河南理工大学自考助学
采矿工程专业
井巷工程 课程设计指导书
河南理工大学 成人教育学院
2014年6月
一、课程设计性质、目标与基本要求 1、课程设计的性质 实践教学环节必修课 2、课程设计的目标
通过巷道断面形状、断面尺寸、支护方式等基本内容的设计、计算,掌握巷道断面设计的基本理论和方法,为以后从事煤矿巷道掘进工作打下基础。 3、课程设计的基本要求
(1)设计时根据已知题目进行设计,或者在现场实习搜集资料,自拟题目,巷道断面数据根据煤矿安全规程和设计规范进行设计。
(2)说明书的书写用统一的设计说明书和图纸,说明书中可以有插图,图纸附在说明书后,比例1:50,要求绘图规范。 二、课程设计具体内容和步骤 1 选择巷道断面形状选择 2 确定巷道断面尺寸计算 2.1确定巷道净宽度B 2.2确定巷道拱高h0 2.3确定巷道壁高h3
(1)按架线电机车导电弓子要求确定h3 (2)按管道装设要求确定h3 (3)按人行高度要求确定h3
综上计算,并考虑一定的余量,确定壁高. 巷道高度H=h3-hb+h0
1
2.4确定巷道净断面面积S和净周长P
S=B(0.39B+h2)
2.5用风速校核巷道净断面面积 2.6 选择支护参数 2.7选择道床参数 2.8确定巷道掘进断面面积 3 布置巷道内水沟和管线
4 计算巷道掘进工程量和材料消耗量 5 绘制巷道断面施工图
三、设计说明书内容要求与注意事项 1、设计说明书内容
注意:设计说明书内容必须包含:
①课程设计(或实训)的收获和建议;②参考资料。 2、设计说明书用纸:A4纸打印或手写。
3、设计说明书格式应满足“河南理工大学自考助学课程设计格式”要求。 四、设计图纸要求
图纸可手绘,也可以采用CAD或其他制图软件出图,都必须符合国家“工程制图统一标准”要求。
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附录1:说明书(或报告)及封皮格式
井巷工程 课程设计说明书
设计题目:
助学院校:
自考助学专业: 姓 名: 自考助学学号: 成 绩: 指导教师签名:
河南理工大学成人高等教育
2O 年 月 日
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设计题目(已知条件)
某煤矿,年设计能力为120万t,低瓦斯矿井,井下最大涌水量为350m3/h。位。第一水平运输大巷的流水量为180m3/h,采用ZK10—6/250架线式电机车牵引1.5吨矿车运输,该大巷穿过中等稳定的岩层,岩石坚固性系数f =4~6,需通过的风量为30m3/s。巷道内敷设一道直径为200mm的压风管和一趟直径为l00mm的水管。试设计运输大巷直线段的断面。
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[例题]
某煤矿,年设计能力为90万t,低瓦斯矿井,分列式通风,井下最大涌水量为320m3/h。位。通过该矿第一水平东翼运输大巷的流水量为160m3/h,采用ZK10—6/250架线式电机车牵引1.5吨矿车运输,该大巷穿过中等稳定的岩层,岩石坚固性系数f =4~6,需通过的风量为28m3/s。巷道内敷设一道直径为200mm的压风管和一趟直径为l00mm的水管。试设计运输大巷直线段的断面。 1 选择巷道断面形状
年产90万吨矿井的第一水平运输大巷,一般服务年限在20年以上,采用 600mm轨距双轨运输的大巷,其净宽在3m以上,又穿过中等稳定的岩层,故选用钢筋砂浆锚杆与喷射混凝土支护,半圆拱形断面。 2 确定巷道断面尺寸 2.1确定巷道净宽度B
查表3-1知ZK10—6/250电机车宽A1=1060㎜,高h=1550㎜;1.5吨矿车宽1050㎜,高1150㎜。
根据《煤矿安全规程》,取巷道人行道宽C=840㎜,非人行道一侧宽a=400㎜。又查表知本巷双轨中心线b=1300㎜,两电机车之间的距离为:
1300-(1060/2+1060/2)=240㎜
故巷道净宽度B=a1+b+c1=a+2A1+C+t=400+2×1060+240+840=3600㎜。 2.2 确定巷道拱高h0
半圆拱巷道拱高h0=B/2=3600/2=1800㎜,半圆拱半径R=h0=3600/2=1800㎜ 2.3 确定巷道壁高h3
1. 按架线电机车导电弓子要求确定h3 由3-8中半圆拱巷道拱高公式得
h3h4hc(Rn)2(kb1)2
式中:h4为轨面起电机车架线高度,按《煤矿安全规程》取h4=2000㎜;hc 为道床总高度。
查表3-5选24㎏/m钢轨,再查表3-7得hc=360㎜,道碴高度hb=200㎜;n为导电弓子距拱壁的安全距离,取n=300㎜;K为导电弓子宽度之一半,K=718/2=359,取K=360㎜;b1为轨道中线与巷道中线间距,
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b1=B/2-a1=3600/2-930=870㎜。
故:h32000360(1800300)2(360270)21502㎜。 2.按管道装设要求确定h3
h3h5h7hbR2(KmD/2b2)2
式中,h5为渣面至管子底高度,按《煤矿安全规程》取h5=1800㎜;h7为管子悬吊件总高度,取h7=900㎜;m为导电弓子距管子间距,取m=300㎜;D为压气管法兰盘直径,D=335㎜;b2为轨道中心线与巷道中线间距b2=B/2-C1=3600/2-1370=430㎜。
h3180090020018002(360300335/2430)21613㎜。
3.按人行高度要求确定h3
h31800hbR2(Rj)2
式中,j为距巷道壁的距离。距壁j处的巷道有效高度不小于1800㎜,j≥100㎜,一般取j=200㎜。
故:h3180020018002(1800200)21175㎜。
综上计算,并考虑一定的余量,确定本巷道壁高为h3=1800㎜。则巷道高度H=h3-hb+h0=1800-200+1800=3400㎜。 2.4 确定巷道净断面面积S和净周长P
净断面面积 S=B(0.39B+h2)
式中:h2为道碴面以上巷道壁高,h2= h3-hb=1800-200=1600㎜。 故S=3600×(0.39×3600+1600)=1081400㎜2=10.8㎡ 净周长P=2.57B+2h2=2.57×3600+2×1600=12500㎜=12.5m 2.5用风速校核巷道净断面面积
查表得Vmax=8m/s,已知通过大巷风量Q=28m3/s,计算得:
VQ282.568m/s。 S10.8设计的大巷断面面积、风速没超过规定,可以使用。 2.6 选择支护参数
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本巷道采用锚喷支护,根据巷道净宽3.6m、穿过中等稳定岩层即属Ⅲ类围岩、服务时间大于l0年等条件,得锚喷支护参数;锚杆长1.8m,间距a=0.78~0.8m,排距a‘=0.8m,锚杆直径d=18㎜,喷射混凝土层厚T1 =l00mm,而锚杆露出长度T2=50mm。
故支护厚度T=T1=100㎜。 2.7 选择道床参数
根据本巷道通过的运输设备,选用24kg/m的钢轨,其道床参数hc、hb分别为360㎜和200㎜,道渣至轨面高度ha=hc-hb=360-200=160㎜。采用钢筋混凝土轨枕。
2.8 确定巷道掘进断面面积
巷道设计掘进宽度B1=B+2T=3600+2×100=3800㎜。 巷道计算掘进宽度B2= B1+2δ=3600+2×75=3950㎜。 巷道设计掘进高度H1=H+hb+T=3400+200+100=3700㎜。 巷道计算掘进高度H2=H1+δ=3700+75=3775㎜。
巷道设计掘进断面面积S1=B1(0.39B1+h3)=3800×(0.39×3800+1800)=12471600㎜2,取S1=12.5㎡。
巷道计算掘进断面面积S2=B2(0.39B2+h3)=3950×(0.39×3950+1800)=13194075㎜2,取S2=13.2㎡。
3 布置巷道内水沟和管线
已知通过本巷道的水量为160m3/h,采用水沟坡度为0.3%,查表得:水沟深400㎜、水沟宽400㎜,水沟净断面面积0.16㎡;水沟掘进断面面积0.203㎡,每米水沟盖板用钢筋1.633kg、混凝土0.0276m3,水沟用混凝土0.133m3。 管子悬吊在人行道一侧,电力电缆挂在非人行道一侧,通信电缆挂在管子上方。
4 计算巷道掘进工程量和材料消耗量
每米巷道拱与墙计算掘进体积V1=S2×1=13.2×1=13.2m3;
每米巷道墙脚计算掘进体积V3=0.2×(T+δ)×1=0.2×(0.1+0.075)×1=0.04m3; 每米巷道拱与墙喷射材料消耗V2=[1.57(B2-T1)T1+2h3T1]×1=[1.57(3.95-0.10)0.10+21.80×0.10]×1=0.96m3;
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每米巷道墙脚喷射材料消耗V4=0.2T1×1=0.2×0.1×1=0.02m3;
每米巷道喷射材料消耗(不包括损耗)V= V2+ V4=0.96+0.02=0.98 m3; 每米巷道锚杆消耗(仅拱部打锚杆)
N2(P/2M)1
M式中,P1’为计算锚杆消耗周长, ,P1’=1.57B2=1.57×3.95=6.2m;M、M’为锚杆间距、排距M=M’=0.8m。
故
P12416.2=3.875,取为4,故N=11.3根.
0.82M20.8折合重量为
d0.01811.3[(l0.05)()2]11.3[(1.800.05)3.14()7850]=41.74kg.其
22中,l为锚杆深度,l=1.8m,0.05为露出长度;d为锚杆直径, d=18㎜;ρ为锚杆材料密度, ρ=7850kg/m3.
每排锚杆数为N’×0.8=11.3×0.8=9根;
每米巷道锚杆注孔砂浆消耗V0Nl(SkSm),其中Sk和Sm是锚杆孔和锚杆的断面面积。则
1V0Nl(SkSm)11.31.83.14(0.04220.0182)0.023m3;
4每米巷道粉刷面积Sn=1.57B3+2h2,其中B3为计算净宽 B3=B2-2T=3.95-2×0.10=3.75m。 故Sn=1.57×3.75+2×1.60=9.1㎡。
5 绘制巷道断面施工图,编制巷道特征表和每米巷道掘进工程量和材料消耗量表
根据以上计算结果,按1:50比例绘制出巷道断面图,见图1,并附上工程量及材料消耗量表,如表1及表2。
表1 运输大巷特征表
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表2 运输大巷每米工程量及材料消耗量表
图1 运输大巷断面施工图
6. 课程设计的收获和建议
6.1课程设计的收获
简述课程设计过程中遇到的问题、解决方法以及设计感受。 6.2课程设计的建议
对设计中存在问题的建议。
7参考资料
[1] 吴再生等编. 井巷工程[M].北京:煤炭工业出版社,2005 [2] .井巷工程[M].徐州:中国矿业大学出版社,2005 [3] 东兆星等编.井巷工程[M]. 徐州:中国矿业大学出版社,2012 [4] 国家煤矿安全监察局.《煤矿安全规程》(修改). 2013
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