井巷工程课程设计说明书.doc

湖南安全技术职业学院课程设计题目：四矿±0水平运输大巷 直线段掘进工程设计 学 生 姓 名： 专 业 班 级： 指 导 老 师：系 主 任： 评 阅 人： 2015年6月22 / 26目 录0绪 言10.1主要设计条件10.2设计内容10.3任务目的和意义20.4 设计思路20.5 设计成果31 水平运输大巷直线段断面设计41.1 确定巷道断面形状41.2 确定巷道净断面尺寸41.2.1巷道净宽的确定41.2.2 巷道净高度的确定51.2.3 计算巷道的净断面积61.2.4 巷道风速演算61.3 计算巷道设计掘进断面积和计算掘进断面积71.3.1 巷道支护设计71.3.2 道床参数的选择71.3.3 断面面积计算71.4 巷道断面内水沟设计和管线布置81.4.1 水沟设计81.4.2 管线布置81.5 巷道特征和材料消耗表82 运输大巷爆破工艺设计92.1 钻眼爆破92.1.1 凿岩设备和工器具的选择92.1.2 掏槽方式的选择92.1.3 爆破参数的选择102.1.4 炮眼间距和装药系数142.2 爆破说明书和爆破图表的编制152.2.1 爆破说明书的编制152.2.2 绘制爆破作业图表153 水平运输大巷施工工艺设计173.1 巷道掘进必须坚持正规循环作业173.2 编制循环作业图表173.2.1 确定掘进队的工作制度173.2.2 确定作业方式，循环方式和循环进尺173.2.3 确定各工序循环进尺循环作业时间183.2.4 掘进队组织形式和人员配备203.2.6 掘进队机械设备和工器具配备213.2.7 编制循环作业图表22参考文献23致 谢240绪 言0.1主要设计条件四矿：1、年生产能力：90万吨；2、瓦斯等级，均属于低瓦斯矿井，采用中央分列式通风；3、地质情况，巷道周围100m内无大断层；井下每小时最大涌水量为350；岩石坚固系数为：f=810；4、主要运输设备，采用ZK109/250架线式电机车牵引3吨固定式矿车运输；5、通风情况，设计巷道要求每秒通过风量为：50；巷道内敷设一趟200mm的压风管和一趟100mm的水管；6、采用“三八”作业制。0.2设计内容1、运输大巷直线段的断面设计及施工图设计；2、运输大巷爆破设计；3、编制运输大巷施工循环图表4、编写设计说明书。0.3任务目的和意义井巷工程课程设计是在井巷工程课程结束后，进行的一个实践性教学环节，是一次综合性专业设计能力训练。通过课程设计，对井巷工程及相关课程所学内容进行融会贯通，使所学知识得到进一步巩固和加强，培养我们在设计计算、工程制图、文献查阅、运用有关施工标准和规范等方面的基本技能，提高独立分析问题和解决问题的实际能力。通过课程设计主要培养如下基本技能：1、根据具体条件设计巷道断面积的能力；2、根据具体条件进行巷道掘进爆破设计的能力；3、根据具体条件编制巷道施工循环图表的能力；4、培养我们执行煤矿安全规程、煤矿设计规范及煤矿井巷工程质量验收规范的能力；5、培养我们制图和撰写设计说明书的能力。0.4 设计思路 根据给出的资料，先设计出巷道断面的形状，尺寸大小，计算出设计掘进断面面积，画出断面尺寸图。再是根据断面设计出的内容计算出炮眼的数目，深度，直径等，选出掏槽方式，布置炮眼。最后设计施工工艺，选择施工机械，材料，工作循环方式。1 水平运输大巷直线段断面设计巷道断面设计是矿井开采设计中的一个重要组成部分，贯穿矿井服务年限，属于施工图设计的范畴。设计的巷道断面直接作为井下巷道施工的依据，也是进行井下工程概预算的依据。巷道断面设计的原则是：在满足安全、生产和施工要求的条件下，力求提高断面利用率，取得最佳的经济效果。巷道断面设计的内容和步骤是：首先，根据巷道的服务年限、用途和围岩性质，选择巷道断面形状和支护方式；其次，根据巷道中多通过的设备尺寸、支护参数和道床参数、通风量和行人要求等确定巷道净断面尺寸（并进行风速验算），计算巷道的设计掘进断面的尺寸，并按允许的超挖值，求算出巷道的计算掘进断面尺寸；然后，布置水沟和管缆；最后绘制出巷道断面施工图，编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗表。1.1 确定巷道断面形状 年产量90万吨矿井的水平运输大巷，采用900mm轨距双轨道运输的大巷，半圆拱断面。1.2 确定巷道净断面尺寸1.2.1巷道净宽的确定 ZK10-9/250电机车宽a1=1360mm，高h=1550;3t矿车宽=1200mm，高=1400mm。 根据煤矿安全规程，取巷道人行道宽c=800mm，非人行道一侧宽a=400mm。车辆间隙b=200mm。 故巷道净宽度:B=a+a1+b+c1=400+1360×2+200+800=4120mm1.2.2 巷道净高度的确定1.确定巷道拱高半圆拱形巷道的拱高=B/2=4120/2=2060mm。半圆拱半径R=h=2060mm。2.确定巷道壁高（1）按架线电机车导电弓子要求确定由表5-4中半圆拱形巷道拱高公式得 式中，为轨面起电机车架线高度，按煤矿安全规程取=2000mm；为道床总高度。查表5-11选24kg/m钢轨，再查表5-8得=360mm,道渣高度=200mm；300为导电弓子距拱壁安全间距K为导电弓子宽度之半，取K=360mm；Z为轨道中线和巷道中线间距，Z=B/2a=4120/21080=980mm。 故（2）按管道装设要求确定 式中，n为管子悬吊件总高度，取n=900mm；300为导电弓子距管子间距，D为压气管直径，D=200mm；为轨道中线和巷道中线间距，b=B/2C=4120/22540=480mm故（3）按人行高度要求确定 式中，r为距巷道壁的距离。距壁r处的巷道有效高度不小于1800mm。r=100mm，一般取r=200mm。故 综上计算，并考虑一定的余量，确定本巷道壁高为=1800mm。1.2.3 计算巷道的净断面积S=B(0.39B+)式中，为道渣面以上巷道壁高，=1800200=1600mm。故S=4120×(0.39×4120+1600)=13.21.2.4 巷道风速演算校核巷道净断面面积值查表5-7，知v=8m/s，已知通过大巷风量Q=50/s，代入式(3-6)得V=Q/S=50/13.2=3.788m/s设计的大巷断面面积、风速没超过规定，可以使用。1.3 计算巷道设计掘进断面积和计算掘进断面积1.3.1 巷道支护设计本巷道围岩硬度系数为8-10，为稳定岩层，只需局部支护。1.3.2 道床参数的选择根据本巷道通过的运输设备，已选用24kg/m钢轨，其道床参数、分别为360mm和200mm，道渣面至轨面高度=360200=160mm。采用钢筋混凝土轨枕。1.3.3 断面面积计算由井巷工程表5-14计算公式得： 巷道设计掘进宽度 B1=B=4120=mm=4.12m 巷道计算掘进宽度 B2=B1+2=4120+2×75=4270mm=4.27m 巷道设计掘进高度 H1=H+hb+T=3860+200=4060mm=4.06m 巷道计算掘进高度 H2=H1+=4060+75=4105mm=4.105m 巷道设计掘进断面面积=4120×(0.39×4120+1800)=。 取S1=14.0。 巷道计算掘进断面积=4270×(0.39×4270+1800)= 取S=14.7。1.4 巷道断面内水沟设计和管线布置1.4.1 水沟设计 已知通过巷道的水量为350m3/h，现采用水沟坡度为5，由井巷工程查表5-17得：水沟深度500mm，水沟净断面积为0.25m2,水沟掘进断面积为0.306m2。1.4.2 管线布置管子悬吊在人行道一侧，电力电缆挂在非人行道一侧，通信电缆挂在管子上方。1.5 巷道特征和材料消耗表表1-5-1运输大巷特征围岩类别断面面积/设计掘进尺寸/mm净周长/m净面积设计掘进宽高13.215.14320416014.28表1-5-2 运输大巷每米工程量及材料消耗围岩类别计算掘进工程量/粉刷面积/巷道墙脚18.20.01514.282 运输大巷爆破工艺设计2.1 钻眼爆破2.1.1 凿岩设备和工器具的选择在平巷掘进中用凿岩台车代替人扶气腿式凿岩机凿岩是提高掘进工效,减轻工人劳动强度和改善作业条件的根本途径。导轨式凿岩机刚好可以减轻劳动强度又可以多方向凿炮眼CGJ-2Y平巷掘进凿岩台车是水平巷道掘进用的凿岩设备,在两个工作大臂上共配有两台气动凿岩机和YGP-35型凿岩机依据以上本矿采用YGP-35型凿岩机和CGJ-2Y平巷掘进凿岩台车配套使用作业。2.1.2 掏槽方式的选择 本设计为水平运输大巷，岩巷，岩石硬度为8-10，为稳定岩层，故本设计采用角柱掏槽法。2.1.3 爆破参数的选择（1）炸药选用我国目前使用的，矿用炸药有硝铵类炸药和水炸药（乳化、浆化、水胶炸药），当穿过有瓦斯地段时，应采用煤矿硝铵炸药和煤矿含水炸药。对于坚硬石可考虑采用粉状搞威力炸药。硝铵类炸药价格较低廉，为煤矿普通使用，一般装成直径32mm、35mm、38mm，重量100g、150g、200g的药卷，有效使用期为6个月。水胶炸药：爆炸性能如爆速和起爆感度高，可用8号雷管直接引爆，抗水性强；可塑性好；机械感度低；威力高、有毒气体少；易离析；安全性好；且炸药密度、爆炸性能可在较大范围内进行调节，故适应性强。本次施工采用的水胶炸药。（2）雷管选用起爆器材一般采用8号雷管，延秒、半秒、毫秒等都能满足使用，但是在穿过有瓦斯的底层时， 不能选用有瓦斯的雷管，毫秒延期雷管时间也不能大130ms。煤矿安全规程第320条： 在采掘工作面，必须使用煤矿许用瞬发电雷管或煤矿许用毫秒延期电雷管。使用煤矿许用毫秒延期电雷管时，最后一段的延期时间不得超过130mm。不同厂家生产的或不同品种的电雷管，不得掺混使用。不得使用导爆管或普通导爆索，严禁使用火雷管。（3）发爆器的选用发爆器（放炮器）：井下使用。直流电源（1.5V 干电池）交流器（直流电源交流高压电）整流线路（交流高压电直流高压电）；充电器（ 直流高压电）充电电压指示（主电容电压达到额定电压后，发光，可以放炮）毫秒限时开关及放电回路；（毫秒限时开关接通电爆网路的时间为36ms ，随后释放主电容的电荷）防爆外壳。巷道掘进电爆网络的起爆电源，主要采用防爆型电容式发爆器。电容式发爆器所能提供的电流不太大，一般只用于起爆串联网络的电雷管。MFB系列煤矿用电容式发爆器（简称发爆器）适用于具有甲烷、煤尘爆炸性气体混和物的煤矿井下，在周围环境温度为-2040，相对湿度为95%左右时作起爆电雷管之用。也可适用于其他矿业、开山、采石及消除障碍等爆破工程中作起爆电雷管之用。此次施工选用型号为MFB-80A的电容式发爆器，引发能力为80/发，峰值电压为950/V，主电容量为40*2/µF，输出冲能27/A2·ms，供电时间4-6/ms，最大外阻260/。（4）炮眼直径 炮眼直径对钻眼效率、全断面炮眼数目，炸药消耗量和爆破岩石块度和岩壁平整度均有影响。因此，应根据巷道断面大小、块度要求、炸药性能和凿岩机性能综合考虑，进行选择。炮眼直径大，可减少炮眼数目，炸药能量相对集中，可提高爆破效率，但钻速下降，影响爆破质量和降低围岩稳定性。现场多根据药卷直径来确定炮眼的直径。目前国内岩巷掘进均采用直径为27mm、32mm、和35mm三种药卷，炮眼直径需比药卷直径大6-8米左右，所以目前岩巷掘进的炮眼直径多采用35-42mm。（5）炮眼深度的确定 以月进尺任务和凿岩、装岩设备的能力确定每一循环的炮眼深度即 式中 炮眼深度，m； 计划月进度，m； 每月实际用于掘进的天数，30天； 正规循环率，即每月实际用于掘进工作的天数和30天之比，一般取=0.80.9； N每日完成掘进循环数，次； 炮眼利用系数，一般要求。本次施工中设定计划月进度为100m，正规循环率设为0.9，每日完成掘进的循环次数为3次，炮眼利用率为0.95。所以 即炮眼深度选为1.3m。（6） 炮眼数目 式中: 炮眼数目； 单位炸药消耗量，kg/ 巷道掘进断面积， M每个药卷长度，m 装药系数，即装药长度和炮眼长度之比，一般取0.6左右。 P每个药卷的重量，kg表2-1-1 平巷消耗量定额巷道断面光爆锚喷巷道软岩中硬岩硬岩f=8-10坚硬岩f=10-11101.272.531.793.102.553.153.194.22121.262.421.722.942.312.942.893.94151.152.411.552.662.112.972.643.98151.132.391.432.561.992.932.493.93由本次施工巷道的岩石围岩系数为8-10，巷道断面积为14.0m2，且为光面爆破，所以根据上表选取单位炸药消耗量为2.11kg/m3。所以即取炮眼数目为58个。 式中： 单位炸药消耗量，kg/； 巷道掘进断面积，； 炮眼利用率，； 炮眼平均深度，； 一茬炮进尺，。根据实际装药长度一循环总装药量为：34.56kg（7）单位炸药消耗量见上表。(8)连线方式 采用串联方式连线爆破2.1.4 炮眼间距和装药系数1.掏槽眼：采用角柱掏槽装药系数为75%。2.辅助眼：采用6个；间距为200mm装药系数为60%。3.三圈眼：辅助眼以外布置三圈眼其抵抗值为600mm；三圈眼眼距大于抵抗值取650mm装药系数为40%。4.周边眼：布置在巷道轮廓线附近，本次布置在轮廓线外，其抵抗值为400mm，周边眼眼距为450mm；周边眼装药量为150g。5.炮眼密集系数：本次取0.8。6.装药结构：本次采用反向装药 三圈眼光爆参数炮眼名称岩石性质眼距/mm抵抗线/mm装药系数/%三圈眼硬岩650-700600-65050-552.2 爆破说明书和爆破图表的编制2.2.1 爆破说明书的编制 巷道施工采用光面爆破技术。按照设计守则要求，使用水胶炸药，通过计算，求得所需炸药183卷，共27.45kg；毫秒延期电雷管58个，全断面一次爆破；掏槽方式为直眼掏槽中的角柱掏槽，掏槽眼为5个。2.2.2 绘制爆破作业图表表2-2-1 爆破原始条件表序号名称单位数量1掘进断面m142岩石坚固性系数f8103炮眼深度m1.34炮眼数目个585工作面涌水量m/h350表2-2.2 炮眼排列表眼号炮眼名称炮眼深度（m）炮眼长度（m）倾角装药量爆破顺序联线方式水平（°）垂直（°）卷/眼小计(卷)1空眼1.51.50902-5掏槽眼1.31.3090624串联6-11扩槽眼1.31.309053012-18辅助眼1.31.308653019-34三圈眼1.31.308645235-41底眼1.31.348621442-57周边眼1.31.348623058水沟眼1.31.3109055共计185 表2-2-3 预期效果表名称单位数量名称单位数量炮眼利用率0.9每米巷道炸药消耗量Kg/m36.41每循环工作面进尺m1.3每循环炮眼总长度m/循环173.83每循环爆破实际岩石m18.2每米岩石雷管消耗量m个/ m2.97炸药消耗量Kg/ m2.11每米巷道雷管消耗量个/m43.53 水平运输大巷施工工艺设计3.1 巷道掘进必须坚持正规循环作业 在规定时间内，以一定的劳动和施工设备，按照作业规程爆破图表和循环图的规定，完成全部工序及工作量，并保证周而复始地工作。3.2 编制循环作业图表3.2.1 确定掘进队的工作制度 交接班和工作面检查及架设临时支架的准备工作平行作业； 检查中腰线和钻眼准备工作和敷设风水管道路平行作业； 钻上，中部炮眼和装岩平行作业； 钻下部炮眼和工作面铺设临时轨道和清洗炮眼平行作业； 架设临时支架和装岩清扫道心等平行作业； 装药和掩护设备，工具平行作业； 工作面打锚杆和装岩平行作业； 砌筑水沟和铺设永久轨道平行作业。3.2.2 确定作业方式，循环方式和循环进尺因为施工采用的是三八制，即每班工作8小时，又因一次循环深为1.3米，此主巷道又要求100m，出去节假日定为只有28天的工作时间：每天掘进米数为：100/28=3.6m，每班每天此巷道掘进：3.6/3=11m。所以每班有三个循环，每个循环480min。3.2.3 确定各工序循环进尺循环作业时间 本设计采用多工序平行作业一个掘进循环所需总时间，有以下几个工序所需的作业时间组成的，即式中：T一个掘进循环时间；安全检查及准备工作时间，取20min；装岩时间，取200min；钻上部眼时间，取40min；钻下部眼时间，取50min；钻眼工作单行系数，取0.6；装药连线时间，取50min；爆破通风时间，取20min。 依据巷道断面和地质条件施工任务级施工技术和设备.巷道断面大.机械化条件好。地质条件好； 采用一班一循环一次成巷多工序平行作业；采用三八制作业制。 一般情况交接班为20min；爆破通风时间为15-20min，装药连线时间和炮眼数目和同时参加装药连线的工人组数有关；即 式中： N工作面炮眼总数；58个 T一个炮眼装药所需时间；此处取3min A在工作面同时装药的小组数。此处4组计算得：=46.5min，取47min钻眼时间： 式中： L炮眼平均长度；由上计算得1.3m； M同时工作的凿岩机台数，取1台； 凿岩机的实际平均转速，0.87m/h计算得： 装岩时间：式中： S巷道掘进断面积，14； 炮眼利用率，一般为0.8-0.9，取0.9； 装载机实际生产率（指实体岩石），取6.6%； 同时对工作的装载机台数一台； 炮眼平均倾角。取5度计算得： =160min将以上各式代入得 在实际工作中，为了防止难以预见的事故及短时停工而打乱循环，应考虑留有10%的备用时间，循环时间为: =430min3.2.4 掘进队组织形式和人员配备以建立和完善以责任制为中心的各项管理制度为基础。即任务到组，责任到人，固定岗位。所以建立项目总工程师为首的施工技术管理系统，下设工程部、负责项目施工技术管理工作。认真执行IS9000系列标准，制定和执行岗位责任制，编制科学合理的实施性施工组织设计，作业指导书以指导施工，严格执行各项制度，技术交底制度、技术交底制度、测量复核制度、图纸审核制度。技术人员按专业分工负责，专业技术人员既是该工序技术负责我又是施工负责人，工程按关键工序分工负责，配备有丰富经验的技术工人，确保每道工序的工程质量。组建精干、高效的技术管理机构（工程部），参和该项目施工技术管理及关键工序监督，坚持月、旬质量检查制，并实行优质优价，验工时奖罚兑现。技术负责人均为我单位从事施工的骨干。（1）具体步骤：凿岩准备（接管，清理工作面，检查设备是否有故障等）；凿岩（使用7台YT26凿岩机同时进行平行凿岩，两台备用）；检查炮眼是否合格；待炮孔质量无误时再进行装药、连线和爆破；待通风完毕后清理浮石；装岩运输。 在至几个工序的同时进行浇筑混凝土作永久支护、铺轨、接管、修筑水沟等（落后掘进工作面25m）。3.2.6 掘进队机械设备和工器具配备序号设备名称型号功率/kW使用数量电压/V1凿岩台车CGJ-2Y-16602铲斗装岩机Z-20B2116603梭式矿车S8D-2组-4干式变压器KBSG5006/0.6650016605移动变电站KBSGZY6306/1.1463016606压入式风机-56607除尘风机ZZJC11166008电机车SQ120055526609照明信号ZXZ82.52.5266010激光指向仪JX2-112711控制开关-现场定66012馈电开关DW80350-266013通讯和控制TK200-166014混凝土喷射机MK-13.2.7 编制循环作业图表班次序号工序名称时间/min循环时间/h12345 678掘进班1交接班及安全检查202检查巷道规格尺寸204打上部炮眼405装 岩1606打下部炮眼507挖 水 沟908砌混凝土水沟609钉 道6010装药、连线和放炮5011通 风2012安全检查20参考文献 1林锡章.井巷工程. 北京：煤炭工业出版社 1999年 2吴再生 刘禄生.井巷工程.煤炭工业出版社3李炳文 万荣丽 柴光远.矿山机械.中国矿业大学出版社4王启广 杨寅威.液压传动和采掘机械.中国矿业大学出版社5宋宏伟.井巷工程M.煤炭工业出版社 2007年致 谢经过一个星期的不懈努力，终于完成了丼巷工程这门课的设计，通过这次设计让我对丼巷工程这门课有了更深入的了解，使我更加清楚的知道丼巷工程在煤矿中有着多大的重要性，在这里要感谢谭老师的耐心指导，也谢谢小组长和组员对我设计中的帮助，使我的设计更加完整。最后再次感谢老师对我的指导，设计中还存在许多不足，望老师指出加以改正。 学生： 2015年6月14日