井巷工程设计87676(11页).doc

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1、-井巷工程设计87676-第 11 页某铅锌矿-60m运输大巷断面和支护设计一、 巷道断面形状选择该矿为铅锌矿，并且设计年产量为80万t，属于中型的冶金矿山，一般来说，其第一水平的运输大巷服务年限较长，又因其穿过中等稳定围岩，故其巷道承受地压较大。因此，根据其年产量、服务年限、承受地压等特点，在此选用拱高f0=B0/4的三心拱形断面，轨距为600mm双轨运输线路，锚喷支护作为永久支护。二、 确定运输大巷尺寸(一) 确定净宽B0由矿山采矿设计手册井巷工程卷（以下简称手册）查表1-3-3知：ZK10-6/250电机车长4500mm、宽1060mm、高1600mm、两轨中心距1400mm，YCC(1

2、.2)矿车长1900mm、宽1050mm、高1200mm、两轨中心距1350mm，两者相比之下取较大值，故运输设备宽度b=1060mm，两轨中心距s=1400mm。又由手册中表1-3-2以及表1-3-1分别查得，对于冶金矿山，非人行侧安全间隙b1=300mm，人行道宽度b2=800mm。表1-3-1 人行道宽度表 （mm）冶金部门建材部门化工部80080080080080080010001000100080070070010000100001000010000表1-3-2 安全间隙表运输设备设备之间与支护之间冶金部门建材部门化工部门冶金部门建材部门化工部门有轨运输300250300300250

3、300无轨运输600600皮带400400400400表1-3-3 设备外形尺寸及线路中心距表 (mm)运输设备设备外形尺寸轨距中心距长宽高井下矿用架线式电机车1.5t24209201550600125010907621400122090015503t29809801550600130011507621450128090016006t4500106016006001400123076215501360900170010t4800106016006001400123076215501360900170014t490013601600170020t7390160017001900固定式矿车YGC0

4、.5(6)12008501000600115015008501050600762115030001200120060076213503000120012006007621500YGC4.03700130015507629001650YGC10.07200150015507629001800翻转式厢车YFC0.5150085010506001150YFC0.7165098010506007621300YFC1.2900单侧曲轨侧卸式YCC0.7165098010506001300YCC1.21900105012006001350YCC2.03000125013006007621550YCC4.0

5、3900140016507629001700YCC6.05000180017007629002100底卸式YDC4.03900160016007621900YDC6.05400175016507629002050YDC10.0900故净高度：B0=b1+b+s+b2=300+1060+1400+800=3560mm将计算出的净宽度按50mm进级，取B0=3600。(二) 选择道床参数该矿年生产能力80万吨，又根据井内运输设备，查表1-7，选用24Kg/m钢轨，采用钢筋混凝土轨枕。由表1-8查得轨面水平至底板水平之间距离h6=400mm，道渣层厚度hd90mm，此处取150mm，轨枕高度取150

6、mm，底板水平到道渣水平之间的距离h5=250mm，所以道渣至轨面的高度h4=h6-h5=400-250=150mm.表1-7 运输量与电机车质量、矿车容积、轨距、轨型的一般关系运输量/万机车质量/t机车容积/m3轨距/mm轨型/40040-50.20双轨10.090043.43以上表1-8 常用钢筋混凝土轨枕规格轨型/kgm-1钢筋混凝土轨枕木轨枕h6h5h6h58.9320(260)160(100)300(250)140(100)11.12320(270)160(100)320(260)140(100)153502003201601835020032016022.24.5040025035

7、0200(三) 确定巷道净高度H01. 拱高f0及参数。由表1-10可知：大圆弧半径R=0.905B0=3258mm小圆弧半径r=0.173B0=623mm其示意图如下：表1-10 三心拱断面计算表项目名称单位符号或计算公式从轨面算起电机车（矿车）高度mmh从轨面算起巷道墙高mmh1从道渣面算起巷道墙高mmh2=h1+h4从底板面算起巷道强高mmh3=h2+h5电机车架线高度mmH三心拱拱失高度mmf0巷道掘进高度mmH1=h3+f0+d巷道净宽度 单轨 双轨mmB0=a+c=b1+2b+m+b2mmB0=a+s+c=b1+2b+m+b2巷道掘进宽度 无充填mmB1=B0+2T 有充填mmB1

8、=B0+2T+2巷道净断面积 mmmmmm拱部面积 d=T dT d=T dT边墙面积 整体式 喷射混凝土m2m2ST=2h3TST=2(h3+0.1)T基础面积m2SG=(K1+K2)T+(K2+h3-0.05)巷道掘进断面积m2Sn=S0+h5B0+Sd+St巷道净周长 2. 巷道净墙高h2。按照以下方法来确定：1) 按照电机车架线要求确定。由手册知道电机车架线弓子宽度为800900mm，故可取其一半K=450；由于金属矿山主运输平巷当电压小于500v时，架线至轨面高度不低于1800mm，故此处架线高度H=1900mm。非人行侧线路中心至墙的距离由于故到点弓子在小圆弧内，2) 按照管道架设

9、高度要求确定。计算如下：式中，h管道占用的垂直距离等于压风管和水管直径之和，即h=200+100=300mm；D管道法兰盘直径，即D=200+100=300mm。；b管道法兰盘与支架之间的间隙，由于管道直径为200mm，在150250之间，由手册知道b=0；c在人行道一侧的线路中心至墙的距离，3) 按照行人要求确定。计算过程如下：由以上三种情况可知需要将净墙高设计为1837mm，按10mm的倍数向上选取，即净墙高h2=1840mm。3. 巷道净高度H0。计算如下：H0=f0+h2=900+1840=2740mm(四) 计算巷道净断面积S0及净周长P由上面的表1-10可知S0=（h2+0.198

10、B0）B0P=2.22B0+2h2=2.223.7+21.840=11.894m式中，B0=B0+2倍的锚杆外露长度=3.6+20.05=3.700m(五) 用风速校核净断面积已知通过第一水平-60m运输大巷的风量Q=28m2/s,由手册知道允许最高风速Vm=6m/s（如下表）表1-6 巷道允许最高井巷名称允许最高风速/ms-1专用风井、风硐15专用物料提升井12风桥10提升人员和物料的井筒8运输巷道、采区进风道6采矿场、采准巷道4V=满足风速要求，断面选择合理，无需修改断面尺寸(六) 初选支架参数 该围岩属于中等稳定围岩，且坚固系数f=810，属于第III类围岩查表1-8-28，可选用T=5

11、0mm厚的混凝土喷层以及长1.52.0m的锚杆进行联合支护（此处锚杆长度暂定为1.6m，选用原理见后面支护设计），选用直径22螺纹钢筋作成的砂浆锚杆，锚杆间距1.0m，排距1.0m，锚杆外露长度选为50mm。表1-8-28巷（硐），斜井的锚杆支护设计参数围岩类别B5m5mB10m10mB15m15mB20m20mB25m不支护50mm厚喷射混凝土1. 80100mm厚喷射混凝土2. 50mm厚喷射混凝土，设置2.02.5m长的锚杆100150mm厚钢筋网喷射混凝土，设置2.53.0m长的锚杆，必要时配置钢筋网120150mm厚钢筋网喷射混凝土，设置3.04.0m长的锚杆50mm厚喷射混凝土1.

12、80100mm厚喷射混凝土2.50mm厚喷射混凝土，设置1.52.0m长的锚杆1.120150mm厚喷射混凝土，必要时配置钢筋网2.80100mm厚喷射混凝土，设置2.03.0m长的锚杆，必要时配置钢筋网120150mm厚钢筋网喷射混凝土，设置2.53.5m长的锚杆150200mm厚钢筋网喷射混凝土，设置3.04.0m长的锚杆180100mm厚喷射混凝土2.50mm厚喷射混凝土，设置1.52.0m长的锚杆1.120150mm厚喷射混凝土，必要时配置钢筋网2.80100mm厚喷射混凝土，设置2.02.5m长的锚杆，必要时配置钢筋网100150mm厚钢筋网喷射混凝土，设置2.03.0m长的锚杆15

13、0200mm厚钢筋网喷射混凝土，设置3.04.0m长的锚杆80100mm厚喷射混凝土，设置1.52.0m长的锚杆100150mm厚钢筋网喷射混凝土，设置2.02.5m长的锚杆，必要时采用仰拱150200mm厚钢筋网喷射混凝土，设置2.53.0m长的锚杆，必要时采用仰拱，120150mm厚钢筋网喷射混凝土，设置1.52.0m长的锚杆，必要时，采用仰拱150200mm厚钢筋网喷射混凝土，设置2.03.0m长的锚杆，采用仰拱，必要时加设钢架(七) 确定巷道断面尺寸巷道设计掘进宽度（无充填时）B1为B1=B0+2(T+50)=3600+2(50+50)=3800mm巷道设计掘进高度H1为H1=H0+h

14、5+T+50=2740+250+50+50=3090mm巷道拱断面积Sd为Sd=(1.22B0+1.57T)T=(1.223.600+1.570.1)0.1=0.4549m2式中，T=T+50=100mm.巷道边墙断面积ST为ST=2(h3T)= 2(h2+h5)T=2(1.84+0.25)0.1=0.418m2巷道掘进断面积Sn为Sn= S0+ Sd+ ST+ S基=9.19+0.4549+0.388+3.6000.25=10.93m2三、 水沟设计和管线布置已知通过此巷道的水量为150m3/h，现采用水沟坡度与巷道坡度相同，即0.3%。查井巷工程教材的表2.12，选用锚喷支护的水沟，水沟深

15、400mm，宽400mm，水沟净断面积0.16m2，水沟掘进断面积0.207m2，每米水沟混凝土用量为0.13m3，盖板混凝土用量0.03m3。表2.12 拱形、梯形巷道水沟规格和材料消耗表巷道类别支护类别流量/（m2/h）净尺寸/mm断面/m2每米材料消耗量坡度宽B深H净掘进盖板水沟0.3%0.4%0.5%上宽B1下宽B2钢筋/Kg混凝土/m3混凝土/m3拱形大巷喷锚08609701123003500.1050.1441.3360.02260.114砌碹096010001233503003500.1140.1391.3360.0226.0.099喷锚861729720511222740040

16、00.1600.2031.6330.02760.133砌碹961971002271232544003504500.1690.2071.6330.02760.120喷锚1723022053492273825004500.2250.2722.0360.03230.152砌碹1973492274032544505004505000.2380.2782.0360.03230.137喷锚3023743494323824725005000.2500.3062.0360.03230.161砌碹3493974034584505125004505500.2610.3092.0360.03200.145采区梯形棚

17、式07809001002301802600.050.146无0.093棚式78118901361001522502203000.070.174无0.104棚式1181571361811522022802503200.080.195无0.110棚式1572431812802023133503003500.110.236无0.122管子按照规定悬吊在人行道一侧上方，电力电缆在非人行道一侧，通讯电缆挂在墙上。如图所示：四、 计算巷道掘进工作量及材料消耗量(一) 每米拱顶巷道所需喷射混凝土材料量。计算如下：V1=1(1.22B0+1.57T)T-(1.22B0=1(1.223.600+1.570.1)

18、0.05)0.05=0.2313m3(二) 每米巷道两墙所需喷射混凝土材料量，计算如下：V2=2(h2+h5)T1=2(1.84+0.25)0.05=0.209m3(三) 每米巷道所需锚杆根数N与充填砂浆V3。设锚杆轴向距离为1m，径向间距为1m，则N=根式中D锚杆孔直径，取45mm；d锚杆直径，取22mm；l锚杆孔深度，取1550.(四) 由设计知，每米水沟混凝土用量V4=0.13m3，盖板混凝土用量0.03m3。五、 绘制巷道断面施工图根据以上设计结果，绘制出巷道断面施工图，如下图所示。六、 编制工程量及材料消耗量表运输大巷特征断面/m2设计掘进尺寸/mm净断面尺寸/mm支护厚度/mm净周

19、长宽高拱高宽净全高墙厚拱厚拱和墙9.1910.933800309090036002740505011.89工程量及巷道支护材料消耗量计算掘进工资量/m3混凝土材料消耗量/m3其他材料/根巷道喷拱喷墙填孔水沟盖板水沟锚杆11.670.230.210.040.030.1311七、 锚喷支护设计围岩力学参数：重力密度=25.5KN/m3,粘聚力C=1.0 MPa，内摩擦角=40，埋深160m。(一) 求最小计算半径Rc由于坚固系数f=810，查图1-8-5得Kf=0.73(二) 求最小支护抗力Pimin1. 计算下列系数2. 求M值令M=0，则f1=A=0.084令M=1，则f1=A-B=0.084

20、-0.002=0.084 在图1-8-7上找出(0,0.084)、(1,0.084),连接此两点的直线交=40的曲线于某点，此点对应M=0.16MPa，则Pimin=a3(1-M )=0.026（1-0.16）=0.0218MPa(三) 根据经验初选支护参数锚杆选用直径22螺纹钢筋作成的砂浆锚杆，锚杆间距1.0m，排距1.0m。长度按照的经验范围，则L=0.62.6=1.56m.，故取1.6m。混凝土采用强度等级C20.(四) 计算支护抗力由（r0=Rc）,=40，查图1-8-9得初始剪切角=32.5，则剪切区高度b=2Rccos=22.6cos32.5=4.39m剪切区弧长之半a=.锚杆倾角

21、=1. 喷射混凝土抗力喷射混凝土抗剪强度fvs=2.0MPa2. 锚杆抗力22锚杆截面积Ast=4.010-4m2，抗拉强度fst=372.4MPa，间排距d1、d2都为1m。则3. 总抗力(五) 判定支护方案可靠性1. 安全系数n2. 加固深度与松弛范围比值求K值由K、值在图1-8-10上查得R/r0=1.9则R=1.9r0=1.92.6=4.94m所以，即加固深度为松弛范围的68%，因岩石参数折减较少，如果施工质量有保证，此支护方案是可靠的（一般在0.380.93）。附录 支护设计相关图表（见下页）四、课程设计摘要（中文）本课程设计是某铅锌矿-160m运输大巷断面和支护设计。该矿年生产能力为80万吨，属于中型的金属矿山，其巷道围岩较稳定，为双轨运输巷道，巷道设计采用锚喷联合支护。设计时，先根据其年生产能力、地压情况、运输设备等初步确定巷道断面的形状为三心拱形，采用锚喷支护。初步确定断面形状之后，就要具体确定其断面尺寸先确定其净断面尺寸并进行风速验算，再在净断面尺寸的基础上将道床参数以及支护参数考虑进去，并加上一定的超挖值从而确定其掘进断面尺寸，根据断面尺寸进行管线布置、支护参数初定以及工程量、材料消耗量的计算等。最后，从安全以及经济方面考虑，就要对支护参数进行验证，计算支护抗力、加固深度、支护范围等，最终根据算出的安全系数以及支护深度知道支护合理。