巷道斷面設計

《井巷工程》課程設計

專業：煤礦開採

班級： 101

姓名：邵朋輝

指導教師：湯其建

永城職業學院

2023年 9月 28日

題：某礦井設計生產能力30t,主要運輸石門採用zk7-6/250架線式電機車；1t固定式礦車運輸，石門穿過岩層的普氏係數f=4—6，通過的最大風速為38m/s。井下最大用水量100m/h，正常湧水量為60m/h，石門中布置一趟直徑為100mm的壓氣管（法蘭盤直徑=160mm），一趟直徑為=50mm的灑水管。

兩條動力電纜，三條通訊及照明電纜，石門服務年限28年。試設計某雙軌直線段的巷道斷面。

一、選擇巷道斷面形狀

礦井設計生產能力30萬的第一水平運輸大巷，服務年限28年，採用600軌距雙規運輸的大巷，其淨寬在3m以上，又穿越穩定岩層，故選用螺紋鋼樹脂錨桿與噴射混凝土支護，半圓拱形斷面。

二：確定巷道斷面尺寸

2）確定巷道淨寬度b

查表2.2知2k7-6/250架線電機車寬a=1060mm、高h=1550mm,1t礦車寬1320mm、高1200mm。

注：煤礦井下巷道常用運輸裝置型別及規格尺寸表

根據《煤礦安全規程》，取行人路寬c=840mm、非行人路一側寬a=400mm。又查下表「雙軌巷道軌道中線距數值」得知該巷雙軌中線距b=1100mm,則兩台電機車之間距離為

1100mm-(1060/2+1060/2)mm=40mm 因為兩電機車之間的距離小於煤礦安全規定，所以不符合規定，將兩電機車之間的距離設為200mm

故巷淨寬度：b=a+2a+c+t=400mm+1060mm+1060mm+200mm +840mm=3560mm

注：雙軌巷道軌道中線距數

2）確定巷道拱高h

半圓拱形巷道h=b/23）確定巷道壁高h

（1）按架線式電機車導電弓子要求確定h。由表2.5中半圓拱形巷道壁高公式得

h≥h+h-

式中 h－軌面起電機車架線高度，按《煤礦安全規程》取h=2000mm

h－道床總高度，查下表「巷道輕軌選擇及技術特徵」表選30kg/m鋼軌，再查下表「常用道床引數」得h=410mm，道碴高度h=220mm

n－導電弓子距拱璧安全間距，n=300mm;

k－導電弓子寬度之半，k=718mm/2=359mm,取k=360mm

b=軌道中線與巷道中線間距，b=b/2-a=3400mm/2-930mm=770mm

故 h≥2000mm+410mm-mm=1455mm

=3560/2=1780mm。半圓拱半徑r=h=1780mm。

注：巷道輕軌選擇及技術特徵

注：常用道床引數

（2）按管道裝設要求確定h

h≥h+ h+ h-

式中 h－碴面至管子底高度，按《煤礦安全規範》取h=1800mm;

h－管子懸吊件總高度，h=900mm;

m －導電弓子距管子間距，取m=300mm;

d －壓氣管法蘭盤直徑，d＝160mm

b－軌道中線與巷道中線間距，b=b/2-c=3560/2-(1060/2+840)=410mm.故h≥1800mm+900mm+220mm-mm=1613mm

（3) 行高度要求確定h。

h≥1800+h-

式中j－距壁j處的巷道有效高度不小於一般取j=200mm。

故 h≥1800mm+220mm-mm=1201mm

綜上計算，並考慮一定的餘量，確定該巷道壁高為h =1820mm 。則巷道高度h=h-h+h=1820mm-220mm+1780mm=3380mm

4）確定巷道淨斷面積s和淨周長p

由表2.6得淨斷面積 s=b(0.39+h)

式中h－道碴面以上巷道壁高h=h-h=1820mm-220mm=1600mm

故 s=3560(0.39×3560+1600)mm=10638704mm=10.6m

淨周長p=2.57b+2h=2.57×3560mm+2×1600=12350mm=12.4m

5）用風速校核巷道淨斷面積

查表2.8，知v=8m/s,已知通過大巷風量q=60m/s,代入式（2.6）得

v===5.6m/s＜8m/s

設計的大巷淨斷面面積、風速沒超過規定，可以使用。

6）選擇支護引數

採用錨噴支護，根據巷道淨寬3.56m、穿過中等性岩層即屬ⅲ類圍岩、服務年限大於10年等條件，確定選用錨固可靠、錨固力大的樹脂錨桿，杆體為18mm螺紋鋼，每孔安裝兩個樹脂藥捲，錨固長度≥700mm,設計錨固力≥80kn。錨桿長度2.

0m，成方形布置，其間排距0.80m×0.80m，托板為8mm厚150mm×150mm的方形鋼板。

噴射層厚t=100mm,分兩次噴射，每次各噴射50mm厚，故支護厚度t=t=100mm。

7）選擇該道床引數

根據該巷道通過的運輸裝置，已選用22kg/m鋼軌，其道床引數h,h分別為380mm和220mm,道碴面至軌面高度h=h-h=380mm-220mm=160mm,採用鋼筋混凝土軌枕。

8）確定巷道斷面尺寸

由表2.6計算公式得

巷道設計掘進寬度b=b+2t=3560mm+2×100mm=3760mm

巷道計算掘進寬度b= b+2=3760mm+2×75mm=3910mm

巷道設計掘進高度h=h+h+t=3560mm+200mm+100mm=3560mm

巷道計算掘進高度h=h+=3560+75=3635mm

巷道設計掘進斷面積s=b (0.39b+h)=3760mm(0.39×3760+1820)mm=12547600mm=12.55m

巷道計算掘進斷面積 s=b (0.39×b+h)=3910（0.39×3910+1820）mm=13078559mm=13.08m

三 .布置巷道內水溝和管纜

已知通過該巷道的水量為100m/h,現採用水溝坡度為3‰，查下表「拱形、梯形巷道水溝規格和材料消耗表」得水溝深400mm,水溝寬400mm,水溝淨斷面積0.16m;水溝掘進斷面積0.203m,每公尺水溝蓋板用鋼筋板1.

633kg、混凝土0.0276m，水溝用混凝土0.133m。

管子懸吊在行人路一側，電力電纜掛在非行人路一側，通訊電纜掛在管子上方，如後邊所附加的cad圖所示。

注：拱形、梯形巷道水溝規格和材料消耗表

四 . 計算巷道掘進工程量及材料消耗量

由表2.6計算公式得

每公尺巷道拱與牆計算掘進體積 v=s×1=13.08m×1m=13.27m

每公尺巷道牆腳計算掘進體積

v=0.2(t+)×1=0.2(0.1+0.075)m×1m=0.04m

每公尺巷道拱與牆噴射材料消v=[1.57(b-t)t+2ht]×1=[1.57(3.

91-0.10)×0.10+2×1.

82×0.10]m×1m=0.963m

每公尺巷道牆腳噴射材料消耗 v=0.2t×1=0.2×0.10m×1m=0.02m

每公尺巷道噴射材料消耗（不包含損失）

v=v+v=0.963m+0.02m=0.983m

每公尺巷道錨桿消耗 n=

式中p－計算錨桿消耗周長，p=1.57b+2h=1.57×3.91m+2×1.82m=9.78m

a,a′－錨桿間距、排距，a=a′=0.8m

故n==14.66根

折合質量為

14.66[lπ()]=14.66[2.00×3.14()×7850]=58.54kg

式中 l－錨桿長度，l=2.0m；

d－錨桿直徑，d=18mm；

－錨桿材料密度， =7850kg/m

每排錨桿數 n×0.8=14.66×0.8=11.8根≈12根

每公尺巷道粉刷面積 s=1.57b +2h

式中 b－計算寬度，b-2t=3.91m-2×0.10m=3.71m

故 s=1.57×3.71m+2×1.60m=9.1m

五..繪製巷道斷面施工圖、編制巷道特徵表和每公尺巷道工程量及材料消耗表

根據以上計算結果，按1:50比例繪製出巷道斷面施工圖（圖2.10），並附上運輸大巷特徵表2.15及運輸大巷每公尺工程量及材料消耗表2.16

表2.15運輸大巷特徵

表2.16運輸大巷每公尺工程量及材料消耗

巷道斷面設計

巷道斷面設計示例

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