井巷工程课程设计

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1、课程设计课程名称：井巷工程设计题目斜坡道断面、支护和施工设计 学 院：国土资源工程专 业：采矿工程年 级：学生姓名：指导教师：日 期：2012年12月21日教务处制课程设计任务书国土资源工程学院采矿工程专业年级学生姓名：课程设计题目斜坡道断面、支护和施工设计课程设计主要内容：某矿阶段斜坡道，布置在f=68，节理裂隙发育，中等稳固的岩层中，设备、人员、 材料通道，采用WJD1.5铲运机，CTC14凿岩台车。斜坡道内设两条动力电缆、三条通 讯及照明电缆，一条4英寸压风管和一条2英寸洒水管。断面设计：斜坡道断面形状和支护型式的选择，斜坡道断面各部尺寸的确定，断面装 备的布置，绘制斜坡道断面图（A3图

2、幅以上）并编制工程量及材料消耗表。编制施工说 明及循环图表。要求：说明书用A4纸双面打印，正文四号宋体，不少于15页。设计指导教师（签字）：教学基层组织负责人（签字）：井斜坡工程设计目录一、工程概况4二、斜坡道设计41、斜坡道线路布置形式42、尺寸及坡度的确定5三、断面设计51、断面形状选择52、断面尺寸的确定53、设计支护参数64、布置水沟和管线65、计算斜坡道掘进工程量和材料消耗量66、编制斜坡道特征表和每米斜坡道道工程量及材料消耗量表、绘制斜坡道断面 施工图8四、施工组织设计91、施工方案选择92、凿岩爆破工作93、工作面通风184、有害气体的防护措施错误！未定义书签。5、装岩设计14五

3、、编制循环图表错误！未定义书签。1、确定日工作制度182、确立作业方式183、确定循环方式和循环进度184、计算循环时间错误！未定义书签。5、循环图表的编制18六、爆破安全措施20参考文献20一、工程概况某矿阶段斜坡道，布置在 f=68， 节理裂隙发育，中等稳固的岩层中，图一 WJD1.5型电动铲运机设备、人员、材料通道，服务年限为20 年，采用 WJD1.5 铲运机（如图一所示）， CTC14 凿岩台车（如 图二CTC14凿岩台车图二所示）。斜坡道内设两条动力电缆、三条通讯及照明电缆，一条4 英寸压风管和一条2 英寸洒水管。二、斜坡道设计1、斜坡道线路布置形式螺旋式斜坡道虽然具有没有缓坡段或

4、平坡段，同样高差下螺旋式斜坡 道线路短，节省工程量并且布置灵活等优点。但其不足之处是：视野有限 道路自始至终都处在拐弯状态，内外侧坡度不同，不利于设备和道路的维 修保养，轮胎和差速器失效较快，行车安全性差。折返式斜坡道虽然开拓 工程大，掘进施工时通风和出渣条件差，但其比较平直、弯道少、视野好 可提高运行的安全性，并且有利于设备和道路的维修保养。鉴于此坡道是 运送设备、人员、材料的主要通道，从安全角度考虑，故采用折返式斜坡 道，且本斜坡道为一条直道，无弯道。2、尺寸及坡度的确定通道的最低标高一174 m,总长1002m，净断面3.6m X 3.2m，正常坡度 为10%。三、断面设计1、断面形状选

5、择该斜坡道是布置在f=68、节理裂隙发育、中等稳固的岩层中，服务 年为20a，是用于运送设备、人员、材料的主要通道。故决定选直墙三心 拱断面f/B=l/3）。02、断面尺寸的确定2.1 净宽度 B 的确定选取斜坡道人行斜坡宽度 c=1000mm;净宽度 B=3600mm2.2 三心拱参数的确定三心拱斜坡道拱高 : h=B/3=3600/3=1200mm0三心拱半径 : R=2491 mmr=943mm0 =56a =342.3三心拱道墙高hl的确定h=2000mml2.4斜坡道净断面积S和净周长P的确定S=Bh +0.262B2=10.6m2lP=2h +B+l.329B=l4.4ml2.5

6、斜坡道掘进断面尺寸的确定斜坡道设计掘进宽度：B二B+2T=3600+200=3800mm1斜坡道计算掘进宽度：B =B +26 =3800+150=3950mm21斜坡道设计掘进高度： H=h+h+T+T=2000+1200+100+200=3500mm1 1 0 1斜坡道计算掘进高度： H=H+6 =3500+75=3575mm21斜坡道计算掘进断面积：S=B X (T +h)+0.262B 2 =12.52 2 1 1 23、设计支护参数斜坡道穿过的围岩是f=68、节理裂隙发育、中等稳固的围岩。所以 斜坡道按全断面混凝土支护考虑，选用快硬水泥锚杆，锚杆直径少16mm，锚 杆长度 1500m

7、m, 间排距 0.7X0.7m, 外露长度 t=50 mm, 锚杆布置到墙角。再 用混凝土支护，支护厚度为T=100mm，斜坡道地面采用混凝土浇灌，厚度 为 T1=200mm。4、布置水沟和管线 为方便排水，在本通道内布置一不对称梯形水沟，坡度和通道坡度一样为10%，水沟深300 mm、水沟上宽400 mm，下宽300，水沟净断面积0.1 m2,水沟掘进断面面积0.16 m2,每米水沟盖板用钢筋1.3kg、混凝土 0.023m 彳，水沟用混凝土 0.11m3o动力电缆布置在非人行道一侧，通讯及照明电缆布置在人行道侧，洒 水管布置在人行道一侧，距道渣面2000m，压风管与洒水管平行布置，且 位于

8、洒水管下。5、计算斜坡道掘进工程量和材料消耗量每米斜坡道拱和墙计算掘进体积V=S X1=12.5X1=12.5m3每米斜坡道墙角计算掘进体积V =0.2(T+)Xl=0.2X(0.1+0.075)Xl=0.04m32每米斜坡道拱和墙喷射混凝土材料消耗V=(S TB S) Xl=(12.50.2 X 3.87510.6) X l=1.12m33 11 2每米斜坡道墙角喷射混凝土消耗V=0.2T X1=0.2X0.1X1=0.02m341每米斜坡道地面浇灌混凝土消耗V=0.2X3.475X1=0.7m35每米水沟混凝土消耗V=0.13m36 每米斜坡道喷射混凝土消耗V=V+V+V+V=1.12+0

9、.02+0.7+0.13=1.97m3 3456每米斜坡道锚杆消耗n 二 Pi05aaa式中气一一计算锚杆消耗周长,P1=1.33B2+2(T +h1)=1.33X 3.875+2X (0.2+2)=9.5m；a、a锚杆间距、排距，a=a =0.7 m。故 N=20.2 根每排锚杆数为：0.7N=0.7X21.4=14.1514 根6、编制斜坡道特征表和每米斜坡道道工程量及材料消耗量表、绘制斜坡道断面施工图图一斜坡道特征表围岩 类别断面面积/m2设计掘进尺 寸/mm净面积设计 掘进宽高10.612.538753575喷射 厚度 /mm锚杆/mm型式外露 长度排列 方式取排距锚杆长直 径100快

10、硬50方形70015001514.4净周 长/m图三 斜坡道断面图表二每米工程量及材料消耗围岩类别计算掘进工程量/m3材料消耗/mm药卷/ 卷粉刷面积/m2斜坡道墙角锚杆数量喷射材料/m312.50.0420.21.977214.4四、施工组织设计1、施工方案选择根据矿山的实际情况，决定采用从下而上、一次成型、独头掘进的施 工方案，周边空采用光面爆破。2、凿岩爆破工作2.1 凿岩设备及工具选择凿岩机采用1台CTC14凿岩台车，工作参数为：总重量（不包括凿岩机）3200公斤外形尺寸：（运输位置）4700x1900x2300厘米行走速度：0.51 千米/小时最小转弯半径:7米爬坡能力:18 度支臂

11、起落范围:20-90度支臂平移范围:1600毫米推进器回转范围:90度推进器最大推力:13.7KN工作气压:0.5-0.7MPa工作油压:8-0.6MP a总耗气量:217L/S总进气管内径:38毫米总进水管内径:19毫米（以上参数来自南京新瑞康工程机械有限公司网站）2.2 炸药及起爆器材及起爆方式选择 孔内采用延时导爆管雷管，采用塑料导爆管传爆及 2 号岩石炸药， 起爆网路设计设计成并联网路，掏槽孔先引爆，辅助孔其次，随后是顶孔 周边孔，底孔最后引爆。2.3 凿岩爆破参数确定2.3.1 掏槽方案选择 对该斜坡道进行施工采用光面爆破的方法来掘进斜坡道。根据掘斜坡斜 坡道断面面积12.5m2掘进

12、高3575mm，宽为3875 mm。对所要布置的掏槽眼、 辅助眼、周边眼分别布设。2.3.2 掏槽眼的布设因斜坡道岩石坚固性系数为 68 且斜坡道断面积较大，利用中深孔进 行爆破故选用直眼掏槽法。为提高掘进进度选用易于掌握且对各种岩层适 应性和效果均好的菱形掏槽法，炮眼深度为 3.0m。2.3.3 辅助眼的布设 为了大量崩落岩石提高炮眼利用率，故要均匀布置辅助眼，故辅助眼间距700mm，方向垂直与工作面。2.3.4周边眼的布设/m 根据光面爆破周边眼爆破参数表及岩斜坡性质取周边眼的炮眼直径 为42mm，炮眼间距为600mm,最小抵抗线为700mm,装药量为0.15kg且底眼 眼口高于斜坡道底板

13、200mm，以防止灌水。底眼炮眼间距为600mm。2.3.5 炮孔直径及药包直径凿岩台车钻孔直径选为43mm，使用炸药2号岩石炸药，炸药直径选用 35mm。2.3.6 眼深度及数目掏槽孔深3.0m，其他孔深2.8m经计算炮孔数为36个，而在设计断 面上作炮孔布置图，得出炮孔总数为 38 个，基本相等。2.3.7 爆破图表的编制使用2号岩石炸药，炸药单耗取1.15kg/m3，经计算每循环炸药总消 耗量为43.7kg，爆破各项参数见表一。表三平斜坡掘进的各项参数炮孔名 称孔数 /个与工作 面夹角/ 炮孔长/m炮孔深/m装药量起爆 顺序连线 方式装 药结 构周 边孔 起爆单孔小计重量/kg重量/kg

14、空孔19033掏槽孔490332.08.0I毫秒连续周边辅助孔11902.82.81.718.7II雷管反向孔为顶孔8向外52.812.8一次装药间隔周边孔7向外52.812.80.426.3III引爆装药底孔6向外52.812.81.710.2总计38104.8104.642.2表四爆破原始条件序号名称单位数量1设计掘进断面m220.72岩石坚固性系数6-8463工作面瓦斯情况%低瓦斯4工作面涌水情况m3/h无地下水影响5炸药和雷管类型2号岩石硝铵炸药，毫秒延时雷管表五预期爆破效果名称单位数量名称单位数量炮眼利用率%80每米斜坡道炸药消耗量kg/m14.6循环进尺m2.4每循环炮眼总长m/循

15、环104.8每循环爆破实体岩石m338.0每立方米岩石雷管消耗量个/m33.0炸药消耗量kg/m31.15每米斜坡道雷管消耗量个/m37.632.3.8 炮孔布置图3、工作面通风长距离、无轨运输、独头通道通风方式的好坏，是通道正常掘进的 重要因素，为此应该保证如下措施：(1) 弯道风筒要求保持较大的曲率半径。(2) 风筒悬挂力求平、直、紧、稳。(3) 减少甚至杜绝风筒漏风(4) 尽量增加每节风筒的长度，减少风筒接头数，随着工作面的前 进的短段风筒，积累到足够长度时，按即时更换长风筒。(5) 要选择科学的接头方法，如多反边接头，配合适宜的黏合剂， 确保接头质量。(6) 选择密封优良的风筒，及时粘

16、布风筒上的漏洞，并保证粘补质量。(7) 尽量减少人与设备给风筒造成的损伤。(8) 降低了风筒的风阻，减少甚至杜绝了漏风。局扇就会将足够的新 鲜风送到工作面，保证施工的需要。(9) 在保证设施和人员安全运行间隙的其前提，要尽量选择断面大 的风筒。4、有害气体的防护措施4.1 采用水封爆破或放炮喷雾炸药爆炸时会形成高温高压环境，水封爆破时产生的水雾，在高温高 压下与一氧化碳发生反应生成二氧化碳和氢气，可以有效地降低炮烟中的 一氧化碳浓度。由于爆破产生的某些有毒气体易溶于水，因此在放炮时， 采用自动喷雾设施进行喷雾，既能起到降尘作用，又能有效地减少有毒气 体含量，使炮烟毒性降低。4.2 保证炮孔堵塞

17、长度和堵塞质量 保证炮孔堵塞长度和堵塞质量，能够使炸药发生爆炸时，介质在碎裂 之前，装药孔洞内保持高温、高压状态，有利于炸药充分反应，减少有毒 气体生成量。而且足够的堵塞长度和良好的堵塞质量，还会减少未反应或 反应不充分的炸药颗粒从装药表面抛出反应区，也会降低空气中的有毒气 体含量。4.3 采用反向起爆方式 采用反向起爆方式时，炮泥开始运动的时间比正向起爆推迟，间接地 起到了增加炮孔堵塞长度的效果，使炸药反应完全程度提高，从而降低有 毒气体生成量。4.4 控制炸药的外壳材料重量 为了防潮，粉状炸药通常采用涂蜡纸壳包卷，由于纸和蜡均为可燃物质， 夺取炸药中的氧，易使炸药在爆炸时成分负氧平衡反应。

18、在氧量不充裕的 情况下，将会产生较多一氧化碳气体，因此，限定每100g炸药的纸壳重量 和涂蜡量分别不超过2g和2.5g。5、装岩设计 岩石斜坡道施工中，装岩转载与转运是最费工时的工序，一般情况下 它占掘进循环时间的 35%50%，因此装岩在岩石斜坡道施工中意义重大。5.1 装岩设备选择 由于该斜坡道较宽、较高，断面大，爆破岩体体积多。故选用 WJD-15型电动铲运机。5.2 WJD-15 型电动铲运机特点这种装岩机是采用耐切割光面橡胶轮胎行走，前后桥同时驱动，中间铰接转向，前置铲斗 和前卸式的井下斜坡 道装运矿石设备，适 用于阶段崩落法、空 场法、房柱法、留矿 法和分层充填法等采 矿方法的回采

19、出矿和 斜坡道掘进出碴，以 及工作场地和道路的 修筑平整、材料运输 等辅助作业。整机采图五 WJD-1. 5型电动铲运机结构图用f380伏交流异步电动机为动力源；美国DANA公司的液力变矩器和动力换档变速箱+徐州美驰驱动桥的动力传动系统；行车制动器采用湿式多盘制动器，性能可靠免维护；制动液压系统；采用美国M i co公司的液压制动系统；铲斗的前刃和侧刃均为瑞典HARDOX500耐磨钢板，保证了铲斗的耐磨性。该机可进 行铲、装、运、卸一体作业，具有结构紧凑、操作方便、作业功效高、能 耗低、无废气污染等优点。5.3 装岩机由于斜坡道一次性爆破实体岩石体积为62.1m3小于90 m3,故选用电动铲运

20、机。5.4 铲运机技术特征（以上参数来自济宁中科矿山机械制造场官网）五、编制循环图表1、确定日工作制度最近十几年来，有的矿井根据斜坡道施工特点和分配制度的改革，实 行了按工作量分班的“滚班制”，即每个班的工作量是固定的，其工作时 间是可变的。何时完成额定工作量则何时交班，不再是按点交接班。班组 的考核不再是以工作时间为指标，而是以实际完成的工作量为指标，并直 接以职工的工资和奖金挂钩。“滚班制”该变了过去工作制中的分配不公 现象，调动了职工的积极性，但也给管理工作带来了一定的难度。它要求 正在施工的班组在完成工作量之前一小时就要电话通知工区值班室，值班 员再通知下一班职工做好接班准备。我们这里

21、采用“四六制”。2、确立作业方式在工作制确定以后，要根据斜坡道设计断面和地质条件、施工任务、 施工设备、施工技术水平和管理水平，进行作业方式的比选，确定斜坡道 施工的作业方式。我们这里采用平行作业方式。3、确定循环方式和循环进度斜坡道掘进循环方式可根据具体条件选用单循环 （每班一个循环 ）或 多循环（每班完成两个以上的循环）。由于岩斜坡施工中大型设备日渐增多， 单循环的方式应用的更为普遍。当采用超深孔光爆是，亦可能为多个小班 一个循环。我们这里采用一个班一个循环。在斜坡道施工中，每个循环使斜坡道向前推进的距离称为循环进度， 又称循环进尺。循环进尺主要取决于炮眼深度和爆破效率。采用凿岩台车 配以

22、高效凿岩机时，采用 2.03.5m 的中深孔爆破，对提高掘进速度更为 有利。4、计算循环时间确定了炮眼深度，也就知道了各主要工序的工作量，然后可根据设备 情况、工作定额（或实测数据）计算各工序所需要的作业时间。在所需的全 部工作时间中，扣除能够与其他工序平行作业的时间，便是一个循环所需 的时间T,即：丁严2+少（ti+t2）+T3+T4+T5式中T1安全检查及准备工作时间，亦即交接班时间，这里取10min。T2一装岩时间，min。一钻上部眼时间，min。t2一钻下部眼时间，min。少一钻眼工作单行作业系数。钻眼、装岩平行作业时，少值一般 为0.30.6；钻眼装岩顺序作业时，（p值等于1。T3装

23、药连线时间，min。T4一爆破通风时间，一般为1520min，这里取20min。T5支护时间，如果临时支护或永久支护占用循环时间，也应该包括在内，单位为 min。5、循环图表的编制根据以上的计算及初步确定的数据，即可编制循环图表。图表名称为： 某矿斜坡道掘、支（砌、喷）平行（或顺序）作业循环图表。表上有工序名称一 栏，施工的各工序按顺序关系自上而下排列；第二栏自上而下为与各工序 对应的工作量；第三栏为自上而下与工序对应的各工序的所需时间；第四 栏为用横道线表示的各工序的时间延续和工序间的相互关系。编制好的循 环图表，需在实践中进一步检验修改，使之不断改进、完善，真正起到指 导施工的作用。下面是

24、该斜坡道的掘喷平行作业循环图表。表六循环图表六、爆破安全防护措施1. 爆破前应发出预爆信号和爆破信号，确保所有人都撤出到安全距 离以外，才能进行爆破；2. 爆破后应等炮烟排除干净后，才能前去进行清理工作；3. 由于采用炸药为岩石炸药，因此发生盲炮后，必须由专职爆破 员进行处理。处理方法为：(1) 能够重新引爆的，加大警戒范围，重新加入起爆体引爆。(2) 不能重新引爆的炮孔，采用高压风吹出堵塞炮渣，取出起爆雷 管，并将炸药取出。(3) 严禁采用木棍硬捣起爆药卷。参考文献井巷工程教材采矿设计手册井巷工程卷冶金矿山井巷设计参考资料冶金工业出版社井巷设计淮南煤炭学院井巷工程施工手册煤炭工业出版社井巷掘进冶金工业出版社井巷工程煤炭工业出版社忽略此处