井巷工程課程設計--礦井通風與安全

1、<p><b>　　礦井通風與安全</b></p><p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　設計題目: 礦井通風與安全 </p><p>　　助學院校: 河南理工 </p><p>　　自考助學專業(yè): 礦井通風

2、與安全 </p><p>　　姓 名: </p><p>　　自考助學學號: </p><p>　　成 績: </p><p>　　指導教師簽名: </p

3、><p>　　2O 年 月 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 巷道斷面設計2</p><p>　　一、選擇巷道斷面形狀2</p><p>　　二、確定巷道凈斷面尺寸2</p><p>　　三、確定巷道設計掘進斷面

4、尺寸和計算掘進斷面尺寸6</p><p>　　四、布置水溝和管線7</p><p>　　五、計算巷道掘進工程量和材料消耗量7</p><p>　　六、繪制巷道斷面施工圖、編制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗量表9</p><p>　　第二章 爆破圖表編制11</p><p><b>　　一、炮

5、眼直徑11</b></p><p>　　二、炮眼深度.11</p><p><b>　　三、炮眼數(shù)目13</b></p><p>　　四、單位炸藥消耗量13</p><p>　　五、爆破圖表的編制14</p><p>　　第三章 編制循環(huán)圖表16</p>&

6、lt;p>　　一、確定日工作制度16</p><p>　　二、確立作業(yè)方式16</p><p>　　三、確定循環(huán)方式和循環(huán)進度17</p><p>　　四、計算循環(huán)時間17</p><p>　　五、循環(huán)圖表的編制20</p><p><b>　　參考文獻22</b></p&

7、gt;<p>　　第一章 巷道斷面設計</p><p>　　某煤礦年設計生產(chǎn)能力120萬噸，低瓦斯礦井，井下最大涌水量為350m³∕h。通過該礦第一水平東翼運輸大巷的涌水量為180m³∕h，采用ZK10-6∕250架線電機車牽引1.5噸礦車運輸。該大巷穿過中等穩(wěn)定的巖層，巖石的堅固系數(shù)?=4～6，大巷需通過的風量為30m³∕ｓ。巷道內敷設一趟直徑為200mm的壓風管和

8、一趟直徑為100mm的水管。</p><p>　　一、選擇巷道斷面形狀</p><p>　　年產(chǎn)120萬噸礦井的第一水平運輸大巷，一般服務年限在30年以上，采用600mm軌距雙軌運輸大巷，且穿過中等穩(wěn)定巖層，所以選擇樹脂錨桿與噴射混凝土支護，半圓拱形斷面。</p><p>　　二、確定巷道凈斷面尺寸</p><p>　?。ㄒ唬┐_定巷道凈寬度B

9、</p><p>　　查表知ZK10-6∕250架線電機車寬A1=1054mm，高h=1550mm；1.5t礦車寬1050mm、高1150mm。</p><p>　　根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》，取巷道人行道寬C=1003mm、非人行道一側寬a=643mm。有查表3-3（P62）知本巷雙軌中線距b=1300mm，則兩電機車之間距離為：1300 – (1054/2+1054/2)=246>20

10、0mm</p><p><b>　　故巷道凈寬度：</b></p><p>　　B=a1+b+c1 = (643+1054/2) + 1300 + (1054/2+1003)= 4000mm</p><p>　?。ǘ┐_定巷道拱高h0</p><p>　　半圓拱形巷道拱高h0=B/2=2000mm。半圓拱半徑R= h0=

11、2000mm。</p><p>　?。ㄈ┐_定巷道壁高h3</p><p>　　1.按管道裝設要求確定h3</p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　h5—砟面至管子底高度，按《煤礦安全規(guī)程》取h5=1800 mm；</p><p>　　h7—管子懸吊件總高度，取h7=900

12、 mm；</p><p>　　A1—電機車寬度，A1=1054mm；</p><p>　　m—電機車距管子間距，取m=300 mm；</p><p>　　D—壓氣管法蘭盤直徑，D=335 mm；</p><p>　　b2—軌道中線與巷道中線間距，b2=B/2-c1=4000/2-1530=470mm。</p><p>

13、<b>　　故</b></p><p>　　2.按人行高度要求確定h3</p><p>　　式中j——距巷道壁的距離。距墻壁j處的巷道有效高度不小于1800 mm。j≥100 mm，一般取j=200 mm。</p><p><b>　　故</b></p><p><b>　　。</b

14、></p><p>　　3.按1.6m高度人行寬度要求確定h3</p><p>　　式中C＇——砟面起1.6m水平處，運輸設備上緣與拱璧間距C＇≥700mm，取C＇=1000 mm。</p><p><b>　　故</b></p><p>　　4.按設備上緣至拱璧最小安全間隙要求確定h3</p>&l

15、t;p><b>　　a:人行側：</b></p><p>　　式中C＇——砟面起1.6m水平處，式中C＇——砟面起1.6m水平處，運輸設備上緣與拱璧間距C＇≥700mm，取C＇=700 mm。</p><p><b>　　b:非人行側： </b></p><p>　　砟面起1.6m水平處，運輸設備上緣與拱璧間距a＇≥

16、200mm，取a＇=200 mm。</p><p><b>　　故</b></p><p>　　綜上計算，并考慮一定的余量，確定本巷道壁高為h3=1900mm。則巷道高度H=h3+h0-hb =1900+2000-220=3680 mm。</p><p>　　（四）確定巷道凈斷面積S和凈周長P</p><p>　　查相關

17、表得凈斷面積： </p><p>　　式中，h2——道砟面以上巷道壁高，</p><p>　　h2=h3-hb=1900-220=1680 mm。</p><p><b>　　故 </b></p><p><b>　　凈周長 </b></p><p>　?。ㄎ澹┯蔑L速校核巷道

18、凈斷面積</p><p>　　已知通過大巷風量Q=30m3/s，根據(jù)《煤炭工業(yè)設計規(guī)范》規(guī)定礦井主要進風巷的風速最高風速8m/s。代入式中計算：</p><p>　　設計的大巷斷面面積、風速沒超過規(guī)定，可以使用。</p><p>　　三、確定巷道設計掘進斷面尺寸和計算掘進斷面尺寸</p><p><b>　?。ㄒ唬┻x擇支護參數(shù)<

19、;/b></p><p>　　本巷道采用錨噴支護，根據(jù)巷道凈寬4m、穿過中等穩(wěn)定巖層、服務年限大于30年等條件，確定選用錨固可靠、錨固力大的樹脂錨桿，桿體為直徑18mm螺紋鋼，每孔安裝兩個樹脂藥卷，錨固長度得錨噴支護參數(shù)：錨桿長2 m，成方形布置，間距a=0.8 m，排距a′=0.8 m，錨桿直徑d=18 mm，噴射混凝土層厚T1=100 mm，錨桿外露長度T2=50 mm。故支護厚度T=T1=100 mm

20、。</p><p><b>　?。ǘ┻x擇道床參數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)巷道通過的運輸設備，已選用30kg/m鋼軌，其道床參數(shù)道床總高度hc、道砟高度hb分別為410mm和220mm，道砟面至軌面高度ha=hc-hb=410-220=190mm，采用鋼筋混凝土軌枕。</p><p>　?。ㄈ┐_定巷道掘進斷面尺寸</p>

21、<p><b>　　查相關表得：</b></p><p>　　巷道設計掘進寬度B1=B+2T=4000+2×100=4200 mm。</p><p>　　巷道計算掘進寬度B2=B1+2δ=4200+2×75=4350 mm。</p><p>　　巷道設計掘進高度H1=H+hb+T=3680+220+100=40

22、00 mm。</p><p>　　巷道計算掘進高度H2=H1+δ=4000+75=4075 mm。</p><p>　　巷道設計掘進斷面面積</p><p>　　S1=B1（0.39B1+h3）=4200×（0.39×4200+1900）=14859600 mm2。</p><p>　　取S1=14.86 m2。</

23、p><p><b>　　巷道計算掘進斷面積</b></p><p>　　S2=B2（0.39B2+h3）=4350×（0.39×4350+1900）=15644775 mm2。</p><p>　　取S2=15.64 m2。</p><p><b>　　四、布置水溝和管線</b>&l

24、t;/p><p>　　已知通過本巷道的水量為100m3/h，現(xiàn)采用水溝坡度為0.3%，查相關表得：水溝深400 mm、水溝寬400 mm，水溝凈斷面積0.16 m2，水溝掘進斷面面積0.203 m2，每米水溝蓋板用鋼筋1.633kg、混凝土0.0276m3，水溝用混凝土0.133m3。</p><p>　　管子懸吊在人行道一側，電力電纜掛在非人行道一側，通信電纜掛在管子上方，如圖所示。<

25、/p><p>　　五、計算巷道掘進工程量和材料消耗量</p><p><b>　　查相關表得：</b></p><p>　　每米巷道拱與墻計算掘進體積V1=S2×1=15.64 m3</p><p>　　每米巷道墻腳計算掘進體積V3=0.2×(T+δ)×1=0.2×(0.1+0.075

26、) =0.04 m3</p><p>　　每米巷道拱與墻噴射材料消耗V2=［1.57(B2-T1)T1+2h3T1］×1=1.57（4.35-0.10）×0.10+2×1.9×0.10=1.047 m3</p><p>　　每米巷道墻腳噴射材料消耗V4=0.2T×1=0.2×0.10=0.02 m3</p><

27、p>　　每米巷道噴射材料消耗（不包括損耗量）V=V2+V4=1.047+0.02=1.067 m3</p><p>　　每米巷道錨桿消耗 </p><p>　　式中 P1——計算錨桿消耗周長，</p><p>　　P1=1.57B2+2h3=1.57×4.350+2×1.9=10.63 m；</p><p>

28、;　　a、a′——錨桿間距、排距，a=a′=0.8 m。</p><p><b>　　故</b></p><p><b>　　根</b></p><p><b>　　折合重量為：</b></p><p>　　式中 l——錨桿長度，l=2.0m</p><p&

29、gt;　　d——錨桿直徑，d=18mm</p><p>　　ρ——錨桿材料密度，ρ=7850kg/m3</p><p>　　由于每根錨桿安裝2個樹脂藥卷，則每米巷道樹脂藥卷消耗：M=2N=34.46支</p><p>　　每排錨桿數(shù)為：0.8N=0.8×17.23=13.784≈14 根</p><p>　　每排樹脂藥卷數(shù)為：0.8

30、M=0.8×34.46=27.568≈28 支</p><p>　　每米巷道粉刷面積：Sn =1.57B3+2h2 =1.57×4.15+2×1.68=9.88m2</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　B3為計算凈寬，B3=B2-2T=4.350-2×0.1=4.15m</

31、p><p>　　六、繪制巷道斷面施工圖、編制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗量表</p><p><b>　　表1運輸大巷特征</b></p><p>　　表2運輸大巷每米工程量及材料消耗</p><p>　　第二章 爆破圖表編制</p><p><b>　　一、炮眼直徑</

32、b></p><p>　　炮眼直徑對鉆眼效率、全斷面炮眼數(shù)目，炸藥消耗量和爆破巖石塊度與巖壁平整度均有影響。因此，應根據(jù)巷道斷面大小、塊度要求性能和鑿巖機性能綜合考慮、進行選擇。</p><p>　　炮眼直徑大，可減少炮眼數(shù)目，炸藥能量相對集中，可提高爆破效率，但鉆速下降，影響爆破質量和降低圍巖穩(wěn)定性。在采用氣腿鑿巖機的情況下，現(xiàn)場多根據(jù)藥卷直徑來確定炮眼直徑。目前國內巖巷掘進均采用

33、直徑27mm、32mm和35mm三種藥卷，炮眼直徑需比藥卷直徑大6~8mm左右，所以目前巖巷掘進的炮眼直徑多采用35~42mm。</p><p>　　在這里我們采用藥卷直徑為32mm，炮眼直徑為41mm。</p><p><b>　　二、炮眼深度</b></p><p>　　炮眼深度決定了每一掘進循環(huán)鉆眼和裝巖的工作量、循環(huán)進尺以及每班的循環(huán)次

34、數(shù)。炮眼深度主要根據(jù)巖石性質、巷道斷面、循環(huán)作業(yè)方式、鑿巖機類型、炸藥威力、工人技術水平等因素確定。從今年發(fā)展趨勢來看，炮眼平均深度逐漸由淺孔向中深孔（2.0~2.5m）發(fā)展，一些采用鑿巖臺車鑿巖的掘進隊正在向較深孔發(fā)展。</p><p>　　合理的炮眼深度應以高速、高效、低成本、便于組織正規(guī)循環(huán)作業(yè)為原則。采用氣腿鑿巖機時，炮眼深度以1.8~2.5m為宜，眼深超過2.5m后，鉆眼速度則明顯降低。采用配有高效鑿巖

35、機的鑿巖臺車時，應向深眼發(fā)展，一般眼深可達3.0m以上。我國煤礦巷道掘進中，通常是以月進尺任務和鑿巖、裝巖設備的能力來確定每一循環(huán)的炮眼深度。即：</p><p>　　式中 l—炮眼深度，m；</p><p>　　L—計劃月進度，m；</p><p>　　N—每月實際用于掘進的天數(shù)，30天；</p><p>　　k—正規(guī)循環(huán)率，即每月實際用

36、于掘進工作的天數(shù)與30天之比，一般取k=0.8~0.9；</p><p>　　n—每日完成掘進循環(huán)數(shù)，次；</p><p>　　—炮眼利用系數(shù)，一般要求0.8；</p><p><b>　　=1.73m</b></p><p>　　這里我選取炮眼深度為1.8m。</p><p><b>

37、　　三、炮眼數(shù)目</b></p><p>　　炮眼數(shù)目直接影響著鉆眼工作量、爆破巖石的塊度、巷道形狀等。炮眼數(shù)目取決于巖石性質、巷道斷面形狀和尺寸、炮眼直徑和炸藥性能等因素。合理的炮眼數(shù)目應以保證爆破效果的實現(xiàn)為原則。一般是先以巖層性質和斷面大小進行初步估算然后在設計斷面圖上作炮眼布置圖，得出炮眼總數(shù)，并通過實踐調整修正。</p><p>　　炮眼數(shù)目也可以根據(jù)單位炸藥消耗量，

38、按下式估算：</p><p>　　式中 N—炮眼數(shù)目；</p><p>　　q—單位炸藥消耗量，kg/m3；</p><p>　　m—每個藥卷長度，m；</p><p>　　a—裝藥系數(shù)，即裝藥長度和炮眼長度之比, 0.5~0.6m；</p><p>　　P—每個藥卷的重量，kg；</p><p&g

39、t;<b>　　=59</b></p><p>　　而在設計斷面圖上作炮眼布置圖，得出炮眼總數(shù)為62個，基本相等。</p><p><b>　　四、單位炸藥消耗量</b></p><p>　　單位炸藥消耗量是指爆破1.0m3 實體巖石所需的炸藥量，也是工作面一次爆破所需的總炸藥量和工作一次爆下的實體巖石總體積V之比。不過計

40、算數(shù)據(jù)一般僅作為參考，所以多按定額選用，查表知q=1.48kg/m3。</p><p><b>　　五、爆破圖表的編制</b></p><p><b>　　爆破原始條件</b></p><p><b>　　爆破參數(shù)</b></p><p><b>　　預期爆破效果&l

41、t;/b></p><p><b>　　炮眼布置圖</b></p><p>　　第三章 編制循環(huán)圖表</p><p>　　循環(huán)圖表是施工組織設計（施工措施）的一部分。為確保正規(guī)循環(huán)作業(yè)的實現(xiàn)，必須編制切實可行的循環(huán)圖表。</p><p><b>　　一、確定日工作制度</b></p>

42、;<p>　　過去我國煤礦都采用“三八”工作制（即每天分為3個工作班，每班工作8個小時），建井單位多采用“四六”工作制（地面輔助工為“三八”制），在20世紀的70年代，有的礦井也采用過“四八”交叉作業(yè)制。這些工作制都是按工作時間進行分班的。最近十幾年來，有的礦井根據(jù)巷道施工特點和分配制度的改革，實行了按工作量分班的“滾班制”，即每個班的工作量是固定的，其工作時間是可變的。何時完成額定工作量則何時交班，不再是按點交接班。班組

43、的考核不再是以工作時間為指標，而是以實際完成的工作量為指標，并直接以職工的工資和獎金掛鉤。“滾班制”該變了過去工作制中的分配不公現(xiàn)象，調動了職工的積極性，但也給管理工作帶來了一定的難度。它要求正在施工的班組在完成工作量之前一小時就要電話通知工區(qū)值班室，值班員再通知下一班職工做好接班準備。目前大多數(shù)礦井仍采用“三八”制或“四六”制的日工作制度。我們這里采用“四六制”。</p><p><b>　　二、確立

44、作業(yè)方式</b></p><p>　　在工作制確定以后，要根據(jù)巷道設計斷面和地質條件、施工任務、施工設備、施工技術水平和管理水平，進行作業(yè)方式的比選，確定巷道施工的作業(yè)方式。我們這里采用平行作業(yè)方式。</p><p>　　三、確定循環(huán)方式和循環(huán)進度</p><p>　　巷道掘進循環(huán)方式可根據(jù)具體條件選用單循環(huán)（每班一個循環(huán)）或多循環(huán)（每班完成兩個以上的循

45、環(huán)）。每個班完成的循環(huán)數(shù)應為整數(shù)，即一個循環(huán)不要跨班（日）完成，否則不便于工序間的銜接，施工管理比較困難，也不利于實現(xiàn)正規(guī)循環(huán)作業(yè)。當求得小班的循環(huán)數(shù)為非整數(shù)是應調整為整數(shù)。調整方法應以盡量提高工效和縮短輔助時間為原則。對于斷面大、地質條件差的巷道，也可以實行一日一個循環(huán)。20世紀70年代，應用淺眼（1.0~1.2m）多循環(huán)的方式曾取得過巖石平巷施工的好成績。由于巖巷施工中大型設備日漸增多，單循環(huán)的方式應用的更為普遍。當采用超深孔光爆是

46、，亦可能為多個小班一個循環(huán)。我們這里采用一個班一個循環(huán)。</p><p>　　在巷道施工中，每個循環(huán)使巷道向前推進的距離稱為循環(huán)進度，又稱循環(huán)進尺。循環(huán)進尺主要取決于炮眼深度和爆破效率。在目前我國大多數(shù)煤礦仍用氣腿式鑿巖機的情況下，炮眼深度一般為1.5~2.0m較為合理。當采用鑿巖臺車配以高效鑿巖機時，采用2.0~3.5m的中深孔爆破，對提高掘進速度更為有利。</p><p><b&

47、gt;　　四、計算循環(huán)時間</b></p><p>　　確定了炮眼深度，也就知道了各主要工序的工作量，然后可根據(jù)設備情況、工作定額（或實測數(shù)據(jù)）計算各工序所需要的作業(yè)時間。在所需的全部工作時間中，扣除能夠與其他工序平行作業(yè)的時間，便是一個循環(huán)所需的時間T，即：</p><p>　　T=T1+T2+φ（t1+t2）+T3+T4+T5 （1）</p>

48、<p>　　式中 T1—安全檢查及準備工作時間，亦即交接班時間，一般約為20min。</p><p>　　T2—裝巖時間，min。</p><p>　　t1—鉆上部眼時間，min。</p><p>　　t2—鉆下部眼時間，min。</p><p>　　φ—鉆眼工作單行作業(yè)系數(shù)。鉆眼、裝巖平行作業(yè)時，φ值一般為0.3~0.6；鉆眼

49、裝巖順序作業(yè)時，φ值等于1。</p><p>　　T3—裝藥連線時間，min。</p><p>　　T4—爆破通風時間，一般為15~20min,這里取20min。 </p><p>　　T5—支護時間，如果臨時支護或永久支護占用循環(huán)時間，也應該包括在內，單位為min。</p><p>　　裝藥連線時間T3，與炮眼數(shù)和同時參加裝藥聯(lián)線的工人組數(shù)

50、有關：</p><p><b>　　T3=Nt/A</b></p><p>　　式中 N—工作面炮眼總個數(shù)，個；</p><p>　　t—一個炮眼裝藥所需時間，min/個；</p><p>　　A—在工作面同時裝藥的工人組數(shù)。</p><p><b>　　鉆眼時間：</b&g

51、t;</p><p>　　t1+t2=NL/mv</p><p>　　式中 L—炮眼平均深度，m；</p><p>　　m—同時工作的鑿巖機（或鉆機）臺數(shù)；</p><p>　　v—鑿巖機的實際平均鉆速，m/min。</p><p><b>　　裝巖時間:</b></p>&l

52、t;p>　　T2=s ?l ?η/np</p><p>　　式中s—巷道掘進斷面積</p><p>　　η—炮眼利用率，一般為0.8~0.9；</p><p>　　p—裝巖機實際生產(chǎn)率（實體巖石），m3/h；</p><p>　　n—同時工作的裝巖機臺數(shù)。</p><p>　　將以上各式代入（1）得：</p

53、><p>　　T=T1+ s ?l ?η/np+φ NL/mv+Nt/A+T4+T5</p><p>　　在實際工作中，為了防止難以預見的工序延長，應考慮留有10%的備用時間，故循環(huán)時間：</p><p>　　T=1.1（T1+ s ?l ?η/np+φ NL/mv+Nt/A+T4+T5）</p><p><b>　　五、循環(huán)圖表的編制

54、</b></p><p>　　根據(jù)以上的計算及初步確定的數(shù)據(jù)，即可編制循環(huán)圖表。圖表名稱為：某礦巷道掘、支（砌、噴）平行（或順序）作業(yè)循環(huán)圖表。表上有工序名稱一欄，施工的各工序按順序關系自上而下排列；第二欄自上而下為與各工序對應的工作量；第三欄為自上而下與工序對應的各工序的所需時間；第四欄為用橫道線表示的各工序的時間延續(xù)和工序間的相互關系。編制好的循環(huán)圖表，需在實踐中進一步檢驗修改，使之不斷改進、完善

55、，真正起到指導施工的作用。下面是某煤礦第一水平東翼軌道運輸大巷的掘噴平行作業(yè)循環(huán)圖表。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　【1】 東兆星，吳士良.井巷工程設計.徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2009.</p><p>　　【2】 吳再生，劉祿生，李鐸.井巷工程設計.北京：煤炭工業(yè)出版社，2004.</p>