井巷设计

攀枝花学院采矿工程专业井巷工程

1.设计题目

云南某矿中段运输巷道，设计年通过能力为90万吨，中央分列式通风。通过该该巷道的涌水量为 160 m3/h，通过风量为 40 m3/S,采用 ZK7-6/250 电机车牵引 1 吨矿车运输，该大巷穿过岩层以细砂岩、粉砂岩为主，岩层中等稳定，岩石坚固性系数f=4～6，岩层内水文地质简单，有少量节理裂隙水，对巷道施工有一定影响，现场实测围岩松动圈为0.8m。巷道内设两条动力电缆、三条通讯及照明电缆，敷设一趟直径为200 mm的压风管和一趟直径为100 mm的水管,该巷道主要用于通风、出矿、排水、行人.

请对该巷道进行断面设计，并计算单位工程掘进工程量和材料消耗量，绘制巷道断面施工图。 2.巷道断面设计依据

《采矿手册》（井巷工程卷）、《井巷工程》，国家有关矿山建设、生产、安全的规定。

3.设计条件

3.1 地质条件

该大巷穿过岩层以细砂岩、粉砂岩为主，岩层中等稳定，岩石坚固性系数f=4～6，岩层内水文地质简单，有少量节理裂隙水，对巷道施工有一定影响，现场实测围岩松动圈为0.8m. 3.2 生产能力

矿山年产量90万t。 3.3 运输设备及装备

云南某矿中段运输巷道，巷道内设两条动力电缆、三条通讯及照明电缆，敷设一趟直径为200 mm的压风管和一趟直径为100 mm的水管。电机车型号：ZK7-6/250。

矿车：1t矿车

查设计手册 ZK7-6/250型电机车的尺寸如下表:

表一 ZK10-7/550型电机车的尺寸 （单位：mm）

电机车类型 长l ZK7-6/250

4500 宽b 1060 高h 1550 轨距So 600 架线高度 线路中心距F 1800-2200 1300

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4. 选择巷道断面形状

根据题中条件，由年通过能力为90万吨知应该设计为双轨断面，选择断面形状为半圆

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拱形，采用锚喷支护，又由通过风量知，该巷道净断面面积应大于40/8=5m。

5.确定巷道断面尺寸

5.1巷道净宽度Bo

表二 各种安全间隙 运输设备 建材部门小于33.5m矿车 运输设备之间m(mm) 大于等于300 设备与支护之间b1(mm) 大于等于300 部门 建材部门 电机车小于14t(mm) 大于等于800 无轨运输(mm) 大于等于1000 为了保证行人和运输设备的安全，经查设计手册可取

b1=300mm b2=800mm m=300mm

由电机车宽度1060mm和1吨矿车宽度880mm 知取 b=1100mm 所以 Bo＝2b+b1+b2+m=3600mm 。 5.2巷道拱高ho

ho=Bo/2=1800mm，半圆拱半径R=1800mm。

5.3巷道壁高h3半

① 以人行道要求确定巷道壁高。壁高应该满足距壁100mm处的巷道有

效净高不低于1800mm，由此得半圆拱形巷道断面壁高h3半为：

2h3半?1800?h5?R2－（R?100）其中R为半圆拱的半径，其值为R=1800mm；h5取200mm。 计算得h3半=1408.4mm

② 根据架线要求确定巷道壁高。

按电机车导电弓顶端两切线的交点处与巷道拱壁之间的距离不小于250mm考虑，得：

2 h?h4?h6?(R-250)2－（K?Z1）3半

式中：h4---轨道水平至电机车架空线的高度，取2000mm；

h6---巷道底板至轨面的高度，取350mm； K---电机车导电弓宽度之半，取380mm；

Z1---非人行道侧轨道中心线至巷道中心之间的距离，

Z1=R-b1-b/2=950mm。

计算得h3半=1554.0mm。

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③ 根据架设管、线和电缆的要求确定巷道壁高。

管、线和电缆的下面除应满足1800mm的人行高度外，还要求电机车的导电弓距管线的距离不小于300mm，得：

22 h3半?1800?h5?e?R－（K?300?Z2?D1）式中：Z2---双轨巷道行人侧的轨道中心线与巷道中心线之间的距离， Z2=R-b2-b/2=450mm； D1---上部管道直径，为200mm； D2---下部管道直径，为100mm；

e-----管道所占高度、上、下部管道直径与管托横梁高度之和， e=D1+D2+100=400mm。 计算得h3半=1187.1mm。

④ 根据行人要求确定巷道壁高。

要求从巷道砟面往上1.6m的高度内，设备外缘与巷道壁之间必须留0.8m以上的人行道，得：

22h?1600?h5?R－（b/2?800?Z2）3半

计算得h3半=1800mm。

总上可取h3半=1800mm。

则巷道净高度H0= h3半–h5+ h0=1800–200+1800=3400mm。 5.4 确定巷道净断面积S和净周长P 净断面积S=B（0.39B+h2） 式中:

h2—道楂面以上巷道壁高，h2=h3半–h5=1800–200=1600mm 故 S=3600（0.39 x 3600+1600）=10814400mm2=10.8m 2 净周长P=2.57B+2 h =2.57 x 3600+2 x 1600=12452mm=12.5m

5.5用风速校核巷道净断面积，验算风速 风速按下式验算： V=Q/ S静 V≤Vm

式中 V——巷道中的风速，m/s； Q——通过巷道的风量，m3/s；

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S静——巷道净断面积，m2；

Vm——《规程》规定的巷道容许风速，m/s。

表三 各种用途巷道的容许风速

容许风速井巷名称 /m〃s-1 最低 风桥 主要进、回风巷 架线电机车巷道 运输机巷，采区进、回风巷 — — 1.0 0.25 最高 10 8 8 6 采掘工作面 无提升设备的风井、井筒 专为升降物料的井筒 升降人员及物料的井筒 井巷名称 容许风速/m〃s-1 最低 0.25 — — — 最高 4 15 12 8 333

查表3，vmax=6 m/s，取vmax=6 m/s。已知通过大巷风量Q=40m/s，代入公式：

v= Q/S=40/19.3=2.07<6m3/s

设计的大巷断面积，风速没超过规定，可以使用。

5.6选择支护参数

根据现场实测围岩松动圈为Lp=0.8m＜100cm，支护时间为10-20d，采用喷锚支护。巷道净宽为5.28m。

查表得锚喷支护参数：锚杆长1.8m，间距M=0.70≈1.0m，排距取M=0.8m,锚杆直径d=18mm，喷射混凝土初喷50mm，复喷70mm，故喷射混凝土厚度小于等于120mm，所以此处选用喷射混凝土层厚T1=100mm。锚杆预紧力大于等于40KN。

喷射混凝土厚度选择。喷层过薄影响支护强度，过厚影响其柔性，使脆性增加，易于围岩离层，而使围岩形成的承载结构不能保持。根据巷道服务年限、跨度、围岩稳定性和该矿实际经验，确定喷射混凝土厚度为100mm。

故支护厚度T=T1=100mm。 5.7 选择道床参数

根据本巷道通过的运输设备，已选用22kg/m钢轨，其道床参数h6、h5分别为350和200mm，道楂面至轨面高度h4=h6–h5=380–220=150mm。采用木轨枕。 5.8确定巷道掘进断面尺寸

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巷道设计掘进宽度

B1=B0+2T=3600+2 x 100=3800mm（T为喷层厚度） 巷道计算掘进宽度

B2= B1+2δ=3600+2 x 75=3750mm（δ为超挖误差，一般为75mm） 巷道计算净宽度

B3= B2－2T=3750-2x100=3550mm 巷道设计掘进高度

H1=h0+ h3+T=1800+1800+100=3700mm 巷道计算掘进高度 H2= H1+δ=3700+75=3775mm 巷道设计掘进断面面积

S1=B1（0.39B1+h3）=3800x（0.39 x 3800+1800）=19311600mm 2，取S1=19.3m2 巷道计算掘进断面面积

S2=B2（0.39B2+h3）=3750 x（0.39 x 3750+1800）=12234375mm 2，取S2=12.2m2 6.布置巷道内水沟和管线

根据生产需要，巷道内需要敷设诸如压风管、排水管一级其他管路。此

外，还有动力电缆、照明和通讯电缆等电缆。

6.1管道布置

管道的布置要考虑安全、架设和检修的方便，一般应符合下列要求： 1）管道应布置在人行道的一侧，管道的架设一般采用托架、管墩及锚杆吊挂等方式，并要考虑检修的方便；若架设在人行道上方，管道下部距道楂或水沟盖板的垂高不应小于1.8m，若架设在水沟上，应以不妨碍清理水沟为原则。

砌碹支护的主要运输巷道，一般用槽钢或角钢讲管道支托在人行侧的顶部；锚喷支护的主要运输巷道，可将管路锚吊在行人侧的顶部。

2）当管道与管道呈交叉或平行布置时，应保证管道之间有足够的更换距离，管道架设在平巷顶部时，应不妨碍其他设备的维修与更换。

3）管道与运输设备之间必须留有不小于0.2m的安全距离。 6.2电缆布置 电缆布置的一般要求 1）

动力电缆和通讯电缆一般不要敷设在巷道的同一侧，如受条件限制

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