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例题 巷道断面设计

巷道断面设计示例例题某煤矿,年设计能力为60万吨,低沼气矿井,中央分列式通风,井下最大涌水量为320米3/小时。

通过该矿第一水平东翼运输大巷的流水量为160米3/小时,采用ZK7-6/250架线式电机车牵引1.5吨矿车运输,该大巷穿过中等稳定的岩层,岩石坚固性系数f=4~6,需通过的风量为28米3/秒。

巷道内敷设一趟200毫米的压风管和一趟100毫米的水管。

试设计运输大巷直线段的断面。

解:(一)选择巷道断面形状年产60万吨矿井的第一水平运输大巷,一般服务年限在15年以上,采用600毫米轨距双轨运输的大巷,其净宽在3米以上,又穿过中等稳定的岩层,故选用钢筋砂浆锚杆与喷射混凝土支护,半圆拱形断面。

选择74页,表5-14中公式计算。

(二)确定巷道断面尺寸1、确定巷道净宽度B查65页,表5-1知ZK7-6/250电机车宽A1=1060毫米、高h=1550毫米;1.5吨矿车宽1050毫米、高1150毫米。

选较大的电机车宽A1=1060毫米、高h=1550毫米。

根据《煤矿安全规程》并参照标准设计,取巷道人行道宽C=840毫米、非人行道一侧宽a=400毫米。

又查66页,表5-3知本巷双轨直线段,中线距b=1200毫米,则两电机车之间距离为:1200-(1060/2+1060/2)=140毫米<200毫米,应取中线距b=1300毫米。

故巷道净宽度B=a1+b+c1=(400+1060/2)+1300+(1060/2+840)=930+1300+1370=3600毫米2、确定巷道拱高h0半圆拱形巷道拱高h0=B/2=3600/2=1800毫米。

半圆拱半径R=h0=1800毫米。

3、确定巷道壁高h3(1)按架线电机车导电弓子要求确定h3由67页,表5-4中半圆拱形巷道壁高公式得:h4——轨面起电机车架线高度,按《煤矿安全规程》188页,第365条,取h4=2000毫米;hc——道床总高度。

选用24公斤/米钢轨,查70页,表5-8得hc=360毫米,道渣高度hb=200毫米;n——导电弓子距拱壁安全间距,取n=300毫米;K——导电弓子宽度之半,查67页,表5-4中,K=718/2=359,取K=360毫米;b1——轨道中线与巷道中线间距,b1=B/2-a1=3600/2-930=870毫米;故毫米(2)按管道装设要求确定h3①按电弓子距管子距离的要求,由由68页,表5-6中得:式中h5——渣面至管子底高度,按《煤矿安全规程》第9页,22条,取h5=1800毫米;h7——管子悬吊件总高度,参照P78图5-8,取h7=900毫米;m——导电弓子距管子间距,取m=300毫米;D——压气管直径,题给D=200毫米;b2——轨道中线与巷道中线间距,b2=B/2-C1=3600/2-1370=430毫米。

故毫米②按电机车距管子距离的要求,由68页,表5-6中得,式中A1——电机车最大宽度,A1=1060毫米;m1——电机车距管子间安全距离,取m1=200毫米!故毫米因是架线电机车运输巷,故按上述要求即可确定取,不必再用其他要求计算。

综上计算,并考虑一定的余量、确定本巷道壁高为h3=1800毫米。

则巷道净高度H=h3-hb+h0=1800-200+1800=3400毫米。

4、确定巷道净断面积S和净周长P由74页,表5-14得:净断面积S=B(0.39B+h2)式中h2——渣面以上巷道壁高,b2=h3-bb=1800-200=1600毫米故S=3600(0.39×3600+1600)=10814400毫米2=10.8米2净周长P=2.57B+2h2=2.57×3.6+2×1.6=12.5米5、用风速校核巷道净断面积用69页,公式5-1校核:查69页,表5-7,知Vm=8米/秒;已知通过大巷风量Q=28米3/秒,代入公式5-1得V=Q/S=28/10.8=2.56米/秒<8米/秒,设计的大巷断面积,风速没超过规定,可以使用。

6、选择支架参数本巷道采用锚喷支护,根据巷道净宽3.6米、穿过中等稳定岩层即属Ⅲ类围岩、服务年限大于10年等条件,查表,得锚喷支护参数,锚杆长1=1.6米,方形布置,间距M=0.8米,锚杆直径d=14毫米,喷射混凝土层厚T1=100毫米,而锚杆露出长度T2=50毫米,故支护厚度T=T1=100毫米。

7、选择道床参数根据本巷道通过的运输设备,(应根据提升运输设计基本原理)已选用24公斤/米钢轨,其道床参数hc、hb分别为360和200毫米,渣面至轨面高度ha=hc-hb=360-200=160毫米。

采用钢筋混凝土轨枕。

8、确定巷道掘进断面尺寸由74页,表5-14中计算公式得:巷道设计掘进宽度B1=B+2T=3600+2×lO0=3800毫米巷道计算掘进宽度B2=B1+2δ=3800+2×75=3950毫米巷道设计掘进高度H1=H+hb+T=3400+200+100=3700毫米巷道计算掘进高度H2=H1+δ=3700+75=3775毫米巷道设计掘进断面积S1=B1 (0.39B1+h3)=3800(0.39×3800+1800)= 12471600毫米2。

取S1=12.5米2巷道计算掘进断面积S2=B2(0.39B2+h3)=3950(0.39×3950+1800)=13194975毫米2。

取S2=13.2米2(三)布置巷道内水沟和管线已知通过本巷道的水量为160米3/小时,现采用水沟坡度为3‰,查78页,表5-17得,水沟深400毫米、水沟宽400毫米,水沟净断面积0.16米2;水沟掘进断面积0.203米2,每米水沟盖板用钢筋1633公斤、混凝0.0276米3,水沟用混凝土0.133米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78页,图5-8。

(四)计算巷道掘进工程量及材料消耗量由74页,表5-14计算公式得:每米巷道拱与墙计算掘进体积V1=S2×l=13.2×1=13.2米3每米巷道墙脚计算掘进体积V3=0.2(T+δ)×l=0.2(0.1+0.075)×l=0.04米3每米巷道拱与墙喷射材料消耗V2=[1.57(B2-T1)T1+2h3T1] ×l=[1.57(3.95-0.1)0.1+2×1.8×0.1] ×l=0.96米3每米巷道墙脚喷射材料消耗V4=0.2T1×l=0.2×O.1×1=0.02米3每米巷道喷射材料消耗(不包括损失)V=V2+V4=O.96+0.02=0.98米3每米巷道锚杆消耗(仅拱部打锚杆)式中——计算锚杆消耗周长、——锚杆间距、排距,= =0.8,故/2 =6.2/(2×0.8)=3.875,取4故=(2×4+1)/0.8=13根折合重量为:11.3[(l+0.05)π(d/2)2γ]=11.3[(1.6+0.05)3.14(0.014/2) 27850]=22.52公斤式中l——锚杆深度,l=1.6米,0.05米为露出长度;d——锚杆直径,d=O.014米;γ一一锚杆材料容重,γ=7850公斤/米3。

每排锚杆数为:×0.8=11.3×0.8=9根每米巷道锚杆注孔砂浆消耗:V0= lSa式中Sa——钻孔面积,按炮眼钻头直径为43毫米计算。

V0= lSa为粗咯计算,详细计算应减去锚杆占去的体积。

Sa=π(0.043/2) 3=3.14(0.043/2) 3=0.0014米3故V0=11.3×1.6×0.0014=0.025米3每米巷道粉刷面积Sn=1.57B3+2h2式中B3——计算净宽B3=B2-2T=3.95-2×O.1=3.75米故Sn =1.57×3.75+2×1.6=9.1米2(五)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及材料消耗表图3-6运输巷道断面施工图根据以上计算结果,按1︰50比例绘制出巷道断面图(82页,图表5-18),并附上工程量及材料消耗量表。

这些施工图表发至施工单位、作为指导施工的设计依据运输大巷特征围岩类别断面(米2)设计掘进尺寸(毫米)喷射厚度(毫米)锚杆(毫米)净周长(米)净设计掘进宽高型式外露长度排列方式间排距锚杆长直径Ⅲ10.8 12.5 3800 3700 100钢筋砂浆50方形800 16001412.5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)Ⅲ13.20.0411.30.9822.520.0259.1。

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