1、湖南安全技术职业学院井巷工程课程设计湖南安全技术职业学院课程设计题目：五矿0水平运输大巷 直线段掘进工程设计 学 生 姓 名： 专 业 班 级： 采煤1301指 导 老 师： 系 主 任： 评 阅 人： 2015年6月目 录0绪 言10.1主要设计条件10.2设计内容10.3任务目的和意义21 水平运输大巷直线段断面设计31.1 确定巷道断面形状31.2 确定巷道净断面尺寸41.2.1巷道净宽的确定41.2.2、巷道净高度的确定51.确定巷道拱高52.确定巷道壁高h351.2.3 计算巷道的净断面积61.2.4 巷道风速演算61.3 计算巷道设计掘进断面积和计算掘进断面积71.3.1 巷道支护
2、设计71.3.2 道床参数的选择71.3.3 断面面积计算71.4 巷道断面内水沟设计和管线布置81.4.1 水沟设计81.4.2 管线布置81.5 巷道特征与材料消耗表92 运输大巷爆破工艺设计102.1 钻眼爆破102.1.1 凿岩设备和工器具的选择102.1.2 掏槽方式的选择102.1.3 爆破参数的选择132.2 爆破说明书和爆破图表的编制172.2.1 爆破说明书的编制172.2.2 绘制爆破作业图表183 水平运输大巷施工工艺设计203.1 巷道掘进必须坚持正规循环作业203.2 编制循环作业图表203.2.1 确定掘进队的工作制度203.2.2 确定作业方式，循环方式和循环进尺
3、203.2.3 确定各工序循环进尺循环作业时间213.2.4 掘进队组织形式和人员配备233.2.6 掘进队机械设备和工器具配备253.2.7 编制循环作业图表26参考文献27致 谢280绪 言0.1主要设计条件四矿：1、年生产能力：90万吨；2、瓦斯等级，均属于低瓦斯矿井，采用中央分列式通风；3、地质情况，巷道周围100m内无大断层；井下每小时最大涌水量为350；岩石坚固系数为：f=810；4、主要运输设备，采用ZK109/250架线式电机车牵引3吨固定式矿车运输；5、通风情况，设计巷道要求每秒通过风量为：50；巷道内敷设一趟200mm的压风管和一趟100mm的水管；6、采用“三八”作业制。
4、0.2设计内容1、运输大巷直线段的断面设计及施工图设计；2、运输大巷爆破设计；3、编制运输大巷施工循环图表4、编写设计说明书。0.3任务目的和意义井巷工程课程设计是在井巷工程课程结束后，进行的一个实践性教学环节，是一次综合性专业设计能力训练。通过课程设计，对井巷工程及相关课程所学内容进行融会贯通，使所学知识得到进一步巩固和加强，培养我们在设计计算、工程制图、文献查阅、运用有关施工标准和规范等方面的基本技能，提高独立分析问题和解决问题的实际能力。通过课程设计主要培养如下基本技能：1、根据具体条件设计巷道断面积的能力；2、根据具体条件进行巷道掘进爆破设计的能力；3、根据具体条件编制巷道施工循环图表
5、的能力；4、培养我们执行煤矿安全规程、煤矿设计规范及煤矿井巷工程质量验收规范的能力；5、培养我们制图和撰写设计说明书的能力。1 水平运输大巷直线段断面设计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，也是进行井下工程概预算的依据。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
6、（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，编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗表。1.1 确定巷道断面形状表1-1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
7、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。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90万吨矿井的水平运输大巷，采用900mm轨距双轨道运输的大巷，半圆拱断面。1.2 确定巷道净断面尺寸1.2.1巷道净宽的确定ZK10-9/250电机车宽a1=1360mm，高h=1550;3t矿车宽=1200mm，高=1400mm。根据煤矿安全规程，取巷道人行道宽c=800
8、mm，非人行道一侧宽a=400mm。车辆间隙b=200mm。 故巷道净宽度:B=a+a1+b+c1=400+13602+200+800=4120mm1.2.2、巷道净高度的确定1.确定巷道拱高半圆拱形巷道的拱高=B/2=4120/2=2060mm。半圆拱半径R=h=2060mm。 2.确定巷道壁高h3（1）按架线电机车导电弓子要求确定由表5-4中半圆拱形巷道拱高公式得 =+ 式中，为轨面起电机车架线高度，按煤矿安全规程取=2000mm；为道床总高度。查表5-11选24kg/m钢轨，再查表5-8得=360mm,道渣高度=200mm；300为导电弓子距拱壁安全间距K为导电弓子宽度之半，取K=360
9、mm；Z为轨道中线与巷道中线间距，Z=B/2a=4120/21080=980mm。 故=2000+360=1219mm（2）按管道装设要求确定=1800+n 式中，n为管子悬吊件总高度，取n=900mm；300为导电弓子距管子间距，D为压气管直径，D=200mm；为轨道中线与巷道中线间距，b=B/2C=4120/22540=480mm故1800+200+900=1336mm。（3）按人行高度要求确定=1800+ 式中，r为距巷道壁的距离。距壁r处的巷道有效高度不小于1800mm。r=100mm，一般取r=200mm。故1800+200=1115mm。 综上计算，并考虑一定的余量，确定本巷道壁高
10、为=1800mm。1.2.3 计算巷道的净断面积S=B(0.39B+)式中，为道渣面以上巷道壁高，=1800200=1600mm。故S=4120(0.394120+1600)=13212016=13.21.2.4 巷道风速演算校核巷道净断面面积值查表5-7，知v=8m/s，已知通过大巷风量Q=50/s，代入式(3-6)得V=Q/S=50/13.2=3.788m/s设计的大巷断面面积、风速没超过规定，可以使用。1.3 计算巷道设计掘进断面积和计算掘进断面积1.3.1 巷道支护设计本巷道围岩硬度系数为8-10，为稳定岩层，只需局部支护。1.3.2 道床参数的选择根据本巷道通过的运输设备，已选用24
11、kg/m钢轨，其道床参数、分别为360mm和200mm，道渣面至轨面高度=360200=160mm。采用钢筋混凝土轨枕。1.3.3 断面面积计算由井巷工程表5-14计算公式得： 巷道设计掘进宽度 B1=B=4120=mm=4.12m 巷道计算掘进宽度 B2=B1+2=4120+275=4270mm=4.27m 巷道设计掘进高度 H1=H+hb+T=3860+200=4060mm=4.06m 巷道计算掘进高度 H2=H1+=4060+75=4105mm=4.105m 巷道设计掘进断面面积=4120(0.394120+1800)=14036016。 取S1=14.0。 巷道计算掘进断面积=4270
12、(0.394270+1800)=14796831 取S=14.7。1.4 巷道断面内水沟设计和管线布置1.4.1 水沟设计已知通过巷道的水量为350m3/h，现采用水沟坡度为5，由井巷工程查表5-17得：水沟深度500mm，水沟净断面积为0.25m2,水沟掘进断面积为0.306m2。1.4.2 管线布置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。1.5 巷道特征与材料消耗表表1-5-1运输大巷特征围岩类别断面面积/设计掘进尺寸/mm净周长/m净面积设计掘进宽高13.215.14320416014.28表1-5-2 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/粉
13、刷面积/巷道墙脚18.20.01514.28 2 运输大巷爆破工艺设计2.1 钻眼爆破2.1.1 凿岩设备和工器具的选择在平巷掘进中用凿岩台车代替人扶气腿式凿岩机凿岩是提高掘进工效,减轻工人劳动强度和改善作业条件的根本途径。导轨式凿岩机刚好可以减轻劳动强度又可以多方向凿炮眼CGJ-2Y平巷掘进凿岩台车是水平巷道掘进用的凿岩设备,在两个工作大臂上共配有两台气动凿岩机和YGP-35型凿岩机依据以上本矿采用YGP-35型凿岩机和CGJ-2Y平巷掘进凿岩台车配套使用作业。2.1.2 掏槽方式的选择作用分类： （1）斜眼掏槽 单斜掏槽：单斜掏槽适用于中硬及较软的岩层，当岩层中有松软的夹层和层理、节理与裂
14、隙结构时，各掏槽眼应尽量垂直地穿过层理、节理和裂隙，并处于巷道中心线上，避免夹钎或崩倒支架。掏槽眼数一般为13个，眼距为0306 m，与工作面的平面夹角为50 75 ，眼深为0815 m，装药满度系数为0.5左右。 扇形掏槽：适用于软岩层中有弱面可利用的巷道。它把炮眼布置在较软的煤岩层中并成一排，炮眼向同一方向倾斜，与工作面的平面夹角一个比一个大，形成扇形。掏槽眼的方向可随软层的位置选定，一般为35个，眼距为0306 m，眼深通常为1320 m，装药满度系数为05左右，各槽眼利用多段延期雷管依次起爆。 锥形掏槽：在只有一个自由面的坚硬岩石或均质岩石中爆破时，采用锥形掏槽。锥形掏槽就是将几个掏槽
15、炮眼的眼底，集中在一点附近，实行集中装药，一齐起爆的方法。 锥形掏槽可分为三眼或四眼锥形掏槽，掏槽呈锥形。眼数、眼深和眼距根据断面大小及岩石软硬而定。眼数一般为36个，多为4个。眼口左右间距为0812 m，上、下间距为0610 m，眼底间距为0102 m，眼深应小于巷道高或宽的12，各槽眼同时起爆，为了加深掏槽深度和循环进度，可采用分段锥形掏槽。锥形掏槽因槽眼方向不易掌握，钻眼工作不方便，眼深受到限制，目前在巷道掘进中已很少使用。 楔形掏槽：楔形掏槽和锥形掏槽一样，都是尽量在炮眼底集中装药，使炸药爆炸时形成更大的威力把岩石爆破成抛掷漏斗，集中装药在眼底呈一条直线。槽眼对称布置，分水平楔形掏槽和
16、垂直楔形掏槽两种，均为同时起爆。水平楔形掏槽只在水平层理发育的岩层中使用，而多数情况都使用垂直楔形掏槽。垂直楔形掏槽两对水平方向槽眼眼口间距为1014 m，眼底间距为0203 m，但对非常难爆的岩石，应使眼底的距离不超过02 m。装药满度系数一般为07。槽眼排距(每对槽眼垂直距离)、眼数及槽眼角度根据岩石软硬决定，排距一般为0305 m，眼数一般为46个，槽眼角度一般为60 70 。垂直楔形掏槽因受巷道宽度限制，炮眼深度较浅。 （2）直眼掏槽 直线掏槽：各炮眼彼此相距0102 m，适用于整体性好的韧性岩石和较小的巷道断面。 菱形掏槽：炮眼深度2 m以下效果较好。在坚硬岩石中，为取得较好的爆破效
17、果，可加打空眼。一般用毫秒电雷管分两段起爆，距离小的一对先起爆，距离大的一对后起爆。装药满度系数为0708，这种掏槽方式适用于各种岩石条件。 角柱掏槽：掏槽眼一般用两段电雷管起爆，炮眼排列，此方式适用于中硬岩石。 螺旋掏槽：它以中空眼为中心，周边布置4个掏槽眼，逐个加大距离，形如螺旋，因而得名。在1、2、3号眼连线中间各加一个空眼，作为膨胀空间和附加自由面，可有效防止炸药被压死。 适用于中硬以上岩石，是较好的直眼掏槽方式之一。 本设计为水平运输大巷，岩巷，岩石硬度为8-10，为稳定岩层，故本设计采用角柱掏槽法。2.1.3 爆破参数的选择（1）炸药选用我国目前使用的，矿用炸药有硝铵类炸药和水炸药
18、（乳化、浆化、水胶炸药），当穿过有瓦斯地段时，应采用煤矿硝铵炸药和煤矿含水炸药。对于坚硬石可考虑采用粉状搞威力炸药。硝铵类炸药价格较低廉，为煤矿普通使用，一般装成直径32mm、35mm、38mm，重量100g、150g、200g的药卷，有效使用期为6个月。水胶炸药：爆炸性能如爆速和起爆感度高，可用8号雷管直接引爆，抗水性强；可塑性好；机械感度低；威力高、有毒气体少；易离析；安全性好；且炸药密度、爆炸性能可在较大范围内进行调节，故适应性强。本次施工采用的水胶炸药。（2）雷管选用起爆器材一般采用8号雷管，延秒、半秒、毫秒等都能满足使用，但是在穿过有瓦斯的底层时， 不能选用有瓦斯的雷管，毫秒延期雷管
19、时间也不能大130ms。煤矿安全规程第320条： 在采掘工作面，必须使用煤矿许用瞬发电雷管或煤矿许用毫秒延期电雷管。使用煤矿许用毫秒延期电雷管时，最后一段的延期时间不得超过130mm。不同厂家生产的或不同品种的电雷管，不得掺混使用。不得使用导爆管或普通导爆索，严禁使用火雷管。（3）发爆器的选用发爆器（放炮器）：井下使用。直流电源（1.5V 干电池）交流器（直流电源交流高压电）整流线路（交流高压电直流高压电）；充电器（ 直流高压电）充电电压指示（主电容电压达到额定电压后，发光，可以放炮）毫秒限时开关及放电回路；（毫秒限时开关接通电爆网路的时间为36ms ，随后释放主电容的电荷）防爆外壳。巷道掘进
20、电爆网络的起爆电源，主要采用防爆型电容式发爆器。电容式发爆器所能提供的电流不太大，一般只用于起爆串联网络的电雷管。MFB系列煤矿用电容式发爆器（简称发爆器）适用于具有甲烷、煤尘爆炸性气体混和物的煤矿井下，在周围环境温度为-2040，相对湿度为95%左右时作起爆电雷管之用。也可适用于其他矿业、开山、采石及消除障碍等爆破工程中作起爆电雷管之用。此次施工选用型号为MFB-80A的电容式发爆器，引发能力为80/发，峰值电压为950/V，主电容量为40*2/F，输出冲能27/A2ms，供电时间4-6/ms，最大外阻260/。（4）炮眼直径 炮眼直径对钻眼效率、全断面炮眼数目，炸药消耗量和爆破岩石块度与岩
21、壁平整度均有影响。因此，应根据巷道断面大小、块度要求、炸药性能和凿岩机性能综合考虑，进行选择。炮眼直径大，可减少炮眼数目，炸药能量相对集中，可提高爆破效率，但钻速下降，影响爆破质量和降低围岩稳定性。现场多根据药卷直径来确定炮眼的直径。目前国内岩巷掘进均采用直径为27mm、32mm、和35mm三种药卷，炮眼直径需比药卷直径大6-8米左右，所以目前岩巷掘进的炮眼直径多采用35-42mm。（5）炮眼深度的确定 以月进尺任务和凿岩、装岩设备的能力确定每一循环的炮眼深度即 式中 炮眼深度，m； 计划月进度，m； 每月实际用于掘进的天数，30天； 正规循环率，即每月实际用于掘进工作的天数与30天之比，一般
22、取=0.80.9； N每日完成掘进循环数，次； 炮眼利用系数，一般要求。本次施工中设定计划月进度为100m，正规循环率设为0.9，每日完成掘进的循环次数为3次，炮眼利用率为0.95。所以 即炮眼深度选为1.3m。（6）炮眼数目 式中 炮眼数目； 单位炸药消耗量，kg/ 巷道掘进断面积， M每个药卷长度，m 装药系数，即装药长度与炮眼长度之比，一般取0.6左右。 P每个药卷的重量，kg表2-1-1 平巷消耗量定额巷道断面光爆锚喷巷道软岩中硬岩硬岩f=8-10坚硬岩f=10-11101.272.531.793.102.553.153.194.22121.262.421.722.942.312.94
23、2.893.94151.152.411.552.662.112.972.643.98151.132.391.432.561.992.932.493.93由本次施工巷道的岩石围岩系数为8-10，巷道断面积为14.0m2，且为光面爆破，所以根据上表选取单位炸药消耗量为2.11kg/m3。所以即取炮眼数目为58个。（7）单位炸药消耗量见上表。2.2 爆破说明书和爆破图表的编制2.2.1 爆破说明书的编制巷道施工采用光面爆破技术。按照设计守则要求，使用水胶炸药，通过计算，求得所需炸药183卷，共27.45kg；毫秒延期电雷管58个，全断面一次爆破；掏槽方式为直眼掏槽中的角柱掏槽，掏槽眼为5个。2.2.
24、2 绘制爆破作业图表表2-2-1 爆破原始条件表序号名称单位数量1掘进断面m142岩石坚固性系数f8103炮眼深度m1.34炮眼数目个585工作面涌水量m/h350表2-2.2 炮眼排列表眼号炮眼名称炮眼深度（m）炮眼长度（m）倾角装药量爆破顺序联线方式水平（）垂直（）卷/眼小计(卷)1空眼1.51.50902-5掏槽眼1.31.3090624串串联6-11扩槽眼1.31.309053012-18辅助眼1.31.308653019-34三圈眼1.31.308645235-41底眼1.31.348621442-57周边眼1.31.348623058水沟眼1.31.3109055共计185表2-2
25、-3 预期效果表名称单位数量名称单位数量炮眼利用率0.9每米巷道炸药消耗量Kg/m36.41每循环工作面进尺m1.3每循环炮眼总长度m/循环173.83每循环爆破实际岩石m18.2每米岩石雷管消耗量m个/ m2.97炸药消耗量Kg/ m2.11每米巷道雷管消耗量个/m43.53 水平运输大巷施工工艺设计3.1 巷道掘进必须坚持正规循环作业 在规定时间内，以一定的劳动和施工设备，按照作业规程爆破图表和循环图的规定，完成全部工序及工作量，并保证周而复始地工作。3.2 编制循环作业图表3.2.1 确定掘进队的工作制度 交接班与工作面检查及架设临时支架的准备工作平行作业； 检查中腰线与钻眼准备工作和敷
26、设风水管道路平行作业； 钻上，中部炮眼与装岩平行作业； 钻下部炮眼与工作面铺设临时轨道和清洗炮眼平行作业； 架设临时支架与装岩清扫道心等平行作业； 装药与掩护设备，工具平行作业； 工作面打锚杆与装岩平行作业； 砌筑水沟与铺设永久轨道平行作业。3.2.2 确定作业方式，循环方式和循环进尺因为施工采用的是三八制，即每班工作8小时，又因一次循环深为1.3米，此主巷道又要求100m，出去节假日定为只有28天的工作时间：每天掘进米数为：100/28=3.6m，每班每天此巷道掘进：3.6/3=11m。所以每班有三个循环，每个循环480min。3.2.3 确定各工序循环进尺循环作业时间本设计采用多工序平行作
27、业一个掘进循环所需总时间，有以下几个工序所需的作业时间组成的，即式中：T一个掘进循环时间；安全检查及准备工作时间，取20min；装岩时间，取200min；钻上部眼时间，取40min；钻下部眼时间，取50min；钻眼工作单行系数，取0.6；装药连线时间，取50min；爆破通风时间，取20min。依据巷道断面和地质条件施工任务级施工技术和设备.巷道断面大.机械化条件好。地质条件好； 采用一班一循环一次成巷多工序平行作业；采用三八制作业制。一般情况交接班为20min；爆破通风时间为15-20min。装药连线时间与炮眼数目和同时参加装药连线的工人组数有关；即 式中N-工作面炮眼总数；58个 t-一个炮眼装药所需时间；此处取3min A-在工作面同时装药的小组数。此处4组计算得：=46.5min，取47min钻眼时间： 式中L-炮眼平均长度；由上计算得1.3m； M-同时工作的凿岩机台数，取1台； -凿岩机的实际平均转速，0.87m/h计算得： 装岩时间：式中： S-巷道掘进断面积，14； -炮眼利用率，一般为0.8-0.9，取0.9； -装载机实际生产率（指实体岩石），取6.6%； -同时对工作的装载机台数一台； -炮眼平均倾角。取5度计算得： =20
