教学单位永城职业学院
永城职业学院 课 程 设 计 (论文)
题 目： 巷道断面设计 所属课程： 井巷工程 学 号： 姓 名： 班 级： 矿井通风与安全 指导教师：
2010年5月20日
摘要
本设计的主要任务是根据给出的矿井地质条件与敷设主要管道尺寸情况，设计出适合矿井生产、安全可靠、技术经济指标合理的巷道断面尺寸。目的是为了使学生掌握巷道断面设计的基本步骤和方法，巩固《井巷工程》课程学习到的相关知识和技能，完成所学知识的系统连接。
本设计的主要内容和要求
1、 设计内容
《井巷工程》教材第二章，依据第四节巷道断面设计示例。
2、 设计步骤
根据已知条件→选择合理的巷道断面形状→依据选定形状确定巷道断面尺寸→在巷道断面内布置水沟和管缆→计算巷道掘进工程量及材料消耗量→根据设计绘制巷道断面施工图、编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗量。
目录
1、 2、
选择巷道算面形状 ................................................................................................. 1 确定巷道断面尺寸 ................................................................................................. 1 2.1确定巷道净宽度B ............................................................................................... 1 2.2 确定巷道拱高h 0。 ........................................................................................... 1 2.3 确定巷道壁高h 3。 ........................................................................................... 1 2.4 确定巷道净断面积S 和净周长P 。...................................................................... 2 2.5用风速校核巷道净断面积 . ................................................................................... 3 2.6选择支护参数 ..................................................................................................... 3 2.7选择道床参数 ..................................................................................................... 3 2.8确定巷道掘进断面尺寸 ....................................................................................... 3 3. 、布置巷道内水沟和管缆.............................................................................................. 3 4. 、计算巷道掘进工程量及材料消耗量 ............................................................................ 4 5. 绘制巷道断面施工图、编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗表........................ 5 6 参考文献................................................................................................................... 5
巷道断面设计
1、 选择巷道算面形状
年产90 、万吨矿井的第一水平运输大行，一般服务年限在20年以上。采用600mm 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。故选用螺纹钢树脂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2.2知，ZK10——9/550电机车宽A 1=1360mm ，高h=1550mm.。3t 矿车宽1150mm ，高1150mm 。
根据《煤矿安全规程》。取巷道人行道宽C=840mm，非人行道一侧宽a=400mm，又查表2.3知，该巷双轨中线距b=1600mm。则两电机车之间距离为 1600mm-（
13602
+13602
）mm=240mm. 巷
道
13602
故B=a 1+
净
13602
宽度：
b
+
c 1=(400mm+
)mm+1600mm+(+840)mm=1080mm+1600mm+1520mm
=4200mm
2.2 确定巷道拱高h 0。
半圆拱巷道拱高h 0=
B 2
=
42002
mm=2100mm,半圆拱半径R=h 0=2100mm。
2.3 确定巷道壁高h 3。
（1）按架线式电机车导电弓子要求确定h 3，有表2.5中半圆拱形巷道壁高公式得
2
2
h
3
≥
h +h -(R -n )
4
c
-(k
+B 1)
式中。h 4——轨面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》取h 4=2000mm.
h ——道床总高度，查表2.9选30kg
c m 钢轨，在查表2.11得h c =410mm，
道渣高度h b =220mm。
N ——导电弓子距拱璧安全距离，取n=300mm；
K ——导电弓子宽度之半。K=718/2mm=359mm。取k=360mm。
b 1——轨道中线与巷道中线间距，b 1=
B 2
-a 1=2100-1080=1020mm。
故h 3≥2000mm+410mm-
(2100-300)
2
-(360+1020)
2
mm
=1254mm
(2)按巷道装设要求确定h 3
h
3
≥h 5+h 7+h b -
R
2
-
(k +m +
D 2
2
+b 2)
式中：h 5——渣面至管子地高度，俺《煤矿安全规程》取h 5=2100mm；
h ——管子悬吊件总高度，取h =900mm；
7
7
m ——导电弓子距管子间距，取m=300mm； D ——压气管法兰盘直径，D=335mm；
b 2——轨道中线与巷道中线间距，b 2=
故
B 2
-C 1=4200mm 2-1520mm=580mm
，
h
3
≥2100mm+900mm+220mm-
2100
2
-(3600+300+
3352
2
+580)
=1558m
m
2100mm+900mm+220mm-1558mm=1662mm。 （3）按人行高度要求确定h 3
h
3
≥2100+h b
-
R
2
-
(R -j )
2
式中：j ——距壁j 处的巷道有效高度不小于2100mm ，j ≥100mm. 一般取j=200mm。
故。h 3=2100+200-
2100
2
-(2100-200)
2
mm
=1426mm。
综上计算，并考虑一定的余量，确定该巷道壁高为h 3=1680mm，则巷道高度H=h 3+h b +h 0=1680mm-220mm+2100mm=3560mm。
2.4 确定巷道净断面积S 和净周长P 。
有表2.6的净断面积S=B(0.39B+h 2)
式中：h 2——道渣面以上巷道壁高。h 2=h 3-h b =1680-220=1460mm 故，S=4200（0.39⨯4200+1460）mm =13011600mm =13.0m 净周长P=2.57B+2h 2=2.57⨯4200mm+2⨯1460mm=13714mm=13.714m
2
2
2
2.5用风速校核巷道净断面积
查表2.8知v max =8m s ，已知通过大巷风量Q=28m s ，带入式（2.6）得。 V=
Q S
3
=
2813.0
=2.15m s
设计的大巷净断面面积、风速没超过规定，可以使用。
2.6选择支护参数
采用锚喷支护，根据巷道净宽度4.2m ，穿过中等稳定岩石层即属于Ⅲ类围岩。服务年限大于10年等条件。确定选用锚固可靠，锚固力大的树脂锚杆，杆体为Φ18mm 螺纹钢，没空安装两个树脂药卷，锚固长度≥700mm ，设计锚固力≥80kN. 锚杆长度2.0m 。呈方形布置，其间排距0.80m ⨯0.80m 。托板为8mm 厚150mm ⨯150mm 的方形钢板，喷射层厚T 1=100mm，分两次喷射，每次各喷50mm 厚。故支护厚度T=T 1=100mm。
2.7选择道床参数
根据该巷道通过的运输设备，已选用30kg/m钢轨，其道床参数h c 、h b 分别为410mm 和220mm 。道渣面至轨面高度钢筋混凝土轨枕。
2.8确定巷道掘进断面尺寸
有表2.6计算公式得
巷道设计掘进宽度 B 1=B +2T =4200+2⨯100=4400mm 巷道计算掘进宽度 B 2=
a
=h c -h b =410mm-220mm=190mm,采用
B
1
+2δ=4400mm +2⨯75mm =4550mm
巷道设计掘进高度 H 1=H +h b +T =3560+220+100=3880mm 巷道计算掘进高度 H 2=巷
道
设
计
H
1
+δ=3880+75=3955mm
掘进
2
断面面
2
积
s 1=
B 1(0. 39
巷
B 1+
道
h 3) =4400(0. 39⨯4400+1680) mm
计
算
掘
=14942400
mm
≈14. 94
m
2
进
2
断
=15717975
面积
s
2
=
B 2(0. 39B 2+h 3) =4550(0. 39⨯4550+1680) mm mm
2
=15. 72
m
2
3. 、布置巷道内水沟和管缆
已知通过该巷道水量为160m h ，现采用水沟坡度为3‰，查表得水沟深
3
400mm. 水沟宽400mm ，水沟净断面积0.16m ；水沟掘进断面积0.203m 。每米水沟盖板用钢筋1.633kg. 混凝土0.0276m 。水沟用混凝土0.133m 。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。
3
3
22
4. 、计算巷道掘进工程量及材料消耗量
有表2.6计算公式得
每米巷道与墙计算掘进体积 v 1=S 2⨯1=15. 72m ⨯1m =15. 72m 每
米
巷
道
墙
2
2
3
角计算掘进体积
V =0. 2(T +δ) ⨯1=0. 2(0. 1⨯0. 075) m ⨯1m =0. 0351
m
2
1
1
3
每米巷道拱与墙喷射材料消耗 V 2=[1.57(=[1. 57⨯(4. 55-0. 10) 0. 10+2⨯1. 68⨯0. 10]⨯1 =1.03465m 每
米
巷
道
墙
角
喷
3
B -T ) T
+2h 3T 1⨯1
]
射的材料消耗
v
4
=0.2
T 1⨯1=0.2⨯0.10V 2+
V
m
2
⨯1m =0. 02
m
3
3
每米巷道喷射材料消耗（不包括损失）
V =
4
=1. 03465
m
3
+0. 02
m
a a
=1. 05465
m
3
每米巷道锚杆消耗 N =式
1
1
-0. 5a
’
锚
杆
消
耗
周
长
，
中：
P
1
——计算
P =1.57B 2+2h 3=1. 57⨯4. 55m +2⨯1. 68m =10. 5035m
a ，a
‘
——锚杆间距、排距。a =
10. 5035-0. 5⨯0. 8
0. 8⨯0. 8
a =0.8m
根
2
’
故，N =
=15. 78
折合质量为 15.78⨯L π(
d 2
2
)
⨯ρ
=15.78⨯2. 00⨯3.14（⨯
0.0182
⨯7850=63.0117kg
式中：L ——锚杆长度，L=2..0m d ——锚杆直径。d =18mm 。
ρ——锚杆材料密度，ρ=7850kg
m
3
每排锚杆数：N ⨯0. 8=15. 78⨯0. 8=12. 624≈13根 每米巷道粉刷面积; s n =1. 57
B
3
+2h 2
式中：B 3——计算净宽。B 3=B 2+2T =4. 55-2⨯0. 10m =4. 35m 故，s n =1. 57⨯4. 35m +2⨯1. 46m =9. 7495
m
2
5. 绘制巷道断面施工图、编制巷道特征表和每米巷道工
程量及材料消耗表
根据以上计算结果，绘制出巷道断面施工图，（见附图）并附上运输大巷特征表1及运输大巷每米工程量及材料消耗表2。
附表
6 参考文献
1、《煤矿安全规程》…………………………………………煤炭工业出版社
2、《井巷工程》………………………………………………煤炭工业出版社 3、《井巷设计与施工》…………………………………中国矿业大学出版社 4、《锚固理论及应用研究》…………………………………煤炭工业出版社
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永城职业学院 课 程 设 计 (论文)
题 目： 巷道断面设计 所属课程： 井巷工程 学 号： 姓 名： 班 级： 矿井通风与安全 指导教师：
2010年5月20日
摘要
本设计的主要任务是根据给出的矿井地质条件与敷设主要管道尺寸情况，设计出适合矿井生产、安全可靠、技术经济指标合理的巷道断面尺寸。目的是为了使学生掌握巷道断面设计的基本步骤和方法，巩固《井巷工程》课程学习到的相关知识和技能，完成所学知识的系统连接。
本设计的主要内容和要求
1、 设计内容
《井巷工程》教材第二章，依据第四节巷道断面设计示例。
2、 设计步骤
根据已知条件→选择合理的巷道断面形状→依据选定形状确定巷道断面尺寸→在巷道断面内布置水沟和管缆→计算巷道掘进工程量及材料消耗量→根据设计绘制巷道断面施工图、编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗量。
目录
1、 2、
选择巷道算面形状 ................................................................................................. 1 确定巷道断面尺寸 ................................................................................................. 1 2.1确定巷道净宽度B ............................................................................................... 1 2.2 确定巷道拱高h 0。 ........................................................................................... 1 2.3 确定巷道壁高h 3。 ........................................................................................... 1 2.4 确定巷道净断面积S 和净周长P 。...................................................................... 2 2.5用风速校核巷道净断面积 . ................................................................................... 3 2.6选择支护参数 ..................................................................................................... 3 2.7选择道床参数 ..................................................................................................... 3 2.8确定巷道掘进断面尺寸 ....................................................................................... 3 3. 、布置巷道内水沟和管缆.............................................................................................. 3 4. 、计算巷道掘进工程量及材料消耗量 ............................................................................ 4 5. 绘制巷道断面施工图、编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗表........................ 5 6 参考文献................................................................................................................... 5
巷道断面设计
1、 选择巷道算面形状
年产90 、万吨矿井的第一水平运输大行，一般服务年限在20年以上。采用600mm 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。故选用螺纹钢树脂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2.2知，ZK10——9/550电机车宽A 1=1360mm ，高h=1550mm.。3t 矿车宽1150mm ，高1150mm 。
根据《煤矿安全规程》。取巷道人行道宽C=840mm，非人行道一侧宽a=400mm，又查表2.3知，该巷双轨中线距b=1600mm。则两电机车之间距离为 1600mm-（
13602
+13602
）mm=240mm. 巷
道
13602
故B=a 1+
净
13602
宽度：
b
+
c 1=(400mm+
)mm+1600mm+(+840)mm=1080mm+1600mm+1520mm
=4200mm
2.2 确定巷道拱高h 0。
半圆拱巷道拱高h 0=
B 2
=
42002
mm=2100mm,半圆拱半径R=h 0=2100mm。
2.3 确定巷道壁高h 3。
（1）按架线式电机车导电弓子要求确定h 3，有表2.5中半圆拱形巷道壁高公式得
2
2
h
3
≥
h +h -(R -n )
4
c
-(k
+B 1)
式中。h 4——轨面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》取h 4=2000mm.
h ——道床总高度，查表2.9选30kg
c m 钢轨，在查表2.11得h c =410mm，
道渣高度h b =220mm。
N ——导电弓子距拱璧安全距离，取n=300mm；
K ——导电弓子宽度之半。K=718/2mm=359mm。取k=360mm。
b 1——轨道中线与巷道中线间距，b 1=
B 2
-a 1=2100-1080=1020mm。
故h 3≥2000mm+410mm-
(2100-300)
2
-(360+1020)
2
mm
=1254mm
(2)按巷道装设要求确定h 3
h
3
≥h 5+h 7+h b -
R
2
-
(k +m +
D 2
2
+b 2)
式中：h 5——渣面至管子地高度，俺《煤矿安全规程》取h 5=2100mm；
h ——管子悬吊件总高度，取h =900mm；
7
7
m ——导电弓子距管子间距，取m=300mm； D ——压气管法兰盘直径，D=335mm；
b 2——轨道中线与巷道中线间距，b 2=
故
B 2
-C 1=4200mm 2-1520mm=580mm
，
h
3
≥2100mm+900mm+220mm-
2100
2
-(3600+300+
3352
2
+580)
=1558m
m
2100mm+900mm+220mm-1558mm=1662mm。 （3）按人行高度要求确定h 3
h
3
≥2100+h b
-
R
2
-
(R -j )
2
式中：j ——距壁j 处的巷道有效高度不小于2100mm ，j ≥100mm. 一般取j=200mm。
故。h 3=2100+200-
2100
2
-(2100-200)
2
mm
=1426mm。
综上计算，并考虑一定的余量，确定该巷道壁高为h 3=1680mm，则巷道高度H=h 3+h b +h 0=1680mm-220mm+2100mm=3560mm。
2.4 确定巷道净断面积S 和净周长P 。
有表2.6的净断面积S=B(0.39B+h 2)
式中：h 2——道渣面以上巷道壁高。h 2=h 3-h b =1680-220=1460mm 故，S=4200（0.39⨯4200+1460）mm =13011600mm =13.0m 净周长P=2.57B+2h 2=2.57⨯4200mm+2⨯1460mm=13714mm=13.714m
2
2
2
2.5用风速校核巷道净断面积
查表2.8知v max =8m s ，已知通过大巷风量Q=28m s ，带入式（2.6）得。 V=
Q S
3
=
2813.0
=2.15m s
设计的大巷净断面面积、风速没超过规定，可以使用。
2.6选择支护参数
采用锚喷支护，根据巷道净宽度4.2m ，穿过中等稳定岩石层即属于Ⅲ类围岩。服务年限大于10年等条件。确定选用锚固可靠，锚固力大的树脂锚杆，杆体为Φ18mm 螺纹钢，没空安装两个树脂药卷，锚固长度≥700mm ，设计锚固力≥80kN. 锚杆长度2.0m 。呈方形布置，其间排距0.80m ⨯0.80m 。托板为8mm 厚150mm ⨯150mm 的方形钢板，喷射层厚T 1=100mm，分两次喷射，每次各喷50mm 厚。故支护厚度T=T 1=100mm。
2.7选择道床参数
根据该巷道通过的运输设备，已选用30kg/m钢轨，其道床参数h c 、h b 分别为410mm 和220mm 。道渣面至轨面高度钢筋混凝土轨枕。
2.8确定巷道掘进断面尺寸
有表2.6计算公式得
巷道设计掘进宽度 B 1=B +2T =4200+2⨯100=4400mm 巷道计算掘进宽度 B 2=
a
=h c -h b =410mm-220mm=190mm,采用
B
1
+2δ=4400mm +2⨯75mm =4550mm
巷道设计掘进高度 H 1=H +h b +T =3560+220+100=3880mm 巷道计算掘进高度 H 2=巷
道
设
计
H
1
+δ=3880+75=3955mm
掘进
2
断面面
2
积
s 1=
B 1(0. 39
巷
B 1+
道
h 3) =4400(0. 39⨯4400+1680) mm
计
算
掘
=14942400
mm
≈14. 94
m
2
进
2
断
=15717975
面积
s
2
=
B 2(0. 39B 2+h 3) =4550(0. 39⨯4550+1680) mm mm
2
=15. 72
m
2
3. 、布置巷道内水沟和管缆
已知通过该巷道水量为160m h ，现采用水沟坡度为3‰，查表得水沟深
3
400mm. 水沟宽400mm ，水沟净断面积0.16m ；水沟掘进断面积0.203m 。每米水沟盖板用钢筋1.633kg. 混凝土0.0276m 。水沟用混凝土0.133m 。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。
3
3
22
4. 、计算巷道掘进工程量及材料消耗量
有表2.6计算公式得
每米巷道与墙计算掘进体积 v 1=S 2⨯1=15. 72m ⨯1m =15. 72m 每
米
巷
道
墙
2
2
3
角计算掘进体积
V =0. 2(T +δ) ⨯1=0. 2(0. 1⨯0. 075) m ⨯1m =0. 0351
m
2
1
1
3
每米巷道拱与墙喷射材料消耗 V 2=[1.57(=[1. 57⨯(4. 55-0. 10) 0. 10+2⨯1. 68⨯0. 10]⨯1 =1.03465m 每
米
巷
道
墙
角
喷
3
B -T ) T
+2h 3T 1⨯1
]
射的材料消耗
v
4
=0.2
T 1⨯1=0.2⨯0.10V 2+
V
m
2
⨯1m =0. 02
m
3
3
每米巷道喷射材料消耗（不包括损失）
V =
4
=1. 03465
m
3
+0. 02
m
a a
=1. 05465
m
3
每米巷道锚杆消耗 N =式
1
1
-0. 5a
’
锚
杆
消
耗
周
长
，
中：
P
1
——计算
P =1.57B 2+2h 3=1. 57⨯4. 55m +2⨯1. 68m =10. 5035m
a ，a
‘
——锚杆间距、排距。a =
10. 5035-0. 5⨯0. 8
0. 8⨯0. 8
a =0.8m
根
2
’
故，N =
=15. 78
折合质量为 15.78⨯L π(
d 2
2
)
⨯ρ
=15.78⨯2. 00⨯3.14（⨯
0.0182
⨯7850=63.0117kg
式中：L ——锚杆长度，L=2..0m d ——锚杆直径。d =18mm 。
ρ——锚杆材料密度，ρ=7850kg
m
3
每排锚杆数：N ⨯0. 8=15. 78⨯0. 8=12. 624≈13根 每米巷道粉刷面积; s n =1. 57
B
3
+2h 2
式中：B 3——计算净宽。B 3=B 2+2T =4. 55-2⨯0. 10m =4. 35m 故，s n =1. 57⨯4. 35m +2⨯1. 46m =9. 7495
m
2
5. 绘制巷道断面施工图、编制巷道特征表和每米巷道工
程量及材料消耗表
根据以上计算结果，绘制出巷道断面施工图，（见附图）并附上运输大巷特征表1及运输大巷每米工程量及材料消耗表2。
附表
6 参考文献
1、《煤矿安全规程》…………………………………………煤炭工业出版社
2、《井巷工程》………………………………………………煤炭工业出版社 3、《井巷设计与施工》…………………………………中国矿业大学出版社 4、《锚固理论及应用研究》…………………………………煤炭工业出版社