井巷工程课程设计.doc

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1、山东理工大学 井巷工程课程设计山东理工大学井巷工程课程设计题 目：某铁矿井筒断面设计学 院：资源与环境工程学院 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 课程设计时间：2010年1月4日 1月17日 共2周目 录第一章 课程设计条件1.1 侯庄矿基本情况21.2 侯庄矿生产现状 21.3 提升、运输系统31.4 排水系统3第二章 主井井筒断面设计2.1 立井井筒断面布置形式42.2 立井提升容器的选择42.3 井筒装备的选择与计算42.4 立井井筒断面尺寸的确定7第三章 副井井筒断面设计3.1 立井井筒断面布置形式93.2 立井提升容器的选择93.3 井筒装备的选择与计算103.4 立井井筒

2、断面尺寸的确定11第四章 课程设计心得体会14致谢，参考文献15正 文第一章： 课程设计技术条件1.1 侯庄矿基本情况该设计以侯庄矿为设计条件，此地下磁铁矿，属于中厚倾斜矿体。矿区出露的脉岩主要为上盘是石灰岩，下盘为闪长岩。矿体和围岩均比较稳固。矿山生产能力为50万t/a。该矿采用竖井开拓系统，采矿方法为分段凿岩阶段采矿法，阶段运输巷道布置形式为下盘双巷加联络道的布置方式。坑内阶段运输采用1.1m3侧卸式矿车和zk7-6/250型架线式电机车进行矿石、废石运输。通过该阶段运输巷道的涌水量为180m3 /h, 风量为25m3/s；该阶段运输巷道内还需敷设两条动力电缆、三条通信及照明电缆、一条外径

3、为108mm压气管、一条外径为55mm的供水管。侯庄矿，于1983年由山东省冶金设计院设计，年设计生产能力为50万吨/年（2007年重新核实后为65万吨/年），于1984年由山东冶金建设工程公司基建， 1992年10月基建部分基本竣工，并交由山东金岭铁矿管理。侯庄矿1992年从山东冶金建设工程公司移交到山东金岭铁矿后，经过半年多的采准施工，于1993年开始出矿，当年出矿8.5万t，在随后的几年当中产量逐年递增，2007年出矿66.57万吨，矿石达到最高值。1.2 侯庄矿生产现状侯庄分矿采用地表中央竖井对角式及盲斜井开拓方式，地表有三条竖井，井下有四条盲斜井。地表竖井分别为主井、副井、东风井，西

4、风井由于种种原因，没有建成。主井标高为+28.5-392m，井筒直径4m，作用是提升原矿，采用2.1m3双箕斗提升，提升水平设在-247m；副井标高为+28.5-378m，井筒直径5.5m，并设梯子间和管子间，作用是进风、提升人员、掘进废石，并运送设备、物料，采用单层罐笼带平衡锤提升，提升水平为-160m、-220m、-280m、-340m；东风井标高为：+28.5m-290m，井筒直径4m，设梯子间和充填管道，采用单层罐笼带平衡锤提升，主要作用是回风、作为另一个安全出口，提升水平为-100m、-160m、-220m、-280m。生产阶段现有-100m水平、-160m水平、-220m水平、-2

5、80m水平、-340m、-425m水平六个阶段水平，阶段高度为60、85m。现在正在进行-425m阶段水平的开拓。各阶段之间都用斜井相连接。1.3 提升、运输系统侯家庄矿区-280m以下矿石通过矿车、电机车运输至新老矿石井座底-340m（-220-340m，倾角25。，），再由新老矿石井分别提升到-220m矿仓，-160m以上的矿石则由矿车、电机车倒入高溜井（-160-220m），放至-220m矿仓（-247m），最后由主井提升至地表，提升到地表后由汽车运输至选厂。新矿石井：-220m-340m，倾角25。，提升装置为2米的卷扬机提升，单钩提升2辆1.1m3翻转式矿车，提升能力为25万吨/年。

6、老矿石井：-220m-340m，倾角25。，提升装置为1.6米的卷扬机提升，单钩提升2辆1.1m3翻转式矿车，提升能力为17万吨/年。副井：双绳单层单车罐笼（40001450）+平衡锤提升，提升装置为JKMD2.82()双绳摩擦式卷扬机。 主井：采用2.1m3双箕头提升，提升装置为2JK-3/11.5卷扬机，提升能力为75万吨/年。1.4 排水系统侯庄矿采用三级接力排水方式，具体是:-340m、-425m泵房排到-280m泵房，-280m泵房排到-160m泵房，-160m泵房排到地表，-220m的水通过斜井流至-280m水仓。-340m泵房安装OSI150-605()A型水泵3台，单台排水量4

7、99m3/h，-425m泵房安装MS200-670型水泵3台，单台排水量620m3/h；-280m泵房安装10DK-92A型水泵3台，单台排水量1000m3/h；-160m泵房安装10DK-92型水泵5台，单台排水量1000m3/h；每个泵房都敷设有两条排水管路，一条工作，一条备用。侯庄矿的通风系统为单翼对角压出式通风系统，主扇风机站设在-100m水平和280m水平东风井石门巷道内。新鲜风流从副井流入井下各作业水平，冲刷各作业区后，污风由各阶段的回风上山汇集到回风阶段（-100m、-280m），最终由-100m水平和-280m水平主扇风机排到东风井，压入地表。侯庄矿区为上下行间隔混合式级站通风

8、网络，-100m水平为专用回风巷，从副井进风，东风井回风。第二章 主井井筒断面设计2.1 立井井筒断面布置形式立井井筒横断面形状有圆形和矩形两种。我国矿山立井井筒横断面一般采用圆形。 依据采矿设计手册采用圆形断面（受力条件好，通风阻力小，适用于井筒服务年限大于15年的矿山）作用是提升原矿，提升装置为2j-3/11.5,提升容器为为双箕斗（2.1），采用传统罐梁山型布置。井筒横断面布置应力求紧凑，也要保证必要的安全间隙，以达到既经济合理又安全的目的。 2.2 立井提升容器的选择作用为主要用于提升原矿，提升水平为-247 m，矿井设计年产量为65t/年，采用2jk-3/11.5卷扬机，依据采矿设计

9、手册采用单绳提升，刚性罐道箕斗，规格为113611801567mm，最大载重4t，自重3.675t。2.3 井筒装备的选择与计算罐道是提升容器在井筒中运行的导向装置，它必须具有一定的强度和刚度，以减小提升容器的横向摆动。考虑该井筒提升高度大，提升钢丝绳终端载荷大，根据提升容器即布置形式，依据采矿设计手册，采用钢轨罐道，43kg/m 每根钢轨的标准长度为12.5m，钢轨接头处必须有4.0mm的伸缩缝，工字钢做罐道梁。安装罐道时，每根钢轨罐道卡在四层罐道梁上，所以罐道梁的层间距离为4.168m。罐道梁采用I25b，间隙为20mm，规格为118220mm。1、 设计条件井筒净直径 D=4.0m,罐道

10、梁层间距 L=4.168m,终端载荷 G=7.685m.2、 罐梁的计算1） 载荷 F=G/20=3.8375KN 设计载荷 F=r r F=1.11.43.8375=5.9KN F=0.8 F=4.7KN.2)按三跨梁计算强度 M =0.2 F* L =0.25.94.168=4.9KNM M=0.2 F* L=0.24.74.68=3.9KNMM / W+ M/ W =1000017000(可)3）挠度 I=b h=0.15 m v= F L /68E I=3.810 L/250=0.016经检验，设计合乎要求。 3、 罐道梁罐道梁是为固定罐道、梯子间、管路和电缆等装备用的，立井井筒采用刚

11、性罐道时，在井筒内需设罐道梁。罐道梁每隔一定距离布置一层，一般采用金属材料。罐道梁按截面形式分有工字钢罐道梁、型钢组合空心罐道梁、整体轧制的封闭空心罐道梁和异形罐道梁等，罐道梁与井壁的固定方式有梁端埋入井壁和用锚杆固定两种。罐道梁的型号可以按经验选择。4、1）设计载荷 F=5.9KN F= rr F= 0.684 KNM F=1.5 KNM q=0.318 KNM2） 强度计算 M= F L/4=6.1 KNM M=（F+ F）L/4 +q L/8=2.97 KNM M/（r W）+ M/( r W)=137390200000Kpa（可）3）挠度计算v= F L/（48E I）=0.2100.

12、15 =+e-m-B-b/2=+0.21.309-0.54-0.118/2=0.1650.15m=+e-B- b/2m+1200+ b/2=+0.20.165-0.54-0.118/2=1.309m+1200+ b/2=1.309经检验，符合要求。取井壁为300mm。4.通风校核 对根据提升容器和井筒装备确定的井筒净直径，必须按照安全规程的要求进行通风速度校核，要求井筒内的风速不大于允许的最高风速，即：式中 v通过井筒的风流速度，m/s； S0井筒通风有效断面面积，井内设有梯子间时S0=S-A，不设梯子间时S0=0.9S；S为井筒净断面面积，； A为梯子间断面面积，A取2.0m2； Q通过井筒

13、的风量，m3/s； v允许井简中允许的最高风速，m/s。安全规程规定：升降人员和物料的井筒，v允许=8m/s；专为升降物料的井筒， v允许=12m/s；无提升设备的风井，vmax=15m/s。验算结果v v允许时，井筒净直径应该适当加大。计算结果vm/s 经检验，风速验算符合要求。主井井筒断面图如下图所示（详见附图）：第三章 副井井筒断面设计3.1 立井井筒断面布置形式依据采矿设计手册采用圆形断面（受力条件好，通风阻力小，适用于井筒服务年限大于15年的矿山）用作升降人员、材料、设备和提升矸石的井筒，采用单层罐笼带平衡锤提升，井筒直径5.5m，设梯子间和管子间，提升装置为JKMD2.82()双绳

14、摩擦式卷扬机，采用地表中央竖井对角式开拓方式，整体浇灌混凝土支护。3.2 立井提升容器的选择用作升降人员、材料、设备和提升矸石的井筒，提升水平为-160m、-220m、-280m、-340m，矿井设计年产量为65t/年，提升装置为JKMD2.82()双绳摩擦式卷扬机，依据采矿设计手册采用双绳单层单车罐笼44001450+平衡锤提升CYGL45型罐笼，载重6.841t人数30人，平衡锤断面尺寸17001600，重量13.2t。3.3 井筒装备的选择与计算罐道是提升容器在井筒中运行的导向装置，它必须具有一定的强度和刚度，以减小提升容器的横向摆动。依据采矿设计手册采用钢轨罐道，43kg/m 每根钢轨

15、的标准长度为12.5m，钢轨接头处必须有4.0mm的伸缩缝。安装罐道时，每根钢轨罐道卡在四层罐道梁上，所以罐道梁的层间距离为4.168m。罐道梁采用I25b，间隙为20mm，规格为118220mm。1、 设计条件井筒净直径 D=5.5m,罐道梁层间距 L=4.168m,终端载荷 G=36t2、 罐梁的计算1）载荷 F=G/20=18KN 设计载荷 F=r r F=1.11.418=27.72KN F=0.8 F=22.192KN.2)按三跨梁计算强度 M =0.2 FL =0.227.724.168=4.9KNM M=0.2 F* L=0.222.1924.68=3.9KNMM / W+ M/

16、 W =600017000(可)3）挠度 I=b h=0.25 m v= F L /68E I=0.000618 L/250=0.016经检验，设计合乎要求。 3、 罐道梁1）设计载荷 F=27.72KN F= rr F= 0.684 KNM F=6.93 KNM q=0.318 KNM2）强度计算 M= F L/4=27.72 6.164=42.7KNM M=（F+ F）L/4 +q L/8=13.2KNM M/（r W）+ M/( r W)=88800200000Kpa（可） 3）挠度计算 v= F L/（48E I）=0.012m+1200+b/2=1309mm式中：-罐笼最突出部分与井

17、壁之间的距离，mmR井筒半径，mm e井筒中心o点至发电量中心线的距离，一般取整数，mm C井筒中心线至罐笼短边收缩尺寸x处的距离，mmr罐笼收缩半径，mmx、y罐笼拐角收缩尺寸。经检验，符合要求。取井壁为300mm。5、通风校核 对根据提升容器和井筒装备确定的井筒净直径，必须按照安全规程的要求进行通风速度校核，要求井筒内的风速不大于允许的最高风速，即：计算结果vm/s 经检验，风速验算符合要求。副井井筒断面设计图如下图所示（详见附图）：第四章 课程设计心得体会以前从未接触过课程设计，所以一听到老师说这个名词的时候心里很慌，不知从何做起。等到开始动手的时候感觉心里有点乱，有点急。但是我慢慢地调

18、整了心态，万事都有第一次啊。此次设计以分组的方式进行，每组有一个题目。我们这组的题目是：井筒断面设计。通过这次设计我对它深入的了解了一番。本学期我们开设了井巷工程与矿井运输提升爆破工程课，这几门学科都属于专业课范畴，且都是理论方面的知识。正所谓“纸上谈兵终觉浅，觉知此事要躬行。”学习任何知识，仅从理论上去求知，而不去实践、探索是不够的，所以在本学期专业课结课后紧接着来专业课课程设计是很及时、很必要的。这样不仅能加深我们对专业知识的认知，而且还及时、真正的做到了学以致用。 此次井巷工程课程设计，让我懂得了实践的重要性。只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结

19、论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说井筒直径的确定、通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。这次课程设计恰好是将课本知识与的巩固与综合运用结合起来，再加上实际动手能力的培养三者结合起来的。一方面，它加深与巩固了所学的各章节的理论，并将其综合运用，提高了我们综合运用知识的能力；另一方面，培养了我们对专业知识学习的兴趣。总之，这次设计是有很多收获的。这次设计让我明白了一

20、个道理，做任何事前之前，不管完成它的时间有多么充裕，开始的态度都要摆好，都要认真去对待，到最后才不会后悔！也许有些人会说，草草完成的设计没有什么意义，没有意义的是也就没有收获。没错，这次的设计是草草完成，但这次给我的经验是宝贵的，在以后的毕业设计甚至在以后的工作中，我就不会出现这种问题了。人的一生，不是没有意义的事，就不去做了。很多事，都是在做了之后，才会觉得有没有意义，才会觉得有没有收获！所以，在这次设计的过程中，我得到了一些宝贵的经验，所以这就是我的收获。很感谢学校和老师给我们安排了这次课程设计，让我真正感受到的是合作的重要，老师的指导中的一句半句启发了我，就出现的让人欣喜的结果；理论知识同样很重要，有些问题都是由于基础知识掌握不好才出现的。课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。致谢，参考文献参考书目1采矿设计手册，中国建筑工业出版社；2井巷工程，冶金工业出版社；3矿物资源开发工程，武汉工业大学出版社；4冶金矿山设计参考资料，冶金工业出版社；- 15 -