井巷工程课程设计指导书

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

3

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。

4

[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

h3h4hc(Rn)2(kb1)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，

5

b1=B/2-a1=3600/2-930=870㎜。

故：h32000360(1800300)2(360270)21502㎜。 2.按管道装设要求确定h3

h3h5h7hbR2(KmD/2b2)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㎜。

h3180090020018002(360300335/2430)21613㎜。

3.按人行高度要求确定h3

h31800hbR2(Rj)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：h3180020018002(1800200)21175㎜。

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：

VQ282.568m/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）

N2(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

P12416.2=3.875，取为4,故N=11.3根.

0.82M20.8折合重量为

d0.01811.3[(l0.05)()2]11.3[(1.800.05)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V0Nl(SkSm),其中Sk和Sm是锚杆孔和锚杆的断面面积。则

1V0Nl(SkSm)11.31.83.14(0.04220.0182)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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