《矿山工程规划与设计》课程设计说明书.doc

1、 矿山工程规划与设计课程设计矿山工程规划与设计课程设计说明书前言一、设计的目的与任务矿山工程规划与设计是矿山工程规划与设计课程的重要教学环节之一。其任务是设计巷道断面施工图和巷道交岔点。通过设计来巩固学生所学的专业理论知识，使学生掌握巷道断面及交岔点的设计内容和说明书编制方法，使学生得到一次分析和解决工程技术问题能力的基本训练，并且进一步提高学生的运算和绘图能力，培养学生独立阅读资料、掌握技术信息和编写技术文件的能力。二，设计条件某煤矿，设计生产能力为3Mt/年，服务年限为65年。采用立井开拓、单水平、上下山开拓。地面标高+38m，生产水平为650m，属低沼气矿井。通风方式为中央并列式通风，井

2、下最大涌水量为400m3/h，通过第一水平东运输大巷的流水量为240m3/h，风量为40 m3/s。；采用 ZK79/550电机车牵引1.5 t矿车运输。内设108压风管和59供水管各一路，另设动力、照明、通讯和信号电缆各一路。大巷中间有一单轨分岔巷道与之相连（单轨巷道宽2860mm，其中b3为1330mm），并成60交角，交岔点处在不稳定岩层中，试设计大巷断面及交岔点。 目录第一章 矿山工程与规划设计错误！未定义书签。第一节 巷道断面施工图设计4一、巷道断面形状的选择4二、道床参数的选择4三、巷道内管线布置4四、巷道净断面尺寸的确定4（一）确定巷道净宽B.5（二）确定巷道拱高.5（三）确定巷

3、道壁高.5（四）确定巷道净断面面积和净周长.6（五）验算风速6（六）选择支护参数6（七）确定水沟参数7（八）确定巷道掘进断面尺寸7（九）编制巷道断面特征表和每米巷道材料消耗量表7（十）绘制巷道断面施工图（150）8第二节：交岔点设计9一、选择基本数据：选择曲线半径、道岔型号，交岔点处断面形状等9二、平面尺寸计算：9（一）.弯道中心到基本轨中心线的垂直距离H9 （二）基本轨起点至垂线距离J9 （三）弯道转角.9（四）交岔点最大宽度TM10（五）斜墙水平长度.10（六）.斜墙起点至基本轨起点间距10（七）交岔点长度10三、断面尺寸计算10（一）最大净宽TM断面处墙高计算10（二）斜墙斜率11（三）

4、交岔点各段尺寸表11四、支巷的尺寸11五、工程量及材料消耗12（一）体积计算（工程量）12（二）材料消耗12六、绘制交岔点施工图：一个平面图（1100），三个剖面图（150）13参考文献第一章 巷道断面施工图设计第一节 巷道断面施工图设计一、巷道断面形状的选择 巷道断面形状的选择，应当运用系统工程的思想指导巷道断面选择的全过程，其中应主要考虑巷道所处的位置及穿过的围岩性质、作用在巷道上地压的大小和方向、巷道的用途及服务年限、选用的支架材料和支护方式、巷道的掘进方法和采用的掘进设备等因素。 此巷道设计采用锚喷支护，选择半圆拱形断面。二、道床参数的选择该运输大巷采用ZK79/550 钢轨型号：30

5、kg/m轨枕：钢筋混凝土轨枕道床参数： =360mm =200 道碴距轨面高160mm三、巷道内管线布置 管道布置在人行道一侧，其下部与道碴面保持1.8m以上的距离；通讯电缆应布置在电力电缆的另一侧，若不得已布置在同一侧时，则应在电力电缆上方100以外；同时高压电缆之间，低压电缆之间的距离不小于50mm；电缆悬挂高度应保证当矿车掉道时不会撞击电缆，或者电缆发生坠落时不会落在轨道上，电缆悬挂高度一般在1.5-1.9m，电缆两个悬挂点间距不应大于0.3m，电缆与运输设备之间的距离不应小于0.25m；压风管和供水管悬吊在人行道一侧，最低处距渣面1.8m；四、巷道净断面尺寸的确定（一）巷道净宽度B的确

6、定该运输大巷采用ZK7-9/550电机车牵引1.5t固定式矿车运输，ZK7-6/250电机车宽=1360，高h=1550,1.5t矿车宽1050,高1150.根据煤矿安全规程，取人行道宽C=880，非人行道一侧宽a=400mm,本行双轨中线距离b=1760，则两电机车之间距离为： b= 1760（1360/2+1360/2）=400故巷道净宽度：B =（400+1360/2)+1760+(1360/2+880)=4400（二）巷道拱高的确定半圆拱的拱高=R=B/2=4400/2=2200mm该半圆拱形巷道拱高为2200mm（三）巷道壁高确定 架线电机车巷道，一般按架线高度和管道装设要求计算方能

7、满足需要。1、按架线电机车 导电弓子要求确定 （1-1）式中，轨面起电机车架线高度，按煤矿安全规程取=2000； 道床总高度，巷道选用24kg/m钢轨，； 导电弓子距拱璧的安全间距，取； 导电弓子宽度一半，取； 轨道中线与巷道中线间距，=4600/2-1080=1220故，=10152、按管线装设要求确定 （1-2）式中，h5渣面至管子底高度，按煤矿安全规程取h5=1800;h7管子悬吊件总高度，取h7=900;m导电弓子距管子间距，取m=300;D压气管法兰盘直径，D=230；b2为轨道中线与巷道中线间距，b2= 640. 3、 按人行高度要求确定h3 （1-3）式中， j为距巷道壁的距离。

8、距壁j处的巷道有效高度不小于1800.j100,一般取j=200. 4、按电机车确定 （1-4）式中 为电机车距管子的距离，取200mm =14285、按1.6m高度人行宽度要求计算 式中 （1-5） 为运输设备上缘与拱壁间距，取700mm =9286、按设备边缘与拱壁最小安全间隙要求计算（人行道侧） （1-6） 式中 h机车高度 =10387、按设备边缘与拱壁最小安全间隙要求计算（非人行道侧）式中 （1-7）取200mm=994总上计算，壁考虑一定的富余，确定本巷道壁高1600。则巷道高H=1600+2200-200=3600（4）确定巷道净断面面积S和净周长P净断面积S （1-8）式中，为

9、渣面以上巷道壁高， 故净周长（五）验算风速 （1-9）知=8m/s,已知通过大巷风量Q=40,代入式（1-5）得设计的大巷断面积、风速没超过规定，可以使用。（六）选择支护参数本巷道采用锚喷支护，根据巷道净宽4.4m、穿过中等稳定岩层即属类围岩、服务年限65年等条件，得锚喷支护参数：左旋螺纹钢锚杆长2.2m，间距M=0.8,排距M=0.8m,锚杆直径d=22,喷射混泥土厚度T1=100,锚杆外露长度T2=0故支护厚度T=T1=100.（七）确定水沟参数为了排出井下涌水和其他污水，设计巷道断面时应根据矿井生产时通过该巷道的排水量设计水沟。水沟布置在人行道一侧，并尽量减少穿越运输铁路。平巷水沟坡度可

10、取0.3%0.5%,或与巷道的坡度相同。 按照本巷道实际情况，现采用水沟坡度为4，使用锚喷支护，查规范得：水沟宽500，深450，水沟净断面积0.225，掘进断面积0.272，每米水沟盖板使用钢筋2.036kg，混凝土0.0323 m3 ,每米水沟消耗混凝土0.152 m3 （八）确定巷道掘进断面尺寸巷道设计掘进宽度巷道计算掘进宽度巷道设计掘进高度巷道计算掘进高度巷道设计掘进断面面积巷道计算掘进断面积（九）编制巷道断面特征表和每米巷道材料消耗量表每米巷道拱与墙计算掘进体积每米巷道墙脚计算掘进体积每米巷道拱与墙喷射材料消耗 （1-10）每米巷道墙脚喷射材料消耗每米巷道喷射材料消耗 每米巷道锚杆消

11、耗 （1-11）式中，为计算锚杆消耗周长，;、为锚杆间距、排距，故, 根。折合重量为（1-12）式中， 为锚杆深度，=2.2m；为锚杆直径，=20;为锚杆材料密度，=7850/.每排锚杆数为根。每米巷道粉刷面积 （1-13）式中，B3为计算净宽，。故。表1-1巷道断面特征表围岩类别断面/设计掘进尺寸/mm喷射厚度锚 杆净周长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13.715.646003900100左旋螺纹钢0方形80022002012.7表1-2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，锚杆数量，根材料消耗粉刷面积，巷道墙角喷射材料，锚杆钢筋16.40.0416.01.

12、0574.6kg9.94（十）绘制巷道断面施工图（150）第二节 交岔点设计一、选择基本数据该交岔点为双轨大巷与单轨支巷相交，巷道转交60.主巷为双规巷道，净宽4400，墙高1600，支巷为单轨巷道，净宽2860，采用锚喷支护，各断面喷射混凝土厚度为T=150，锚杆长度，半圆拱形断面道岔及主要参数：采用左开道岔，其参数为=，R=20m。二、平面交岔点尺寸计算（一）.弯道中心到基本轨中心线的垂直距离=（二）.基本轨起点至垂线距离 =（三）OT与O点到主巷中心线的垂线夹角曲率中心和支巷起点连线与主巷轨道中心线夹角 = （四）交岔点最大宽度=1252.自基本轨起点到墙面的距离=P+NM=14148+

13、1252=15400(五)斜墙水平长度斜墙斜率 （21）取 （六）斜墙起点至基本轨起点间距 （七）交岔点长度三、交岔点的断面尺寸计算（一）最大净宽TM断面处墙高计算1、按架线电机车导电弓子要求确定 （2-2）式中，轨面起电机车架线高度，按煤矿安全规程取=2300； 道床总高度，巷道选用24kg/m钢轨，； 导电弓子距拱璧的安全间距，取； 导电弓子宽度一半，取； 2、按管线装设要求确定 （2-3）式中，h5渣面至管子底高度，按煤矿安全规程取h5=1800;h7管子悬吊件总高度，取h7=900;m导电弓子距管子间距，取m=300;D压气管法兰盘直径，D=230；b2为轨道中线与巷道，. 0由上述计

14、算，取TM断面处墙高为1200，斜墙起点断面处墙高为1600，故墙高降低斜率为： 即每米墙的降低值为32。（二）斜墙斜率（三）交岔点各段尺寸表表2-1交岔点各段尺寸表项次净宽墙高拱高壁厚T锚杆数量 1/4400160022001501724650156823251501834900153624501501945150150425751502055400147227001502065650144028251502175900140829501502286150137630751502396400134432001502410665013123325150251169001280345015026

15、12715012483575150271374721200373615028四、支巷的截面尺寸支巷参数：B=2860 拱高为1430 =1330 a=1530 =360 =200 =100（为轨道中心线和巷道中心线的间距）(1)按架线电机车导电弓子要求确定 (2)按管线装设要求确定(3) 按人行高度要求确定h3 取支巷墙高为1600mm五、工程量及材料消耗 （一）体积计算（工程量） 体积 （25） 式中，、分别为、-、-、T-M断面处的净断面积、掘进断面积； 断面变化长度, =13.54； g 支巷延伸长度， 取； Y基本轨起点至斜墙起点长度，g=0.487。1、交岔点净体积各断面处净面积：=

16、13.7； =2.86（2.860.39+1.6-0.2）=7.2； =7.576（0.397.576+1.4-0.2）=31.5。净体积2、设计掘进体积各断面处设计掘进面积： =16.4； =7.77； =7.576（0.397.576+1.4）=33.0。设计掘进体积（二）材料消耗1、喷射混凝土的用量另加混凝土柱墩约4，故总计喷射混凝土用量为40.2。2、锚杆数量 （26）式中，、分别为、-、-、T-M断面处每米巷道的锚杆用量；根； =17； =12.03； =28。表2-2交岔点总工程量及材料消耗表围岩类别工程量，锚杆数量，根材料消耗净设计掘进喷射混凝土，锚杆数量钢筋，kg354.5390.739340.23932131六、绘制交岔点施工图：一个平面图（1100），三个剖面图（150） 参考文献1. 井巷工程，中国矿业大学编，煤炭工业出版社，1989年12月；2.煤矿安全规程（最新）；3.矿井设计指南，刘吉昌主编，中国矿业大学出版社，1994年12月。12