井巷工程课程设计

井巷 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 课程作业 巷道断面设计 设计题目        井巷断面设计                      院    系        安全科学与工程学院                专    业        安全工程                        班    级        安全连1201班                        姓    名        刘晓晨                            学    号        311201010217                      指导老师        高保彬                            完成日期        2015年03月28日                  前言 煤炭工业是国民经济中的基础工业，我国能源结构以煤为主的格局在今后较长的一段时间内不可能改变，国民经济的发展将对煤炭产业的增长提出更高的要求。而煤炭工业生产的发展，又取决于煤炭工业基本建设及开拓延伸工作能否及时的、持续不断的提供煤炭的场地。所以为了更好的将所学到的知识运用到实践当中，学习巷道断面设计十分重要。 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。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与 步骤 新产品开发流程的步骤课题研究的五个步骤成本核算步骤微型课题研究步骤数控铣床操作步骤 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、支护参数与道床参数、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 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 和每米巷道工程量及材料消耗表。 刘晓晨 2015年3月28日 目录 设计条件……………………………………………………4 选择巷道断面形状…………………………………………4 确定巷道净断面尺寸………………………………………5 确定巷道设计掘进断面尺寸和计算掘进断面尺寸………9 布置水沟和管线……………………………………………11 计算巷道进工程量及材料消耗……………………………12 绘制巷道断面施工图、编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗表…………………………………………………14 结束语………………………………………………………17 1.设计条件 兖州矿业集团济宁三号井为1998年投产的现代化大型矿井，设计生产能力为5Mt/年，服务年限为81年。采用立井开拓、单水平倾斜大巷条带开采。地面标高+38m，生产水平为－520m，属低沼气矿井。通风方式为中央并列式通风，井下最大涌水量为450m3/h，通过第一水平东运输大巷的流水量为260m3/h，风量为55m3/s；采用ZK7－6/250直流架线电机车牵引3t矿车运输。内设压风管φ108×4.0一路和供水管φ76×3.0焊接钢管一路，另设动力、照明、通讯和信号电缆各一路。大巷穿过的岩层有砂岩、泥岩，主要以泥岩为主，实测围岩松动圈：砂岩为0.7~1.2m，泥岩为1.5~1.9 m。 试设计运输大巷直线段的断面，并计算单位工程掘进工程量和材料消耗量，绘制巷道断面施工图。 2.选择巷道断面形状 表1 断面形状   适用条件 半圆拱形   目前开拓，准备巷道，而硐室普片采用的断面形状，多在顶压大侧压小，无底鼓得条件下使用。 圆弧拱形   由于光爆锚喷支护的推广，拱部成型好，施工方便，多用于准备巷道。当跨度较大时，较半圆拱形断面利用率高。 三心圆拱形   与半圆拱形相比，拱顶承压能力差，但断面利用率较高，适用于围岩坚硬的开拓巷道、上（下）山和硐室。 梯形   顶板暴露面积较矩形小，可减少顶压，能承受稍大的侧压，多用于采区巷道。 矩形   断面利用率较高，多用于顶压，侧压都较小，维护时间不长的回采巷道。 马蹄形   用于围岩松软，有膨胀性，顶、侧压力很大，且有一定底压的巷道。 圆形   围岩松软、四周压力均很大，用其他形状不能抵抗围岩压力时采用。 椭圆形   当巷道四周压力很大，且分布不均时，根据顶压和侧压的大小，采用竖直或水平布置。 不规则形   在薄煤层中，为了不破坏顶板，使顶板保持一定的稳定性，断面形状视煤层赋存条件而定。       年产量5Mt矿井的第一水平运输大巷，一般服务年限在80年以上，采用900mm轨距双轨道运输的大巷，其净断面宽在3m以上，有穿过砂岩、泥岩为主的中硬岩层，故选用螺纹钢树脂锚杆与锚喷混凝土支护，圆弧拱形端面。 3.确定巷道净断面尺寸 3.1确定巷道净宽度B 表2 运输设备类型 宽度(A) 高度（H） 运输设备类型 宽度（A） 高度（H） ZK-710—67-9/250架线式电机车 1060-1360 1550 XK8-6/110A蓄电池电机车 1054 1550 ZK14-79/550架线式电机车 1335 1600 1吨固定式矿车 880 1150 ZK10-67 9/550-7C架线式电机车 1050 1212 1350 1600 1.5吨固定矿车 1050 1150 XK2.5-6/48A蓄电池电机车 920 1550 3吨底卸式矿车 1200 1400       TD75固定式输送机 1515 1200       SPJ-800吊挂胶带输送机 1200 900             查表2知ZK7-6/250电机车宽A1=1060mm，高h=1550mm;3t矿车宽1200mm，高1400mm。 表3 运输方式 直线部分 曲线部分 1吨或0.5吨矿车 1.5吨矿车 3吨矿车 600毫米轨距电机车 900毫米轨距电机车 1200 1300 1600 1300 1600 1300 1600 1800 1600 1900       根据《煤矿安全 规程 煤矿测量规程下载煤矿测量规程下载配电网检修规程下载地籍调查规程pdf稳定性研究规程下载 》，取巷道人行道宽c=840mm，非人行道一侧宽a=400mm。又查表3知本巷双轨中线距b=1600mm，两侧电机车之间距离为 1600-（1060/2+1060/2）=540mm>200mm 故巷道净宽度: B=a1+2A+c1+t= 400+1060*2+540+840=3900mm 3.2 确定巷道拱高h0 圆弧形巷道拱高h0=B/3=1300mm 圆弧形巷道半径：由勾股定理（R-B/3）2+(B/2)2=R2得 R=13B/24=2112.5mm 3.3 确定巷道高h3 1、按架线电机车导电弓子要求确定h3 由《井巷工程》表4-4中圆弧拱形巷道壁高公式得 h3≥h4＋hc＋ - 式中 h4——轨道起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》取h4=2000mm hc——道床总高度。查表《井巷工程》表4-9选择30kg/m钢轨，在查表4-11的hc=410mm，道渣高度hb=220mm n——导电弓子距壁安全距离，取n=300mm K——导电弓子宽度之半，K=718/2=359,取K=360mm b1——轨道中线与巷道中线间距，b1=B/2-a2=2100-(400+1360/2)=1020mm 所以h3≥2000+410+ － =2047.5mm 2、按管道装设要求确定h3 h3≥h5＋h7＋hb+ － 式中 h5——道渣面至管子底高度，按《煤矿安全规程》取h5=1800mm h7——管子悬吊件总高度，取h7=900mm m——导电弓子距管子间距，取m=300mm D——压气管法兰盘直径，D=108mm B2——轨道中线与巷道中线间距， b2——轨道中线与巷道中线间距，b2=B/2-c=3900/2-(840+1060/2)=580mm 所以 h3≥1800+900+220+ － =2062.7mm 3、按人行道高度要求确定h3 h3≥1800＋hb+ － 式中，j为距巷道壁的距离。距墙壁j处的巷道有效高度不小于1800mm。j>=100mm，一般取200mm 所以 h3≥1800+220+ － =1935.3mm 综上计算，并考虑一定的余量、确定本巷道壁高为h3=2100mm，则巷道高度为H=h3-hb+h0=2100-220+1300=3180mm 3.4 确定巷道净断面积S和净周长P 由《井巷工程》查表4-6得净断面积 S=B*（0.24B+h2） 式中 h2——道渣面以上巷道壁高，h2=h3-hb=2100-220=1880mm 所以 S=3900*（0.24*3900+1880）=10982400mm2=11.0m2 净周长P=2.27*3900+2*1880=12613mm=12.6m 2.5 由风速校核巷道净断面积 由《井巷工程》查表4-8，知Vmax=8m/s，已知通过大巷风量Q=55m3/s,代入公式 V=Q/S=55/11.0=5.0＜8m/s 设计的大巷净断面面积，风速没有超过规定，可以使用。 4.确定巷道设计掘进断面尺寸和计算掘进断面尺寸 4.1 选择支护参数 采用锚喷支护，根据巷道净宽3.9m、大巷穿过的岩层有砂岩、泥岩，主要以泥岩为主、服务年限大于80年等条件，确定选用锚固可靠、锚固力大的树脂锚杆，杆体为Φ18mm螺纹钢，每孔安装两个树脂药卷，锚固长度≥700mm，设计锚杆预紧力≥40kN，锚固力≥80kN。锚杆长度2.0m，成方形布置，其间排距0.80m×0.80m，托板为8mm厚150mm×150mm的方形钢板。喷射混凝土层厚T1=100mm，分两次喷射，每次各喷50mm厚。故支护厚度T=T1=100mm。 4.2 选择道床参数 根据巷道通过的运输设备，已选用30kg/m钢轨其道床参数ｈｃ与ｈｂ分别为410mm和220mm，道渣面至轨道面高度为ha=hc-hb=410-220=190mm，采用钢筋混凝土轨枕。（查《井巷工程》表4-10与表4-11） 4.3 确定巷道掘进断面尺寸 由《井巷工程》表4-6计算公式得： 巷道设计掘进宽度  B1=B+2T=3900+200=4100mm=4.1m 巷道计算掘进宽度  B2=B1+2δ=4100+2*75=4250mm=4.25m 巷道设计掘进高度  H1=H+hb+T=3220+220+100=3540mm=3.54m 巷道计算掘进高度  H2=H1+δ=3540+75=3615mm=3.615m 巷道设计掘进断面积S1=0.24B2+1.27BT+1.57T2+Bh3=0.24*39002+1.27*3900*100+1.57*1002+3900*2100=12351400mm2    取S1=12.4m2 巷道计算掘进断面积 S2=0.24B2+1.27BT+1.57T2+0.24T+0.1B+0.01+B2h3 =0.24*39002+1.27*3900*100+1.57*1002+0.24*100+0.1*3900+0.01+4250*2100=13086814mm2 取S2=13.1m2 5.布置水沟和管线 5.1 水沟布置 已知通过巷道的水量为260m3/h，现采用水沟坡度为5‰，由《井巷工程》查表4-12得：水沟深度400mm，宽400mm，水沟净断面积为0.16m2,水沟掘进断面积为0.203m2,每米水沟盖板用钢筋1.633kg，混凝土0.0276m3,水沟用混凝土0.133m3。 5.2 管线布置 管道的布置要考虑安全、架设与检修的方便，一般应符合如下要求： 管道应布置在人行道一侧，管道的架设一般采用托架、管墩及锚杆吊挂等方式，并要考虑检修的方便；若架设在人行道上方管道上方，管道下方距道渣或水沟盖板的垂直高度不应小于1800mm，若架设在水沟上，应以不妨碍水沟清理为原则。锚喷支护的主要运输巷道，可将管路锚吊在行人侧的顶部。 当管道与管道呈交叉或平行布置时，应保证管道之间有足够的更换距离。管道架设在平巷顶部是时，应不妨碍其他设备的维修与更换。 管道与运输设备之间必须留有不小于200mm的安全距离。 电缆布置一般有如下要求： 电力电缆和通讯电缆一般不要敷设在巷道的同一侧。如受条件限制设在同一侧时，通讯电缆设在动力电缆上方0.1m以上的距离处，以防电磁场作用干扰通讯信号。 2、电缆与压风管、供水管在巷道同一侧敷设时，必须敷设在管子上方，并保持0.3m以上的距离。 3、电缆悬挂高度应保证当矿车掉道时不会撞击电缆，或者电缆发生坠落时，不会落在轨道上或运输设备上，所以电缆悬挂高度一般为1.5~1.9m，电缆到巷道顶板的距离不小于300mm；电缆两个悬挂点的间距不大于3.0m；电缆与运输设备之间距离不小于0.25m，电缆与风筒相互之间应保持0.3m以上距离。 4、高压电缆和低压电缆在巷道同侧敷设时，相互之间距离大于0.1m以上。高压电缆之间、低压电缆之间的距离不得小于50mm，以便摘挂方便。 5、有煤尘瓦斯突出煤层中的回风巷，禁止设置动力电缆。 6.计算巷道进工程量及材料消耗 由《井巷工程》查表4-6计算公式得： 每米巷道拱与墙计算掘进体积  V1=S2*1=13.1m2 每米巷道墙脚计算掘进体积  V3=0.2*(T+δ)=0.2*(0.10+0.75)=0.04m3 每米巷道拱与墙喷射材料消耗V2=(1.27B+1.57T+0.24)*T1+2h3 T1=(1.27*3900+1.57*100+0.24)*100+2*2100*100=0.0.931m3 每米巷道墙角喷射材料消耗  V4=0.2T1=0.2*0.10=0.02m3 每米巷道喷射材料消耗（不包括损失） V=V2+V4=0.931+0.02=0.951m3 每米巷道锚杆消耗  N=(P1-0.5a)/MM′ 式中  P1——计算锚杆消耗周长，P1=1.27B+2h3 M、M′——锚杆间距、排距，M=M′=0.8m 所以    N=（9.153-0.5*0.8）/（0.8*0.8）=13.68根 折合重量为： N*[lπ(d/2)2ρ]= 13.68*[2.0*π*(0.018/2)2*7850]=54.63kg 式中  l——锚杆长度，l=2.0m d——锚杆直径，d=18mm ρ——锚杆材料密度，ρ=7850kg/m3 由于每根锚杆安装2个树脂药卷，则每米巷道树脂药卷消耗 M=2*N=2*13.68=27.36根 每排锚杆数为      N*0.8=13.68*0.8=11根 每排树脂药卷数    M*0.8=27.36*0.8=22根 每米巷道粉刷面积  Sn=1.27B3+2h2 式中 B3——计算净宽，B3=B2-2T=4250-200=4050=4.05m 所以    Sn=1.27*4.05+2*1.92=9.0m2 7.绘制巷道断面施工图、编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗表 根据以上计算结果，按1:50比例绘制出巷道断面图，并附加上工程量及材料消耗量表 运输大巷特征 表4 围岩类别 断面面积/㎡ 设计掘进尺寸/mm 喷射厚度/mm 锚杆/mm 净周长/m 净断面 设计掘进 宽 高 型式 排列方式 间、排距 锚杆长 直径 Ⅲ 11.0 12.4 4100 3540 100 螺纹钢树脂锚杆 方形 800 2000 18 13.3                         运输大巷每米工程量及材料消耗 表5 围岩类型 计算掘进工程量/ m3 锚杆数量 材料消耗/mm 粉刷面积/㎡ 巷道 墙脚 喷射材料/ m3 锚杆 钢筋/kg 树脂药卷/支 Ⅲ 13.1 0.04 13.68 0.9.51 54.63 27.36 9.0                 断面施工图 结束语 本次设计虽然严格按照 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 来进行，但本人认为在真正进行设计时，还要根据具体的实际情况来确定。通过这次的设计，我对进行断面设计有了更深程度的理解，设计时一定要考虑到众多因素，我从中学习到了很多，在此，我也十分感谢老师对我们的教导。