井巷工程 巷道断面设计

一、巷道断面设计

一运输石门穿过的岩层为中等稳定岩层，坚固性系数f=4 - 6，坡度为0.4%。通过的涌水量为210m3/h，巷道内敷设一趟200mm的压风管和50mm的水管，另有若干条电缆，该巷道通过的风量为80m³/s。该矿采用XK2.5—6/48A电机车配备1.5t矿车运输。（1）是设计该巷双轨直线段的断面形状。（2）编制爆破图表。

（一）确定巷道断面形状

由题意，该巷道采用600mm轨距双轨运输石门，其净宽应在3m以上，且穿过中等稳定岩层，所以采用锚喷支护、半圆拱形断面。

（二）确定断面尺寸

1.计算净宽B

查表得XK2.5—6/48A蓄电式电机车宽度A1=920mm、高h1=1550mm，1.5t矿车宽A=1050mm、高h=1150mm。

取巷道人行道宽c=850mm，非人行道宽a=300mm，又根据双轨中心线距离b=1300mm，则电机车之距t为：

1300-(1050/2+1050/2)=250mm ＞ 200mm,符合《煤矿安全规程》要求。 巷道净宽度：

B=a1+b+c1=(300+1050/2)+1300+(1050/2+850)=3500mm 2.计算巷道拱高h0

半圆拱形巷道拱高h0=B/2=3500/2=1750mm，其半径R=h0=1750mm。 3.计算巷道拱壁高h3 按管道装设计算h3

h3≥h5+h7+hb-R2(A/2m1D/2b2)2

其中 h5— 碴面至管子底部高度，按《煤矿安全规程》规定取h5=1800mm； h7— 管子悬吊件总高度，取h7=900mm；

hb— 道碴高度。查表选22Kg/m的钢轨，则道喳高度hb=220mm，道床总高度 hc=380mm;

m1— 电机车距管子距离，按按《煤矿安全规程》规定取m1=200mm； D — 压气管法兰盘直径D=335mm；

b2— 轨道中心线与巷道中心线的距离b2=B/2-A/2-c1=375m。

h3≥1800+900+220-17502(1050/2200335/2375)2=1713mm

按行人高度计算h3

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h3≥h5+hb-R2(Rj)2

其中 j— 距巷道壁的距离，距离j处巷道有效高度不小于1800 mm, j≥100mm，一般取j=200mm。

h3≥1800+220-17502(1750200)2=1208mm

根据上述计算，按照要求，确定巷道壁高h3=1820mm。故巷道高度为： H=h3-hb+h0-T2=1820-220+1750-50=3300mm 4.计算巷道净断面积S和净周长P（查表） S=B(0.39B+h2)

其中 h2— 道碴面以上巷道壁高，h2=h3-hb=1820-220=1600mm。 S=3500×(0.39×3500+1600)=10377500mm2=10.4㎡ P=2.57B+2h2=2.57×3500+2×1600=12195mm=12.2m 5.用风速校核净断面面积

查表知Vmax=8m/s，已知该巷道通风量为80m³/s，由公式 V=Q/S=80/10.4=7.69m/s ＜ 8 m/s

计算确定的大巷断面面积满足风速的规定，可以使用。 6.选择支护参数

根据巷道净宽3.5m、穿过中等稳定岩层即Ⅲ类围岩，该巷道采用锚喷支护，查表选择锚喷支护参数，锚杆1.8m，间距a=0.8m，排距a'=0.8m，钢筋直径d=14mm，喷射混凝土厚(支护厚度)T1=100mm，锚杆外露长度T2=50mm，支护厚度T=T1＋T2=150mm。

7.选择道床参数

根据巷道的运输设备，已选用22Kg/m钢轨，其道床参数hc=380mm、hb=220mm，道喳面至轨面高度ha=hc-hb=380-220=160mm。选用钢筋混凝土轨枕。

8.计算掘进断面尺寸(查表)

巷道设计掘进宽度 B1=B+2T1=3500+2×100=3700mm 巷道计算掘进宽度 B2=B1+2=3700+2×75=3850mm 巷道设计掘进高度 H1=H+hb+T=3300+220+150=3670mm 巷道计算掘进高度 H2=H1+=3670+75=3745mm

巷道设计掘进断面面积 S1=B1(0.39B1+h3)=3700×(0.39×3700+1820)=12073100mm2，取=12.1㎡

巷道计算掘进断面面积 S2=B2(0.39B2+h3)=3850×(0.39×3850+1820)=127878775mm2, 取=12.8㎡

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（三）布置巷道内水沟和管线

已知涌水量为210m³/h，水沟坡度为0.4%，查表确定水沟深450mm、宽500mm，净断面面积0.225㎡，掘进断面面积0.272㎡，每米水沟盖板用钢筋2.036kg、混凝土0.0323m³，水沟用混凝土 0.152m³。

管子悬吊在人行道一侧，电力电缆悬挂在非人行道一侧，通信电缆悬挂在管子上方，如图1。

（四）计算巷道掘进工程量和材料消耗量

查表知：

每米巷道拱与墙计算掘进体积 V1=S2×1=12.8×1=12.8m³ 每米巷道墙脚计算掘进体积

V3=0.2(T1+)×1=0.2×(0.10+0.075)×1=0.035m³ 每米巷道拱与墙喷射材料消耗

V2 = [1.57B2T1T12h3T1]×1

= [1.57(3.85-0.10)0.10+2×1.82×0.10]×1=0.95m³ 每米巷道墙脚喷射材料消耗

V40.2T1×1=0.2×0.1×1=0.02m³ 每米巷道喷射材料消耗(不包括损耗量) V=V2+V4=0.95+0.02=0.97m³ 每米巷道锚杆消耗(仅拱部打锚杆) N′=[2(P'1/2M)+1]×M'

其中 P'1— 计算锚杆周长，P'1=1.57B2=1.57×3.85=6.1m M、M'— 锚杆间距和排距，a=a'=0.8m。 P'1/2M=6.2/(2×0.8)=3.778,取值为4，则 N'=(2×4+1)/0.8=11.3根 折合质量为：

11.3×[(l+0.05)(d/2)(0.018/2)2×7850]=41.74kg

其中，l为锚杆深度，l=1.8m；0.05m为锚杆外露长度；d为锚杆直径，d=18mm；

为锚杆材料密度，=7850kg/m³

2]=11.3×[(1.80+0.05)×3.14×

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)

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其中，Sk、Sm分别为锚杆孔和锚杆的断面面积。则

V0=11.3×1.8×3.14×(0.0422-0.0182)/4=0.023m³ 每米巷道粉刷面积 Sn=1.57B3+2h2

其中，B3为计算净宽，B3=B2-2T1=3.85-2×0.10=3.65m 则 Sn=1.57×3.65+2×1.60=8.9㎡

（五）绘制巷道断面施工图，编制巷道特征表和材料消耗表

根据计算结果，按1：50比例绘制巷道断面图(图1)，并附工程量及材料消耗表(表1及表2)

表1 运输石门特征

设计掘进尺寸/mm 净 设计掘进 Ⅲ 10.4 12.1 3700 3670 100 钢筋砂浆 50 方形 800 1800 14 12.2 宽 高 喷射厚度/mm 型式 外露长度 排列方式 间、排距 锚杆长 直径 断面/㎡ 围岩类别 锚杆/mm 净周长/m

表2 运输石门每米工程量及材料消耗量

计算掘进工程量/m³ 围岩类别 巷道 墙脚 /m³ 锚杆数量/根 喷射材料材料消耗量 粉刷面积/锚杆 钢筋/Kg 注砂浆/m³ 8.9 41.74 0.023 ㎡ Ⅲ 12.8 0.035 11.3 0.97 二、编制爆破图表

爆破说明书及爆破图表是指导和检验钻眼爆破工作的文件，是掘进工作技术管理的重要一环。编制时要按照《煤矿安全规程》及实际情况而定，确保其安全可行。图2、表3、表4和表5为该运输石门掘进时的爆破作业图表。

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表3爆破 原始条件

名称 巷道掘进断面面积 岩石坚固性系数 炮眼深度 单位 ㎡ m 数量 12.1 4 - 6 2.2 名称 炮眼数目 雷管数目 总装药量 单位 个 个 kg 数量 56 56 35.4

表4 装药量及起爆顺序

眼眼号 眼名 数/个 1-6 7-14 15-27 掏槽眼 一圈辅助眼 装药量 眼深/m 数量/个 2.6 2.2 2.2 2.2 7 5 5 2 2 5 质量/kg 1.05 0.75 0.75 0.30 0.30 0.75 卷数/个 42 40 65 8 26 55 质量/kg 6.30 6.00 9.75 1.20 3.90 8.25 I II III IV V VI 单孔 小计 起爆联线装药顺序 方式 结构 6 8 二圈辅助眼 13 连续串联 反向装药 40、41、55、56 帮眼 42- 28-38 顶部眼 底眼 4 13 2.2 11 2.2

表5 预期爆破效果 名称 炮眼利用率 没循环工作面进尺 单位 % m 3数量 90.0 2.0 24.2 名称 每米巷道耗药量 每循环炮眼总长度 每立方米岩体耗雷管量 每米巷道耗雷管量 单位 kg/m数量 17.7 m个/m3 125.6 2.3 每循环爆破实体岩石 m 炸药消耗量 kg/m3 1.5 个/m

28.0 1120533123 采矿1131 陈彦平

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