井巷工程與礦井運(yùn)輸與提升設(shè)備課程設(shè)計(jì)

甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院井巷工程與礦井運(yùn)輸與提升設(shè)備課程設(shè)計(jì)第一章課程設(shè)計(jì)目的和任務(wù)一、 課程設(shè)計(jì)目的金屬礦地下開采專業(yè)學(xué)生，無論是在勘探設(shè)計(jì)單位承擔(dān)礦山設(shè)計(jì)任務(wù)，還是在科研院所從事專業(yè)科研開發(fā)事業(yè)，或者在生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行專業(yè)技術(shù)與行政管理工作，除了對(duì)采礦方法掌握之外，對(duì)井下工程的施工與設(shè)計(jì)的掌握以及礦井提升設(shè)備的選型計(jì)算也是必不可少的一步，對(duì)于采礦專業(yè)的學(xué)生，正確掌握地下工程的施工與設(shè)計(jì)，以及對(duì)運(yùn)輸提升的選型，是很關(guān)鍵的。通過本節(jié)教學(xué)，是學(xué)生通過已掌握的采礦知識(shí)，完成規(guī)定的設(shè)計(jì)任務(wù)，達(dá)到鞏固所學(xué)知識(shí)，學(xué)會(huì)使用《采礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》和其他參考資料，掌握地下礦山巷道施工與設(shè)備的選型設(shè)計(jì)的基本技能。二、 井巷工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)本次設(shè)計(jì)的任務(wù)主要是巷道斷面的設(shè)計(jì)，巷道斷面的施工（其中包括爆破器材、炮眼的布置，通風(fēng)防塵及風(fēng)機(jī)的選擇）裝巖與運(yùn)輸。主要內(nèi)容包括：平巷部分，系統(tǒng)介紹平巷斷面設(shè)計(jì)施工工藝及安全操作規(guī)程；天井部分，介紹國(guó)內(nèi)礦山天井各種施工方案及發(fā)展前景；豎井部分， 介紹豎井設(shè)計(jì)，施工工藝和豎井延伸方案；斜井部分，介紹斷面布置，施工工藝及安全操作規(guī)程；硐室部分，介紹硐室施工工藝等。第二章巷道部分一、根據(jù)現(xiàn)有礦山設(shè)計(jì)資料，對(duì)礦山主要運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行選型、尤其是電機(jī)車規(guī)格：由于此礦山為鉛鋅礦沒有瓦斯等危險(xiǎn)氣體所以選擇選用地下架線電機(jī)車。礦山設(shè)計(jì)產(chǎn)量為80萬噸的中型的冶金礦山，拱高F=B/4的三心拱斷面，軌距運(yùn)輸，所以查表選擇應(yīng)采用ZK10—61250架線式電機(jī)車牽引YCC（1.2）型曲軌側(cè)卸式礦車運(yùn)輸。二、確定巷道斷面尺寸：1、 斷面形狀的選擇以及選擇依據(jù)因?yàn)榈谝凰降倪\(yùn)輸大巷服務(wù)年限較長(zhǎng)，穿過中等穩(wěn)固的巖石，故其巷道承受的地壓較大，因此選用拱高F=B4的三心拱斷面，常用三心拱高為=B3由于此礦圍巖一般較穩(wěn)定，拱高可取小些？.=B4.2、 巷道斷面的規(guī)格確定（巷道寬、巷道高），及計(jì)算過程。（一）確定巷道斷面凈寬度B。查表1—2知：ZK10—61250電機(jī)車寬1060mm,兩軌中心距1400mm,YCC（1.2）寬1050mm，兩軌中心距1350mm，兩者比較取最大值，故運(yùn)輸設(shè)備寬度b=800mm，所以兩電機(jī)車之間距離m=s-b=1400-1060=340mm。故凈寬度：B=bi+2b+m+b2=300+2106+340+800=3560mm將凈寬度計(jì)算值按50mm進(jìn)級(jí)，取B。=3600mm.b、 選擇道床參數(shù)根據(jù)本巷通過的運(yùn)輸設(shè)備，查《采礦手冊(cè)》選用24kg/m鋼軌，采用鋼筋混凝土軌枕。軌面水平至底板之間距離h6=400mm,底板水平至道渣水平之間距離h5=250mm,所以道渣平至軌面水平距離h4=h6-h5=400-250=150mm.c、 確定巷道凈高度H拱高及參數(shù)：?。=1/3B。=13x3600=1200mm大圓弧半徑R=0.692B。=2491mm小圓弧半徑r=0.261B。=940mm巷道凈墻高h(yuǎn)2：按電機(jī)車架線要求確定。設(shè)架線導(dǎo)電子寬度的12為400mm,即K=400mm,架線至軌面高度，取H=2000mm,a=b1+b2=300+10602=830mm由于r-a+kr-b1=940-830+400/940-300=0.796>0.55故導(dǎo)電子弓在小圓弧內(nèi)：h2=H+h4-(rb1) (rak)=2000+150-(940 300)2(940 830 400)=1763mm按管道架設(shè)高度要求確定。計(jì)算如下：h2=1800+D/2- —訂(r=1267mm式中hx—管道占用的垂直距離，從圖知h，等于壓風(fēng)管和水管直徑之和，即：h/=200+100=300mm；D—管道法蘭盤直徑，即D為200+100=300mm；b，—管道法蘭盤與支架間的間隙， 因管道直徑為200mm,在250~160mm之間，取b，=0.C—在人行道一側(cè)的線路中心至墻的距離C=b2+b/2=800+1060/2=1330mm.按行人要求確定。計(jì)算結(jié)果為h2=1800-.r2(r100)2=1378mm從以上三種情況，取其中最大并按 10mm的進(jìn)行級(jí)作為計(jì)算值，則凈高度h2=1770mm.巷道凈寬度H。計(jì)算結(jié)果為：H。=?。+h2=1200+1770=2970mm計(jì)算巷道凈斷面面積S。和凈周長(zhǎng)P由表1-10知S。=(h2+0.263B。)B。=(1.770+0.263X3.600)x3.600=9.78m2P=2.33B。+2h=2.33X3.700+2X1.770=12.161m式中B/=B。+2倍錨桿外露長(zhǎng)度=3.600+2X0.05=3.700m確定巷道斷面尺寸巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)寬度(無充填時(shí))Bi為Bi=B。+2(T+50)=4000mm巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)高度Hi為：Hi=H。+T+50=3170mm巷道掘進(jìn)斷面積Sn=S。+Sd+St+S甚=9.78+1.0204+0.808+3.600X0.25=12.51m23、水溝斷面確定本巷道正常通過量應(yīng)選用水溝坡度與巷道相同，即 3%,查表選用倒梯形砌碹水溝可容水深450mm,上寬400mm,下寬350mm水溝混凝土用量為0.12m3。三、 巷道支護(hù)方式1、 巷道支護(hù)方式選擇圍巖中等穩(wěn)固，穩(wěn)定等級(jí)為川級(jí)，服務(wù)年限長(zhǎng)，巷道跨度較大，經(jīng)查表應(yīng)使用錨支護(hù)，優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)合理，施工簡(jiǎn)單，機(jī)械化程度高，施工速度快，噴射混凝土能充分發(fā)揮圍巖自承能力，并和圍巖機(jī)構(gòu)同工承載體，質(zhì)量可靠施工安全， 適應(yīng)性強(qiáng)，用途廣泛。2、 支護(hù)參數(shù)確定.根據(jù)地壓理論，選d=20mm，l=1.6m螺紋鋼筋作沙漿錨桿，噴射混凝土厚度T=150mm，錨桿外露長(zhǎng)度為50mm。四、 布置巷道管線管子按規(guī)定懸吊在人行道一側(cè)上方，而電力電纜在非人形到一側(cè)，通信電纜掛在墻上。五、 計(jì)算巷道掘進(jìn)工程量及材料消耗量每米拱頂巷道所需噴射混凝土材料量。計(jì)算結(jié)果為：V1=1X[(1.33B.+1.57T')Tx—(1.33B。+1.57X0.05)X0.05]=0.78M3每米巷道兩墻所需噴射混凝土材料量。計(jì)算結(jié)果為：V2=2X(h2+h5)TX=0.61M3每米巷道所需錨桿根數(shù)N與填砂漿V3。設(shè)錨桿軸向距離為1.0m，徑向間距為1.0m，則:N=12根V3=n/(D2-d2)XlxXNX1=0.024m3式中D—錨桿孔直徑，取45mm；d—錨桿直徑，取20mm；l/—錨桿孔深度，取1550mm.繪制巷道斷面施工圖及材料消耗量表根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，按1:50比例繪制出巷道斷面施工圖，并列出巷道特征表，工程量及巷道支護(hù)材料消耗量表。

運(yùn)輸大巷特征斷面/m2設(shè)計(jì)掘進(jìn)尺寸/mm凈斷面尺寸/mm支護(hù)厚度/mm凈周長(zhǎng)/mm寬高拱高寬凈全高厚墻拱高拱和墻9.7812.54000317012003600297015015012.16工程量及巷道支護(hù)材料消耗量計(jì)算掘進(jìn)工程量/m3混凝土材料消耗量/m3其他材料/根巷道噴拱噴墻填孔水溝錨桿12.510.780.610.0240.1212六、巷道掘進(jìn)施工的設(shè)計(jì):（一）爆破參數(shù)的確定

大斷面井巷（＞6卅）可采用38?35mm勺藥卷，炮孔直徑一般比藥卷直徑大5?

10伽，采用壓氣裝藥時(shí)，可充分利用炮孔直徑。在一般巷道掘進(jìn)中多為 1.5?2.5m。原始爆破條件名稱單位數(shù)量名 稱單位數(shù)量巷道掘進(jìn)斷面m28.73炮眼數(shù)目個(gè)45巖石堅(jiān)固系數(shù)f4?6雷管數(shù)目個(gè)44炮眼深度m2.2總裝藥量（2號(hào)巖石硝銨炸藥）kg27.5炮眼布置及裝藥參數(shù)眼號(hào)炮眼名稱眼數(shù)/個(gè)炮眼深度/m裝藥量起爆順序連線方式裝藥結(jié)構(gòu)單孔小計(jì)卷/眼質(zhì)量/kk卷每量噸質(zhì)/1空眼12.3串聯(lián)連續(xù)反向裝藥2?5掏槽眼42.371.05284.2I6?11一圈輔助62.250.75304.5n12?22二圈輔助112.250.75558.25川31、32、44幫眼42.220.3081.2IV33?43頂部眼112.220.30223.30IV23?39底眼82.250.75406.0V預(yù)期爆破效果

名稱單位數(shù)量名稱單位數(shù)量炮眼利用率%91.0每米巷道耗藥量kg/m313.8每循環(huán)工作面進(jìn)尺M(jìn)2.0每循環(huán)炮眼總長(zhǎng)度m99.5每循環(huán)爆破實(shí)體巖石m317.5每立方巖石雷管消耗量個(gè)/卅2.5炸藥消耗量kg/m31.6每米巷道雷管消耗量個(gè)/m22.0（二）選擇鉆眼爆破的器材鑿巖設(shè)備選用氣腿式鑿巖機(jī)或鑿巖臺(tái)車與導(dǎo)軌式鑿巖機(jī)配套使用由于氣腿式鑿巖機(jī)便于組織多臺(tái)鑿巖機(jī)鑿巖，易于實(shí)現(xiàn)鑿巖與裝巖平行作業(yè),機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，輔助工時(shí)短，利于組織快速施工，現(xiàn)場(chǎng)廣為使用。鑿巖臺(tái)車具有鑿巖速度快、效率高、操作安全、機(jī)械化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度底、鑿巖質(zhì)量高的優(yōu)點(diǎn)。爆破采用雷管與炸藥的配合使用（三）炮眼布置炮眼布置一般分為：A輸錨眼，B鋪助眼，C周邊眼，除合理選擇掏槽方式和爆破參數(shù)外還需合理布置炮眼，個(gè)炮眼布置位置如下；1717（四）選擇裝藥結(jié)構(gòu)與起爆方法（1（四）選擇裝藥結(jié)構(gòu)與起爆方法（1）條形裝藥結(jié)構(gòu)，條形裝藥是指長(zhǎng)徑比大于6的藥包通常為柱狀或條起爆方式圖起爆方法，采用延期雷管順序起爆即先炮眼其次鋪助眼最后周邊眼擬定爆破說明書和爆破參數(shù)圖爆破說明圖如下內(nèi)容；爆破參數(shù)圖如下；11"■"111||!|111111111:11一lr(3.108（六） 定向與鉆眼工作為了定向拋擲和堆填藥包布置最早采取定位中心 注即在爆區(qū)分排布置藥包，各排藥包從定向拋擲堆填的中心軸線某一距高點(diǎn)為中心距離為半徑布藥。 鉆眼工作要小利用率要高，根據(jù)巖性選擇合適的鉆眼設(shè)備和鉆眼深度。（七） 鉆眼爆破安全及注意事項(xiàng)（1） 鉆眼安全及注意事項(xiàng)：為防止風(fēng)水管過多而造成混亂應(yīng)采用定人，定機(jī)，定位，定眼數(shù)定時(shí)間的鑿巖工崗位責(zé)任制。（2） 爆破時(shí)應(yīng)注意施工中的不安全因素或患對(duì)照監(jiān)測(cè)報(bào)告和爆破后安全調(diào)查最敏感最重要的保護(hù)對(duì)象是否安全對(duì)爆破環(huán)境檢查更立足于爆前爆后狀態(tài)的對(duì)比，對(duì)爆后安全檢查的重點(diǎn)部位在爆前就應(yīng)調(diào)查，其次要建立檔案。（八） 通風(fēng)防塵及風(fēng)機(jī)的選擇進(jìn)風(fēng)井巷及采掘工作面的風(fēng)源含量不得大于 0.5mg/m3回風(fēng)不得造成公害，有效風(fēng)量應(yīng)在60%以上避免廢風(fēng)串聯(lián)不用的采區(qū)及時(shí)封閉，從礦山具體情況擬定通風(fēng)系統(tǒng)。在扇風(fēng)機(jī)產(chǎn)品目錄中的個(gè)體特性曲線上選擇合適的主扇判斷所選主扇是否合適要看兩個(gè)時(shí)期的工作點(diǎn)是否都在扇風(fēng)機(jī)個(gè)體特性曲線上合理工作范圍內(nèi)在根據(jù)電動(dòng)機(jī)軸功率及主扇要求的轉(zhuǎn)速，從產(chǎn)品中選取電動(dòng)機(jī)類型及容量。（九） 巷道支護(hù)為了保持巷道的穩(wěn)定性使巷道在服務(wù)年限內(nèi)保證有效的使用空間根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為錨桿間長(zhǎng)度至少是巖體節(jié)理寬度的 3倍側(cè)墻上的錨桿從上到下其長(zhǎng)度可遞減為了形成一定厚度的壓縮帶錨桿的長(zhǎng)度到力為其間距的 2倍實(shí)際礦山使用的錨桿長(zhǎng)度之間之比為1.5也能長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠的工作在巖層中打錨桿眼可用6FB型錨桿大眼機(jī)安裝托板是應(yīng)將巖面找平增加系載力螺帽凝緊后將混凝土砂漿噴射在其表面防風(fēng)化。（十）施工方法采用一次成巷作業(yè)；一次成巷作業(yè)分三種作業(yè)方式： （1）掘進(jìn)與永久支護(hù)平行作業(yè)，（2）掘進(jìn)與永久支護(hù)順序作業(yè)，（3）掘進(jìn)與永久支護(hù)交替作業(yè)。水平大巷掘噴平行作業(yè)循環(huán)圖

班-1次工序名稱時(shí)min10 班 12345 二班 67891011 - 三班21314151617 四班 8192021222324掘進(jìn)班交接班準(zhǔn)備-■打錨桿眼60-打炮眼901裝藥連線放炮4011■L.通風(fēng)20LL找頂按錨桿40■-初噴140_■■"t■裝巖40-重車線釘?shù)?0■移電纜開關(guān)30■準(zhǔn)備60一一復(fù)噴成巷240清理60——七、裝巖與法輸（一） 選擇裝巖設(shè)備雙軌鑿巖臺(tái)車（PYJ2型）和（6J—型）輕型鑿巖機(jī)鑿巖體—1型（或ZCZ-26型）金屬礦山較多使用時(shí)一種機(jī)械性作業(yè)形式采用三班作業(yè)每班 4人。（二） 選擇運(yùn)輸方式采用梭式礦車來運(yùn)輸，梭軸前后車體構(gòu)成一個(gè)穿長(zhǎng)大容積箱體，并通過前后橫穿放在兩個(gè)值向架上，它的底部有一臺(tái)刮板輸送機(jī)裝巖機(jī)向梭車的前端裝巖每當(dāng)巖堆達(dá)到車廂高度時(shí)開動(dòng)刮板輸送機(jī)向車廂后部移動(dòng)一段距離返次進(jìn)行直至裝滿整個(gè)車廂然后開動(dòng)電機(jī)車?yán)毙遁d點(diǎn)開動(dòng)刮板將礦卸出。第三章井筒一、井筒凈斷面尺寸確定A凈斷面尺寸確定主要步驟（1）選擇提升容器的類型，規(guī)格數(shù)量:選擇井內(nèi)其他設(shè)施計(jì)算井筒的直徑按通風(fēng)要求計(jì)算井筒斷面尺寸B凈斷面尺寸確定實(shí)例a罐道梁中心線的間距L i=L+E+E2L2=L+E+E3式中一1.2號(hào)罐道中心線距離mmL 2—1.3號(hào)罐道深中心線距離mmC.—兩側(cè)罐道間間距mmEi,E2,E3—1.2.3號(hào)罐道梁與罐道連接部分尺寸有初選的罐道罐道梁類型及其連接部分尺寸決定b梯子間尺寸梯子間尺寸M,H,T由以下方法確定M=600+600+S+a 2式中600—一個(gè)梯子孔的寬度mmS —梯子孔邊至2號(hào)罐梁的板壁厚度一般梯子之間S=77mma2—2號(hào)罐梁寬度的1/2H=2X(700=100)=1600mm式中700—梯子孔長(zhǎng)度mm100—梯子梁寬度mm左側(cè)布置梯子間，右側(cè)布置管纜間，一般取J=300—400mm因此N=H—J=1200_1200mmD?圖解法求豎井返似直徑b=R—(dE!cB x)2f2150M= R2N2(I1d)600600sa?b—安全間隙mmM—梯子間尺寸mmf —罐籠縱軸中心線至罐籠端部分距離，f=1/2—Ax；二、 風(fēng)速校核V=Q/Sc<VY式中V—通過井筒的風(fēng)速m/sQ—通過井筒的風(fēng)量m3/sS0—井筒的有效斷面積m2.s=0.85,s為井筒凈斷面Vy—規(guī)定井巷允許通過的最大風(fēng)速三、 井壁厚度確定

井壁厚度參考數(shù)據(jù)井筒凈直徑/m井壁支護(hù)厚度/mm混凝土混凝土磚料石3.0—4.52503003004.5—5.03003503005.5—6.03504003506.5—7.04004504007.5—8.0500550500注：1本表使用于f=4—6混凝土磚料石砌碹時(shí)壁后充填為100mm混凝土標(biāo)號(hào)采用150號(hào)四、繪制井筒施工圖并編制加精通工程量及材料消耗量表如下井筒工程量及材料消耗量表工程名稱斷面/卅長(zhǎng)度掘進(jìn)體數(shù)材料消耗混凝土/m3鋼材/1凈掘進(jìn)/m/m3井壁結(jié)構(gòu)井筒裝備合計(jì)凍結(jié)成1086264.52689「97.266163.2壁座33.258.12.0159.3931.351.142.49基巖層233.5103212569139.6139.6壁座33.244.22.0132.3661.161.142.30合計(jì)345.516877.541799.71207.88307.59五、 豎井施工方案豎井施工分為掘進(jìn)砌壁哈安裝三大工序；①長(zhǎng)段掘砌單行作業(yè)②短段掘砌單行作業(yè)哈短段掘砌混合作業(yè)③長(zhǎng)段掘砌平行作業(yè)?六、 鑿巖爆破工作剛井筒穿過松軟的表土層哈軟巖層(fV3)時(shí)，可用人工或機(jī)械直接挖掘巖土,而對(duì)于硬巖層(包括堅(jiān)硬土層)一般采用鑿巖抱起方法。

爆破原始條件1井筒掘進(jìn)直徑/m5—82井筒掘進(jìn)面積/m3「27.343巖石種類石英巖4巖石堅(jiān)固性系數(shù)「8—105炸藥種類咼威力硝銨炸藥6藥包規(guī)格32mM200mM150g7雷管種類毫秒電雷管爆破參數(shù)表炮眼序號(hào)圈徑/m圈距/m眼數(shù)/個(gè)眼距/m炮眼角度眼深/m眼徑/mm裝藥量/kg每孔每圈充填長(zhǎng)度起爆順序連線方式1—40.750.37540.6903.0421.87.20.6I5—121.80.5380.7852.8421.814.40.6n13—263.00.60140.67902.8421.521.00.8川分兩組并聯(lián)27—464.40.70200.68902.8421.530.00.8IV47—765.70.65290.60922.8421.3540.51.0V合計(jì)75113.1

亠<—1廠i布.置1七、裝巖 排水支護(hù)裝巖采用NZQ-0.11型抓巖機(jī)或HK型液壓式抓巖機(jī)吊桶排水注漿堵水鉆孔泄水井內(nèi)載水和機(jī)械排水。根據(jù)圍巖性質(zhì)、井段高度及涌水量的不