井巷工程课程设计说明书

目录

目录 (1)

第一部分掘进技术设计

第一章巷道断面及支护支架

第一节选择巷道断面形状 (3)

第二节巷道断面尺寸的确定 (3)

第三节风速校核巷道净断面积 (4)

第四节选择支护参数 (4)

第五节选择道床参数 (4)

第六节巷道水沟尺寸选择及管线布置 (4)

第七节确定巷道掘进断面积 (4)

第八节道岔参数计算 (5)

第二章巷道施工方法

第一节施工方法的选择 (5)

第二节施工程序 (5)

第三章巷道掘进通风

第一节确定通风方式 (7)

第二节掘进通风设备选择 (7)

第四章装岩与调车

第一节装岩工作 (8)

第二节调车工作 (8)

第五章巷道支护

第一节确定永久支护材料、结构型式、规格和质量的要求 (8)

第二节永久支架架设方法及施工组织措施 (8)

第三节计算永久支护每米巷道材料消耗 (8)

第六章掘进期间辅助工作

第一节临时支架工序的时间安排和安全措施 (8)

第二节轨道及管路(压风管、水管、风筒)接长的时间安排 (9)

第三节简述压气供应和工作面排水方式 (9)

第四节掘进测量工作 (9)

第七章掘进循环图表的编制

第一节选择合理的施工作业方式和循环方式 (9)

第二节确定循环进尺 (9)

第三节确定各工序和循环时间 (10)

第四节编制循环图表及综合工作队组成、人员配备 (10)

第八章巷道掘进

第一节主要技术指标

第二节主要经济指标

第二部份图表（见附图）

1．主石门工作面炮眼布置图

2．交岔点平面图

3．主石门断面图

4．运输大巷断面图

5．交岔点最大宽度断面图

6．曲线段巷道断面图

某煤矿年设计能力为，为高瓦斯矿井，采用中央分列式通风，其最大涌水量为320m3/h。通过该矿第一水平（东、西）两翼运输大巷的涌量分别为140m3/h和200m3/h，主石门与运输大巷穿过的岩层为（稳定性较好）岩层，岩石的坚固系数（f=4～6）,主石门的通风量为34m3/s，（东、西）两翼运输大巷通风量为17m3/s。巷道内敷设一趟直径为200mm的压风管和一趟直径为100mm的水管。轨距（600、900）mm。采用直墙拱形巷道断面。主石门向南掘进，通过交叉点与西翼运输大巷相连。

1、试设计主石门直线段的断面及支护参数

2、设计主石门掘进施工爆破参数。

3、 机车的运行速度为2m/s ，试对该交叉点进行设计。

第一部分掘进技术设计 第一章巷道断面及支护支架

第一节选择巷道断面形状

年产60万t 矿井的第一水平运输大巷，一般服务年限在20a 以上，采用600mm 轨距双轨运输的大巷，又穿过较稳定的岩层，故选用喷射混泥土支护，巷道为直墙半圆拱形断面。

第二节巷道断面尺寸的确定

（一）确定巷道净宽度B

已知XK-6/110-1A 蓄电池式电机车宽A 1=1060mm ，高h=1550mm ；1t 固定式矿车宽880mm ，高1150mm 。

根据《煤矿安全规程》，取人行道宽C=840mm ，非人行道宽a=400mm 。查《设计守则》表6-1-4知双规规心距b=1300mm ，则巷道净宽度的确定： 1）双轨的主石门巷道净宽度：

B=a 1+b+c 1=(400+1060/2)+1300+(1060/2+840)=3600mm

2)运输大巷巷道净宽度：

B=a 1+c 1=(400+1060/2)+(1060/2+840)=2300mm 式中B —巷道净宽度，mm

a 1、c 1分别为非人行侧和人行侧轨道中线到巷道墙之间的距离，mm

b —轨道之间的距离，mm （二）确定拱高h 0

双轨主石门半圆拱形巷道拱高h 0=B/2=3600/2=1800mm,半圆拱半径R=h 0=1800mm 单轨运输大巷半圆拱形巷道拱高h 0=B/2=2300/2=1150mm,半圆拱半径R=h 0=1150mm (三)确定巷道壁高h 3 双轨主石门：

(1)按照管道装设要求确定h 3

根据《设计守则》表6-1-5公式可得：h 3≥h 5+h 7+h b -22112)2/2/(b D m A R +++- 式中，h 5为渣面至管子底高度，按《煤矿安全规程》，取h 5=1800mm,h 7为管子悬吊件总高度，取h 7=900mm,m 1为电机车距管子的距离，取m 1=200mm ；D 为压气法兰盘直径，D=200mm ；b 2为轨道中线与巷道中线间距，b 2=B/2-C 1=3600/2-1300=430mm 。

故223)4302/2002002/1060(18002209001800+++--++≥h =1635mm （2）按人行道高度确定h 3

h 3≥1800+h b 式中，j 为距巷道壁的距离。距离j 处巷道有效高度不小于1800mm 。j ≥100mm ，一般取j=200mm 。

故223)2001800(180********---+≥h =1458mm

综合以上计算，并考虑一定余量以及人行道高度和机车高度，确定本巷道壁高为h 3=1635mm 则巷道高度H=h 3-h b +h 0=1635-220+1800=3215mm

运输大巷巷道：

(1)按照管道装设要求确定h 3

根据《设计守则》表6-1-5公式可得：h 3≥h 5+h 7+h b -21112)2/2/(b D m A R +++- 式中，h 5为渣面至管子底高度，按《煤矿安全规程》，取h 5=1800mm,h 7为管子悬吊件总高度，取h 7=900mm,m 1为电机车距管子的距离，取m 1=200mm ；D 为压气法兰盘直径，D=200mm ；b 1为轨道中线与巷道中线间距，b 1=B/2-C 1=2300/2-400-1060/2=220mm 。

故223)220100200530(11502209001800+++--++≥h =2451mm （2）按人行道高度确定h 3

h 3≥1800+h b 式中，j 为距巷道壁的距离。距离j 处巷道有效高度不小于1800mm 。j ≥100mm ，一般取j=200mm 。

故223)2001800(180********---+≥h =1458mm

综合以上计算，并考虑一定余量以及人行道高度和机车高度，确定本巷道壁高为h 3=2451mm 则巷道高度H=h 3-h b +h 0=2451-220+1150=3381mm （四）确定巷道净断面面积S

半圆拱断面的净断面积S=B+h 2) 式中，h 2为道渣面以上巷道壁高

双轨主石门：S=3600*（*3600+1635-220）=2m 运输大巷：S=2300*（*2300+2451-220）=2m

第三节用风速校核巷道净断面面积

查《设计守则》表6-1-7知，允许风速1.0m/s ≤v max ≤8m/s 已知主石门大巷通风量34m 3/s ，则v=Q/S=34/=s ，风速未超出规定，可以使用。

已知运输大巷通风量17m 3/s ，则v=Q/S=17/=s ，风速未超出规定，可以使用。 第四节选择支护参数

本巷道采用锚喷支护，根据巷道净宽3.0m 、穿过中等稳定岩层即属III 类围岩、服务年限大于10a 等条件，得锚喷支护参数：锚杆长2.0m ，间距a=0.9m,排距'a =0.9m,锚杆直径d=18mm,,喷射混泥土层厚T 1=800mm,锚杆外露长度T 2=50mm 。故支护厚度T=T 1=70mm.。 第五节选择道床参数

根据本巷道通过的运输设备，已选用22kg/m ，道床参数分别是h c =380mm ，h b =220mm ，道渣面到轨面高度h a =h c -h b =380-220=160mm,采用钢筋混凝土轨枕。 第六节巷道水沟尺寸选择及管线布置

已知主石门涌水量为320m 3/h,现采用水沟坡度%，水沟深500mm ，宽500mm ，水沟净断面积0.25m 2。管子悬吊在人行道一侧。已知运输大巷涌水量为140 m 3/h ，现采用水沟坡度%，水沟深400mm ，宽400mm ，水沟净断面积0.16m 2。 第七节确定巷道掘进断面积 主石门巷道掘进断面积：

根据《设计守则》表6-1-62公式得：

巷道设计掘进宽度B 1=B+2T=3600+2x70=3740mm

巷道计算掘进宽度B

2=B

1

+2δ=3740+2x75=3890mm

巷道设计掘进高度H

1=H+h

b

+T=3215+220+70=3505mm

巷道计算掘进高度H

2=H

1

+δ=3505+75=3580mm

巷道设计掘进断面面积S

1=B

1

+h

3

)=3740x+1458)=2

mm.取S1=2m

巷道计算掘进断面积S

2=B

2

+h

3

)=3890x+1458)=2

mm.取S2=2m

第八节道岔参数计算

根据实际情况，选用ZDK622/4/12双轨单开道岔，其主要参数为：辙岔角α=14o2，10，，，a=3462mm,b=3588mm,L=7050mm,R=15m

H=Rcosα+bsinα=15422mm

D=bcosα-Rsinα=3726mm

θ=arcos[(H-500-b

2)/(R+b

3

)]=

l 1=(R+b

3

)sinθ±D=10609+1812=12441mm

WN=B

3cosθ+500+B

2

=6603mm

MN=B

3

sinθ=1352mm

L1=l1+5000+5000=22441mm

L0=(WN-B1)/i=13015mm

y=L1-MN-L0=8074mm

第二章巷道施工方法

第一节.施工方法的选择

此次施工的巷道地质条件较好，再考虑到施工和经济方面的因素，采用一次成巷的方法，既在巷道施工中的掘进、永久支护、水沟掘砌三个部分工程视为一个整体，在一定距离内，按设计及质量标准要求，相互配合，前后连贯地、最大限度地同时施工，一次做成巷道，不留收尾工程。

第二节.施工程序

（一）炮眼布置

巷道采用激光指向仪定向，中线为巷道断面正中心。应用气腿式凿岩机打眼，多台钻机同时作业，打眼时同时打出锚杆孔。炮眼深度为2.2m，槽眼。

（二）爆破作业

巷道施工采用光面爆破技术。使用2号岩石硝铵炸药226卷，共；毫秒延期电雷管55个，全断面一次爆破；掏槽方式为五星式掏槽，掏槽眼4个（一个中心空眼）。爆破原始条件以及、爆破参数及预期爆破效果见下表：

爆破原始参数

第三章巷道掘进通风

第一节.确定通风方式

巷道掘进过程采用局部扇风机通风。通风方式为混合式通风。

第二节.掘进通风设备选择

由于通风距离较近，可选用400mm直径的风筒，按照通风速度4m/s计算，风量

Q=SV=0.16m3/s=9.6m3/min，故选用JBT-41型号通风机。电机功率2KW，级数1.质量

120kg。

第四章装岩与调车

第一节装岩工作

考虑到巷道断面跨度大，装岩机的维修、操作，选用YP-60型耙斗装岩机，生产能力80~100m3/h，铲斗容积0.6m3，长度7725mm，宽度1825mm，工作时最大高度2340mm，2台。第二节：调车工作

根据巷道特点，采用菱形浮放道岔调车；两列机车可在两条轨道上交替装岩，大大提高装岩效率。

第五章巷道支护

第一节确定永久支护材料，结构形式，规格和质量的要求

由于本巷道围岩性质比较稳定，故选用喷射混凝土支护，强度C30，喷射厚度80mm。

第二节永久支架架设方法及施工组织管理

混凝土喷射用转子-Ⅱ型喷射机（如《井巷工程》图5-26），工作时，电动机通过减速器带动旋转体，搅拌器和拨料机板旋转，料斗中的混合材料被均匀拨出旋转体的料槽中。当装满料的料槽对准出料弯头时，内圈的气室也恰好对准进风管，于是混合料被压气压入出料弯头和输料管，在喷头处与水混合喷向岩面。

第三节计算永久支护每米巷道材料消耗

每米巷道拱与计算掘进体积为：V

1=S

2

*1=*1=14.1m3

每米巷道墙脚计算掘进体积V

1

=*(T+ )*1=*+*1=3m

每米巷道拱与墙喷射材料消耗V

2=[(B

2

-T

1

)T

1

+2h

3

T

1

]*1=3

m

每米巷道墙脚喷射材料消耗V

4=*1=**1=3

m

每米巷道喷射材料消耗（不包括损耗量）V=V

2+V

4

=+=3

m

每米巷道锚杆消耗（仅拱部打锚杆）/N=[2(P1/2M)+1]//

M

式中，P1为计算锚杆消耗周长，P

1==*=6.8m;M,/

M为锚杆间距、排距，a='a=0.9m。

故P1/2M==,取为4，故/N=9/=10根

折合重量为10*[(l+π2(/2)d ρ]=40.93kg 。其中，l 为锚杆深度，l=2.0m ，0.05m 为

露出长度；d 为锚杆直径，d=18mm ；ρ为锚杆材料密度，ρ=7850kg/3m 。

每排锚杆数'N *=10*=9根

每米巷道锚杆注孔砂浆消耗V0='N l(K M S S -),其中K S ，M S 分别为锚杆孔和锚杆的断面积。则V 0=10*****2m 每米巷道粉刷面积Sn=3B +22h ,其中B 3为计算净宽，B 3=B 2-2T=4.15m 故Sn=*+2*=2m

第六章掘进期间辅助工作

第一节临时支架工序的时间安排和安全措施

在掘进过程中，每前进10米左右，就应进行临时支架，支架采用钢支架为最好。 第二节轨道及管路（压风管，水管，风管）接长的时间安排

轨道铺设应平直，采用钢筋混凝土轨枕，60min 。压风管、水管、风管，设在人行道侧巷道顶部；动力电缆设在非人行道一侧，通讯、信号电缆挂在人行道侧，用槽钢或角钢将管子支托在人行侧的顶部。压风管接长时间20min ，水管20min ，风筒20min 。

注意风筒接长时不能停风，风筒口到工作面距离应该满足通风设计要求。 第三节简述压气供应和工作面排水方式

压气压力要充足,保证工作面风压不低于.必须尽量减少管路损失,防止压气漏损.局部通风机离巷道口的距离不小于10米.矿内空气中氧含量不得低于20%，有人工作或者到达的巷道内二氧化碳浓度不大于%；一氧化碳的浓度（按体积计算）不得超过%，按重量计算不得超过毫克/升；氮氧化物不得超过%；硫化氢含量不得超过%；二氧化硫含量不得超过%。作业场所空气中粉尘浓度：含游离二氧化矽大于10%者，不得超过二毫克每立方米；小于10%，不得超过10毫克每立方米。

水沟的坡度与巷道相同,为千分之三，以利于水流顺畅.为避免泥砂沉积沟底,规定最小流速不地小于0.5米/秒.

井巷电源应采用分列运行方式,一回路运行时另一回路必须带电备用,以保证供电的连续性.10KV 及以下的架空电源线路不得共杆架设.严禁由地面中性点直接接地.井下不得带电修检,搬迁电气设备,电缆和电线.容易碰到的,裸露的带电体及机械外露的转动和传动部分必须加装护罩或遮拦等防护措施

第四节掘进测量工作

在掘进工作进行中，每前进10m 就应作一次延伸测量，确保巷道的平直，测量主巷的平直一般用巷道的中轴线来完成。测量坡度是否满足要求则可用边墙来完成。（具体测量方法及步骤参照《矿山测量守则》）

每次炮眼的钻孔应该按照设计的位置进行测量定位。

验收测量巷道起点标高与设计规定误差控制在100mm 以内，施工中注意巷道底板的平整，局部凸凹不平度不超过设计规定100mm ，巷道坡度符合设计规定，局部允许误差为±%，从中线到任何一帮的距离不得小于设计规定值，水沟深度和宽度的允许误差为±30mm ，上沿的高度允许误差为±20mm ，水沟坡度应符合设计要求。

第七章掘进循环图表的编制

第一节选择合理的施工作业方式和循环方式

按照《采矿设计手册》一年工作300d ，考虑到晚上工人的精神状况，分4个班轮流作业，其中1个班整修，3个班正常作业，则每个作业班运煤量约为1000吨，煤车运行速度控制在s ，考虑装卸用时每趟车需要约40分钟。设计双轨运输一个班可运输16次，采用两量ZK10—9/250架线式电机车牵引吨的矿车每次列车15节。

第二节确定循环进尺

考虑岩巷施工中凿岩机的具体情况，眼深为1.8m ，每两小时一个循环，每循环进尺1.62m ，每班三个循环，每天四班。

第三节.确定各工序的循环时间 T ——掘进一个循环所需要的总时间 T=

每班循环次数

分每班工作时间)

(=120（min ）

T 1——交接班时间，20min 。

N ——工作面炮眼总个数，按实际布置数经最后验算代入约为53个。 t ——一个炮眼装药所需时间，取。

A ——在工作面同时装药的小组数，对于装药人员要符合《安全规程》的规定，取2组。

T 4——放炮通风时间，取20min 为宜。

——钻眼工作单行作业系数，取。

V ——凿岩机的实际平均钻速，460mm/min ，查（《巷道工程设计与施工技术》P199表24-38）

m ——同时工作的凿岩机台数，取4台。 S ——巷道掘进断面积，15.9m 2

η——炮眼利用率（一般为～），取。

n ——工作面同时工作的装岩机台数，1台。

p ——装岩机实际生产率（指实体岩石），计算取17m 3/h 。

根据现场实际经验，装岩机实际生产率（实体）约为铭牌生产率的30～40%,对于不便计算p 的装岩机可按比例确定p 。

第四节绘制图表及综合工作队组成，人员配备循环图表

第二部分图表

见附表

主要参考文献

【1】《井巷工程》…………………..中国矿业大学出版社（主编：东兆星吴士良2004年1月）【2】《实习设计指导书》…………..重庆大学资源与环境科学院（主编：曹树刚2006年11月）【3】《煤矿矿井采矿设计守则上册》…………….煤炭工业出版社（主编：吴志羲1984年12月）