井巷工程与矿井运输与提升设备课程设计第一章课程设计目的和任务一、课程设计目的金属矿地下开采专业学生，无论是在勘探设计单位承担矿山设计任务，还是在科研院所从事专业科研开发事业，或者在生产企业进行专业技术与行政管理工作，除了对采矿方法掌握之外，对井下工程的施工与设计的掌握以及矿井提升设备的选型计算也是必不可少的一步，对于采矿专业的学生，正确掌握地下工程的施工与设计，以及对运输提升的选型，是很关键的。

通过本节教学，是学生通过已掌握的采矿知识，完成规定的设计任务，达到巩固所学知识，学会使用《采矿工程设计手册》和其他参考资料，掌握地下矿山巷道施工与设备的选型设计的基本技能。

二、井巷工程课程设计任务本次设计的任务主要是巷道断面的设计，巷道断面的施工（其中包括爆破器材、炮眼的布置，通风防尘及风机的选择）装岩与运输。

主要内容包括：平巷部分，系统介绍平巷断面设计施工工艺及安全操作规程；天井部分，介绍国内矿山天井各种施工方案及发展前景；竖井部分，介绍竖井设计，施工工艺和竖井延伸方案；斜井部分，介绍断面布置，施工工艺及安全操作规程；硐室部分，介绍硐室施工工艺等。

第二章巷道部分一、根据现有矿山设计资料，对矿山主要运输设备进行选型、尤其是电机车规格：①由于此矿山为铅锌矿没有瓦斯等危险气体所以选择选用地下架线电机车。

②矿山设计产量为80万吨的中型的冶金矿山，拱高F=B／4的三心拱断面，轨距运输，所以查表选择应采用ZK10－61250架线式电机车牵引YCC（1.2）型曲轨侧卸式矿车运输。

二、确定巷道断面尺寸：1、断面形状的选择以及选择依据因为第一水平的运输大巷服务年限较长，穿过中等稳固的岩石，故其巷道承受的地压较大，因此选用拱高F=B4的三心拱断面，常用三心拱高为=B3由于此矿围岩一般较稳定，拱高可取小些ƒ.=B4.2、巷道断面的规格确定（巷道宽、巷道高），及计算过程。

（一）确定巷道断面净宽度B。

查表1－2知：ZK10－61250电机车宽1060mm，两轨中心距1400mm，YCC （1.2）宽1050mm，两轨中心距1350mm，两者比较取最大值，故运输设备宽度b=800mm，所以两电机车之间距离m=s-b=1400-1060=340mm。

故净宽度：B=b 1+2b+m+b 2=300+2106+340+800 =3560mm将净宽度计算值按50mm 进级，取B 。

=3600mm. b 、选择道床参数根据本巷通过的运输设备，查《采矿手册》选用24kg ／m 钢轨，采用钢筋混凝土轨枕。

轨面水平至底板之间距离h 6=400mm ，底板水平至道渣水平之间距离h 5=250mm ，所以道渣平至轨面水平距离h 4=h 6-h 5=400-250=150mm. c 、确定巷道净高度H （1）拱高及参数：ƒ。

=1／3B 。

=13×3600=1200mm 大圆弧半径R=0.692B 。

=2491mm 小圆弧半径r=0.261B 。

=940mm （2）巷道净墙高h 2：1)按电机车架线要求确定。

设架线导电子宽度的12为400mm ，即K=400mm ，架线至轨面高度，取H=2000mm ， 2)a=b 1+b 2=300+10602=830mm由于r-a+kr-b 1=940-830+400∕940-300=0.796>0.55 故导电子弓在小圆弧内：h 2=H+h 4-)()(12k a r b r +---=2000+150-)400830940()300940(22+---=1763mm3)按管道架设高度要求确定。

计算如下： h 2=1800+D ∕2－)2()2(1'22r c D b k b Dr +-++--- =1267mm式中h ˊ—管道占用的垂直距离，从图知h ˊ等于压风管和水管直径之和，即：h ˊ=200+100=300mm ；D —管道法兰盘直径，即D 为200+100=300mm ；b ˊ—管道法兰盘与支架间的间隙，因管道直径为200mm ，在250~160mm 之间，取b ˊ=0.C —在人行道一侧的线路中心至墙的距离C=b 2+b ∕2=800+1060∕2=1330mm . 4）按行人要求确定。

计算结果为h 2=1800-2)100(2--r r =1378mm从以上三种情况，取其中最大并按10mm 的进行级作为计算值，则净高度 h 2=1770mm .d.巷道净宽度H 。

计算结果为： H 。

=ƒ。

+h 2=1200+1770=2970mme.计算巷道净断面面积S 。

和净周长P 由表1－10知S 。

=（h 2+0.263B 。

）B 。

=（1.770+0.263×3.600）×3.600=9.78m ²P=2.33B。

+2h=2.33×3.700+2×1.770=12.161m+2倍锚杆外露长度=3.600+2×0.05=3.700m式中Bˊ=B。

f.确定巷道断面尺寸巷道设计掘进宽度（无充填时）B1为B1=B。

+2（T+50）=4000mm巷道设计掘进高度H1为：H1=H。

+T+50=3170mm巷道掘进断面积S n=S。

+S d+S t+S甚=9.78+1.0204+0.808+3.600×0.25=12.51m²3、水沟断面确定本巷道正常通过量应选用水沟坡度与巷道相同，即3﹪，查表选用倒梯形砌碹水沟可容水深450mm，上宽400mm，下宽350mm水沟混凝土用量为0.12m³。

三、巷道支护方式1、巷道支护方式选择围岩中等稳固，稳定等级为Ⅲ级，服务年限长，巷道跨度较大，经查表应使用锚支护，优点是经济合理，施工简单，机械化程度高，施工速度快，喷射混凝土能充分发挥围岩自承能力，并和围岩机构同工承载体，质量可靠施工安全，适应性强，用途广泛。

2、支护参数确定.根据地压理论，选d=20mm，l=1.6m螺纹钢筋作沙浆锚杆，喷射混凝土厚度T=150mm，锚杆外露长度为50mm。

四、布置巷道管线管子按规定悬吊在人行道一侧上方，而电力电缆在非人形到一侧，通信电缆挂在墙上。

五、计算巷道掘进工程量及材料消耗量（1）每米拱顶巷道所需喷射混凝土材料量。

计算结果为：V1=1×[(1.33B。

+1.57Tˊ)Tˊ—(1.33B。

+1.57×0.05)×0.05]=0.78M³（2）每米巷道两墙所需喷射混凝土材料量。

计算结果为：V2=2×(h2+h5)T×=0.61M³（3）每米巷道所需锚杆根数N与填砂浆V3。

设锚杆轴向距离为1.0m，径向间距为1.0m，则：N=12根V3=π∕(D²-d²)×lˊ×N×1=0.024m³式中D―锚杆孔直径，取45mm；d―锚杆直径，取20mm；lˊ―锚杆孔深度，取1550mm.（4）绘制巷道断面施工图及材料消耗量表根据以上计算结果，按1︰50比例绘制出巷道断面施工图，并列出巷道特征表，工程量及巷道支护材料消耗量表。

运输大巷特征工程量及巷道支护材料消耗量六、巷道掘进施工的设计：（一）爆破参数的确定大断面井巷（﹥6㎡）可采用38～35mm的药卷，炮孔直径一般比药卷直径大5～10㎜，采用压气装药时，可充分利用炮孔直径。

在一般巷道掘进中多为 1.5～2.5m。

原始爆破条件炮眼布置及装药参数预期爆破效果凿岩设备选用气腿式凿岩机或凿岩台车与导轨式凿岩机配套使用。

①由于气腿式凿岩机便于组织多台凿岩机凿岩，易于实现凿岩与装岩平行作业，机动性强，辅助工时短，利于组织快速施工，现场广为使用。

②凿岩台车具有凿岩速度快、效率高、操作安全、机械化程度高、劳动强度底、凿岩质量高的优点。

③爆破采用雷管与炸药的配合使用。

（三）炮眼布置炮眼布置一般分为：A输锚眼，B铺助眼，C周边眼，除合理选择掏槽方式和爆破参数外还需合理布置炮眼，个炮眼布置位置如下；（四）选择装药结构与起爆方法（1）条形装药结构，条形装药是指长径比大于6的药包通常为柱状或条起爆方式图（2）起爆方法，采用延期雷管顺序起爆即先炮眼其次铺助眼最后周边眼。

（五）拟定爆破说明书和爆破参数图（1）爆破说明图如下内容；（2）爆破参数图如下；（六）定向与钻眼工作为了定向抛掷和堆填药包布置最早采取定位中心注即在爆区分排布置药包，各排药包从定向抛掷堆填的中心轴线某一距高点为中心距离为半径布药。

钻眼工作要小利用率要高，根据岩性选择合适的钻眼设备和钻眼深度。

（七）钻眼爆破安全及注意事项（1）钻眼安全及注意事项：为防止风水管过多而造成混乱应采用定人，定机，定位，定眼数定时间的凿岩工岗位责任制。

（2）爆破时应注意施工中的不安全因素或患对照监测报告和爆破后安全调查最敏感最重要的保护对象是否安全对爆破环境检查更立足于爆前爆后状态的对比，对爆后安全检查的重点部位在爆前就应调查，其次要建立档案。

（八）通风防尘及风机的选择进风井巷及采掘工作面的风源含量不得大于0.5mg／m³回风不得造成公害，有效风量应在60％以上避免废风串联不用的采区及时封闭，从矿山具体情况拟定通风系统。

在扇风机产品目录中的个体特性曲线上选择合适的主扇判断所选主扇是否合适要看两个时期的工作点是否都在扇风机个体特性曲线上合理工作范围内在根据电动机轴功率及主扇要求的转速，从产品中选取电动机类型及容量。

（九）巷道支护为了保持巷道的稳定性使巷道在服务年限内保证有效的使用空间根据实际经验认为锚杆间长度至少是岩体节理宽度的3倍侧墙上的锚杆从上到下其长度可递减为了形成一定厚度的压缩带锚杆的长度到力为其间距的2倍实际矿山使用的锚杆长度之间之比为1.5也能长期稳定可靠的工作在岩层中打锚杆眼可用6FB 型锚杆大眼机安装托板是应将岩面找平增加系载力螺帽凝紧后将混凝土砂浆喷射在其表面防风化。

（十）施工方法采用一次成巷作业；一次成巷作业分三种作业方式：（1）掘进与永久支护平行作业，（2）掘进与永久支护顺序作业，（3）掘进与永久支护交替作业。

水平大巷掘喷平行作业循环图班次工序名称时间min一班1 2 3 4 5二班6 7 8 9 10 11三班12 13 14 15 16 17四班18 19 20 21 22 23 24掘进班交接班准备10打锚杆眼60打炮眼90装药连线放炮40通 风20找顶按锚杆40初 喷140装 岩40重车线钉道40移电缆开关30喷混凝土准 备60复喷成巷240清 理60七、装岩与法输（一）选择装岩设备双轨凿岩台车（PYT－2型）和（6J－型）轻型凿岩机凿岩体－1型（或ZCZ －26型）金属矿山较多使用时一种机械性作业形式采用三班作业每班4人。