课程设计巷道与井筒断面设计.doc

1、目录目录- 2 -第一章 综述- 1 -1.1课程设计目的- 1 -1.2课程设计任务与成果- 1 -1.任务- 1 -2成果- 2 -第二章 课程设计条件- 2 -2.1课程设计地质条件-2 -第三章 巷道断面设计- 3 -31巷道断面形状选择- 3 -32巷道的用途及服务年限- 3 -33双轨巷道断面设计- 4 -331 运输设备之间的间隙（m）的计算- 4 -332巷道净宽度（B0）确定- 4 -334三心拱参数(f0，R ，r)的确定- 4 -335轨道参数选择- 5 -336巷道墙高度(H3)的确定- 5 -3.41巷道净断面积（通风断面）与风速校核- 6 -3.42水沟尺寸规格-

2、7 -3.43巷道内管缆布置- 7 -3.44工程量的计算- 7 -3.5双轨巷道断面图- 8 -3.6.编制巷道特征表和每米巷道掘进工程量及材料消耗表- 9 -第四章 井筒断面设计- 9 -4.1井筒（主井）设计的主要内容和步骤：- 9 -4.1.1井筒断面形状及装备- 9 -4.1.2竖井断面布置形式- 10 -4.1.3井筒净断面尺寸计算- 11 -4.1.4风速校核。- 12 -4.1.5井壁支护形式及厚度确定：- 13 -4.2材料消耗量计算（每米）- 13 -4.3主井断面图- 14 -第五章 结束语- 14 -5.1 课程设计体会- 14 -参考文献- 14 -第一章 综述 1.

3、1课程设计目的 本次课程设计是井巷工程课程教学的重要环节，通过本设计使学生熟悉设计的程序和方法，培养学生独立分析和解决问题的能力，为毕业设计打下基础。要求学生在给定基础资料的基础上，通过翻阅专业参考书和相关文献，综合运用所学知识，确定技术方案，并进行必要的科学计算，并运用规范的技术语言（规范的图纸及说明书）将设计意图及设计结果表达出来。1.2课程设计任务与成果1.任务（一）巷道断面设计内容：1.断面形状及布置形式 2.断面尺寸计算 3水沟 4.支护 5.工程量和材料消耗量计算 6.绘制断面图（A3图纸一张，比例自拟） 7.编制设计说明书（A4纸）（二）井筒断面设计内容：1.井筒断面形状及装备2

4、.断面布置形式 3.净断面尺寸计算 4.井壁及支护5.材料消耗量计算（每米） 6.绘制断面图（A3图纸一张，比例自拟） 7.编制设计说明书（A4纸，打印）。2成果1）用Auto CAD严格按照制图标准，绘制平巷图图（比例1：25），并用A3纸打印，并装订在说明书后面；2）编写平巷断面说明书，其中应包含断面尺寸表、工程量及材料消耗量表等表格，用A4纸打印装订。第二章 课程设计条件2.1课程设计地质条件 （一）巷道断面设计 巷道断面形状选择平巷断面的形状主要有：梯形巷道、多角形巷道、拱形巷道、圆形巷道、马蹄形航道、椭圆形巷道。如下图：在稳定或中等稳定、地压较大的岩层中，开掘断面小、服务年限不长的巷

5、道，多采用梯形或矩形断面。在不稳定、地压大的岩层中，或服务年限长，巷道多采用拱形断面；当围岩特别松软、底鼓严重时，则常采用带底拱的封闭拱形、椭圆形或圆形断面。当巷道通过构造或层理面时，为了保护顶板岩层的完整和便于开掘，巷道断面的形状常采用不规则形，如半梯形、半拱形等。采用锚喷支护的巷道，断面形状选择较灵活，此时主要考虑巷道的服务年限和地压大小；采用综合掘进机掘进的巷道，其巷道断面形状由破岩机构决定。而本地下金矿受断裂挤压作用，且矿体和围岩均不稳定，可采用三心拱航。 第三章 巷道断面设计31巷道断面形状选择巷道所穿过的岩石属稳固致密岩石，矿体下盘围岩较稳固，巷道的顶压和侧压相对较小，巷道采用拱形

6、断面，拱为三心拱。支护采用混凝土砌碹，厚度为300mm。32巷道的用途及服务年限主要用于矿石的运输和通风，行人用。服务年限15年以上。33双轨巷道断面设计331 运输设备之间的间隙（m）的计算某矿年设计能力为30万吨，服务年限在15年以上，电机车运输，采用ZK7-6/250型架线电机车牵引YGC1.2(6)固定式矿车运输，经查表1-1、1-2可知，轨距为600mm，运输设备最大宽度（矿车）b=1050,两条线路中心距F=1300mm,经换算得两运输设备之间的间距为： (由安全规程要求，运输设备最小间距不小于300mm，所以m取300mm。332巷道净宽度（B0）确定拱形巷道的净宽（B0）是指直

7、墙内侧的水平距离，选择双轨，计算公式为： B0=2b+b1+b2+m式中：b运输设备的宽度，1060mm； b1运输设备到支架的间距，300mm（见表1-2各种安全间隙）； b2人行道宽度，800mm（见表1-3人行道宽度）； m两列车之间最突出部分安全距离，300mm。 B0=2b+b1+b2+m=2*1060+300+800+300=3450334三心拱参数(f0，R ，r)的确定据三心拱有关参数系数，可知，取拱高为巷道净宽1/3的三心拱，其相关参数如下：拱高 ，=0.6923520=2390 =0.2623520=903.9 取为910335轨道参数选择根据采用的运输设备，查表表1-6巷

8、道运输量与机车、矿车及轨道型号规格关系、表1-7轨道结构尺寸，选用18kg/m的钢轨；采用钢筋混凝土轨枕，。336巷道墙高度(H3)的确定1）按电机车架线要求计算：按架线机车导电弓子顶端两切线的交点与巷道拱壁间最小安全距离250mm。已知：=930mm,；K取400m。计算 r小圆弧半径。r=910 A非人行侧线路中心到支架的距离。mm K电机车导电弓子宽度之半。取400mm导电弓子进入小圆弧断面内，即：式中： R三心拱大圆弧半径，mm；=0.6923520=2435 r三心拱小圆弧半径，=0.2623520=930； H1巷道轨面至导电弓子高度，2000mm； h6巷道底扳至轨面高度，350

9、mm； K电机车导电弓子宽度之半，400mm； 250导电弓子顶端两切线交点与巷道壁间距，mm。2)按行人要求确定高度 3) 按巷道内管路安装要求确定墙高 式中：R三心拱大圆弧半径，mm；R=0.6923520=2435 r三心拱小圆弧半径，=0.2623520=930； K电机车导电弓子宽度之半，400mm； B0 拱形巷道的净宽，B0 =3520mm； 三心拱拱高， ； h5巷道内道碴高度，200mm；所以，以上结果取最大值，即底板算起墙高为2000m3.41巷道净断面积（通风断面）与风速校核巷道净断面积：=3450*（1750+0.262*3450）=9.15m S净巷道净断面积； B0

10、 拱形巷道的净宽，B0 =3520mm； mm；1） 风速校核：； S净巷道净断面积；=9.15； 需通过的风量，=30m3/s；3.42水沟尺寸规格1）水沟坡度与巷道坡度相同，为根据小时涌水量确定水沟尺寸，水沟为倒梯形断面，水沟采用混凝土支护，支护厚度为100mm，据表4.3。校核，；符合设计要求。3.43巷道内管缆布置1） 动力电缆布置在非人行道一侧，动力电缆架设高度略高于矿车高度，比巷道墙最高点低100mm,通讯、照明电缆布置于人行道一侧，距供水管300mm，电缆用电缆架悬挂。2） 供水管布置在人行道侧，距道渣面1900mm，用锚杆悬挂；压风管与供水管平行布置，且位于供水管之上。3.44

11、工程量的计算1） 巷道掘进宽： =3450+2*300=4050m B0 拱形巷道的净宽，B0 =3450m TT=3002)巷道拱面积： 1.33(3450+300)*300=1.49m B0 拱形巷道的净宽，B0 =3450m TT=300mm =300mm3)巷道墙面积: 4) 巷道基础面积： 通常有水沟的一侧基础深m1=500mm，m2=250mm，e值随着砌水沟的不同而定，一般e=100mm。5） 巷道掘进面积： 6） 每米巷道掘进砌碹所需材料: 7）巷道净周长： mm3.5双轨巷道断面图- 图1.1 双轨巷道断面图3.6.编制巷道特征表和每米巷道掘进工程量及材料消耗表运输大巷特征表

12、围岩类别断面(米2)设计掘进尺寸（毫米）喷射厚度(毫米)净周长(米)净设计掘进宽高9.2310.93720318010011.30运输大巷每米工程量及材料消耗围岩类别计算掘进工程量(米3)锚杆数量(根)材料消耗粉刷面积(米2)喷射材料(米3)锚杆巷道墙脚钢筋(公斤)注砂浆(米3)13.20.04无0.986无无无第四章 井筒断面设计4.1井筒（主井）设计的主要内容和步骤：4.1.1井筒断面形状及装备井筒是矿井通达地表的主要进出口,是矿井生产期间提升矿石,运送人员和材料设备,通风,排水的主要通道.根据用途的不同分为主井,副井,风井。由设计条件知，此井筒设计为主井，主要用于提升矿石。井筒的断面形状

13、选为圆形，圆形断面有利于维护。井筒内装备：一套提升容器之间最小间隙1 1=250+QH 1=250+.5385=397.2mm Q最大终端负荷，t; H提升高度，m； 所以两提升容器之间距离应大于397.2m,本设计两提升容器之间距离为555mm.。两提升容器钢丝绳罐道之间的间隙应不小于250+H/3mm(H为以米为单位的井筒深度的数值)，且应不小于300mm. 250+340/3=363.3mm本设计钢丝绳罐道之间的距离为365mm.柔性罐道布置方式为对角布置。风速校核 根据所得直径进行风速搅合（井筒内风速不大于允许的最高风速），如果不满足要求，加大井筒直径，直到满足风速要求为止。 V=Q/

14、S0 =Vy式中 V通过井筒的风速，m/s; Q通过井筒的风量，m3/s; S0井筒有效通风断面积，m2,井筒内设梯子间时，S0=S-A;不设梯子间时S0=0.9S; S井筒净断面积，m2; A梯子间断面积，A=2.0m2； Vy规定井筒允许通过的最大风速（下表）。井筒名称允许最大风速/m.s-1无提升设备的风井15专为升降物料的井筒12升降人员与物料的井筒8设梯子间的井筒8修理井筒时不小于8因为此井筒为双层双罐笼，所以为升降人员与物料的井筒。最大允许风速按8 m.s-1计算。 S0 =3.142.52.5=19.625 m2V=80/(19.6250.9)=4.56 m/s=8 m/s.所以

15、断面设计符合要求。4.1.2竖井断面布置形式根据井筒断面的设计要求和条件，为提高产量和主井的工作效率，因此设置的主井主要提升矿石，不设置梯子间和管道间。井筒的断面布置形式如下图所示。1钢丝绳直径； 2罐笼； 3井筒断面直径4.1.3井筒净断面尺寸计算1）确定井筒各设备所占空间和需要计算的尺寸，如下图标注所示： 由已知得: ， ， 2）提升容器间最小间距： 即（工程中取整数） 则：3）井筒最小半径为 4）提升容器与井壁之间最小间隙 5）井筒最小半径R 工程中取整数，则取井筒半径R=2500mm4.1.4风速校核。 确定井筒的直径后，还需进行风速验算，如不满足要求，可加大井筒直径，直至满足风速要求

16、为止。 式中 通过井筒的风速，m/s； 通过井筒的风量，/s； 井筒有效通风断面积，; S井筒净断面积，； 规定井巷允许通过的最大风速。 则风速校核 m/sm/s由采矿设计手册查得专为升降物料的井筒允许最大风速为12m/s.4.1.5井壁支护形式及厚度确定： 该井筒通过岩层普氏系数f=3-6，属于比较不稳定岩层，故采用整体混凝土支护，由采矿设计手册查得，该普氏系数下井壁支护厚度为300mm。支护验算： 初选井壁厚度后，还要对井壁圆环的横向稳定性进行验算，如不能满足稳定性要求，就要调整井壁厚度。为了保证井壁的横向稳定性，要求横向长细比不得大于下列数值： 对混凝土井壁 式中 井壁圆环的横向换算长度

17、，; 井壁厚度，。验算： 4.2材料消耗量计算（每米） 井筒净直径、井壁结构和厚度确定后，即可计算井筒掘砌工程量和材料消耗量。1）需要支护的圆环面积 2）材料消耗量 4.3主井断面图 图4.1 主井断面图1第五章 结束语 5.1 课程设计体会在张晓君老师的领导下，我对某矿进行了平巷断面及井巷断面设计，在设计过程中遇到过很多在学习过程中没注意的问题，通过老师的指导，对井巷设计过程中常见的问题有了深刻的理解，在设计过程中通过与同学交流，也收获很大。在此要感谢老师的细心指导和耐心的讲解，在以后的学习过程中要勤加思考，对于不懂的问题多加讨论，咨询老师，只有这样才能学好本门课程。参考文献1采矿设计手册，中国建筑工业出版社；2井巷工程，冶金工业出版社；3冶金矿山设计参考资料，冶金工业出版社