井巷工程课程设计 .doc

目录第一章 总论41.1地质条件41.2 运输设备41.3管缆41.4风量41.5要求41.6综述4第二章 巷道断面设计42.1巷道断面形状42.2巷道断面尺寸设计52.2.1巷道净宽度（B）确定52.2.2曲线巷道加宽62.2.3支护62.2.4轨道参数62.2.5巷道净高度（H）的确定62.2.6巷道中各部尺寸82.2.7风速验算92.3布置巷道内水沟和管线92.3.1水沟设计92.3.2管缆布置92.4计算巷道掘进工程量和材料消耗量102.4.1掘进工程量102.4.2材料消耗量102.5绘制巷道断面施工图和每米巷道掘进工程量于材料消耗表102.5.1施工断面图102.5.2掘进工程量于材料消耗表11第三章 凿岩施工组织及爆破设计123.1选择凿岩机具123.2确定爆破参数123.2.1孔径123.2.2孔深123.2.3单位炸药消耗量123.2.4每循环的装药量123.2.5药卷.133.2.6炮孔数目的确定133.3炮孔布置133.4爆破图表的编制133.5装药结构图153.6凿岩施工组织163.7爆破作业16第四章 施工组织及作业循环图表的编制164.1通风与综合防尘164.2施工方法164.3施工组织164.3.1作业方式164.3.2装岩工作、调车、转载174.3.3协调组织174.4循环图表的编制17参考文献19第一章 总论1.1地质条件为一铁矿床运输大巷，巷道穿过岩层普氏系数为f=24，通过大巷的涌水量为400m/h。1.2 运输设备采用ZK20/550型架线式电机车，牵引YDC6(9)型底卸式矿车运输。1.3管缆(1)、巷内架设两条动力电缆，三条通讯及照明电缆。(2)、巷内敷设一条200mm的压风管和一条100mm的供水管。1.4风量通过该巷道的风量为20m/s。1.5要求选用圆弧拱形断面，采用喷射混凝土支护。公司为三八制。要求月进500m。采用2号岩石硝铵炸药，段发雷管，预计炮眼利用率为0.90。1.6综述综合以上各种原始设计资料，进行巷道断面的设计、爆破图表的编制以及组织施工。第二章 巷道断面设计2.1巷道断面形状课题要求选用圆弧拱形断面。2.2巷道断面尺寸设计运输巷道的断面尺寸，是根据通过巷道中运输设备的类型和数量、运行速度、轨道数目、支护材料及结构型式和各种安全间隙等来确定其断面尺寸。2.2.1巷道净宽度（B）确定(1)、运输设备宽度(b)根据该运输巷道所通过的运输设备类型，参照文献，查表得，ZK20/550型架线式电机车的轨距为900mm，宽为1700mm，高为1800mm；YDC6(9)型底卸式矿车参数为：宽1750mm，高为1650mm，轨距为900mm。两者比较，取最大值。所以通过巷道运输设备的宽式b=1750mm，高为h=1800mm。(2)、人行道的设置及宽度(b)该巷道通过的是20t的电机车，查表得人行道的宽度要大于或等于800mm，故在考虑安全情况下，取人行道宽度为900mm。(3)、运输设备到支架的间隙(b)YDC6(9)型矿车的容量为6m，查表，得在喷射混凝土支护情况下的，考虑安全取b=350mm。(4)、双轨运输线路中心线间距(F)双轨运输时，ZK20/550型电机车的中心距为2000mm。此时两车体间隙为m=2000-1750=250mm>200mm,所以符合安全规定。(5)、综合以上各尺寸，可得巷道的净宽度：B=2b+b+b+m=2×1750+900+350+250=5000mm2.2.2曲线巷道加宽转弯时，车源外突增加了车辆的计算宽度，巷道要加宽。参照参考文献，查表14，得电机车内侧加宽100mm，外侧加宽200mm，线路中心距加宽200mm，这样才能满足安全要求。2.2.3支护本设计要求用喷射混凝土支护，参照文献，表53，由于f=24，属于围岩稳定性较差的，所以，取喷射混凝土厚度T=150mm，d =150mm，与长2.0m、间距1.0m的锚杆联合支护。2.2.4轨道参数参照文献，查表17，由于本设计矿车容积为6m，所以轨道型号选用33kg/m的，采用钢筋混凝土轨枕，由表18得巷道铺轨结构尺寸：h=420mm，h=250mm，h=170mm。2.2.5巷道净高度（H）的确定净高度指巷道道渣至拱内源的垂直距离。(1)、拱高(f)的确定由于普氏系数f=24，岩层比较松软，在本设计时，选择高跨比为1/3的圆弧拱，参照参考文献，查表15，得：f=0.3333B=1667mm，R=0.5417B=2709mm，a=，拱弧长p=1.2740。(2)、圆弧拱巷道墙高(h)的确定、按架线电机车架线高度要求确定墙高参照参考文献，得这种情况下圆弧拱墙高为：巷道轨面至导电弓子的高度，mm；巷道底板至轨面的高度，mm；K电机车导电弓子宽度之半，400mm；Z轨道中心线至巷道中心线间距，mm；R圆弧半径，mm；有人行的巷道、车场内以及人行道与运输巷道有可能交叉的地方，取=2000mm。=420mm；R=0.5417B=0.5417×5000=2709mm；K=400mm；Z=2500875350=1275mm所以， =2000420 1263mm、按行人要求确定巷道墙高参照参考文献，得按行人要求确定圆弧拱墙高为： =1834mm公式中各符号同前。同时要求，距壁100mm处的巷道有效净高不小于1800mm。、按架设管路要求确定墙高n为管道所占高度，其余符号同前。h=250mm；n=D+100+D=100+100+200=400mm；R=2709mm；K=400mm；D=200mm；D=100mm；=2500900875=725mm；f=1667mm。所以，=1325mm综上所述，取三者之间的最大值1834mm，但安全起见，取=1900mm所以，取巷道净高为：H=+=1900+1667=3567mm2.2.6巷道中各部尺寸参照参考文献，查表39得到下列各尺寸：巷道掘进高度为：H=1900+1667+150=3717mm轨面起电机车高度：h=1800mm轨面起巷道墙高：h=1900420=1480mm道碴面起墙高：巷道掘进宽度:B=5000+2×150=5300mm巷道净断面积：=5000(0.24×5000+1650)=14.25m掘进断面积： = =17.06m净周长：P=2.27×5000+2×1650=14.7m2.2.7风速验算参照文献，查表1-11，主要运输巷道的最大允许风速为6m/s。V=满足风速要求，勿需修改断面尺寸。2.3布置巷道内水沟和管线2.3.1水沟设计为了排除井下涌水以及其他污水，以利于工人健康和正常的运输，巷道一侧底部设置水沟。参照参考文献，查表1-9，选取巷道纵坡为5，水沟采用钢筋混凝土支护，上宽400mm，下宽380mm，深度350mm。水沟净断面积为0.137，掘进断面积为0.181。水沟支护：混凝土0.044，钢材1.65kg。水沟盖板：混凝土0.029，钢材1.21kg。设有水沟的一侧基础深为500mm，另一侧基础深为250mm。2.3.2管缆布置管子布置在人行道一侧，采用管子托架敷设，可以减小巷道净宽。托架上设压风管，下边悬挂供水管。两条动力电缆设于非人行道一侧，三条通讯电缆于照明电缆设于人行道一侧。电缆悬挂全部采用挂钩形式。2.4计算巷道掘进工程量和材料消耗量2.4.1掘进工程量(1)、每米巷道墙与拱掘进体积：V=S×1=17.06×1=17.06(2)、每米巷道基础掘进体积：V=500×150×1+250×150×1=0.112.4.2材料消耗量(1)、每米巷道喷拱所需材料：V=1.27（B+T）T=1.27×（5000+150）×150=0.98(2)、每米巷道喷墙所需材料：V=2=2×1900×150=0.57(3)、每米巷道基础所需材料：(4)、每米巷道水沟及盖板所需混凝土材料：所需钢材：1.65+1.21=2.86kg(5)、每米巷道共需材料： =0.98+0.57+0.11+0.073=1.73(6)、巷道的粉刷面积： =1.27×5000+2×1650+0.24=9.652.5绘制巷道断面施工图和每米巷道掘进工程量于材料消耗表2.5.1施工断面图根据以上计算结果，按1：50比例绘制巷道施工断面图，见下图21。图21 巷道施工断面图2.5.2掘进工程量于材料消耗表见下表21。表21 掘进工程量于材料消耗表巷道断面（m）每百米巷道材料消耗量净断面积掘进断面积其 中混泥土钢材（kg）锚杆（根）水沟基础道碴14.2517.060.1810.121.43404286700第三章 凿岩施工组织及爆破设计3.1选择凿岩机具根据本设计的巷道断面积和平巷多穿过的岩层性质，选用凿岩台车凿岩，型号选取CTJ700，配用凿岩机型号为YGJ70，一次凿岩深度为1.5、2、2.5m，行走速度为0.3km/h。钎头直径40-50mm，一字型钎头。3.2确定爆破参数采用2号岩石硝铵炸药，段发雷管，预计炮眼利用率为0.90。参照文献。3.2.1孔径根据凿岩台车以及掘进断面和月进要求，孔径取42mm。3.2.2孔深考虑设备条件以及月掘进要求，取孔深为4m。3.2.3单位炸药消耗量参照参考文献，查表81，得单位炸药消耗量为。3.2.4每循环的装药量式中：Q每循环的总装药量，kg； k单位炸药消耗消耗量，为0.90； V每循环爆破的原岩体积，为68.24； S巷道掘进断面积，为17.06； l工作面炮孔平均深度，为4m； 炮孔利用率，本设计中为0.90。所以，Q=0.90×4×17.06×0.90=55.27kg装药系数取值为：掏槽眼0.55；辅助眼0.45；周边眼0.45。平均装药系数为0.483.2.5药卷.每个药卷装药0.15kg，每个药卷直径是32mm，长为20cm。3.2.6炮孔数目的确定式中：h每个药卷的长度，200mm； a装药系数，0.5； 其余符号同前。所以，取42个。3.3炮孔布置考虑巷道断面积和普氏系数（24），参照文献。(1)、掏槽眼布置在巷道中部稍下部，采用6孔斜眼多向楔形掏槽，炮孔倾角取70，眼口距取1400mm，眼底距300mm。掏槽眼超过其他眼200mm。(2)、辅助眼有18个，对称布置，尽量均匀。眼距取600mm。(3)、周边眼按轮廓线布置。顶幇眼：眼口，距顶帮200mm；眼底，由于f<4，故取距顶帮100mm。底帮眼：眼口，距底板200mm；眼底，由于f<4，故布置在轮廓上。周边眼眼距取800mm，总共要布置18个周边眼。3.4爆破图表的编制(1)、爆破原始条件表，见表31。表31 爆破原始条件表名称单位数量名称单位数量掘进断面m17.06工作面瓦斯情况无炮眼深度m4段发雷管个42炮眼数目个422号岩石硝铵炸药g/cm0.91.0岩石坚固性系数f24总装药量Kg55.27(2)、炮眼排列表，见表32.表32 炮眼排列表眼号炮眼名称炮眼深度（m）炮眼长度（m）装药量倾角爆破顺序连接方式卷/眼总计水平垂直16掏槽眼4.24.6106070串并联72426、36辅助眼及帮眼4481442735顶幇眼4487223742、25底帮眼4410703共计16.216.4346(3)、预期效果表，见表33.表33 预期效果表名称单位数量名称单位数量炮眼利用率0.90每米巷道炸药消耗量Kg/m15.4每循环工作面进尺m3.6每循环炮眼总长度m/循环16.4每循环爆破实体岩石m61.4每m岩体雷管消耗个/m0.7炸药消耗量Kg/m0.90每米巷道雷管消耗个/m10.5(4)、炮孔布置图, 见图31。图31 炮孔布置图3.5装药结构图(1)、掏槽眼及辅助眼装药结构，采用连续正向装药。见图32。图32 掏槽眼及辅助眼装药结构示意图(2)、周边眼装药结构，采用间隔正向装药，见图33。图33 周边眼装药结构示意图3.6凿岩施工组织巷道采用激光导向仪定位，平均每空钻眼时间为4min，工作面上用一台凿岩台车作业，钻孔要由里向外，先两侧后中间，自上而下钻进，总共钻凿42个炮孔，周边眼18个，掏槽孔6个，辅助孔18个。间隔1m打7个锚杆孔。3.7爆破作业巷道施工采用光面爆破技术，使用的是2号岩石硝铵炸药，全断面一次爆破，采用电雷管起爆法，串并联连接方式。掏槽使用楔形掏槽方式。第四章 施工组织及作业循环图表的编制4.1通风与综合防尘采用压入式通风方式，轴流式通风设备。局部扇风机安装距掘进巷道口为10m，风筒口距工作面为8m。4.2施工方法由于围岩f=24，是软弱中等的岩石，且涌水量很大，属于不稳定岩层，要求的月进比较大，所以选用撞楔法施工。在已架好的棚子上先打一排木撞楔，强行插入破碎岩层中。4.3施工组织4.3.1作业方式附近无施工待掘巷道，且要求进度较快，所以是独头掘进，考虑巷道断面形状与大小、支护结构与支护材料、水文地质情况、施工速度要求，选用一次成巷掘支平行作业方式，全断面一次掘进，30m后，拆临时支护，打锚杆，喷射混凝土。4.3.2装岩工作、调车、转载由于本巷道为双轨，且装岩量大，所以选用ZCY60侧卸式装岩机,铲斗额定容积为0.6m,重7.8t，选配5m的梭式矿车。调车用双向菱形浮放道岔，梭式矿车也用转载。4.3.3协调组织凿岩台车凿岩时，在其后30m远处拆临时支护，做永久支护，并且铺设最终的轨道及架设好管缆。装药连线时，其余人员和设备撤离。爆破后进行通风，工作面条件允许人员进入后，装岩工作和支护等工作同时进行，如此循环。4.4循环图表的编制(1)、日工作制度：此次巷道施工中用三八制工作制度。(2)、循环方式：由于本巷道要求月进500m，每个循环进尺为3.6m，所以选用每班两个循环。(3)、循环时间：参照文献，得：、交接班时间：T=10min、装岩时间：=61min式中，S巷道掘进断面积；L炮眼平均深度；为炮孔利用率；n同时工作的装岩机台数，为1；p装岩机的实际生产率，为60m/h。、凿岩时间：T=101min。N工作面炮眼总数，为42个；m同时凿岩的凿岩机台数，为2；v凿岩的平均钻速，为0.5m/min；钻眼工作单行作业系数，为0.6。、装药连线时间：T=式中， t 一个炮眼装药时间，为4min；A同时装药的工人组数，为6；其余符号同前。所以，T=42×=28min、爆破通风时间：T=15min所以，总的循环时间为：T= 1.1（T+ T+ T+ T） =1.1（10+61+101+28+15） =237min(4)、根据以上计算结果，编制循环图表，见表41。表41 作业循环图表参考文献1周昌达主编. 井巷工程. 冶金工业出版社. 1978年2采矿设计手册编委会. 采矿设计手册(3). 中国建筑工业出版社. 1989年.3吴士良等编著. 井巷工程. 2003年4宁恩渐主编. 采掘机械. 2008年5郭学彬、张继春主编. 爆破工程. 人民交通出版社. 2007年6钟敏编著. 井巷工程课件. 2009年.