井巷工程毕业设计(7)

河南理工大学本科毕业设计 第三章 采区布置及装备

h3?h5?h7?hb?R2?(K?m?D/2?b2)2 (3-4)

式中，h5为渣面至管子高度，按煤矿安全规程取h5=1800mm；h7为管子悬吊件高度，h7取=900mm。m导电弓子距管子间距，m 取=350mm，D为压气

管法兰盘直径，D=335mm；b2为轨道中线与巷道中线间距，

b2?B2-c1?4200?1730?370mm 2故h3?1800?900?180?19502?(360?350?335/2?370)2?1460mm ㈢.按人行高度要求确定h3:

h3?1800?hb?R2?(R?j)2 (3-5)

式中，j为距巷道壁的距离。距离j处的巷道有效高度不小于1800mm。j?100mm,一般取j=200mm。

故h3?1800?180?19502?(1950?180)2?1162mm 综上计算，并考虑一定的余量，确定本巷道壁高为h3=1800mm。则巷道高度H=h3?hb?h0?1800?180?1950?3570mm。 ㈣．确定巷道净断面面积S和净周长P:

由《煤矿矿井设计手册》查表得净断面面积: S=B?0.39B+h2? 式中：h2为道碴面以上巷道壁高，h2= h3-hb=1800-180=1620mm 故S=3900?(0.39?3900+1620)=12249900mm=12.25m2

净周长P=2.57B+2h2=2.57?3900+2?1620=13263mm=13.3m ㈤.用风速校核巷道净断面面积

查《煤矿安全规程》知道Vmax=8ms，已知通过大巷风量Q=45m3s，计算得：V=Q=45=3.29<8 m/s

S13.7设计的大巷断面面积、风速没超过规定，可以使用。 ㈥.选择道床参数

根据本巷道通过的运输设备，选用18kgm的钢轨，其道床参数hc、hb分别为320mm和180mm，道渣至轨面高度ha=hc-b=320-180=140mm。采用钢筋混凝

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土轨枕。

㈦.确定巷道掘进断面面积

巷道设计掘进宽度: B1=B+2T=3900+2?100=4100mm 巷道计算掘进宽度: B2= B1+2δ=4100+2?75=4250mm 巷道设计掘进高度: H1=H+hb+T=3570+180+100=3850mm 巷道计算掘进高度:H2=H1+δ?=3850+75=3925mm 巷道设计掘进断面面积:

S1=B1?0.39B1+h3?=4100??0.39?4100+1800?=13935900mm2，

取S1=13.94m2。 巷道计算掘进断面面积

S2=B2?0.39B2+h3?=4250??0.39?4250+1800?=14694375mm2 取S2?14.7m2。 4布置巷道内水沟和管线

已知通过本巷道的水量为980m3h，采用水沟坡度为0.300，根据《煤矿矿井设计手册》查拱形、梯形巷道水沟规格和材料消耗表得：水沟深650mm、水沟宽650mm，水沟净断面面积0.425m2；水沟掘进断面面积0.472m2，每米水沟盖板用钢筋4.036kg、混凝土0.0623m3，水沟用混凝土0.352m3。 管子悬吊在人行道一侧，电力电缆挂在非人行道一侧，通信电缆挂在管子上方，如图4-1所示。

5锚喷支护的参数确定与施工

本巷道位于己16?17煤层顶板砂岩中。巷道底板为奥灰岩，其平均厚度

8.92m，己16?17煤层平均厚度4.86m，该巷道穿过稳定的岩层，岩石坚固系

数f=4?6, 属于Ⅲ类围岩。设计巷道均沿煤层顶板进行。该巷道通过的岩层下留设煤柱, 矿压观测资料显示：巷道不在应力集中区，围岩压力不大。

按工程设计和巷道压力情况，该巷道采用锚喷网联合支护。支护时，顶板采用K2360型和Z2360型树脂锚固剂锚固预紧力麻花钢锚杆支护，通过金属网连接锚杆形成支护表层，使巷道支护构建与围岩形成一个统一的

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承载结构。当巷道两帮岩体松散时，为避免两帮岩体松动片落，在两帮均采用锚杆支护，通过金属网和连接锚杆形成支护表层，保护顶板的结构稳定。

根据巷道所处的工程状况：该矿二水平运输大巷，服务年限长，矿压力较大，净宽4.2m穿过中等稳定岩层等特征按悬吊理论计算锚杆参数。 ㈠ 锚杆杆体直径

锚杆杆体直径根据杆体承载力与锚固力等强度原则确定，即

Q d?35.52?t (3-6)

式中d为锚杆杆体直径，mm；Q为锚固力，由拉拔实验确定Kn，；一般取为

Q=64KN根；σt为杆体材料抗拉强度，Mpa,一般取为190Mpa。

则：锚杆直径d=35.5264=20.6mm。工程中考虑安全系数一般取d=22mm。 190㈡ 锚杆长度计算：L=KH+L1+L2 （3-7） 式中L--锚杆长度，m；

H----冒落拱高度，m； K----安全系数，一般取K=2；

L1--锚杆锚入稳定岩层的深度，一般按经验取0.5m；

L2--锚杆在巷道中的外露长度，一般取0.1m。

其中， H?B?4.1?0.513m

2f2?4式中，B---巷道开掘宽度，取4.1m； f---岩石坚固性系数，砂岩取4。

则：L=2×0.513+0.5+0.1=1.63m，施工时按L=2.0m取用。 ㈢ 锚杆间距、排距计算：

通常间、排距相等，取为a，并根据锚杆的锚固力应等于或大于被悬吊岩石的重量的原则确定，即：

a=

QKγH （3-8）

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式中a---锚杆间排距，m；

Q---锚杆设计锚固力，64kN根； H---冐落拱高度，取0.513m；

γ---被悬吊砂岩的重力密度，取19.992kNm3； K---安全系数，一般取k=2。

通过以上计算得a=1.79m。参照矿锚杆支护有关技术参数及以上巷道基本地质情况，现确定锚杆支护基本参数如下：

⑴材料

①锚杆：采用?22mm?2000mm的螺纹钢锚杆。锚固剂使用K2360型和Z2360型树脂锚固剂各一卷。

②锚索：采用?15.24mm?8000mm的钢铰线。锚固剂使用K2360型树脂锚固剂4卷和Z2360型树脂锚固剂2卷。

③喷射混凝土层厚T1?100mm，故支护厚度T?T1?100mm。 ⑵承载力、张拉预紧力

①锚杆设计承载力：64kN。预紧力为承载力的5000?6000。 ②锚索设计承载力：岩体内150kN。预紧力为承载力的5000?6000。 6 计算巷道掘进工程量和材料消耗量

每米巷道拱与墙计算掘进体积V1=S2?1=14.7?1=14.7m3；

每米巷道墙脚计算掘进体积V3=0.2??T+δ??1=0.2??0.1+0.075??1=0.035m3； 每米巷道拱与墙喷射材料消耗

3V2=?1.57?B-TT+2h3T?1=1.57?4.25-0.1?0.10+2?1.8?2?0.10?1=1.38m???； ????2111????每米巷道墙脚喷射材料消耗V4=0.2T1?1=0.2?0.10?1=0.02m3；

每米巷道喷射材料消耗（不包括损耗）V=V2+V4=1.38+0.02=1.40m3； 每米巷道锚杆消耗（仅拱部打锚杆）：

2(P?/2M)+1 （3-9） N?=M?式中，P1’为计算锚杆消耗周长, P1?=1.57B2=1.57?4.25=6.68m，M、M?为

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P1'锚杆间距、排距，a=a?=0.80m。=6.68?2?0.8?=4.17，取为5，

2MN'=?2?5+1?0.8=13.75根。

折合重量为

22??d?22????13.75???l+0.05?π??ρ?=13.75???2.0+0.05??3.14????7850?=80.07kg

?2??2?????2其中，l为锚杆深度，l=2.0m，0.05为露出长度；d为锚杆直径，d=22mm；?为

3锚杆材料密度，?=7850kgm。

'每排锚杆数为N?0.8=13.75?0.8=11根。

每米巷道锚杆注孔砂浆消耗V0=N'L(SK-Sm?，其中SK、Sm分别为锚杆孔和锚杆的断面积。

V0?N'l(SK-Sm??13.75?2.0?3.14?0.25??0.0422?0.0222??0.028m3.

每米巷道粉刷面积Sn=1.57B3+2h2其中B3为计算净B3=B2-2T=4.25-0.2=4.05m；

h2=h3-hb=1.8-0.2=1.6m.

故Sn=1.57?4.05+2?1.6=9.56m2 7 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量表.根据以上计算结果，按1：50比例绘制出巷道断面图（图3-1），并附上工程量及材料消耗量表，如表3-2及表3-3。这些施工图表发至施工单位，作为指导施工的依据。

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