井巷工程巷道断面课程设计

第一章 巷道断面设计

某煤矿，年产设计能力为90万吨，矿井属于低瓦斯矿井，中央分列式通风，井下最大涌水量为320m 3/h。通过该矿井第一水平东翼运输大巷的流水量为160 m

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/h，采用ZK10—6/250架线式电机车牵引1.5T矿车运输。该大巷穿过中等稳定

的岩石，岩石坚固性系数f=4～6,大巷需通过的风量为28 m 3/s。巷道年内敷设一趟直径为200㎜的风压管和一趟直径为100㎜的水管。试设计运输大巷直线段的断面，及施工组织设计。 设计内容：

（1）巷道断面的形状选择及尺寸的确定 （2）巷道施工 （3）施工组织管理 （4）安全技术措施 一、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600㎜轨距双轨运输大巷，其净宽在3m以上，又穿过中等稳定的岩层，故选用钢筋㎡砂浆锚杆和喷射混凝土支护，巷道为半圆拱形断面。 二、确定巷道断面尺寸 （一）确定巷道净宽度B

查表3-1可知ZK10—6/250电机车宽A1=1060mm、高h=1550mm；1.5t矿车宽1050mm、高1150mm。

根据《煤矿安全规程》，取巷道人行道宽C=840mm，非人行过一侧宽a=400mm。又查表3-2知本巷双轨中线距b=1300mm，则两电机车之间的距离为

1300—（1060/2+1060/2）=240mm 故巷道净宽度=930+1300+1370=3600mm。

（二）确定巷道拱高h0

半圆拱形巷道的拱高h0=B/2=3600/2=1800mm。半圆拱半径R=h=1800mm。

B=a1+b+c1=(400+1060/2)+1300+(1060/2+840）

（三）确定巷道壁高h3

1.按架线电机车导电弓子要求确定h3 由表3-8中半圆拱形巷道拱高公式得 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=2000mm；hc为道床总高度。查表3-5选24kg/m钢轨，再查表3-7得hc=360mm,道渣高度hb=200mm；n为导电弓子距拱壁安全间距，取n=300mm;K为导电弓子宽度之半，K=718/2=359，取K=360mm；b为轨道中线与巷道中线间距，b=B/2—a=3600/2—930=870mm。

故h3≥2000+360—

(1800?300)2?(360?270)2=1502mm

2.按管道装设要求确定h3 h3≥h5+h7+hB—

2R2（-K?m?D/2?b2）

式中，h5为渣面至管子底高度，按《煤矿安全规程》取h5=1800mm；h7为管子悬吊件总高度，取h7=900mm；m为导电弓子距管子间距，取m=300mm；D为压气管法兰盘直径，D=335mm；b2为轨道中线与巷道中线间距，b=B/2—C=3600/2—1370=430mm。

故h3≥1800+900+200—

18002?(360?300?335/2?430)2=1613mm。

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1800mm。j=100mm，一般取j=200mm。

故h3≥1800+200—

18002?(1800?200)2=1175mm。

综上计算，并考虑一定的余量，确定本巷道壁高为h3=1800mm。则巷道高度H=h3—hb+h0=1800—200+1800=3400mm。

（四）确定巷道净断面面积S和净周长P 由表3-8得净断面积

S=B(0.39B+h2)

式中，h2为道渣面以上巷道壁高，h2=h3—hb=1800—200=1600mm。 故S=3600×(0.39×3600+1600)=10814400mm2=10.8m2 净周长P=2.57B+2h2=2.57×3600+2×1600=12500mm=12.5m （五）用风速校核巷道净断面面积 用式（3-9）校核巷道净断面面积值。

查表3-4，知v=8m/s，已知通过大巷风量Q=28m3/s，代入式(3-6)得 V=Q/S=28/10.8=2.56＜8m/s

设计的大巷断面面积、风速没超过规定，可以使用。 （六）选择支护参数

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类围岩、服务年限大于10a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=18mm，喷射混凝土层厚T1=100mm，锚杆外露长度T2=50mm。

故支护厚度T=T1=100mm。

（七）选择道床参数

根据本巷道通过的运输设备，已选用24kg/m钢轨，其道床参数hc、hb分别为360mm和200mm，道渣面至轨面高度ha=hc—hb=360—200=160mm。采用钢筋混凝土轨枕。

（八）确定巷道掘进断面尺寸 由表3-8计算公式得：

巷道设计掘进宽度B1=B+2T=3600+2×100=3800mm。 巷道计算掘进宽度 B2=B1+2δ=3800+2×75=3950mm。 巷道设计掘进高度H1=H+h+T=3400+200+100=3700mm。 巷道计算掘进高度H2=H1+δ=3700+75=3775mm。 巷道设计掘进断面面积

S1=B1(0.39B1+h3)=3800×(0.39×

3800+1800)=12471600mm2。取S1=12.5m2。

巷道计算掘进断面积

S2=B2(0.39B2+h3)=3950×(0.39×

3950+1800)=13194075mm2。取S=13.2m2。

三、布置巷道内水沟和管线

已知通过本巷道的水量为160m3/h，现采用水沟坡度为0.3%，查表3-11得：水沟深400mm、水沟宽400mm，水沟净断面积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.

四、 计算巷道掘进工程量和材料消耗量

由表3-8计算公式得：

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V1=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+2×1.80×0.10×1=0.96m3

每米巷道墙脚喷射材料消耗V4=0.2T1×1=0.2×0.10×1=0.02m3 每米巷道喷射材料消耗（不包括损耗量）V=V2+V4=0.96+0.02=0.98m3 每米巷道锚杆消耗（仅拱部打锚杆）

2(P'1/2M)?1M' N′=

式中，P1为计算锚杆消耗周长，P1=1.57B=1.57 3.95=6.2m；M、M为锚杆间距、排距，a=a=0.8m。

故

折合重量为11.3×[(l+0.05)π（d/2）2ρ]=11.3×[(1.80+0.05) ×3.14×(0.018/2)×7850]=41.74kg。其中，l为锚杆深度，l=1.8m，0,05m为露出长度；d为锚杆直径，d=18mm；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、Sm分别为锚杆孔和锚杆的断面积。则Vo=N'l(Sk—Sm)—11.3×1.8×3.14×1/4×（0.0422—0.0182）=0.023m2。

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=9.1m2。

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