井巷工程课程设计.docx

井巷工程课程设计设计人：学号：指导老师：设计题目： 某煤矿年设计能力为90万，为低瓦斯矿井，采用中央分列式通风，其最大涌水量为 300m3/h通过该矿第一水平翼运输大巷的涌量为160m3/h,采用ZK10—9/550架线式电机车牵引3t矿车 运输大巷穿过的岩层为中等稳定，岩石的坚固性系数F=4~6，大巷需通的风量为28m3/s巷 道内敷设一趟直径为200mm的压风管和一趟直径为100mm的水管试设计该运输大巷直线段的断 面及掘进施工爆破参数等在双轨左侧设有一交岔点，连接与该大巷垂直的一条平巷机车的运行速度为5m/s，交岔点材 料石砌碹支护试对该道岔点进行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90万吨矿井的第一水平运输大巷，一般服务年限在20年以上，采用900mm规矩的双轨运输 大巷，其净宽在 3m 以上，又穿过中等稳定的岩层，故选用钢筋砂浆锚杆和喷射混凝土支护，巷 道为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查表 3-1 可知 ZK10--9/550 电机车 A1=1360mm、高 h=1550mm； 3t 矿车宽 1200mm 高 1400mm根据《煤矿安全规程》，取巷道人行侧道宽840mm，非人行道一侧宽a=400mm。

又查表6-1-4， 知本巷双轨中线距离b=1600mm，则两电机车之间的距离为 1600-(1360/2+1360/2)=240mm 故巷道净宽度 B=a1+b+c1=(400+1360/2)+1600+(1360/2+840)=4200mm.(二) 确定巷道拱高 h0半圆拱形巷道拱高h0=B/2=4200/2=2100mm.半圆拱半径R=h0=2100mm.(三) 确定巷道壁高 h331．按架线电机车导电弓子要求确定 h33由表 6-1-5 中半圆形巷道拱高公式得h 2h +hc- {(R — n)2 — (K + b )23 4 % 1式中，h为轨面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》取h=2000mm； he为道床总高度查表446-1-1选30kg/m钢轨，再查表3-7得h =410mm，道渣高度h=220mm； n为导电弓子距拱璧安全距cb离，取n=300mm； K为导电弓子宽度之半，K=718/2=359,取K=360mm； b为轨道中线与巷道中线 1的距离，b =B/2-a =4200/2-1080=1020mm.11故 h 22000+3603\'(2100—300)人2 — (360 +1020)人2=1204mm2•按管道装设要求确定h3h 三h +h +h - RA2 — (K + m + D / 2 + b2)A25 7bh为管子悬吊件总高度，取7式中，人厶为渣面至管子底高度，按《煤矿安全规程》取h5=1800mm； h=900mm； m为导电弓子距管子间距，取m=300mm； D为压气管法兰盘直径，D=335mm；为轨道中7线与巷道中线间距， b=B/2-C1=4200/2-1515=585mm.2故 h 21800+900+220-苇 21032 - (360 + 300 + 335/2 + 585)人2 =1366mm3 N3•按人行道高度要求确定h3h 21800+h - ；RA2 — (R — j )A23 b式中，j为距巷道壁的距离。

距壁j处的巷道有效壁高不小于2100mm, 一般取j=200mmh 21800+220- {1800A2 - (1800 — 200)A2 =1195mm3综上计算，并考虑一定的余量，确定本巷道壁高h3=1500则巷道高度H=h0+h3 - hb=1500-200+2100=3400mm四) 确定巷道净断面面积S和净周长P由表 3-8 得净断面积S=B（+h2）式中，h2为道渣面以上巷道的壁高，h =h-hb=1500-200=1300mm232=净周长 P=+2h2=*4200+2*1280=13354mm=.（五） 道床参数的选择根据本巷道通过的运输设备，选用30kg/m钢轨，其道床参数he、hb分别为360mm,200mm,道渣面至轨面高度ha=hc-hb=360-200=160mm.采用钢筋混凝土轨枕六） 道岔交岔点平面尺寸：1 水平巷道的设计水平巷道选用半圆拱形断面这里主要计算水平巷道的净宽查表 3-1 可知 ZK10—9/550 电机车 A=1360mm、高 h=1550 买卖；3t 矿车宽 1200mm 高 1400mm1根据《煤矿安全规程》，取巷道人行侧道宽840mm，非人行道一侧宽a=400mm。

本巷道轨道布置为单轨，故巷道净宽度：B=a1+c1=（400+1360/2）+（1360/2+840）=2600mm.2 道岔交岔点平面尺寸为满足矿井井下运输、管线布置、通风、行人和安全的要求，巷道交岔点的布置和断面尺 寸设计如下：由机车型号ZK- 9/550、3t固定式矿车，根据表6-2 - 1选ZDK930/6/30单开道岔，查表5-1-9得a=5160mm,b=6940mm,辙叉角a =9° 27’ 44〃支巷对主巷的转角5 =90°交岔点 道岔处的中间断面应加宽，在非分岔一侧加宽250mm,分岔一侧加宽150mm主巷加宽段净宽B]=B+250+150=4200+250+150=4600mm,其轨道中心线至边墙的距离b =a +150=(1360/2+400)+150=1230mm主巷的净宽为B2 =B=4200mm,主巷的轨道中线至柱墩一侧边墙的距离为b =a =1360/2+400=1 080mm曲线巷道的净宽 B =B+ A1+A2+A Sp=2600+100+100+7=2807mm.取 B =2810mm.其中，查表336-1-10和6-1-11取A1=A 2=100mm.查表6-1-14 A Sp=7mm.曲线巷道的轨道中线至柱墩一侧边墙 的距离为 b = (1360/2+400) +100=1180mm.3柱墩的宽度为500mm,轨道的曲率半径R=30000mm。

根据表6-2-3计算公式得：曲率中心0的位置距基本轨中心线的纵轴长度” nH=Rcos +bsin =30000cos9° 27’ 44〃 +6940sin9° 27’ 44〃 =30609mm曲率中心0的位置距离基本轨起点的横轴长度” nJ=a+bcos -Rsin =5160+6940cos9° 27’ 44〃 -30000sin9° 27’ 44〃 =7074mm曲率中心0与支巷起点T连线0T与0点到主巷中心线的垂线的夹角30690 —1080 — 50030000 +1180=20°59’H - b - 500— o —=arccos 2 =arccosR + b基本轨起点至变断面终点的水平距离0P=J+(R-B +b )sin =7074+(30000-2810+1180)sin20° 59’ 42〃 =17239mm 33WM \WN2 + NM2父岔点取大断面宽度 = ,式中，WN =B cos0 +500+B2 =2810cos20° 59’ 42〃+500+4200=7323mm3NM =B sin0 =2810sin20° 59’ 42〃=1007mm3故WM =『73232 + 10072 =7392mm。

曲率中心0的位置距离辙岔点的横轴长度为DD=bcos-Rsin=6940cos9° 21' 44〃-30000sin9° 21' 44〃=1914mm自辙岔点至柱墩面的 距离 11 = (R+b )sin0 +D=(30000+1180)sin20° 59' 42〃+1914=13085mm3自基本轨起点起至柱墩面的距离 L1=l1+5000+5000=13085+10000=23085mm为了计算交岔点的变化，需确定斜墙WQ的斜率i 0，先按预定的斜墙起点（即变断面起点）求算斜率io,然后选用与它最相近的固定斜率i,即:i 0=WN + 250 - B7392 + 250- 460017239根据i 0的值，选取i=WN - B 7323 - 4600故断面变化段水平距离L 0 = i 1 = 0~— =13615mmi 0.2于是，变断面的起点至基本轨起点的距离:y=L 1-L 0 - NM =23085-13615T001=8463mm第三节风速校核巷道净断面积由式 3-9 校核巷道净断面面积值查表6-1-1，知Vmax=8m/s已知通过大巷风量Q=28ma/s，代入下式 V=Q/S=28/=W8m/s设计的大巷断面面积，风速每超过限定，可以使用。

第四节确定支架规格年产90万吨矿井的第一水平运输大巷，一般服务年限在20年以上，其净宽在3m以上，又穿过中等稳定的岩层，故选用钢筋砂浆锚杆和喷射混凝土支护第五节巷道水沟尺寸选择及管线布置已知通过本巷道的水量为300ma/h,现采用水沟坡度%，查表3-11得：水沟深450mm、水沟上下宽 均为500mm,水沟净断面积，水沟掘进断面面积,每米水沟盖板用钢筋，混凝土水沟用混凝土.管子悬吊在人行道一侧，电力电缆挂在非人行道侧，通信电缆挂在管子上方，管子悬挂高 度为，通信电缆与管子之间相距；电力电缆悬挂高度为，同压电缆相距50mm,高低压电缆之间 相距100mm如附件图（巷道断面设计.CAD）所示：第六节确定巷道掘进断面积（一）选择支护参数本巷道采用锚喷支护，根据巷道净宽、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，间距a=排距a'=锚杆直径d=18mm，喷射混凝土厚T1=80mm,锚 杆外露长度 T2=50mm.故支护厚度 T=T1=80mm由表 3-8 计算式得:巷道设计掘进宽度 B1=B+2T=4200+2*80=4360mm巷道计算掘进宽度 B2=B1+2e=4360+2*75=4510mm巷道设计掘进高度 H1=H+hb+T=3400+220+80=3700mm巷道计算掘进高度 H2=H1+e=3700+75=3775mm巷道设计掘进面积2取 S1=2取 S2=（二）计算巷道掘进工程量和材料消耗量由《煤矿安全规程》表 6-1-62 计算公式得： 每米巷道拱与墙计算掘进体积 V==S *1=*1=12每米巷道墙角计算掘进体积 V1=*（T+e）*1=*（+）=每米巷道拱与墙喷射材料消耗 V2=[(B -T )T1+2h T ]*1=2 1 3 1每米巷道墙角喷射材料消耗 V4=*1=**1=每米巷道喷射材料消耗(不包括损耗量)V二V+V二+二24每米巷道锚杆消耗(仅拱部打锚杆)N' = [2 (P' /2M) +1]/M'1式中，P'1为计算锚杆消耗周长，P' ==*=; M、M'为锚杆间距、排距，a二，a'=.1故 P' /2M= (2*)二，故 N'二(2*+1) /二根1折合重量为*[ (l+)n (d/2)2p ]=*[ ( + ) ** (2) 2*7850]=.其中，l为锚杆深度，l=,为露出长度；d为锚杆直径，d=18mm;P为锚杆材料密度，P =7850kg/m3.每排锚杆数为N *=*=心9根。

每米巷道锚杆注孔砂浆消耗V =N'l。