《井巷工程》課程設計說明書

湖南安全技術職業(yè)學院 課程設計題目： 四礦±0水平運輸大巷直線段掘進工程設計學生姓名： 專業(yè)班級： 指導老師： ： 評閱人： 2015年6月目錄TOC\o"1-3"\h\u0緒言 10.1主要設計條件 10.2設計內(nèi)容 10.3任務目的和意義 20.4設計思路 20.5設計成果 31水平運輸大巷直線段斷面設計 41.1確定巷道斷面形狀 41.2確定巷道凈斷面尺寸 41.2.1巷道凈寬的確定 41.2.2巷道凈高度的確定 51.2.3計算巷道的凈斷面積 61.2.4巷道風速演算 61.3計算巷道設計掘進斷面積和計算掘進斷面積 71.3.1巷道支護設計 71.3.2道床參數(shù)的選擇 71.3.3斷面面積計算 71.4巷道斷面內(nèi)水溝設計和管線布置 81.4.1水溝設計 81.4.2管線布置 81.5巷道特征與材料消耗表 82運輸大巷爆破工藝設計 92.1鉆眼爆破 92.1.1鑿巖設備和工器具的選擇 92.1.2掏槽方式的選擇 92.1.3爆破參數(shù)的選擇 102.1.4炮眼間距與裝藥系數(shù) 142.2爆破說明書和爆破圖表的編制 152.2.1爆破說明書的編制 152.2.2繪制爆破作業(yè)圖表 153水平運輸大巷施工工藝設計 173.1巷道掘進必須堅持正規(guī)循環(huán)作業(yè) 173.2編制循環(huán)作業(yè)圖表 173.2.1確定掘進隊的工作制度 173.2.2確定作業(yè)方式，循環(huán)方式和循環(huán)進尺 173.2.3確定各工序循環(huán)進尺循環(huán)作業(yè)時間 183.2.4掘進隊組織形式和人員配備 203.2.6掘進隊機械設備和工器具配備 213.2.7編制循環(huán)作業(yè)圖表 22參考文獻 23致謝 240緒言0.1主要設計條件四礦：1、年生產(chǎn)能力：90萬噸；2、瓦斯等級，均屬于低瓦斯礦井，采用中央分列式通風；3、地質(zhì)情況，巷道周圍100m內(nèi)無大斷層；井下每小時最大涌水量為350；巖石堅固系數(shù)為：f=8～10；4、主要運輸設備，采用ZK10－9/250架線式電機車牽引3噸固定式礦車運輸；5、通風情況，設計巷道要求每秒通過風量為：50；巷道內(nèi)敷設一趟200mm的壓風管和一趟100mm的水管；6、采用“三八”作業(yè)制。0.2設計內(nèi)容1、運輸大巷直線段的斷面設計及施工圖設計；2、運輸大巷爆破設計；3、編制運輸大巷施工循環(huán)圖表4、編寫設計說明書。0.3任務目的和意義井巷工程課程設計是在《井巷工程》課程結束后，進行的一個實踐性教學環(huán)節(jié)，是一次綜合性專業(yè)設計能力訓練。通過課程設計，對《井巷工程》及相關課程所學內(nèi)容進行融會貫通，使所學知識得到進一步鞏固和加強，培養(yǎng)我們在設計計算、工程制圖、文獻查閱、運用有關施工標準和規(guī)范等方面的基本技能，提高獨立分析問題和解決問題的實際能力。通過課程設計主要培養(yǎng)如下基本技能：1、根據(jù)具體條件設計巷道斷面積的能力；2、根據(jù)具體條件進行巷道掘進爆破設計的能力；3、根據(jù)具體條件編制巷道施工循環(huán)圖表的能力；4、培養(yǎng)我們執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦設計規(guī)范》及《煤礦井巷工程質(zhì)量驗收規(guī)范》的能力；5、培養(yǎng)我們制圖和撰寫設計說明書的能力。0.4設計思路根據(jù)給出的資料，先設計出巷道斷面的形狀，尺寸大小，計算出設計掘進斷面面積，畫出斷面尺寸圖。再是根據(jù)斷面設計出的內(nèi)容計算出炮眼的數(shù)目，深度，直徑等，選出掏槽方式，布置炮眼。最后設計施工工藝，選擇施工機械，材料，工作循環(huán)方式。1水平運輸大巷直線段斷面設計巷道斷面設計是礦井開采設計中的一個重要組成部分，貫穿礦井服務年限，屬于施工圖設計的范疇。設計的巷道斷面直接作為井下巷道施工的依據(jù)，也是進行井下工程概預算的依據(jù)。巷道斷面設計的原則是：在滿足安全、生產(chǎn)和施工要求的條件下，力求提高斷面利用率，取得最佳的經(jīng)濟效果。巷道斷面設計的內(nèi)容與步驟是：首先，根據(jù)巷道的服務年限、用途和圍巖性質(zhì)，選擇巷道斷面形狀和支護方式；其次，根據(jù)巷道中多通過的設備尺寸、支護參數(shù)與道床參數(shù)、通風量和行人要求等確定巷道凈斷面尺寸（并進行風速驗算），計算巷道的設計掘進斷面的尺寸，并按允許的超挖值，求算出巷道的計算掘進斷面尺寸；然后，布置水溝和管纜；最后繪制出巷道斷面施工圖，編制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗表。1.1確定巷道斷面形狀年產(chǎn)量90萬噸礦井的水平運輸大巷，采用900mm軌距雙軌道運輸?shù)拇笙?，半圓拱斷面。1.2確定巷道凈斷面尺寸1.2.1巷道凈寬的確定ZK10-9/250電機車寬a1=1360mm，高h=1550;3t礦車寬=1200mm，高=1400mm。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》，取巷道人行道寬c=800mm，非人行道一側寬a=400mm。車輛間隙b=200mm。故巷道凈寬度:B=a+a1+b+c1=400+1360×2+200+800=4120mm1.2.2巷道凈高度的確定1.確定巷道拱高半圓拱形巷道的拱高=B/2=4120/2=2060mm。半圓拱半徑R=h=2060mm。2.確定巷道壁高（1）按架線電機車導電弓子要求確定由表5-4中半圓拱形巷道拱高公式得式中，為軌面起電機車架線高度，按《煤礦安全規(guī)程》取=2000mm；為道床總高度。查表5-11選24kg/m鋼軌，再查表5-8得=360mm,道渣高度=200mm；300為導電弓子距拱壁安全間距K為導電弓子寬度之半，取K=360mm；Z為軌道中線與巷道中線間距，Z=B/2—a=4120/2—1080=980mm。故（2）按管道裝設要求確定式中，n為管子懸吊件總高度，取n=900mm；300為導電弓子距管子間距，D為壓氣管直徑，D=200mm；為軌道中線與巷道中線間距，b=B/2—C=4120/2—2540=480mm故（3）按人行高度要求確定式中，r為距巷道壁的距離。距壁r處的巷道有效高度不小于1800mm。r=100mm，一般取r=200mm。故綜上計算，并考慮一定的余量，確定本巷道壁高為=1800mm。1.2.3計算巷道的凈斷面積S=B(0.39B+)式中，為道渣面以上巷道壁高，=—=1800—200=1600mm。故S=4120×(0.39×4120+1600)=13212016=13.21.2.4巷道風速演算校核巷道凈斷面面積值查表5-7，知v=8m/s，已知通過大巷風量Q=50/s，代入式(3-6)得V=Q/S=50/13.2=3.78＜8m/s設計的大巷斷面面積、風速沒超過規(guī)定，可以使用。1.3計算巷道設計掘進斷面積和計算掘進斷面積1.3.1巷道支護設計本巷道圍巖硬度系數(shù)為8-10，為穩(wěn)定巖層，只需局部支護。1.3.2道床參數(shù)的選擇根據(jù)本巷道通過的運輸設備，已選用24kg/m鋼軌，其道床參數(shù)、分別為360mm和200mm，道渣面至軌面高度=—=360—200=160mm。采用鋼筋混凝土軌枕。1.3.3斷面面積計算由《井巷工程》表5-14計算公式得：巷道設計掘進寬度B1=B=4120=mm=4.12m巷道計算掘進寬度B2=B1+2δ=4120+2×75=4270mm=4.27m巷道設計掘進高度H1=H+hb+T=3860+200=4060mm=4.06m巷道計算掘進高度H2=H1+δ=4060+75=4105mm=4.105m巷道設計掘進斷面面積=4120×(0.39×4120+1800)=14036016。取S1=14.0。巷道計算掘進斷面積=4270×(0.39×4270+1800)=14796831取S=14.7。1.4巷道斷面內(nèi)水溝設計和管線布置1.4.1水溝設計已知通過巷道的水量為350m3/h，現(xiàn)采用水溝坡度為5‰，由《井巷工程》查表5-17得：水溝深度500mm，水溝凈斷面積為0.25m2,水溝掘進斷面積為0.306m2。1.4.2管線布置管子懸吊在人行道一側，電力電纜掛在非人行道一側，通信電纜掛在管子上方。1.5巷道特征與材料消耗表表1-5-1運輸大巷特征圍巖類別斷面面積/設計掘進尺寸/mm凈周長/m凈面積設計掘進寬高Ⅰ13.21528表1-5-2運輸大巷每米工程量及材料消耗圍巖類別計算掘進工程量/粉刷面積/巷道墻腳Ⅰ18.20.01514.282運輸大巷爆破工藝設計2.1鉆眼爆破2.1.1鑿巖設備和工器具的選擇在平巷掘進中用鑿巖臺車代替人扶氣腿式鑿巖機鑿巖是提高掘進工效,減輕工人勞動強度和改善作業(yè)條件的根本途徑。導軌式鑿巖機剛好可以減輕勞動強度又可以多方向鑿炮眼CGJ-2Y平巷掘進鑿巖臺車是水平巷道掘進用的鑿巖設備,在兩個工作大臂上共配有兩臺氣動鑿巖機和YGP-35型鑿巖機依據(jù)以上本礦采用YGP-35型鑿巖機和CGJ-2Y平巷掘進鑿巖臺車配套使用作業(yè)。2.1.2掏槽方式的選擇本設計為水平運輸大巷，巖巷，巖石硬度為8-10，為穩(wěn)定巖層，故本設計采用角柱掏槽法。2.1.3爆破參數(shù)的選擇（1）炸藥選用我國目前使用的，礦用炸藥有硝銨類炸藥和水炸藥（乳化、漿化、水膠炸藥），當穿過有瓦斯地段時，應采用煤礦硝銨炸藥和煤礦含水炸藥。對于堅硬石可考慮采用粉狀搞威力炸藥。硝銨類炸藥價格較低廉，為煤礦普通使用，一般裝成直徑32mm、35mm、38mm，重量100g、150g、200g的藥卷，有效使用期為6個月。水膠炸藥：爆炸性能如爆速和起爆感度高，可用8號雷管直接引爆，抗水性強；可塑性好；機械感度低；威力高、有毒氣體少；易離析；安全性好；且炸藥密度、爆炸性能可在較大范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)，故適應性強。本次施工采用的水膠炸藥。（2）雷管選用起爆器材一般采用8號雷管，延秒、半秒、毫秒等都能滿足使用，但是在穿過有瓦斯的底層時，不能選用有瓦斯的雷管，毫秒延期雷管時間也不能大130ms?！睹旱V安全規(guī)程》第320條：在采掘工作面，必須使用煤礦許用瞬發(fā)電雷管或煤礦許用毫秒延期電雷管。使用煤礦許用毫秒延期電雷管時，最后一段的延期時間不得超過130mm。不同廠家生產(chǎn)的或不同品種的電雷管，不得摻混使用。不得使用導爆管或普通導爆索，嚴禁使用火雷管。（3）發(fā)爆器的選用發(fā)爆器（放炮器）：井下使用。①直流電源（1.5V干電池）②交流器（直流電源—交流高壓電）③整流線路（交流高壓電—直流高壓電）；④充電器（直流高壓電）⑤充電電壓指示（主電容電壓達到額定電壓后，發(fā)光，可以放炮）⑥毫秒限時開關及放電回路；（毫秒限時開關接通電爆網(wǎng)路的時間為3—6ms，隨后釋放主電容的電荷）⑦防爆外殼。巷道掘進電爆網(wǎng)絡的起爆電源，主要采用防爆型電容式發(fā)爆器。電容式發(fā)爆器所能提供的電流不太大，一般只用于起爆串聯(lián)網(wǎng)絡的電雷管。MFB系列煤礦用電容式發(fā)爆器（簡稱發(fā)爆器）適用于具有甲烷、煤塵爆炸性氣體混和物的煤礦井下，在周圍環(huán)境溫度為-20℃～40℃，相對濕度為95%左右時作起爆電雷管之用。也可適用于其他礦業(yè)、開山、采石及消除障礙等爆破工程中作起爆電雷管之用。此次施工選用型號為MFB-80A的電容式發(fā)爆器，引發(fā)能力為80/發(fā)，峰值電壓為950/V，主電容量為40*2/μF，輸出沖能27/A2·ms，供電時間4-6/ms，最大外阻260/Ω。（4）炮眼直徑炮眼直徑對鉆眼效率、全斷面炮眼數(shù)目，炸藥消耗量和爆破巖石塊度與巖壁平整度均有影響。因此，應根據(jù)巷道斷面大小、塊度要求、炸藥性能和鑿巖機性能綜合考慮，進行選擇。炮眼直徑大，可減少炮眼數(shù)目，炸藥能量相對集中，可提高爆破效率，但鉆速下降，影響爆破質(zhì)量和降低圍巖穩(wěn)定性?，F(xiàn)場多根據(jù)藥卷直徑來確定炮眼的直徑。目前國內(nèi)巖巷掘進均采用直徑為27mm、32mm、和35mm三種藥卷，炮眼直徑需比藥卷直徑大6-8米左右，所以目前巖巷掘進的炮眼直徑多采用35-42mm。（5）炮眼深度的確定以月進尺任務和鑿巖、裝巖設備的能力確定每一循環(huán)的炮眼深度即式中——炮眼深度，m；——計劃月進度，m；——每月實際用于掘進的天數(shù)，30天；——正規(guī)循環(huán)率，即每月實際用于掘進工作的天數(shù)與30天之比，一般取=0.8～0.9；N——每日完成掘進循環(huán)數(shù)，次；——炮眼利用系數(shù)，一般要求。本次施工中設定計劃月進度為100m，正規(guī)循環(huán)率設為0.9，每日完成掘進的循環(huán)次數(shù)為3次，炮眼利用率為0.95。所以即炮眼深度選為1.3m。炮眼數(shù)目式中:——炮眼數(shù)目；——單位炸藥消耗量，kg/——巷道掘進斷面積，M——每個藥卷長度，m——裝藥系數(shù)，即裝藥長度與炮眼長度之比，一般取0.6左右。P——每個藥卷的重量，kg表2-1-1平巷消耗量定額巷道斷面光爆錨噴巷道軟巖中硬巖硬巖f=8-10堅硬巖f=10-11＜101.272.531.793.102.553.153.194.22＜121.262.421.722.942.312.942.893.94＜151.152.411.552.662.112.972.643.98＞151.132.391.432.561.992.932.493.93由本次施工巷道的巖石圍巖系數(shù)為8-10，巷道斷面積為14.0m2，且為光面爆破，所以根據(jù)上表選取單位炸藥消耗量為2.11kg/m3。所以即取炮眼數(shù)目為58個。式中：——單位炸藥消耗量，kg/；——巷道掘進斷面積，；——炮眼利用率，；——炮眼平均深度，；——一茬炮進尺，。根據(jù)實際裝藥長度一循環(huán)總裝藥量為：34.56kg（7）單位炸藥消耗量見上表。(8)連線方式采用串聯(lián)方式連線爆破2.1.4炮眼間距與裝藥系數(shù)1.掏槽眼：采用角柱掏槽裝藥系數(shù)為75%。2.輔助眼：采用6個；間距為200mm裝藥系數(shù)為60%。3.三圈眼：輔助眼以外布置三圈眼其抵抗值為600mm；三圈眼眼距大于抵抗值取650mm裝藥系數(shù)為40%。4.周邊眼：布置在巷道輪廓線附近，本次布置在輪廓線外，其抵抗值為400mm，周邊眼眼距為450mm；周邊眼裝藥量為150g。5.炮眼密集系數(shù)：本次取0.8。6.裝藥結構：本次采用反向裝藥三圈眼光爆參數(shù)炮眼名稱巖石性質(zhì)眼距/mm抵抗線/mm裝藥系數(shù)/%三圈眼硬巖650-700600-65050-552.2爆破說明書和爆破圖表的編制2.2.1爆破說明書的編制巷道施工采用光面爆破技術。按照《設計守則》要求，使用水膠炸藥，通過計算，求得所需炸藥183卷，共27.45kg；毫秒延期電雷管58個，全斷面一次爆破；掏槽方式為直眼掏槽中的角柱掏槽，掏槽眼為5個。2.2.2繪制爆破作業(yè)圖表表2-2-1爆破原始條件表序號名稱單位數(shù)量1掘進斷面m142巖石堅固性系數(shù)f8~103炮眼深度m1.34炮眼數(shù)目個585工作面涌水量m/h350表2-2.2炮眼排列表表2-2-3預期效果表名稱單位數(shù)量名稱單位數(shù)量炮眼利用率0.9每米巷道炸藥消耗量Kg/m36.41每循環(huán)工作面進尺m1.3每循環(huán)炮眼總長度m/循環(huán)173.83每循環(huán)爆破實際巖石m18.2每米巖石雷管消耗量m個/m2.97炸藥消耗量Kg/m2.11每米巷道雷管消耗量個/m43.53水平運輸大巷施工工藝設計3.1巷道掘進必須堅持正規(guī)循環(huán)作業(yè)在規(guī)定時間內(nèi)，以一定的勞動和施工設備，按照作業(yè)規(guī)程爆破圖表和循環(huán)圖的規(guī)定，完成全部工序及工作量，并保證周而復始地工作。3.2編制循環(huán)作業(yè)圖表3.2.1確定掘進隊的工作制度交接班與工作面檢查及架設臨時支架的準備工作平行作業(yè)；檢查中腰線與鉆眼準備工作和敷設風水管道路平行作業(yè)；鉆上，中部炮眼與裝巖平行作業(yè)；鉆下部炮眼與工作面鋪設臨時軌道和清洗炮眼平行作業(yè)；架設臨時支架與裝巖清掃道心等平行作業(yè)；裝藥與掩護設備，工具平行作業(yè)；工作面打錨桿與裝巖平行作業(yè)；砌筑水溝與鋪設永久軌道平行作業(yè)。3.2.2確定作業(yè)方式，循環(huán)方式和循環(huán)進尺因為施工采用的是三八制，即每班工作8小時，又因一次循環(huán)深為1.3米，此主巷道又要求100m，出去節(jié)假日定為只有28天的工作時間：每天掘進米數(shù)為：100//28=3.6m，每班每天此巷道掘進：3.6/3=11m。所以每班有三個循環(huán)，每個循環(huán)480min。3.2.3確定各工序循環(huán)進尺循環(huán)作業(yè)時間本設計采用多工序平行作業(yè)一個掘進循環(huán)所需總時間，有以下幾個工序所需的作業(yè)時間組成的，即式中：T—一個掘進循環(huán)時間；——安全檢查及準備工作時間，取20min；——裝巖時間，取200min；——鉆上部眼時間，取40min；——鉆下部眼時間，取50min；——鉆眼工作單行系數(shù)，取0.6；——裝藥連線時間，取50min；——爆破通風時間，取20min。依據(jù)巷道斷面和地質(zhì)條件施工任務級施工技術和設備.巷道斷面大.機械化條件好。地質(zhì)條件好；采用一班一循環(huán)一次成巷多工序平行作業(yè)；采用‘三八’制作業(yè)制。一般情況交接班為20min；爆破通風時間為15-20min，裝藥連線時間與炮眼數(shù)目和同時參加裝藥連線的工人組數(shù)有關；即式中：N——工作面炮眼總數(shù)；58個T——一個炮眼裝藥所需時間；此處取3minA——在工作面同時裝藥的小組數(shù)。此處4組計算得：==46.5min，取47min鉆眼時間：式中：L——炮眼平均長度；由上計算得1.3m；M——同時工作的鑿巖機臺數(shù)，取1臺；——鑿巖機的實際平均轉(zhuǎn)速，0.87m/h計算得：裝巖時間：式中：S——巷道掘進斷面積，14；——炮眼利用率，一般為0.8-0.9，取0.9；——裝載機實際生產(chǎn)率（指實體巖石），取6.6%；——同時對工作的裝載機臺數(shù)一臺；——炮眼平均傾角。取5度計算得：=160min將以上各式代入得在實際工作中，為了防止難以預見的事故及短時停工而打亂循環(huán)，應考慮留有10%的備用時間，循環(huán)時間為:=430 min3.2.4掘進隊組織形式和人員配備以建立和完善以責任制為中心的各項管理制度為基礎。即任務到組，責任到人，固定崗位。所以建立項目總工程師為首的施工技術管理系統(tǒng)，下設工程部、負責項目施工技術管理工作。認真執(zhí)行IS9000系列標準，制定和執(zhí)行崗位責任制，編制科學合理的實施性施工組織設計，作業(yè)指導書以指導施工，嚴格執(zhí)行各項制度，技術交底制度、技術交底制度、測量復核制度、圖紙審核制度。技術人員按專業(yè)分工負責，專業(yè)技術人員既是該工序技術負責我又是施工負責人，工程按關鍵工序分工負責，配備有豐富經(jīng)驗的技術工人，確保每道工序