级采矿工程专业
《井巷工程》课程设计说明书
学 号： 姓 名： 班 级： 指导教师： 设计成绩： 设计时间：
井巷工程课程设计
目录
设计任务………………………………………………………………2 1选择巷道断面形状…………………………………………………2 2巷道净断面尺寸确定……………………………………………………2 2.1巷道净宽度………………………………………………………2 2.2轨面起巷道沉实后的净高………………………………………2 2.3确定巷道净断面积S和净周长P……………………………2 2.4确定巷道掘进断面尺寸…………………………………………3 2.5用风速校核巷道净断面积……………………………………4 2.6选择支护参数……………………………………………………4 2.7选择道床参数…………………………………………………4 2.8布置巷道内水沟和管线…………………………………………4 2.9计算巷道掘进工程量及材料消耗……………………………5 2.10编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗量表………………5 3 总结……………………………………………………………6 4 参考文献………………………………………………………………7
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设计任务
某矿年设计能力为30万t.该矿采用斜井开拓，大巷运输采用ZK7-6/250直流架线电机车牵引1t固定式矿车运输。该大巷穿过中等稳定的石灰岩层和白云岩层，其坚固性系数f=6~8，需要通过风量60m3/s，涌水量230 m3/h。巷道内敷设1条?300mm排水管和1条?150mm供水管。试进行该梯形双轨巷道断面设计。
1选择巷道断面形状
年产30万t矿井水平运输大巷，采用梯形单轨断面设计，一般服务年限10年左右。
2巷道净断面尺寸确定 2.1巷道净宽度
梯形巷道净宽度有运输设备时，指运输设备顶面的巷道宽度。
查表2.2知ZK10—6/250电机车宽A1=1060mm，高h=1550mm；1吨固定式矿车宽880mm，高1150mm。
根据《煤矿安全规程》，取巷道人行道宽c=810mm，非人行道一侧宽a=330mm。又查表2.3知本巷双轨中心线b=1300mm，两电机车之间的距离为：
1300-（1060/2+1060/2）=240mm
故巷道净宽度B=a+b+c =（330+1060∕2）mm+1300mm+（1060∕2+810）=860+1300+1340=3500mm
式中 a——非人行道侧轨道中线距巷道帮的净宽度 b——两轨道中线距
c——人行道侧轨道中线距巷道帮的净宽度 2.2轨面起巷道沉实后的净高
梯形巷道净高度是指自道渣面或地板至顶梁或顶部喷层面、锚杆露出长度终端的高度。根据《煤矿安全规程》规定，取h1=2200mm
由于选用1t矿车，根据表2.9、2.10、2.11，选用22kg/m型钢轨，故道床总高度hc=380mm, 道碴高度hb=220mm, 道碴面至轨道面高度ha=160mm，取棚腿与水平的倾角为80°,t=25mm，支护厚度T=100mm
因使用直流架线电机车，根据《煤矿安全规程》，电机车架空线的悬挂高度，自轨面算起在行人的巷道内，不小于2m，电机车架空线和巷道顶或顶梁之间的距离不得小于0.2m，故取净高度H=2360mm，则架线高度为2000mm。
2.3确定巷道净断面积S和净周长P
梯形巷道净断面面积为： S=(B1+B2)H/2
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式中 B1——巷道顶板处净宽度 B2——巷道底板处净宽度 取巷道帮面倾斜角α=80°
B1=b-2(H-h-ha)cotα=3500-2×(2360-2000-160)×cot80°=3422mm B2= B1+2Hcotα=3422+2×2360×cot80°=4400mm 故 S=(3422+4400)×2360/2=8.6m3 净周长
P= B1 +B2+2xH/sin80°=3422+4400+2×2360×0.5/sin 80°=12.2m
2.4确定巷道掘进断面尺寸
巷道设计掘进高度
H1=H`+t+T+hb =2360+25+100=2645mm 巷道计算掘进高度
H2=H1+δ=2645+75=2720mm
式中δ——允许的掘进起挖误差值（75mm） 巷道顶梁处设计掘进宽度
B3=B1+2T =3422+2×100=3622mm 巷道底板处设计掘进宽度
B4=B2+2T=4400+2×100=4600mm 巷道顶梁处计算掘进宽度
B5=B3+2δ=3622+2×75=3772mm 巷道底板处计算掘进宽度
B6=B4+2δ=4600+2×75=4750mm 设计掘进断面积
S1=(B3+B4)/2×H1=(3622+4703) /2×2040=10.9m2 计算掘进断面积
S2=(B5+B6)/2*H2=(3772+4750) /2×2720=12.2m2
表1 巷道尺寸数据
顺序 项目 公式 结果 1 轨面起车辆高度/mm h,h`h`=1600 1600 2 轨面起巷道沉实后净高/mm h1 2040 3 轨面起巷道沉实前净高/mm h`1=h1+100 2140 4 渣面起巷道沉实后净高/mm H=ha+h1 2360 5 渣面起巷道沉实前净高/mm H`=H+100 2300 6 巷道设计掘进高度/mm H1=H`+t+T+hb 2645 7 巷道计算掘进高度/mm H2=H1+δ 2720 8 侧帮斜长/mm L1=(H+m)/sinα 2335 - 3 -
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9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 巷道净宽度/mm 巷道顶梁处净宽度/mm 巷道底板处净宽度/mm 巷道顶梁长/mm 巷道顶梁处设计掘进宽度/mm 巷道底板处设计掘进宽度/mm 巷道顶梁处计算掘进宽度/mm 巷道底板处计算掘进宽度/mm 净断面积/m2 设计掘进断面积/m2 计算掘进断面积/m2 巷道净周长/m 每米巷道背板材料消耗量/m3 立柱倾斜角/° 渣面至轨面高度/mm B=a+b+c B1=b-2(H-h`)cotα B2=B1+2Hcotα L=B1 B3=B1+2T B4=B2+2T B5=B3+2δ B6=B4+2δ S=(B1+B2)/2*H S1=(B3+B4)/2*H1 S2=(B5+B6)/2*H2 P=B1+B2+2H/sinα V`=0.025(L+2xH/sinα) α ha 3500 3422 4400 3422 3622 4600 3772 4750 8.6 10.9 15.9 12.2 95 80 160 2.5用风速校核巷道净断面面积
查表2.8，知Vmax=8m/s，已知通过大巷风量Q=60m3/s，计算得：
v=Q/S=60/8.6=7.0 m3/s≤Vmax
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
本巷道采用锚喷支护，根据巷道净宽3.4m、穿过中等稳定岩层岩石f=6~8即属Ⅲ类围岩、服务时间约10年等条件，得锚喷支护参数；锚杆长1.8m，间距a=0.8m，排距a`=0.8m，锚杆直径d=18mm，喷射混凝土层厚T1 =l00mm，而锚杆露出长度T2=50mm。故支护厚度T= 100mm。
2.7选择道床参数
根据本巷道通过的运输设备，选用22kg/m的钢轨，其道床参数hc、hb分别为360mm和200㎜，道渣至轨面高度ha=hc-hb=360-200=160mm。采用钢筋混凝土轨枕。
2.8布置巷道内水沟和管线
已知通过本巷道的水量为230m3/h，采用水沟坡度为0.3%，查表2.12得： 水沟深40mm、水沟宽40mm，水沟净断面面积0.16m2；水沟掘进断面面积0.203m2，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。
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