矿山工程规划与设计课程设计.doc

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1、矿山工程规划与设计课程设计2012 2013学年第一学期矿山工程规划与设计课程设计说明书学 院： 力学与建筑工程学院 班 级： 土木10-9 姓 名： 学 号： 指导教师： 中国矿业大学二零一三年一月目 录1 设计资料12 巷道断面施工图设计12.1 巷道断面形状的选择22.2 道床参数的选择22.3 巷道内管线布置22.4 巷道净断面尺寸的确定22.5 验算风速52.6 选择支护参数52.7 确定水沟参数62.8 确定巷道掘进断面尺寸62.9 编制巷道断面特征表和每米巷道材料消耗量表 62.10 绘制巷道断面施工图83 交岔点设计93.1 选择基本数据93.2 平面交岔点尺寸计算93.3 交

2、岔点的断面尺寸计算113.4 工程量及材料消耗123.5 绘制交岔点施工图14参考文献151 设计资料某煤矿，设计生产能力为3Mt/年，服务年限为65年。采用立井开拓、单水平、上下山开拓。地面标高+38m，生产水平为650m，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400m3/h，通过第一水平东运输大巷的流水量为200m3/h，风量为35m3/s。；采用ZK79/550电机车牵引1.5t矿车运输。内设108压风管和59供水管各一路，另设动力、照明、通讯和信号电缆各一路。大巷中间有一单轨分岔巷道与之相连（单轨巷道宽2860mm，其中b3为1330mm），并成60交角，交岔点处在不

3、稳定岩层中，试设计大巷断面及交岔点。2 巷道断面施工图设计2.1巷道断面形状的选择巷道断面形状的选择，应当运用系统工程的思想指导巷道断面选择的全过程，其中应主要考虑巷道所处的位置及穿过的围岩性质、作用在巷道上地压的大小和方向、巷道的用途及服务年限、选用的支架材料和支护方式、巷道的掘进方法和采用的掘进设备等因素。此煤矿，设计生产能力为3Mt/年，服务年限为65年，采用立井开拓、单水平、上下山开拓，地面标高+38m，生产水平为650m，巷道中等稳定，设计采用锚喷支护，选择半圆拱形断面。2.2 道床参数的选择该运输大巷采用ZK79/550钢轨型号：30kg/m轨枕：钢筋混凝土轨枕道床参数：道床总高度

4、=410mm；道碴高度=220；道碴面至轨道面高度=190m。2.3 巷道内管线布置巷道内管线布置，主要以保证安全和便于安装、检修为原则。108压风管和59供水管悬吊在人行道一侧，由下向上依次是压风管、供水管，其在竖直方向为300mm,压风管最下部与道碴面保持1.8m的距离,压风管最下部与拱面在竖直方向距离为900mm。电力电缆挂在非人行道一侧，由下至上依次是照明、动力、通讯和信号电缆，照明电缆底部距渣面距离为1900mm,其余间距依次取150mm。 2.4 巷道净断面尺寸的确定2.4.1 巷道净宽度B的确定该运输大巷采用ZK7-9/550电机车牵引1.5t固定式矿车运输，计算尺寸见表格2-1

5、。表格2-1 运输设备的计算尺寸运输设备类型宽度A/mm高度h/mmZK7-9/550电机车136015501.5t矿车10501200根据煤矿安全规程，取人行道宽C=900，非人行道一侧宽a=460mm,两电机车之间距离t=320。故巷道净宽度： (2-1)2.4.2 巷道净高度h的确定（1）巷道拱高的确定半圆拱的拱高：=R=B/2=4400/2=2200mm该半圆拱形直墙巷道拱高为22000mm。（2）巷道墙高确定架线电机车巷道，按导电弓子、管道的装设、人行高度、1.6m高度人行宽度、设备上缘与拱壁最小安全间隙要求设计巷道墙高。.按架线电机车导电弓子要求确定 (2-2)=1236mm.按管

6、道装设要求确定1）按导电弓子计算 (2-3)=1303mm2）按电机车计算 (2-4)=1527mm.按人行高度要求 (2-5) mm .按1.6m高度人行宽度要求 (2-6)mm图2-1 巷道净断面尺寸计算简图.按设备边缘与拱壁最小安全间隙要求计算1）人行道侧 (2-7)mm 2）非人行道侧 (2-8) mm相关尺寸说明：轨面起电机车架线高度，按煤矿安全规程取=2000；道床总高度，巷道选用30kg/m钢轨，；导电弓子距拱璧的安全间距，取n=300导电弓子宽度一半，取；轨道中线与巷道中线间距，=4400/2-1140=1060mm；h5渣面至管子底高度，按煤矿安全规程取h5=1800；h7管

7、子悬吊件总高度，取h7=900；m导电弓子距管子间距，取m=300；D压气管法兰盘直径，D=335；b2为人行道侧轨道中线与巷道中线间距，b2=680mm；.为电机车距管子的距离，取200mm；j为距巷道壁的距离，距壁j处的巷道有效高度不小于1800，j100，一般取j=200；为人行道侧运输设备上缘与拱壁间距，取800mm；h机车高度，为1550mm；非人行道侧运输设备上缘与拱壁间距，取200mm；综上计算，并考虑一定的余量，确定该巷道从底板起墙高为=1720.则巷道高度H=-+。即取拱形巷道的净高度： h=3700mm。2.4.3 确定巷道净断面面积S和净周长P净断面面积 (2-9)式中：

8、为道渣面以上巷道墙高,故净周长 （2-10） 2.5 验算风速风速验算公式 （2-11）查煤矿安全生产规范知=8m/s，已知通过大巷风量Q=35,代入得即设计的大巷断面风速符合过规定，可以使用。2.6 选择支护参数本巷道采用锚喷支护，根据巷道净宽4.4m、穿过中等稳定岩层即属类围岩、服务年限65年等条件，确定选用杆体为20的左旋螺纹钢HRB335，每孔安装两个药卷，锚固长度700mm，设计锚固力80kN.锚杆长度2200mm，成方形布置，其间排距0.80m0.80m，托板为8mm厚150mm150mm的方形钢板。喷射层厚T1=100，分两次喷射，每次喷50mm，故支护厚度T=T1=100，锚固

9、支护参数如表格2-2。表格2-2 锚喷支护参数支护形式锚杆长度/mm直径/mm材质间距M/mm排距M/mm混凝土厚度T/mm锚杆露出长度/mm锚喷支护220020左旋螺纹钢HRB33580080010002.7 确定水沟参数为了排出井下涌水和其他污水，设计巷道断面时应根据矿井生产时通过该巷道的排水量设计水沟。水沟布置在人行道一侧，并尽量减少穿越运输铁路。平巷水沟坡度可取0.3%0.5%,或与巷道的坡度相同。该矿井下最大涌水量为400m3/h，通过第一水平东运输大巷的流水量为200m3/h，按照本巷道实际情况，通过查规范表采用水沟参数如表格2-3：表格2-3 水沟规格和材料消耗坡度上宽B1/mm

10、下宽B2/mm深H/mm净断面面积/掘进断面面积/每米盖板钢筋质量/kg每米盖板混凝土消耗/每米水沟混凝土消耗/3%5004504500.2250.2722.0360.03230.1522.8 确定巷道掘进断面尺寸巷道设计掘进宽度 （2-12）巷道计算掘进宽度 （2-13）巷道设计掘进高度 ( 2-14）巷道计算掘进高度 （2-15）巷道设计掘进断面面积 （2-16）巷道计算掘进断面面积 （2-17）2.9 编制巷道断面特征表和每米巷道材料消耗量表2.9.1 掘进体积每米巷道计算掘进体积 （2-18）每米巷道墙脚计算掘进体积 （2-19）每米巷道拱与墙喷射材料消耗 （2-20）每米巷道墙脚喷射

11、材料消耗 （2-21）每米巷道喷射材料消耗（不包括损失）2.9.2 锚杆消耗每米巷道锚杆消耗 （2-22）式中 计算锚杆消耗周长，m 、为锚杆间距、排距，。折合质量为 （2-23）式中：为锚杆深度，=2.2m；为锚杆直径，=20；为锚杆材料密度，=7850/；每排锚杆数为根； （2-24）每米巷道粉刷面积 （2-25）式中：B3为计算净宽，。故。 巷道断面特征表和运输大巷每米工程量及材料消耗分别如表格2-4和表格2-5.表格2-4 巷道断面特征表围岩类别净断面设计掘进尺寸喷射厚度/锚杆周长/m面积/宽/m高/m面积/型式外露长度/排列方式间排距/锚杆长/直径/14.0513.704.504.0

12、215.64100左旋螺纹钢0方形800220020表格2-5 运输大巷每米工程量及材料消耗围岩类别计算掘进工程量/材料消耗粉刷面积/巷道墙角喷射材料/锚杆数量/根数量/根质量/kg16.430.0351.0816.1587.579.982.10 绘制巷道断面施工图详见图纸截面。3 交岔点设计3.1 选择基本数据该交岔点为双轨大巷与单轨支巷相交，巷道转交60。主巷为双轨巷道，净宽4400，墙高1720，支巷为单轨巷道，净宽2860,采用锚喷支护，各断面喷射混凝土厚度为T=150，锚杆长度，半圆拱形断面。根据与基本轨线路的轨距相适应，基本轨型，列车重量及行车速度、行车频繁情况及巷道转角为的实际情

13、况，该道岔基本轨线路轨距900mm，行车速度1.5m/s至3.5m/s, 巷道转角为60,选择平曲线半径R=15000，道岔及主要参数见表格3-1。表格3-1 道岔参数道岔型号辙叉角()abDK930-4-1514.04394248583.2 平面交岔点尺寸计算3.2.1 弯道中心到基本轨中心线的垂直距离由图3-1可知，O点至岔道岔心的横轴长度D和纵轴长度H，可用下式求得： （3-1） (3-2）3.2.2 基本轨起点至垂线距离 (3-3)=3.2.3 弯道转角(OT与O点到主巷中心线的垂线夹角,为碹岔角) (3-4)3.2.4 交岔点最大宽度TM ( 3-5) (3-6) (3-7)图3-1

14、双轨巷道单侧分叉点平面尺寸计算图示3.2.5 交岔点长度和斜墙起点至设计起点间距道岔岔心值碹垛的距离为 ( 3-8)斜墙斜率 (3-9)取斜墙的水平长度为= (3-10)设计起点至垛碹间的距离为 (3-11)设计起点至斜墙起点的间距为 (3-12) 交岔点计算长度长度 (3-13)3.3 交岔点的断面尺寸计算3.3.1 最大净宽TM断面处拱高及墙高计算（1）拱高的确定碹岔内拱高的确定发法与一般巷道相同。 拱高 (3-14)（2）墙高的确定T、M、N三点处的墙高相同，均为。在满足按架线电机车导电弓子要求确定、按管线装设要求确定、按人行高度要求确定的值的条件下，取TM断面处从渣面起墙高为=1100

15、mm斜墙起点从渣面起墙高为3.3.2 确定墙高降低率及斜墙斜率（1）由上述计算，取TM断面处墙高为1100，斜墙起点断面处墙高为1720，故墙高降低斜率为： (3-15)即每米墙的降低值为35。（2）斜墙斜率取3.3.3 交岔点各段尺寸表中间断面净宽按下式计算 (3-16)中间断面拱高按下式计算 (3-17)表格3-2 交岔点各段尺寸表断面号净宽/mm渣面起墙高/mm拱高/mm全高/mm壁厚/mm1440015002200370015024632146723163783150348641434243238661504509614012548394915055328136826644032150

16、65560133527804115150757921302289641981508602412693012428115096256123631284364150106488120332444447150116720117033604530150126952113734764613150137184110035924692150TM7416110037084808150支巷为单轨巷道，其断面尺寸的确定与主巷断面尺寸确定相似，支巷断面尺寸图表格3-3。 表格3-3 支巷段面尺寸表净宽度B/mm拱高/mm/mm渣面起墙高/mm掘进宽度/mm掘进高度/mm28601430133016003060333

17、03.4 工程量及材料消耗3.4.1 体积计算（工程量） (3-18)式中：、分别为、-、-、T-M断面处的净断面积、掘进断面积；断面变化长度,g支巷延伸长度，取；Y设计起点至斜墙起点长度，（1）交岔点净体积各断面处净面积：=；交岔点净体积（2）设计掘进体积各断面处设计掘进面积：=； 设计掘进体积3.4.2 材料消耗（1）喷射混凝土的用量 (3-19)另加混凝土柱墩约4，故总计喷射混凝土用量为。（2）锚杆消耗 (3-20)式中：、分别为、-、-、T-M断面处每米巷道的锚杆用量； 、的确定=16.15根 的确定 的确定故折合重量为 (3-21)交岔点总工程量及材料消耗表如表格3-3。表格3-3 交岔点总工程量及材料消耗表围岩类别工程量/锚杆数量/根材料消耗净设计掘进喷射混凝土/锚杆/kg411.3482.24127522313.5 绘制交岔点施工图一个平面图（1100），三个剖面图（150） 详见图纸交岔点平面图及断面图（图，TM图）参考文献1国家煤矿安全监察局煤矿安全规程北京：煤炭工业出版社，20041 宋宏伟 井巷工程M 北京：煤炭工业出版社M，2009年2 卢义与，康勇，夏彬位，井巷工程设计与施工M 北京：科学出版社，2010年3 林登阁，王友凯井巷工程M 徐州：中国矿业大学出版社M，2010年4 赵兴东井巷工程M 北京：冶金工业出版社M，2010年