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1、1巷道施工设计与组织课程设计指导书安徽矿业职业技术学院能源系煤矿开采专业井巷工程课程二零一一年五月2目录一设计的目的二设计的任务三巷道断面的设计(一).已知参数(二).巷道断面形状的选择(三).确定巷道净断面尺寸(四).确定巷道设计掘进断面尺寸和计算掘进断面尺寸(1).支护参数的选择(2).道床参数的选择(3).巷道掘进断面设计(五).布置巷道管线(六).计算巷道掘进工程量及材料消耗量(七).绘制巷道断面施工图及编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗量表四巷道断面的施工(一).爆破参数的确定(二).选择钻眼爆破的器材(三)炮眼布置(四)选择装药结构与起爆方法(五)拟定爆破说明书和爆破参考图表
2、(六)定向与钻眼工作(七)钻眼爆破安全及注意事项(八)通风防尘及风机的选择(九)巷道支护(十)施工方法五装岩与运输（一） 选择装岩设备（二） 选择运输方式六施工组织循环图表的制定七结束语八参考文献3一设计的目的为了使我们对井巷工程这门课程中所学的基本知识、基本理论及基本方法有个全面系统的掌握，并进行井巷设计和施工设计。通过本设计，我们将对井巷工程课程有个深入的全面的了解，并学会利用各种工具书及参考文献资料，我们以团队协作的方式来解决设计中相关的问题。提高学生独立思考、认真处事、相互交流、合理解决设计中出现的问题的能力，使我们对井巷工程这门课程有了一个全面的认识，对该门课程所学到的知识、技能初步
3、达到一个学以致用的目的。二设计任务某煤矿山年设计能力为 150 万 t。该矿采用立井开拓，采用 10t 电机车 3t 矿车运输。该穿过中等稳定的石灰岩层和白云岩层，其坚固性系数为 f=68，斜井需要通过的风量为 60m3/s ，巷道掘进中估计涌水量为 23m3/h。巷道内敷设一趟直径为 300mm 的压风管，一趟直径为 300mm 的排水管和一趟直径为150mm 供水管。试进行该-400m 水平岩巷，i=3，的断面设计和施工设计。三巷道断面的设计(一) 已知参数1).矿井年生产能力为 150 万吨；2)巷道掘进中估计涌水量 23m 3小时；3). 采用 10t 电机车 3t 矿车运输；4).岩
4、巷穿过中等稳定的石灰岩层和白云岩层,其坚固性系数 f=68；5).岩巷需要风量为 60m3/s；6).巷道内敷设直径为 300mm 的压风管，一趟直径为 300mm 的排水管和一趟直径为 150mm 的供水管。(二). 巷道形状的选择井下巷道断面形状,按其结构的轮廓可分为折线型和曲线型两大类.前者如矩形、梯形、不规则形等；后者如半圆拱形、圆形拱形、三心拱形、马蹄形、椭圆形和圆形等。4巷道形状的选择依据表（摘自采矿设计工程设计手册 2554 页）巷道断面形状的选择，主要应考虑巷道所处的位置及穿过的围岩性质（即作业在巷道上地压的大小和方向） 、巷道的用途及其服务年限、选用的支架材料和支护方式、巷道
5、的掘进方法和采用的掘进设备等因素。一般情况下，作用在巷道上的地压和方向在选择巷道断面形状是起主要作用。当顶压和侧压均不大时，可选用矩形或梯形断面：当顶压较大、侧压较小时，则选用直墙拱形断面（半圆拱，圆弧拱或三心拱） ；当顶压、侧压都很大的同时底鼓严重时，就必须选用诸如马蹄形、椭圆形等封闭式断面。矿区富有的支架材料和习惯使用的支护方式，往往也直接影响道巷断面形状的选择。木支架和钢筋混凝土棚子，多适用于梯形和矩形断面。掘进方法和掘进设备对于巷道断面形状的选择也有一定影响。目前，岩石平巷掘进采用钻眼爆破方法占主要地位，它能适应任何形状的断面。近年来，由于锚喷支护广范应用，为了简化设计和有利于施工，巷
6、道断面多采用半圆拱和圆形拱，三心拱也逐渐被淘汰。在使用全断面掘进机掘进的岩石平巷，选用圆形断面无疑是最为合适的。在需要通风量很大的矿井中，选择通风阻力较小的断面形状和支护方式，既有利于安全生产又具有明显经济效益。在满足安全与技术要求的条件下，力求提高断面利用率，缩小断面、降低造价并有利于加快施工速度。综上所述，选择巷道断面尺寸应考虑诸多因素,联系以上所有因素和已知参数,根据采矿设计手册 ，年产量在 150 万 t，其服务年限应在 50 年以上，该运输大巷穿过中等稳定的石灰岩层和白云岩层，其岩石坚固性系数又在 68，因断面形状 适用条件半圆供形 目前开拓，准备巷道，而硐室普片采用的断面形状，多在
7、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
8、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。5此选择半圆形拱最合适。(三) 确定巷道净断面尺寸矿山安全规程内有明确规定：机械运输巷道的一侧，必须留有 0.7 米以上的人行道。另一侧，如果巷道是用木材，混泥土棚或金属支架时，不得小于 0.2 米，用砖、石、 混凝土砌碹以及锚喷时，不得小于 0.2 米。运输机距支架或碹墙之间的距离不得小于 0.4 米。 （摘自教材井巷工程 ）1.巷道净宽度据井巷工程查表 3-2 可知固定式矿车宽 A1、高 h、长 L根据煤矿安全规程且巷道人行道宽 C=840mm、非人行道一侧宽a=400mm。故巷道净宽度：
9、B=a+A1+2.确定巷道拱高 h。半圆拱形巷道拱高 h。=B/2 半圆拱半径 R=h。3.确定巷道壁高 h31.按管道装设要求确定 h3h3h5+h 7+hb-22(/)RDb2. 按人行高度要求 h31800+hb-22j综上所述，考虑一定的余量，确定本巷道的壁高为 h3=1820mm。则本巷道高度：H=h3-hb+h 。3掘进断面面积的确定由井巷工程表 3-7得净断面积:S=B(0.39B+h2)h2=h3-hb净周长 P(四) 确定巷道设计掘进断面尺寸和计算掘进断面尺寸（1）.支护参数的选择过去大多数是架设棚式支架与砌筑石材整体支架来维护巷道，现在锚喷支护在矿山得到了较为广泛的使用。而
10、支护主要包括下列几种方法；1. 采用锚杆支护巷道，就是巷道掘进后向围岩中钻锚杆眼，然后将锚杆架设在锚杆眼内，对巷道围岩给予人工加固。从而维护巷道的稳定性。锚杆的类型钢筋或钢丝绳砂浆锚杆；金属倒楔式锚杆；可伸缩式锚杆；树脂锚杆；快硬水泥锚杆；快硬膨胀水泥锚杆；管缝式锚杆；6其作用原理：悬吊作用、组合梁作用、组合拱作用、挤压加固作用。2.喷射混凝土支护喷射混凝土支护作用是用喷射机将混凝土混合物喷射在岩面上凝结硬化而成的一种支护。其特点是：混凝土在高速喷浆过程中，水泥颗粒受到碰撞冲击，混凝土喷层受到连续冲击压密，而且喷射工艺又允许采用较小的水灰比，因此喷射混凝土喷层具有致密的组织结构和良好的物理力学
11、性能。特别是它的粘结力大，能同岩石紧密粘结，是形成喷射混凝土独特支护作用的重要因素。喷射混凝土能随着巷道掘进及时施工，且加入速凝剂后其早期强度成倍增长，因而能够控制围岩的过度变形和松弛。喷层较薄，具有一定的柔性，可以和围岩共同变形产生一定量的径向位移。其作用原理：加固与防止风化作用；改善围岩应力状态和作用；柔性支护结构作用；组合梁作用。喷射混凝土支护结构和支护厚度的选择，应综合考虑，围岩地质条件、结构物的工作条件、巷道有效跨度和服务年限等因素。3.锚喷支护及锚喷网联合支护锚杆联合支护，恰能做到使二者相互取长补短，互为补充，是一种性能更好的支护形式。锚杆与其穿过的岩石形成承载加固拱，喷射混凝土层
12、的作用则在于封闭围岩，防止风化剥落，和围岩结合在一起，对锚杆间的表面岩石起支护作用。光弹模拟实验表明，用锚杆进行支护时，在两锚杆之间的围岩表面附近，会产生拉应力。如果岩石松软，则在拉应力作用下，可能产生局部的破坏和掉块，而局部小岩块的坠落又可能导致深部岩石的松动和破坏，这样将削弱岩石加固拱稳定性和承载能力。因此，锚杆与喷射混凝土联合使用，就可以防止局部岩块的松动和坠落，从而加固与提高了岩石拱的承载能力。喷射混凝土能有效控制锚杆间的石块掉落，但其本身是脆性的，当岩石变形大时，易开裂剥落。解决方法之一就是在喷射混凝土中加刚纤维，增加混凝土的抗弯强度和韧性。另外就是在喷射混凝土之前敷设金属网，喷后形
13、成钢筋混凝土层，提高了喷层的整体性，改善了喷层的抗拉性能，这就形成了锚喷网联合支护，能有效的支护松散破碎的软弱岩层，金属网用钢筋直径一般为612mm，钢筋间距一般为 200400mm。4联合锚杆支护组合锚杆支护是以锚杆为主要构件并辅以其他支护构件而组成的锚杆支护系统。其类型主要有锚网支护、锚梁（带）网支护等。75.普通支架包括：木支架、金属支架、钢筋混凝土（棚式） 、石材整体支护。6.选用的支护方式、优点及作用原理，以及支护材料的选取。锚杆支护是锚杆与喷射混凝土联合支护的简称，二者又可单独使用，成为锚杆支护与混凝土支护。锚杆支护还可与金属网联合进行支护。它具有施工速度快、施工机械化高、成本低及
14、节约材料等优点。本巷道穿过坚固性系数为68 的中等稳定的石灰岩和白云岩，因此我们选择的是锚喷支护。7.锚喷材料的选择几种常用锚杆:常用的有金属楔缝式锚杆、金属倒楔式锚杆、树脂锚杆、压缩木锚杆和钢丝绳砂浆锚杆等几种。一般应根据地层、围岩性质、层节理的发育情况以及技术及原材料的供应情况来选定使用锚杆支护的形式。金属楔缝式锚杆 。 安设锚杆时，先把楔块夹在杆体上端的楔缝中，一同轻轻送入钻孔，然后再杆体下端加保护套或拧上螺丝帽保护螺纹，在不断地锤击下，使楔快在尖劈作用下挤入楔缝，而使杆体上端张开并牢牢嵌紧孔底眼壁，最后，穿上托板，拧紧螺帽锚杆安装完毕。 楔缝式锚杆的锚固力一般可达到810t。安装锚杆时
15、，拧紧螺帽是保证安装质量的重要的措施。拧紧了螺帽，杆体就会给予围岩一个大小相等、方向相反的挤压力，即所谓“预应力” ，以防围岩发生裂隙或冒落。 楔缝式锚杆结构简单，易于加工，在硬岩中锚固力也不小，但对于钻孔的深度要求严格；又须锤击安装，故其杆体直径要求较大，用钢材也较多，此种锚杆不能回收、复作。在软岩中，由于锚固力不足，不宜使用这种锚杆。（2）.道床参数的选择参数的选择是指钢轨型号,轨枕规格和道渣高度三者的确定。下面可根据图表说明道床参数。钢轨型号是以每米长度的重量来表示的。煤矿常用的型号是 15，22, 30和 38。钢轨型号是根据巷道类型，运输方式及设备，矿车容积与轨枕来选用。对轨道敷设的
16、要求是：钢轨的型号应与行驶车辆的类型相适应，轨道敷设应平直，且具有一定的强度和弹性；在弯道处，轨道连接应光滑，接运输巷道内同一线路必须采用同一型号的钢轨；道岔的型号不得低于线路的钢轨型号；在倾角大于 15的巷道中，轨道的辅设应采取防滑措施。轨枕的类型和规格应8与选用的钢轨型号相适应。矿井多使用钢筋混凝土轨枕或木轨枕，个别地点也有用轨枕的。混凝土轨枕主要用于井底车场，运输大巷，上（下）山和中巷；木轨枕主要用于道岔等处，钢轨枕主要用于固定道床。由于预应力钢筋混凝土轨枕具有较好的抗裂性和耐久性，构建刚度大，节约木料，造价低等优点，所以应大力推广使用。常用的轨枕规格见教材表 312、常用道床参数表 313。道渣道床的优点是施工简单，容易更换，工程造价较低，有一定的弹性和良好的排水性，并有利于轨道调平。但在生产过程中，煤，岩粉洒落在道床上之后，使其弹性降低，排水受到阻碍，可能影
