井巷工程课题设计

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爆破及井巷工程课程设计

设计题目：

某煤矿年设计能力为90万，为低瓦斯矿井，采用中央分列式通风，其最大涌水量为300m3/h。通过该矿第一水平翼运输大巷的涌量为160m3/h，采用ZK10--9/550架线式电机车牵引3t矿车运输。大巷穿过的岩层为中等稳定，岩石的坚固性系数F=4~6，大巷需通的风量为28m3/s。巷道内敷设一趟直径为200mm的压风管和一趟直径为100mm的水管。试设计该运输大巷直线段的断面及掘进施工爆破参数等。

在双轨左侧设有一交岔点，连接与该大巷垂直的一条平巷。机车的运行速度为5m/s，交岔点材料石砌碹支护。试对该道岔点进行设计。

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第一章巷道断面及支护支架 第一节选择巷道断面形状

年产90万吨矿井的第一水平运输大巷，一般服务年限在20年以上，采用900mm规矩的双轨运输大巷，其净宽在3m以上，又穿过中等稳定的岩层，故选用钢筋砂浆锚杆和喷射混凝土支护，巷道为半圆拱形断面。

第二节巷道断面尺寸的确定

（一）确定巷道净宽度B

查表3-1可知ZK10--9/550电机车A1=1360mm、高h=1550mm；3t矿车宽1200mm高1400mm。

根据《煤矿安全规程》，取巷道人行侧道宽840mm，非人行道一侧宽a=400mm。又查表6-1-4，知本巷双轨中线距离b=1600mm，则两电机车之间的距离为 1600-（1360/2+1360/2）=240mm

故巷道净宽度B=a1+b+c1=(400+1360/2)+1600+(1360/2+840)=4200mm.

（二）确定巷道拱高 h0

半圆拱形巷道拱高h0=B/2=4200/2=2100mm.半圆拱半径R= h0=2100mm.

（三）确定巷道壁高h3

1．按架线电机车导电弓子要求确定h3 由表6-1-5中半圆形巷道拱高公式得

h3≥h4+hc-(R?n)2?(K?b1)2

式中，h4为轨面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》取h4=2000mm；hc为道床总高度。查表6-1-1选30kg/m钢轨，再查表3-7得hc =410mm,道渣高度

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hb=220mm；n为导电弓子距拱璧安全距离，取n=300mm；K为导电弓子宽度之半，K=718/2=359，取K=360mm；b1为轨道中线与巷道中线的距离，b1=B/2-a1=4200/2-1080=1020mm.

)^2=1204mm 故h3≥2000+360-(2100?300)^2?(360?10202．按管道装设要求确定h3

h3≥h5+h7+hb-R^2?(K?m?D/2?b2)^2

式中，h5为渣面至管子底高度，按《煤矿安全规程》取h5=1800mm；h7为管子悬吊件总高度，取h7=900mm；m为导电弓子距管子间距，取m=300mm；D为压气管法兰盘直径，D=335mm；为轨道中线与巷道中线间距，b2=B/2-C1=4200/2-1515=585mm.

故h3≥1800+900+220-2100^2?(360?300?335/2?585)^2=1366mm 3． 按人行道高度要求确定h3

h3≥1800+ hb-R^2?(R?j)^2 式中，j为距巷道壁的距离。距壁j处的巷道有效壁高不小于1800mm.j≥100mm,一般取j=200mm。

h3≥1800+220-1800^2?(1800?200)^2=1195mm

综上计算，并考虑一定的余量，确定本巷道壁高h3=1500。则巷道高度 H=h0 + h3 – hb=1500-200+2100=3400mm。

（四） 确定巷道净断面面积S和净周长P

由表3-8得净断面积

S=B（0.39B+h2）

式中，h2为道渣面以上巷道的壁高，h2=h3-hb=1500-200=1300mm

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故S=4200*（0.39*4200+1280）=12255600mm=12.3m 净周长P=2.57B+2h2=2.57*4200+2*1280=13354mm=13.4m.

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（五） 道床参数的选择

根据本巷道通过的运输设备，选用30kg/m钢轨，其道床参数hc、hb分别为360mm,200mm,道渣面至轨面高度ha=hc-hb=360-200=160mm.采用钢筋混凝土轨枕。

（六）道岔交岔点平面尺寸：

1 水平巷道的设计

水平巷道选用半圆拱形断面。这里主要计算水平巷道的净宽。

查表3-1可知ZK10--9/550电机车A1=1360mm、高h=1550买卖；3t矿车宽1200mm高1400mm。

根据《煤矿安全规程》，取巷道人行侧道宽840mm，非人行道一侧宽a=400mm。 本巷道轨道布置为单轨，故巷道净宽度： B=a1+c1=(400+1360/2)+(1360/2+840)=2600mm. 2 道岔交岔点平面尺寸

为满足矿井井下运输、管线布置、通风、行人和安全的要求，巷道交岔点的布置和断面尺寸设计如下：

由机车型号ZK–9/550、3t固定式矿车，根据表6–2–1选ZDK930/6/30单开道岔，查表5–1–9得a=5160mm,b=6940mm,辙叉角?=9°27′44″。支巷对主巷的转角?=90°。交岔点道岔处的中间断面应加宽，在非分岔一侧加宽250mm,分岔一侧加宽150mm。

主巷加宽段净宽B1=B+250+150=4200+250+150=4600mm，其轨道中心线至边墙的

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距离b1=a1+150=(1360/2+400)+150=1230mm。

主巷的净宽为B2=B=4200mm，主巷的轨道中线至柱墩一侧边墙的距离为b2=a1=1360/2+400=1080mm。

曲线巷道的净宽B3=B+Δ1+Δ2+ΔSp=2600+100+100+7=2807mm.取B3=2810mm.其中，查表6-1-10和6-1-11取Δ1=Δ2=100mm.查表6-1-14ΔSp=7mm.曲线巷道的轨道中线至柱墩一侧边墙的距离为b3=（1360/2+400）+100=1180mm. 柱墩的宽度为500mm，轨道的曲率半径R=30000mm。 根据表6–2–3计算公式得：

曲率中心O的位置距基本轨中心线的纵轴长度

H=Rcos?+bsin?=30000cos9°27′44″+6940sin9°27′44″=30609mm。 曲率中心O的位置距离基本轨起点的横轴长度

J=a+bcos?-R sin?=5160+6940cos9°27′44″-30000sin9°27′44″=7074mm。

曲率中心O与支巷起点T连线OT与O点到主巷中心线的垂线的夹角

?=arccosH?b2?500=arccos30690?1080?500=20°59′42″。

30000?1180R?b3基本轨起点至变断面终点的水平距离

P=J+(R- B3+ b3)sin?=7074+(30000–2810+1180)sin20°59′42″=17239mm。 交岔点最大断面宽度WM=WN?NM，

式中，WN=B3cos?+500+ B2=2810cos20°59′42″+500+4200=7323mm

22NM= B3sin?=2810sin20°59′42″=1007mm

2故WM=7323?10072=7392mm。

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