井巷設(shè)計(jì)與施工

井巷設(shè)計(jì)與施工當(dāng)前第1頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)

緒論1.課程的性質(zhì)、目的及任務(wù)

為采礦專(zhuān)業(yè)本科主干課程系統(tǒng)掌握井巷設(shè)計(jì)與施工知識(shí)與技術(shù)基本理論施工技術(shù)施工管理為巷道與峒室工程、立井井筒工程和礦井建設(shè)施工組織與管理打下良好基礎(chǔ)。當(dāng)前第2頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)

2.本課程的基本要求了解立井井筒設(shè)計(jì)、立井井筒施工、鑿井結(jié)構(gòu)物和立井井筒延伸的基礎(chǔ)知識(shí)掌握巖石平巷、井底車(chē)場(chǎng)與峒室、采區(qū)巷道、斜井等設(shè)計(jì)基本理論；能夠從事建井施工的準(zhǔn)備工作和礦井建設(shè)的管理工作。當(dāng)前第3頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)

3.教材及主要參考書(shū)教材：《井巷設(shè)計(jì)與施工》，董方庭、姚玉煌、黃初主編，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1986年第一版。主要參考書(shū)：《城市地下工程及井巷工程》、《隧道工程》56學(xué)時(shí)3學(xué)分當(dāng)前第4頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)

4.基礎(chǔ)知識(shí)礦井開(kāi)采形式露天開(kāi)采☆☆井工開(kāi)采☆☆礦井開(kāi)拓巷道布置☆井筒開(kāi)拓巷道準(zhǔn)備巷道☆☆☆當(dāng)前第5頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)第一章巖石平巷第一節(jié)巷道斷面設(shè)計(jì)一、巷道斷面形狀選擇按其構(gòu)成的輪廓線可分為折線形和曲線形兩大類(lèi)矩形、梯形、不規(guī)則形三心拱形、半圓拱形、切圓拱形、馬蹄形、橢圓形、圓形等。當(dāng)前第6頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)巷道斷面設(shè)計(jì)的基本原則與主要內(nèi)容巷道斷面設(shè)計(jì)的基本原則滿足安全與使用要求提高斷面利用率盡量縮小斷面尺寸，降低成本有利于加快施工速巷道斷面設(shè)計(jì)的內(nèi)容巷道斷面形狀的選擇與巷道斷面尺寸的確定支架參數(shù)與道床參數(shù)的選擇水溝設(shè)計(jì)與管線布置通風(fēng)驗(yàn)算繪制巷道斷面施工圖等。當(dāng)前第7頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)一、巷道斷面形狀選擇巷道所處圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)、地壓的大小和方向當(dāng)頂壓和側(cè)壓均不大時(shí)，可選用矩形或梯形斷面當(dāng)頂壓較大側(cè)壓較小時(shí)，則應(yīng)選用拱形斷面當(dāng)頂壓側(cè)壓大底鼓嚴(yán)重時(shí)，就須采用封閉式斷面當(dāng)前第8頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)一、巷道斷面形狀選擇巷道的用途及其服務(wù)年限開(kāi)拓巷道：拱形斷面料石混凝土錨噴支護(hù)準(zhǔn)備巷道：拱形斷面鋼筋混凝土棚子支護(hù)現(xiàn)在采用錨噴支護(hù)回采巷道：梯、矩形斷面木材金屬支護(hù)錨桿支護(hù)當(dāng)前第9頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)一、巷道斷面形狀選擇選用的支架材料和支護(hù)方式木支架和鋼筋混凝土棚于適用于梯形和矩形等折線形斷面料石和混凝土支架只適用于曲線形斷面而金屬支架、錨桿支架可適用于任何形狀的斷面，噴射混凝土支護(hù)則適用于曲線形斷面當(dāng)前第10頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)

支架承載能力低，被動(dòng)承載；不適應(yīng)多數(shù)煤巷條件，支架損壞嚴(yán)重。棚式支架?chē)?yán)重變形、損壞當(dāng)前第11頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)金屬支架支護(hù)巷道變形嚴(yán)重當(dāng)前第12頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)金屬支架支護(hù)巷道變形嚴(yán)重當(dāng)前第13頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)一、巷道斷面形狀選擇掘進(jìn)方法、掘進(jìn)設(shè)備鉆眼爆破方法適應(yīng)任何形狀的斷面三心供則逐漸被淘汰掘進(jìn)機(jī)組掘進(jìn)圓形斷面當(dāng)前第14頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)鑿巖機(jī)當(dāng)前第15頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)掘進(jìn)機(jī)當(dāng)前第16頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)裝巖機(jī)當(dāng)前第17頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)二、巷道斷面尺寸的確定主要運(yùn)輸巷道保證運(yùn)輸設(shè)備在巷道中暢通無(wú)阻滿足《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的人行和通風(fēng)要求考慮敷設(shè)于巷道中的各種管路、電纜的合理布置。通風(fēng)巷道通風(fēng)人行當(dāng)前第18頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)(一)巷道凈寬度的確定按設(shè)備需要校核掘進(jìn)機(jī)械化裝裁鋪設(shè)臨時(shí)雙軌調(diào)車(chē)運(yùn)輸綜采支架曲線部分內(nèi)側(cè)和外側(cè)均加寬0.2m曲線段巷道加寬范圍用礦車(chē)運(yùn)輸時(shí)，取2.0

用電機(jī)車(chē)運(yùn)輸時(shí)，取3.0m例：拱形運(yùn)輸巷道巷道凈寬度按下式確定各參數(shù)的最小值見(jiàn)有關(guān)圖表當(dāng)前第19頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)a—非人行道側(cè)寬度當(dāng)巷道采用錨噴支護(hù)、噴體支護(hù)以及磚、石或混凝土砌碹時(shí)a≮0.2m；當(dāng)巷道采用混凝土、金屬或木支架時(shí):a≮0.5；當(dāng)巷道內(nèi)安設(shè)輸送機(jī)時(shí)，不論何種支護(hù)

a≮0.4m。當(dāng)前第20頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)A—運(yùn)輸設(shè)備的最大寬度當(dāng)前第21頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)c—運(yùn)輸設(shè)備最突出部分之間的間隙一般c≮0.2m在采區(qū)裝載點(diǎn)或礦車(chē)摘掛鉤處c≮0.7當(dāng)前第22頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)b—人行道的寬度一般b≮0.7m在入車(chē)停車(chē)地點(diǎn)b≮1.0m若b＜0.7m

可在巷道的一側(cè)設(shè)置躲避峒。兩個(gè)躲避峒間間距不得超過(guò)25m。當(dāng)前第23頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)(二)巷道高度的確定

拱形道的高度由拱高h(yuǎn)0和壁高h(yuǎn)3兩部分組成。1．拱高h(yuǎn)0的確定通常從與巷道凈寬的比來(lái)表示(稱(chēng)為高跨比)半圓拱拱高為巷道凈寬的1/2；切圓拱與三心圓拱高多取巷道凈寬的1/3；個(gè)別礦為提高三心拱的受力性能，將拱高取為巷道凈寬的2/5。金屬礦山由于圍巖堅(jiān)固穩(wěn)定，可將三心拱拱高降低為巷道凈寬的1/4—1/5。當(dāng)前第24頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)2．壁高h(yuǎn)3的確定一般需按以下五種情況計(jì)算，取其中最大者。

(1)按架線電機(jī)車(chē)導(dǎo)電弓頂端兩切線的交點(diǎn)處與巷道拱壁間最小安全間距n計(jì)算。(2)按管道懸吊高度與導(dǎo)電弓和電機(jī)車(chē)最小安全間距計(jì)算。(3)按人行高度要求計(jì)算。(4)按道碴面以上1．6m高度內(nèi)行人寬度要求計(jì)算。(5)按運(yùn)輸設(shè)備上緣至拱壁最小安全間隙要求計(jì)算。半圓拱；當(dāng)前第25頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)當(dāng)前第26頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)當(dāng)前第27頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)當(dāng)前第28頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)當(dāng)前第29頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)當(dāng)前第30頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)(三)支架參數(shù)的選擇

支架參數(shù)確定依據(jù)巷道的跨度和高度圍巖的性質(zhì)支架材料本身的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)形式支架參數(shù)確定方法計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬分析設(shè)計(jì)工程類(lèi)比現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)力應(yīng)變實(shí)測(cè)參考理論計(jì)算當(dāng)前第31頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)

拱形巷道支護(hù)厚度的常用經(jīng)驗(yàn)公式拱頂厚度d0巷道的跨度和高度圍巖的性質(zhì)支架材料本身的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)形式壁厚T為了施工方便，一般拱形巷道的壁厚T與拱厚d相等當(dāng)前第32頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)(四)道床參數(shù)選擇道床參數(shù)鋼軌型號(hào)軌枕規(guī)格道碴厚度鋼軌型號(hào)選?。ㄒ?jiàn)表1—2）巷道類(lèi)型運(yùn)輸方式礦車(chē)容積軌枕類(lèi)型和道碴厚度應(yīng)與軌道型號(hào)相適應(yīng)（見(jiàn)表l—3、圖1—4）當(dāng)前第33頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)三、水溝斷面設(shè)計(jì)位置一般布置在入行道一側(cè)（加設(shè)蓋扳）也可設(shè)在非人行道側(cè)（可不加蓋板）有底拱的巷道，水溝一般布置在巷道中間要求水溝蓋板頂面與道碴面齊平水溝底板掘進(jìn)標(biāo)高應(yīng)比巷道壁基礎(chǔ)標(biāo)高高出50—100mm水溝縱向坡度一般與巷道坡度相同，即為3—5度巷道橫向水溝側(cè)應(yīng)有0.2%的坡度水溝側(cè)面每相隔一定距離留50mm泄水孔當(dāng)前第34頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)

水溝斷面形狀矩形半倒拱形倒梯形支護(hù)一般開(kāi)拓和準(zhǔn)備巷道中的水溝均需進(jìn)行支護(hù)回采巷道中的水溝一般不予支護(hù)對(duì)于巖性堅(jiān)硬的巷道中的水溝也不予支護(hù)支護(hù)材料多用現(xiàn)澆混凝土水溝斷面尺寸，按其排水量大小來(lái)決定。當(dāng)前第35頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)水溝斷面尺寸按其排水量大小來(lái)決定可以通過(guò)公式計(jì)算確定，也可以查表選用當(dāng)前第36頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)四、管線布置壓風(fēng)管、排水管、供水管考慮安全和架設(shè)與檢修方便行人工作腐蝕動(dòng)力電纜、電纜、照明電纜相通訊線考慮安全和架設(shè)與檢修方便動(dòng)力電纜和通訊電纜，不宜設(shè)在同一側(cè)，以防電磁場(chǎng)作用干擾通訊信號(hào)。高壓電纜和低壓電纜在巷道同側(cè)敷設(shè)設(shè)，也要各自懸掛電纜與管道在同一側(cè)敷設(shè)時(shí)，電纜在管道上方電纜懸掛高度應(yīng)得到保證當(dāng)前第37頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)五、風(fēng)速驗(yàn)算一般對(duì)低沼氣礦井按下式驗(yàn)算風(fēng)速對(duì)高沼氣礦井往往不能滿足，這時(shí)，巷道凈斷面尺寸就需要根據(jù)允許的最高風(fēng)速(或經(jīng)濟(jì)風(fēng)速)要求來(lái)計(jì)算。當(dāng)前第38頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)當(dāng)前第39頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)當(dāng)前第40頁(yè)\共有44頁(yè)\編于星期日\(chéng)18點(diǎn)六、拱形巷道斷面計(jì)算煤礦設(shè)計(jì)部門(mén)已提供了常用的拱形、拱形和矩形等巷道斷面計(jì)算公式。表1—7是錨噴支護(hù)的半圓拱和切圓拱巷道斷面計(jì)算公式其它支護(hù)方式的