一．设计的目的 二．设计任务
某煤矿年设计生产能力90万吨，矿井为低瓦斯矿井，中央分列式通风，井下最大涌水量为320m3/h；通过该项第一水平车翼大巷，涌水量160 m3/h，采用ZK10-6／250架线式电机车，1.5吨矿车，该大巷穿过中等稳固岩层，f=4~6。井巷通风量28 m3/s，管道有一条d=200mm的风管和一条d=100mm的水管，设计该大巷断面。
三．巷道断面的设计及支护材料选择 (一).已知参数
1).年生产能力为90万吨
2). 井下最大涌水量为320m3/h 3).采用1.5t矿车运输
4).大巷穿过中等稳定岩层,其坚固性系数f=4~6 5). 井巷通风量28 m3/s
6).巷道内敷设直径为d=200mm的风管，一条直径为 d=100mm的水管
(二).巷道形状的选择
我国矿井下使用的巷道断面形状,按构成巷道的轮廓可分为折线型和曲线型两大类。折线形（矩形、梯形、不规则形）巷道的断面利用率高，开挖工程量最省，支架架设比较容易，缺点是因木材或金属做支架，不能抵抗太大的围岩压力，所以一般在服务年限短的采准巷道或中小型矿山才采用这种巷道类型。曲线形如半圆拱形、圆形拱形、三心拱形、马蹄形、椭圆形和圆形等。
断面形状 半圆供形 圆弧拱形 三心圆拱形 梯形 矩形 马蹄形 适用条件 目前开拓，准备巷道，而硐室普片采用的断面形状，多在顶压大侧压小，无底鼓得条件下使用。 由于光爆锚喷支护的推广，拱部成型好，施工方便，多用于准备巷道。当跨度较大时，较半圆拱形断面利用率高。 与半圆拱形相比，拱顶承压能力差，但断面利用率较高，适用于围岩坚硬的开拓巷道、上（下）山和硐室。 顶板暴露面积较矩形小，可减少顶压，能承受稍大的侧压，多用于采区巷道。 断面利用率较高，多用于顶压，侧压都较小，维护时间不长的回采巷道。 用于围岩松软，有膨胀性，顶、侧压力很大，且有一定底压的巷道。 圆形 椭圆形 围岩松软、四周压力均很大，用其他形状不能抵抗围岩压力时采用。 当巷道四周压力很大，且分布不均时，根据顶压和侧压的大小，采用竖直或水平布置。 不规则形 在薄煤层中，为了不破坏顶板，使顶板保持一定的稳定性，断面形状视煤层赋存条件而定。 （摘自采矿设计工程设计手册255页）
巷道断面形状的选择，主要应考虑巷道所处的位置及穿过的围岩性质（即作业在巷道上地压的大小和方向）、巷道的用途及其服务年限、选用的支架材料和支护方式、巷道的掘进方法和采用的掘进设备等因素。 一般情况下，作用在巷道上的地压和方向在选择巷道断面形状是起主要作用。当顶压和侧压均不大时，可选用矩形或梯形断面：当顶压较大、侧压较小时，则选用直樯拱形断面（半圆拱，圆弧拱或三心拱）；当顶压、侧压都很大的同时地鼓严重时，就必须选用诸如马蹄形、椭圆形等封闭式断面。
矿区富有的支架材料和习惯使用的支护方式，往往也直接影响道巷断面形状的选择。木架和钢筋混凝土棚子，多适用于梯形和矩形断面。 掘进方法和掘进设备对于巷道断面形状的选择也有一定影响。目前，岩石平巷掘进仍是采用钻眼爆破方法占主要地位，它能适应任何新装的断面。近年来，由于锚喷支护广范应用，为了简化设计和有利于施工，巷道端面多采用半圆拱和圆形拱，三心拱也逐渐被淘汰。在使用全断面掘进机掘进的岩石平巷，选用圆形断面无疑是最为合适的。
在需要通风量很大的矿井中，选择通风阻力较小的断面形状和支护方式，既有利于安全生产又具有明显经济效益。
在满足安全与技术要求的条件下，力求提高断面利用率，缩小断面降低造价并有利于加快施工速度。
综上所述:选择巷道断面尺寸应考虑诸多因素,联系以上所有因素和已知参数,根据《采矿守则》，年产量在90万吨其服务年限应在15年以上，该运输大巷穿过中等稳定的岩层，其岩石坚固性系数为f=4~6，预计巷道承受较大的低压。采用双轨运输，巷道宽，采用圆弧拱形，支护材料选用锚杆支护。 (三). 巷道净断面尺寸 (一）.井巷巷道进宽度
据《井巷工程》第3页查表1-1可知ZK10-6-/250固定式矿车宽A1=1060mm、高h=1550mm、长L=4500mm， 轨距S0 =600。1.5t矿车宽1050mm、高1150mm。双轨中线距F=1600
根据《煤矿安全规程》且巷道人行道宽C=840mm、非人行道一侧宽a=400mm。两电机车之间距离为
1600－（1060/2+1060/2）=540mm
巷道净宽度：B=a+ A1+C=(400+1060/2)+1600+(840+1060/2)=3900mm (二）.确定巷道拱高h0
圆弧拱形巷道拱高h0=B/3=3900/3=1300mm ，半径R=0.5417×3900=2112mm f0=0.3333B=0.3333×3900=1300mm (三）.确定巷道壁高h3 1.按管道装设要求确定h3
h3≥1800+h5?n?R?R2?(K?300?D1?Z2)2?f0=1800+160+400+
2112?21122???(400?300?200?425)）?1300?1527mm
22.1800+h5
?2112-??按人行高
2度
2要求
0求h3≥
?R?21122R?(B/2?100)??f+=1800+160+
-(39002?100)?2??-1300=1753mm
综上所述，考虑一定的余量，确定本巷道的壁高为h3=1793mm。则本巷道高度
为H=h3-h5+f0=1753-160+1300=2893mm （四）确定巷道净断面积S和净周长P 由公式得净断面积 S净?B?0.24B?h2?
式中 h2——道砟面以上巷道壁高，h2?h3?h5?1753?160?1593mm 则S净?3900?0.24?3900?1593??9.86㎡
净周长P净?2.27B?2h2?2.27?3900?2?1593?12m （五）用风速校核巷道净断面积 查《井
设计的大巷净断面面积，风速符合标准，可以使用。
（六）确定巷道设计掘进断面尺寸和计算掘进断面尺寸 1.选择支护参数
采用锚喷支护，根据巷道净宽3.9m、穿过中等稳定岩层、服务年限较长等条件，确定选用锚固可靠、锚固力大的树脂锚杆，杆体为??18mm螺纹钢，每孔安装两个树脂药卷，锚固长度?700mm，设计锚杆预紧力?40kN，锚固力?80kN。锚杆长度2.0m,成方形布置，其间排距0.80m?0.80m，托板为8mm厚
150mm?150mm巷工程》
3表1—11
3可知
vmax=6m/s，则
Q?S净XV净?9.86X6?59.16m/s?28m/s
的方形钢板。混凝土层厚T1?100mm，分两次喷射，每次各喷
50mm厚。故支护厚度T?T1?100mm
2.选择道床参数
根据巷道通过的运输设备，已选11kg/m钢轨，其道床参数分别是
h6?320mm,h5?160mm，道砟面至轨面高度ha?h6?h5?320?160?160mm。
采用钢筋混凝土轨枕。 4.确定巷道掘进断面尺寸
巷道设计掘进宽度：B1?B?2T?3900?200?4100mm 巷巷道计算掘进宽度：B2?B1?2??4100?2?75?4250mm 巷道设计掘进高度：H1?H?H5?T?2893?160?100?3153mm 巷道计算掘进高度：H2?H1???3153?75?3228mm 巷巷
道
设
2计
2掘掘
2进进
断
2面面
面面
积
2：：
S1?0.24BB?1.27BT?1.57T?B1h3?0.24X3.9?1.27X3.9X0.1?1.57X0.1?4.1X1.753?11.3㎡道
2计算断积
S2?0.24?1.27BT?1.57T?0.24T?0.1B?0.01?B2H3?12.03㎡
5.布置巷道内水沟和管线。
已知通过巷道的水量为160m3/s，现采用水沟坡度为0.5%，查《井巷工程》1—9得水沟深度为300mm，水沟宽度为350mm，净面积为0.099m2，掘进断面面积为0.192m2。，每米水沟盖板用钢筋1.21kg、混凝土0.029m3。
管子悬吊在人行道一侧，电力电缆挂在非人行道一侧，通讯电缆挂在管子上方。 6．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?12.03m3
每米巷道墙角计算掘进体积：V3?0.2?T????1?0.2?100?75??0.35m3 每米巷道墙与拱喷射材料消耗：V2???1.27B?1.57T?0.24?T1?2h3T1??0.96m3 每米巷道墙角喷射材料消耗：V4?0.2T1?1?0.02m3
每米巷道喷射材料消耗（不包括损失）：V?V2?V4?0.96?0.02?0.98m3 每米巷道锚杆消耗：N?P1?0.5aa?aP1?0.5aa?a每米巷道锚杆消耗：N?
式中 P1——计算锚杆消耗周长，P1?1.27B?3.14T?0.24?2h3?9.013m
a,a,——锚杆间排距，a=0.8m；
9.013?0.5?0.80.8?0.8?13.46故N?根
折合重量为：
??14.53l?????d????2?2?2???14.53?2.0?3.14?0.09?7850?53.74㎏ ???式中 l——锚杆长度，l?2.0m
d——锚杆直径，d?18mm
?——锚杆材料密度，??7850kg/m3
由于每个锚杆安装2个树脂药卷，则每米巷道树脂药卷消耗，M?2?N?29.06支。
每排锚杆数为：N?0.8?14.53?0.8?11.62?12 每排树脂药卷数：M?0.8?23.25?24
每米巷道粉刷面积：Sn?1.27B3?2h2?0.24 式中B3——计算净宽，B3?B2?2T?4320mm 故Sn?1.27?4320?2?1593?0.24?8.67264㎡
7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表。 运输大巷特征 围岩断面面积/㎡ 类别 积 Ⅲ 9.86 掘进 11.3 3900 2893 100 设计掘金尺喷射 锚杆/mm 寸/mm 净面设计宽 高 厚度/mm 型式 排列间排锚杆直径 方式 螺纹方形 钢树脂锚杆 围岩类型 计算掘进工程量/m3 巷道 墙角 锚杆数量 材料消耗 /根 喷射材料 锚杆 /m3 钢筋/千树脂药卷克 Ⅲ 12.03
8.根据设计的断面图，编制爆破作业图表。包括爆破原始条件，三个方向的炮眼布置图、爆破参数、预期爆破效果表。 （一）.爆破参数的确定。
1.炮眼直径。我国矿用炸药直径有32mm、35mm、38mm，炸药质量为100g、150g、200g。煤矿多用32mm、35mm药卷，炮眼直径一般比药卷直径大10mm，故炮
0.35 13.5 0.96 53.74 /个 29.06 8.67 粉刷面积/㎡ 距 800 长 2000 18 12 净周长/m