形巷道壁高公式得 H3

5、h4+hc+R2-(B/2)2-(R-n)2-(k+b1)2 （2）式中h4軌面起電機(jī)車架線高度，按煤礦安全規(guī)程2取h4=2000mm Hc道床總高度。選30kg/m鋼軌，得hc=410mm,道高度hb=220mm。 n導(dǎo)電弓子距拱壁安全間距，取n=300 K導(dǎo)電弓子寬度之半，K=718/2=359，取K=360mmb1軌道中線與巷道中線間距，b1=B/2-a1=4200/2-1065=1035mm故h32000+410+22752-21002-(2275-300)2-(360+1035)2=1855mm 2、按管道裝設(shè)要求確定h3 h4h5+h7+hb+R2-B/22-R2-K+m+D/2+

6、b22 （3） 式中 h5道砟面至管子底高度，按煤礦安全規(guī)程2取h5=1800mm H7管子懸吊件總高度，取h7=900mm m導(dǎo)電弓子距管子距離，取m=300mm D壓氣管法蘭盤直徑，D=335mm B2軌道中線與巷道中線間距，b2=B/2-c1=595mm 故 h31800+900+220+22752-21002-22752-360+300+335/2+4302=1900mm 3、按人行高度要求確定h3 h31800+hb-R2-(R-j)2 +R2-(B/2)2 （4）式中，j為距巷道壁的距離。要求距巷道壁j處的巷道有效高度不小于1800mm，一般取j=200mm。 故 h31800+2

7、20-22752-(2275-200)2+22752-21002=1960mm 4、按管道裝設(shè)要求按電機(jī)車確定h3電機(jī)車距管子不得小于一定值m1=300管子最下邊應(yīng)滿足1800mm的人行高度即h51800mmh3h5+h7+hb-R2-(A1/2+m1+D/2+b2)2 （5）故h31800+900+220-22752-(532.5+300+167.5+595)2=2043mm 5、 按1.6m高度人行寬度計(jì)算砟面起1.6m水平處運(yùn)輸設(shè)備上緣與拱璧間距C'800既保證有800mm寬的人行道 h31600+hb+R2-(B/2)2-R2-(C'+A1/2+b2)2 （6）故h31

8、600+220+22752-21002-22752-(800+532.5+595)2=1500mm 6.、按設(shè)備上緣至拱璧最小安全間隙要求計(jì)算人行側(cè)：砟面其1.6m水平處運(yùn)輸設(shè)備上緣與公布間隙C'800mm一般取C=800mm運(yùn)輸設(shè)備上緣與拱璧間間距a300mm,一般取a=200mm h3h+hc+R2-(B/2)2-R2-(C'+A1/2+b2)2 （7）故h31550+410+22752-21002-22752-(800+532.5+595)2=1596mm 7. 按設(shè)備上緣至拱璧最小安全間隙要求計(jì)算非人行側(cè)：砟面其1.6m水平處運(yùn)輸設(shè)備上緣與公布間隙C'800mm

9、一般取C=800mm運(yùn)輸設(shè)備上緣與拱璧間間距a300mm,一般取a=200mm h3h+hc+R2-(B/2)2-R2-(a'+A1/2+b2)2 （8）故h31550+380+22752-21002-22752-(200+532.5+595)2=1847mm 上述三式計(jì)算的最大值是2043mm，考慮一定的富余量，確定本巷道壁高為h3=2120mm。則巷道高度H=h3-hb+h0=2120-220+1400=3300mm三、確定巷道凈斷面面積S和凈周長P由井巷工程1知圓弧拱巷道凈斷面積：S=B（0.24B+h2） （9） 式中h2道砟面以上巷道壁高得 h2=h3-hb=2120-220

10、=1900mm所以S=4200×（0.24×4200+1900）=12213600mm2=12.2m2凈周長P=2.27B+2h2=2.27×4200+2×1900=13334mm=13.3m第三節(jié) 風(fēng)速校核巷道凈斷面面積查井巷工程1知該巷道的允許最大風(fēng)速Vmax=8m/s，已知通過大巷風(fēng)量Q=28m3/s，代入式得 V=QS=2812.2=2.38m/s （10）設(shè)計(jì)的大巷凈斷面面積，風(fēng)速?zèng)]超過規(guī)定，并有相應(yīng)的富余量，可以使用。第四節(jié) 巷道水溝尺寸選擇及管線布置知通過巷道的水量為160m3/h，設(shè)計(jì)水溝坡度為3%，水溝深400mm，水溝凈斷面積為0.1

11、60m2，水溝掘進(jìn)斷面積為0.203m3，每米水溝蓋板用鋼筋1.633kg，混凝土0.0276m3，水溝用混凝土0.133m3。風(fēng)壓管和供水管懸吊在人行道一側(cè)，電力電纜掛在非人行道一側(cè)，通訊電纜掛在管子上方 第五節(jié) 確定巷道掘進(jìn)斷面尺寸一、選擇支護(hù)參數(shù)采用錨噴支護(hù)，根據(jù)巷道凈寬4.2m、穿過中等穩(wěn)定巖層即屬a類圍巖、服務(wù)年限為25年等條件，確定選定選用錨固可靠、錨固力大并能快速安裝的樹脂錨桿。錨桿桿體為18mm螺紋鋼，每個(gè)孔安裝兩個(gè)樹脂藥卷，錨桿預(yù)緊力120kN。錨桿長度2.0m，呈方形布置，其間排距0.8m0.8m。錨桿托板為10mm厚、120mm120mm的拱形托板。錨噴混凝土設(shè)計(jì)厚度T1

12、=100mm,設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C18，分兩次噴射，每次各50mm厚。故支護(hù)厚度T=T1=100mm。巷道局部需要加強(qiáng)支護(hù)地段，在首次噴射50mm厚混凝土后鋪設(shè)6mm的鋼筋網(wǎng)網(wǎng)格尺寸為100mm100mm，形成錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。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、hb分別為410mm和220mm，道砟面至軌面高度ha=hc-hb=410-220=190mm。采用鋼筋混凝土軌枕。三、確定巷道掘進(jìn)斷面尺寸由井巷工程1計(jì)算公式得:巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)寬度：B1=B+2T=4200+2×100=4400mm巷道計(jì)算掘進(jìn)寬度: B2=B1+2=4400+2×

13、75=4550mm巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)高度: H1=H+hb+T=3300+220+100=3620mm巷道計(jì)算掘進(jìn)高度: H2=H1+=3600+75=3675mm巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面面積：S1=0.24B2+1.27BT+1.57T2+b1h3=0.24×42002+1.27×4200×100+1.57×1002+4400×2100=14062700mm2。取S1=14.1m2巷道計(jì)算掘進(jìn)斷面積S2=0.24B2+1.27BT+1.57T2+0.24T+0.1B+0.01+b2h3S2=0.24×42002+1.27×4200

14、15;100+1.57×1002+0.24×100+0.1×4200+0.01+4550×2100=14338144mm2。取S2=14.34m2四、計(jì)算巷道掘進(jìn)工程量和材料消耗量由井巷工程1計(jì)算公式得：每米巷道拱與計(jì)算掘進(jìn)體積V1=S2×1=14.34×1=14.34m3。每米巷道墻腳計(jì)算掘進(jìn)體積V3=0.2×（T1+&）=0.2×（0.1+0.75）=0.17m3。每米巷道拱與墻噴射材料消耗V2=（1.27B+1.57T+0.24）T1+2h3T1=969124mm3=0.969m3每米巷道墻腳噴射材料

15、消耗V4=0.2T1×1=0.2×0.10×1=0.02m3。每米巷道噴射材料消耗（不包括損失）VV2+V4=0.969+0.02=0.989m3。每米巷道錨桿消耗N=（P1-0.5a）/a×a式中 P1-計(jì)算錨桿消耗周長，P1=1057B2+2h3=1.57×4.55+2×2.10=11.34m a、a錨桿間距、排距，a=a=0.8m。故 N=（11.34-0.5×0.8）/0.8×0.8=21.36根折合質(zhì)量為：G=21.36×L（d/2）2p (11)式中 l錨桿長度L=2.0m； d錨桿直徑，d=

16、18mm； 錨桿材料密度，=7850kg/m3。經(jīng)計(jì)算得G=68.24kg。由于每根錨桿安裝2個(gè)樹脂藥卷，則每米巷道樹脂藥卷消耗M=2N=34.18支。每排錨桿數(shù)為：N×0.8=21.36×0.817根每排樹脂藥卷數(shù)：M×0.8=34.18×0.8=27.3支每米巷道粉刷面積：Sn=1.27B3+2h2 (12)式中 B3為計(jì)算凈寬B3=B2-2T=4.55-2×0.10=4.35m。故 SN=1.27×4.35+2×1.88=9.28m2第六節(jié) 繪制巷道斷面施工圖運(yùn)輸巷道斷面施工圖見附圖1表1運(yùn)輸大巷特征圍巖類別斷面面積/m2設(shè)計(jì)掘進(jìn)尺寸/mm噴射厚度/mm錨桿/mm凈 周 長/m凈面積設(shè)計(jì)掘進(jìn)寬高型式外露