井巷工程巷道断面课程设计

第一章 巷道断面设计 某煤矿， 年产设计能力为 90 万吨， 矿井属于低瓦斯矿井， 中央分列式通风， 井下最大涌水量为 320m 3/h。 通过该矿井第一水平东翼运输大巷的流水量为160 m 3/h，采用 ZK10—6/250架线式电机车牵引 1.5T矿车运输。该大巷穿过中等稳定 的岩石，岩石坚固性系数 f=4～6,大巷需通过的风量为 28 m 3/s。巷道年内敷设 一趟直径为 200㎜的风压管和一趟直径为 100㎜的水管。 试设计运输大巷直线段 的断面，及施工组织设计。 设计内容： （1 ）巷道断面的形状选择及尺寸的确定 （2 ）巷道施工 （3 ）施工组织管理 （4 ）安全技术措施 一、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 600㎜轨距双轨运输大巷，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。 二、确定巷道断面尺寸 （一）确定巷道净宽度 B 查表 3-1可知 ZK10—6/250电机车宽 A1=1060mm、高 h=1550mm；1.5t矿车 宽 1050mm、高 1150mm。 根据 《煤矿安全规程》 ， 取巷道人行道宽C=840mm， 非人行过一侧宽a=400mm。 又查表 3-2知本巷双轨中线距 b=1300mm，则两电机车之间的距离为 1300—（1060/2+1060/2）=240mm 故 巷 道 净 宽 度B=a1+b+c1=(400+1060/2)+1300+(1060/2+840） =930+1300+1370=3600mm。 （二）确定巷道拱高 h0 半圆拱形巷道的拱高 h0=B/2=3600/2=1800mm。半圆拱半径 R=h=1800mm。 （三）确定巷道壁高 h3 1.按架线电机车导电弓子要求确定 h3 由表 3-8中半圆拱形巷道拱高公式得 h3≥h4+hc— 2 1 2)(n)-(RbK  式中，h4 为轨面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》取h4=2000mm； hc 为道床总高度。查表 3-5选 24kg/m钢轨，再查表 3-7得 hc=360mm,道渣高度 hb=200mm；n为导电弓子距拱壁安全间距，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间距，b=B/2—a=3600/2— 930=870mm。 故 h3≥2000+360— 22)270360()3001800( =1502mm 2.按管道装设要求确定 h3 h3≥h5+h7+hB— 2 2 22/K-R）（bDm 式中，h5 为渣面至管子底高度，按《煤矿安全规程》取h5=1800mm；h7 为 管子悬吊件总高度，取 h7=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； b2 为轨道中线与巷道中线间距，b=B/2—C=3600/2 —1370=430mm。 故 h3≥1800+900+200— 22)4302/335300360(1800 =1613mm。 3.按人行高度要求确定 h3 h3≥1800+hb— 22j)-(R-R 式中，j为距巷道壁的距离。距壁j处的巷道有效高度不小于1800mm。 j=100mm，一般取 j=200mm。 故 h3≥1800+200— 22)2001800(1800 =1175mm。 综上计算，并考虑一定的余量，确定本巷道壁高为 h3=1800mm。则巷道高度 H=h3—hb+h0=1800—200+1800=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(0.39B+h2) 式中，h2 为道渣面以上巷道壁高，h2=h3—hb=1800—200=1600mm。 故 S=3600×(0.39×3600+1600)=10814400mm2=10.8m2 净周长 P=2.57B+2h2=2.57×3600+2×1600=12500mm=12.5m （五）用风速校核巷道净断面面积 用式（3-9）校核巷道净断面面积值。 查表 3-4，知 v=8m/s，已知通过大巷风量 Q=28m3/s，代入式(3-6)得 V=Q/S=28/10.8=2.56＜8m/s 设计的大巷断面面积、风速没超过规定，可以使用。 （六）选择支护参数 本巷道采用锚喷支护， 根据巷道净宽 3.6m、 穿过中等稳定岩层即属类围岩、 服务年限大于 10a等条件， 得锚喷支护参数： 锚杆长 1.8m， 间距 a=0.78≈0.8m， 排距a=0.8m， 锚杆直径d=18mm， 喷射混凝土层厚T1=100mm， 锚杆外露长度T2=50mm。 故支护厚度 T=T1=100mm。 （七）选择道床参数 根据本巷道通过的运输设备，已选用 24kg/m钢轨，其道床参数 hc、hb 分 别为 360mm和 200mm， 道渣面至轨面高度 ha=hc—hb=360—200=160mm。采用钢筋 混凝土轨枕。 （八）确定巷道掘进断面尺寸 由表 3-8计算公式得： 巷道设计掘进宽度 B1=B+2T=3600+2×100=3800mm。 巷道计算掘进宽度 B2=B1+2δ =3800+2×75=3950mm。 巷道设计掘进高度 H1=H+h+T=3400+200+100=3700mm。 巷道计算掘进高度 H2=H1+δ =3700+75=3775mm。 巷 道 设 计 掘 进 断 面 面 积S1=B1(0.39B1+h3)=3800× (0.39× 3800+1800)=12471600mm2。取 S1=12.5m2。 巷 道 计 算 掘 进 断 面 积S2=B2(0.39B2+h3)=3950× (0.39× 3950+1800)=13194075mm2。取 S=13.2m2。 三、布置巷道内水沟和管线 已知通过本巷道的水量为160m3/h， 现采用水沟坡度为0.3%， 查表3-11得： 水沟深400mm、 水沟宽400mm， 水沟净断面积0.16m2； 水沟掘进断面面积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。 管子悬吊在人行道一侧，电力电缆挂在非人行道一侧，通信电缆挂在管子 上方. 四、 计算巷道掘进工程量和材料消耗量 由表 3-8计算公式得： 每米巷道拱与墙计算掘进体积 V1=S2×1=13.2×1=13.2m3 每米巷道墙脚计算掘进体积 V1=0.2×(T+δ ) ×1=0.2×(0.1+0.075)× 1=0.04m3 每米巷道拱与墙喷射材料消耗 V2=1.57(B2—T1)T1+2h3T1×1=1.57(3.95— 0.10)0.10+2×1.80×0.10×1=0.96m3 每米巷道墙脚喷射材料消耗 V4=0.2T1×1=0.2×0.10×1=0.02m3 每米巷道喷射材料消耗（不包括损耗量）V=V2+V4=0.96+0.02=0.98m3 每米巷道锚杆消耗（仅拱部打锚杆） N′= M 1/2M)2(P 1  式中，P1 为计算锚杆