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巷道断面设计示例

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发表于 2010-6-21 14:05 | 显示全部楼层 |阅读模式
(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;
        毫米
(2)按管道装设要求确定h3
①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58,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。
    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!
  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



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
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=12.52
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=13.22
(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=13.23
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=0.043
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


=
0.963
每米巷道墙脚喷射材料消耗V4=0.2T1×l=0.2×O.1×1=0.023
每米巷道喷射材料消耗(不包括损失)
V=V2+V4=O.96+0.02=0.983
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
=(2×4+1)/0.8=13
折合重量为:11.3[(+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
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=
0.00143

V0=11.3×1.6×0.0014=
0.0253

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


Sn =1.57×3.75+2×1.6=
9.12

(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
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)

设计
掘进


型式
外露
长度
排列
方式
间排距
锚杆长
直径

10.8
12.5
3800
3700
100
钢筋砂浆
50
方形
800
1600
14
12.5

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
(3)
锚杆数量
(根)

材料消耗
粉刷面积
(2)
喷射材料
(3)

锚杆
巷道
墙脚
钢筋(公斤)
注砂浆(米3)

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哈 课程设计业拿上来贴了

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发表于 2011-5-4 14:33 | 显示全部楼层
想起了当年的课程设计……

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发表于 2012-3-14 18:06 | 显示全部楼层
当初看课程时概念都很模糊,现在看了,感觉易懂,有收获。支持!
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不错、我正接触采矿不久、好东西
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发表于 2013-12-21 11:04 | 显示全部楼层
谢谢楼主分享,路过看看
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