井巷工程课程设计《井巷工程》课程设计任务书题目：某煤矿年设计生产能力90万t吨，采用立井开拓方式，属高瓦斯矿井，采用中央分列式通风，井下最大涌水量为450m3/h；第二水平东运输大巷长度1600m，服务年限为25年；通过的流水量为200 m3/h，风量为55 sm/3；采用ZK7—9/550 直流架线电机车牵引 3.0t 矿车运输。

巷道内铺设一趟直径Φ为200mm的压气管和一趟直径Φ为100mm的供水管。

设计的大巷穿过中等稳定岩层，岩石坚固性系数f=4~6。

设计内容：1.选择合适的巷道断面形状。

2.设计双轨直线段的巷道断面。

确定巷道净宽、拱高、墙高、净断面面积、净周长，并进行风速校核。

选择合适的支护方式，确定支护参数。

最后确定巷道的掘进断面尺寸。

3.布置巷道内水沟和管线。

4.计算巷道掘进工程量和材料消耗量。

5.绘制巷道断面施工图，编制巷道特征表和每米巷道掘进工程量和材料消耗表。

6.根据设计的断面图，编制爆破作业图表。

包括爆破原始条件，三个方向的炮眼布置图、爆破参数、预期爆破效果表。

设计要求：1. 在规定的时间内认真、独立地完成计算、绘图、编写说明书等全部工作。

作到分析论证清楚、论据确凿，并积极采用切实可行的先进技术，力争使设计成果达到较高水平。

2. 要通过计算确定的，必须有必要的计算步骤和过程。

要参照有关规范和经验确定的，请说明确定理由。

设计参照依据：《煤矿安全规程》、《煤矿井巷工程质量验收规范》、《煤矿巷道断面和交岔点设计规范》、《煤矿矿井采矿设计手册》、《井巷工程》东兆星等．徐州：中国矿业大学出版社，2009。

3.说明书用稿纸手写，要求字迹工整，内容完整，表格要用统一编号和表头。

图纸绘制用CAD，绘图比例用1：50，打印输出比例为1：1，纸型为A4。

图纸格式要求按示例一，示例二；线型、线宽及图例，参照采矿设计手册采矿制图部分要求。

4.提交的设计成果包括：设计说明书及有关图纸（巷道断面施工图，炮眼布置图）。

5.设计时间：2010-2011学年第1学期第17周（0841班、0842班），2010-2011学年第1学期第18周（0921班）。

设 计 说 明 书一、选择巷道断面形状年产90万t 矿井的第二水平运输大巷，服务年限25年，采用900mm 轨距双轨运输的大巷，其净宽在3m 以上，又穿过中等稳定岩层，故选用螺纹钢树脂锚杆与喷射混凝土支护，圆弧拱形断面。

二、确定巷道净断面尺寸 （一）确定巷道境净宽度B查《井巷工程》表3—2知ZK14—9/550电机车宽1A =1360mm,高h=1550m;3.0t 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3—3知本巷双轨中线距b=1600mm ，则两电机车之间距离为:1600-（1360/2+1360/2）= 240mm > 200mm故巷道净宽度：B=1a +b+1c =(400+1360/2)+1600+(1360/2+840)=4200mm （二）确定巷道拱高0h圆弧拱形巷道拱高0h =B/3=4200/3=1400mm 。

圆弧拱半径R=2275mm 。

（三）确定巷道壁高3h1．按架线电机车导电弓子要求确定3h 由表3—8中圆弧拱形巷道壁高公式得++≥c h h h 4322)2/(B R --212)()(b K n R +--式中 4h —轨面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》4h =2000mm ；c h —道床总高度。

查表3—10选30kg/m 钢轨，再查表3—5得c h =410mm ， 道砟高度b h =220mm ； n —导电弓子距拱壁安全间距，取n=300mm ； K —导电弓子宽度之半，K=718/2=359，取K=360mm ；1b —轨道中线与巷道中线间距，1b =B/2-1a =4200/2-1080=920mm ；故()mm h 1781920360)3002275(21002275410200022223=+----++≥2. 按管道装设要求确定3h22222753)2/()2/(b D m K R B R h h h h b +++---+++≥ 式中 5h —道砟面至管子底高度，按《煤矿安全规程》取5h =1800mm ； 7h —管子悬吊件总高度，取7h =900mm ； m —导电弓子距管子间距，取m=300mm ； D —压气管法兰盘直径，D=335mm ；2b —轨道中线与巷道中线间距，2b =B/2-1C =4200/2-1360/2-840=580mm 。

故代入上述公式算得。

=⎪⎭⎫⎝⎛+++---+++≥2222358023353003602275210022752209001800h 2007mm3. 按人行高度要求确定3h22223)()2/(1800j R R B R h h b ----++≥式中，j 为距巷道壁的距离。

距巷道j 处的巷道有效高度不小于1800mm 。

j ≧100mm ，一般取j=200mm 。

故 代入上述公式算得 ≥3h 1962 mm综上计算，并考虑一定的余量、确定本巷道壁高为3h =2220mm 。

则巷道高度=-+=b h h h H 032220+1400-220=3400mm 。

（四）确定巷道净断面积S 和净周长P由表3—8 得净断面积 S=B(0.24B+2h )式中 2h —道砟面以上巷道壁高，=-=b h h h 322220-220=2000mm 。

故 S=4200×（0.24×4200+2000）=12.6m ²净周长P=2.27B+22h =2.27×4200+2×2000=13.534m 。

（五）用风速校核巷道断面积查表3—9，知max V =8m/s ，已知通风大巷风量Q=55m ³/s ，代入式v=Q/S 得v=Q/S=55/12.6=4.365<8m/s设计的大巷净断面面积，风速没超过规定，可以使用。

三、确定巷道设计掘进断面尺寸和计算掘进断面尺寸 （一）选择支护参数采用锚喷支护，根据巷道净宽4.175m 、穿过中等稳定岩层、服务年限为25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，每孔安装两个树脂药卷，锚固长度≧700mm ，设计锚杆顶紧力≧40kN ，锚杆力≧80kN 。

锚杆长度 2.0m ，成方形布置，其间排距0.80m ×0.80m ，托板为8mm 厚150mm ×150mm 的方形钢板。

喷射混凝土层厚1T =100mm ，分两次喷射，每次各喷50mm 厚。

故支护厚度mm T T 1001==。

（二）选择道床参数根据巷道通过的运输设备，已选用30kg/m 钢轨，其道床参数b c h h `分别为410mm 和220mm ，道渣面至轨面高度b c a h h h -==410-220=190mm 。

采用钢筋混凝土轨枕。

（三）确定巷道掘进断面尺寸 由表3—8计算公式得：巷道设计掘进宽度1B =B+2T=4175+2×100=4400mm 。

巷道计算掘进宽度2B =1B +2δ=4375+2×75=4550mm 。

巷道设计掘进高度T h H H b ++=1=3400+220+100=3720mm 。

巷道计算掘进高度12H H =+δ=3720+75=3795mm 。

巷道设计掘进断面面积1S =0.24B ²+1.27BT+1.57T ²+31h B =14.55m ²。

巷道计算掘进断面积2S =0.24B ²+1.27BT+1.57T ²+0.24T+0.1B+0.01+ 32h B =15.34m ²。

四、布置水沟和管线已知通过巷道的水量为200m ³/h ，现采用水沟坡度为3‰，查表3—12得：水沟深450mm 、水沟宽500mm ，水沟净断面积0.225㎡；水沟掘进断面积0.272㎡，每米水沟盖板用钢筋2.036kg 、混凝土0.0323m ³，水沟用混凝土0.152 m ³。

管子悬吊在人行道一侧，电力电缆挂在非人行道一侧，通讯电缆挂在管子上方，见附图。

五、计算巷道掘进工程量及材料消耗量 由表3—8计算公式得：每米巷道拱与墙计算掘进体积22S V =×1=15.34 m ³。

每米巷道墙脚计算掘进体积3V =0.2(T+δ)×1=0.04 m ³。

每米巷道拱与墙喷射材料消耗2V =[(1.27B+1.57T+0.24) T 1+2 13T h ] ×1 =[(1.27×4.2+1.57×0.1+0.24)0.10+2 ×2.22×0.10]×1 =1.017m ³。

每米巷道墙脚喷射材料消耗4V =0.2 T ×1=0.2×0.10×1=0.02 m ³。

每米巷道喷射材料消耗（不包括损失）V=42V V +=1.017+0.02=1.037 m ³。

每米巷道锚杆消耗N=（1P -0.5a ）/(a ·a ′)式中 1P —计算锚杆消耗周长，1P =1.27B+3.14T+0.24+2 3h=1.27×4.2+3.14×0.1+0.24+2×2.22 =10.328m ； a ，a ′—锚杆间距、排距，a=a ′=0.8m ；故 N=（10.328-0.5×0.8）/（0.8×0.8）=15.51根折合重量为：15.47×[L π(d/2) ²ρ]=15.51×[2.00×3.14×(0.018/2) ²×7850]=61.89kg 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。

由于每根锚杆安装2个树脂药卷，则每米巷道树脂药卷消耗：M=2×N=31.02支。

每排锚杆数为：N ×0.8=15.51×0.8=12.4≈12根 每排树脂药卷数：M ×0.8=31×0.8=24.8≈25支 每米巷道粉刷面积：n S =1.273B +22h +0.24式中 3B —计算净宽，23B B =-2T=4.55-2×0.10=4.35m 。

故 n S =1.27×4.35+2×2.0+0.24=9.76m ²六、绘制巷道断面施工图、绘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，按1∶50比例绘制出巷道断面施工图（附图），并附上工程量及材料消耗量表1—1及表1—2 。