井巷工程設(shè)計

1、某鉛鋅礦-60m運輸大巷斷面和支護設(shè)計一、 巷道斷面形狀選擇該礦為鉛鋅礦，并且設(shè)計年產(chǎn)量為80萬t，屬于中型的冶金礦山，一般來說，其第一水平的運輸大巷服務(wù)年限較長，又因其穿過中等穩(wěn)定圍巖，故其巷道承受地壓較大。因此，根據(jù)其年產(chǎn)量、服務(wù)年限、承受地壓等特點，在此選用拱高f0=b0/4的三心拱形斷面，軌距為600mm雙軌運輸線路，錨噴支護作為永久支護。二、 確定運輸大巷尺寸(一) 確定凈寬b0由礦山采礦設(shè)計手冊井巷工程卷（以下簡稱手冊）查表1-3-3知：zk10-6/250電機車長4500mm、寬1060mm、高1600mm、兩軌中心距1400mm，ycc(1.2)礦車長1900mm、寬1050m

2、m、高1200mm、兩軌中心距1350mm，兩者相比之下取較大值，故運輸設(shè)備寬度b=1060mm，兩軌中心距s=1400mm。又由手冊中表1-3-2以及表1-3-1分別查得，對于冶金礦山，非人行側(cè)安全間隙b1=300mm，人行道寬度b2=800mm。表1-3-1 人行道寬度表 （mm）冶金部門建材部門化工部80080080080080080010001000100080070070010000100001000010000表1-3-2 安全間隙表運輸設(shè)備設(shè)備之間與支護之間冶金部門建材部門化工部門冶金部門建材部門化工部門有軌運輸300250300300250300無軌運輸600600皮帶4004

3、00400400表1-3-3 設(shè)備外形尺寸及線路中心距表 (mm)運輸設(shè)備設(shè)備外形尺寸軌距中心距長寬高井下礦用架線式電機車1.5t24209201550600125010907621400122090015503t29809801550600130011507621450128090016006t4500106016006001400123076215501360900170010t4800106016006001400123076215501360900170014t490013601600170020t7390160017001900固定式礦車ygc0.5(6)12008501000600

4、115015008501050600762115030001200120060076213503000120012006007621500ygc4.03700130015507629001650ygc10.07200150015507629001800翻轉(zhuǎn)式廂車yfc0.5150085010506001150yfc0.7165098010506007621300yfc1.2900單側(cè)曲軌側(cè)卸式y(tǒng)cc0.7165098010506001300ycc1.21900105012006001350ycc2.03000125013006007621550ycc4.03900140016507629001

5、700ycc6.05000180017007629002100底卸式y(tǒng)dc4.03900160016007621900ydc6.05400175016507629002050ydc10.0900故凈高度：b0=b1+b+s+b2=300+1060+1400+800=3560mm將計算出的凈寬度按50mm進級，取b0=3600。(二) 選擇道床參數(shù)該礦年生產(chǎn)能力80萬噸，又根據(jù)井內(nèi)運輸設(shè)備，查表1-7，選用24kg/m鋼軌，采用鋼筋混凝土軌枕。由表1-8查得軌面水平至底板水平之間距離h6=400mm，道渣層厚度hd90mm，此處取150mm，軌枕高度取150mm，底板水平到道渣水平之間的距離h5

6、=250mm，所以道渣至軌面的高度h4=h6-h5=400-250=150mm.表1-7 運輸量與電機車質(zhì)量、礦車容積、軌距、軌型的一般關(guān)系運輸量/萬機車質(zhì)量/t機車容積/m3軌距/mm軌型/40040-50.20雙軌10.090043.43以上表1-8 常用鋼筋混凝土軌枕規(guī)格軌型/kgm-1鋼筋混凝土軌枕木軌枕h6h5h6h58.9320(260)160(100)300(250)140(100)11.12320(270)160(100)320(260)140(100)153502003201601835020032016022.24.50400250350200(三) 確定巷道凈高度h01.

7、 拱高f0及參數(shù)。由表1-10可知：大圓弧半徑r=0.905b0=3258mm小圓弧半徑r=0.173b0=623mm其示意圖如下：表1-10 三心拱斷面計算表項目名稱單位符號或計算公式從軌面算起電機車（礦車）高度mmh從軌面算起巷道墻高mmh1從道渣面算起巷道墻高mmh2=h1+h4從底板面算起巷道強高mmh3=h2+h5電機車架線高度mmh三心拱拱失高度mmf0巷道掘進高度mmh1=h3+f0+d巷道凈寬度 單軌 雙軌mmb0=a+c=b1+2b+m+b2mmb0=a+s+c=b1+2b+m+b2巷道掘進寬度 無充填mmb1=b0+2t 有充填mmb1=b0+2t+2巷道凈斷面積 mmmm

8、mm拱部面積 d=t dt d=t dt邊墻面積 整體式 噴射混凝土m2m2st=2h3tst=2(h3+0.1)t基礎(chǔ)面積m2sg=(k1+k2)t+(k2+h3-0.05)巷道掘進斷面積m2sn=s0+h5b0+sd+st巷道凈周長 2. 巷道凈墻高h2。按照以下方法來確定：1) 按照電機車架線要求確定。由手冊知道電機車架線弓子寬度為800900mm，故可取其一半k=450；由于金屬礦山主運輸平巷當(dāng)電壓小于500v時，架線至軌面高度不低于1800mm，故此處架線高度h=1900mm。非人行側(cè)線路中心至墻的距離由于故到點弓子在小圓弧內(nèi)，2) 按照管道架設(shè)高度要求確定。計算如下：式中，h管道占

9、用的垂直距離等于壓風(fēng)管和水管直徑之和，即h=200+100=300mm；d管道法蘭盤直徑，即d=200+100=300mm。；b管道法蘭盤與支架之間的間隙，由于管道直徑為200mm，在150250之間，由手冊知道b=0；c在人行道一側(cè)的線路中心至墻的距離，3) 按照行人要求確定。計算過程如下：由以上三種情況可知需要將凈墻高設(shè)計為1837mm，按10mm的倍數(shù)向上選取，即凈墻高h2=1840mm。3. 巷道凈高度h0。計算如下：h0=f0+h2=900+1840=2740mm(四) 計算巷道凈斷面積s0及凈周長p由上面的表1-10可知s0=（h2+0.198b0）b0p=2.22b0+2h2=2

10、.223.7+21.840=11.894m式中，b0=b0+2倍的錨桿外露長度=3.6+20.05=3.700m(五) 用風(fēng)速校核凈斷面積已知通過第一水平-60m運輸大巷的風(fēng)量q=28m2/s,由手冊知道允許最高風(fēng)速vm=6m/s（如下表）表1-6 巷道允許最高井巷名稱允許最高風(fēng)速/ms-1專用風(fēng)井、風(fēng)硐15專用物料提升井12風(fēng)橋10提升人員和物料的井筒8運輸巷道、采區(qū)進風(fēng)道6采礦場、采準(zhǔn)巷道4v=滿足風(fēng)速要求，斷面選擇合理，無需修改斷面尺寸(六) 初選支架參數(shù) 該圍巖屬于中等穩(wěn)定圍巖，且堅固系數(shù)f=810，屬于第iii類圍巖查表1-8-28，可選用t=50mm厚的混凝土噴層以及長1.52.0

11、m的錨桿進行聯(lián)合支護（此處錨桿長度暫定為1.6m，選用原理見后面支護設(shè)計），選用直徑22螺紋鋼筋作成的砂漿錨桿，錨桿間距1.0m，排距1.0m，錨桿外露長度選為50mm。表1-8-28巷（硐），斜井的錨桿支護設(shè)計參數(shù)圍巖類別b5m5mb10m10mb15m15mb20m20mb25m不支護50mm厚噴射混凝土1. 80100mm厚噴射混凝土2. 50mm厚噴射混凝土，設(shè)置2.02.5m長的錨桿100150mm厚鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，設(shè)置2.53.0m長的錨桿，必要時配置鋼筋網(wǎng)120150mm厚鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，設(shè)置3.04.0m長的錨桿50mm厚噴射混凝土1.80100mm厚噴射混凝土2.50mm

12、厚噴射混凝土，設(shè)置1.52.0m長的錨桿1.120150mm厚噴射混凝土，必要時配置鋼筋網(wǎng)2.80100mm厚噴射混凝土，設(shè)置2.03.0m長的錨桿，必要時配置鋼筋網(wǎng)120150mm厚鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，設(shè)置2.53.5m長的錨桿150200mm厚鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，設(shè)置3.04.0m長的錨桿180100mm厚噴射混凝土2.50mm厚噴射混凝土，設(shè)置1.52.0m長的錨桿1.120150mm厚噴射混凝土，必要時配置鋼筋網(wǎng)2.80100mm厚噴射混凝土，設(shè)置2.02.5m長的錨桿，必要時配置鋼筋網(wǎng)100150mm厚鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，設(shè)置2.03.0m長的錨桿150200mm厚鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，設(shè)置3

13、.04.0m長的錨桿80100mm厚噴射混凝土，設(shè)置1.52.0m長的錨桿100150mm厚鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，設(shè)置2.02.5m長的錨桿，必要時采用仰拱150200mm厚鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，設(shè)置2.53.0m長的錨桿，必要時采用仰拱，120150mm厚鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，設(shè)置1.52.0m長的錨桿，必要時，采用仰拱150200mm厚鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，設(shè)置2.03.0m長的錨桿，采用仰拱，必要時加設(shè)鋼架(七) 確定巷道斷面尺寸巷道設(shè)計掘進寬度（無充填時）b1為b1=b0+2(t+50)=3600+2(50+50)=3800mm巷道設(shè)計掘進高度h1為h1=h0+h5+t+50=2740+250+50+

14、50=3090mm巷道拱斷面積sd為sd=(1.22b0+1.57t)t=(1.223.600+1.570.1)0.1=0.4549m2式中，t=t+50=100mm.巷道邊墻斷面積st為st=2(h3t)= 2(h2+h5)t=2(1.84+0.25)0.1=0.418m2巷道掘進斷面積sn為sn= s0+ sd+ st+ s基=9.19+0.4549+0.388+3.6000.25=10.93m2三、 水溝設(shè)計和管線布置已知通過此巷道的水量為150m3/h，現(xiàn)采用水溝坡度與巷道坡度相同，即0.3%。查井巷工程教材的表2.12，選用錨噴支護的水溝，水溝深400mm，寬400mm，水溝凈斷面積

15、0.16m2，水溝掘進斷面積0.207m2，每米水溝混凝土用量為0.13m3，蓋板混凝土用量0.03m3。表2.12 拱形、梯形巷道水溝規(guī)格和材料消耗表巷道類別支護類別流量/（m2/h）凈尺寸/mm斷面/m2每米材料消耗量坡度寬b深h凈掘進蓋板水溝0.3%0.4%0.5%上寬b1下寬b2鋼筋/kg混凝土/m3混凝土/m3拱形大巷噴錨08609701123003500.1050.1441.3360.02260.114砌碹096010001233503003500.1140.1391.3360.0226.0.099噴錨86172972051122274004000.1600.2031.6330.0

16、2760.133砌碹961971002271232544003504500.1690.2071.6330.02760.120噴錨1723022053492273825004500.2250.2722.0360.03230.152砌碹1973492274032544505004505000.2380.2782.0360.03230.137噴錨3023743494323824725005000.2500.3062.0360.03230.161砌碹3493974034584505125004505500.2610.3092.0360.03200.145采區(qū)梯形棚式078090010023018026

17、00.050.146無0.093棚式78118901361001522502203000.070.174無0.104棚式1181571361811522022802503200.080.195無0.110棚式1572431812802023133503003500.110.236無0.122管子按照規(guī)定懸吊在人行道一側(cè)上方，電力電纜在非人行道一側(cè)，通訊電纜掛在墻上。如圖所示：四、 計算巷道掘進工作量及材料消耗量(一) 每米拱頂巷道所需噴射混凝土材料量。計算如下：v1=1(1.22b0+1.57t)t-(1.22b0+1.570.05)0.05=1(1.223.600+1.570.1)0.1-(

18、1.223.600+1.570.05)0.05=0.2313m3(二) 每米巷道兩墻所需噴射混凝土材料量，計算如下：v2=2(h2+h5)t1=2(1.84+0.25)0.05=0.209m3(三) 每米巷道所需錨桿根數(shù)n與充填砂漿v3。設(shè)錨桿軸向距離為1m，徑向間距為1m，則n=根式中d錨桿孔直徑，取45mm；d錨桿直徑，取22mm；l錨桿孔深度，取1550.(四) 由設(shè)計知，每米水溝混凝土用量v4=0.13m3，蓋板混凝土用量0.03m3。五、 繪制巷道斷面施工圖根據(jù)以上設(shè)計結(jié)果，繪制出巷道斷面施工圖，如下圖所示。六、 編制工程量及材料消耗量表運輸大巷特征斷面/m2設(shè)計掘進尺寸/mm凈斷面

19、尺寸/mm支護厚度/mm凈周長寬高拱高寬凈全高墻厚拱厚拱和墻9.1910.933800309090036002740505011.89工程量及巷道支護材料消耗量計算掘進工資量/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蓋板水溝錨桿11.670.230.210.040.030.1311七、 錨噴支護設(shè)計圍巖力學(xué)參數(shù)：重力密度=25.5kn/m3,粘聚力c=1.0 mpa，內(nèi)摩擦角=40，埋深160m。(一) 求最小計算半徑rc由于堅固系數(shù)f=810，查圖1-8-5得kf=0.73 (二) 求最小支護抗力pimin1. 計算下列系數(shù)2. 求m值令m=0，則f1=a=0.084令m=1，則f1=a-b=0.084-0.002=0.084 在圖1-8-7上找出(0,0.084)、(1,0.084),連接此兩點的直線交=40的曲線于某點，此點對應(yīng)m=0.16mpa，則pimin=a3(1-m )=0.026（1-0.16）=0.0218mpa(三) 根據(jù)經(jīng)驗初選支護參數(shù)錨桿選用直徑22螺紋鋼筋作成的砂漿錨桿，錨桿間距1.0m，排距1.0m。長度按照的經(jīng)驗范圍，則l=0.62.6=1.56m.，故取1.6m。混凝土采用強度等級c20.(四) 計算支護抗力由（r0