井巷工程断面设计(圆弧拱断面设计)

《井巷工程》课程设计运输大巷直线段断面设计与施工学校：河南理工大学专业：土木工程学院班级：土木单招10-1班姓名：苏瑞福 学号：311007070118指导老师：朱昌星日期：2013年10月前言煤炭工业是国民经济中的基础工业，它为许多重要工业部门提供原料和能源。我国能源结构以煤为主的格局在今后较长的一段时间内不可能改变，国民经济的发展将对煤炭产业的增长提出更高的要求。而煤炭工业生产的发展，又取决于煤炭工业基本建设及开拓延伸工作能否及时的、持续不断的提供煤炭的场地。所以为了更好的将所学到的知识运用到实践当中，学习井巷课程设计是《井巷工程》课程的重要环节之一。为了使我们对《井巷工程》这门课程中所学的基本知识、基本理论及基本方法有个全面系统的掌握，并进行井巷设计和施工设计。通过本设计，我们将对《井巷工程》课程有个深入的全面的了解，并学会利用各种工具书及参考文献资料，我们以团队协作的方式来解决设计中相关的问题。其任务是设计巷道断面施工图和巷道施工技术措施。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施工图和巷道施工措施的设计内容和编制方法，是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。由于编者水平有限，不足之处在所难免。希望读者能给与批评或指正，在此先道一声谢谢！请直接与本书的责任编辑联系。目录第一章.巷道断面设计1.1选择巷道断面形状1.2确定巷道净断面尺寸1.3确定巷道设计掘进断面尺寸和计算掘进断面尺寸1.4布置水沟和管线1.5计算巷道进工程量及材料消耗1.6绘制巷道断面施工图、编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗表第二章.钻眼爆破工作2.1选择钻眼机具2.2选择爆破器材2.3编制巷道掘进爆破图表2.4钻眼爆破的安全事项第三章.巷道掘进的通风工作3.1确定通风方式3.2选择局扇和风筒3.3通风设备的布置3.4通风管理工作第四章.岩石装运工作4.1岩石装运工作的重要性4.2装岩机型号和数量的确定4.3确定巷道掘进调车和运输方式4.4装岩机与调车设备在巷道中的布置第五章.支护工作5.1临时支护5.2巷道永久支护5.3永久支护技术措施及质量要求第六章.巷道掘进的辅助工作6.1工作面压风和水的供应6.2工作面排水6.3工作面供电6.4工作面测量工作6.5其它辅助工作第七章.编制巷道施工循环图表7.1确定循环作业方式7.2确定一循环各工序的工作量设计条件某煤矿年设计生产能力90万t吨，采用立井开拓方式，巷道断面采用圆弧拱形状设计，属高瓦斯矿井，采用中央分列式通风，井下最大涌水量为450m3/h；第二水平东运输大巷长度1600m，服务年限为25年；通过的流水量为160m3/h，风量为40m3/h；采用直流架线ZK7-9/550电机车牵引3.0t矿车运输。巷道内铺设一趟直径Φ为200mm的压气管和一趟直径Φ为100mm的供水管。设计的大巷穿过中等稳定岩层，岩石坚固性系数=4~6。试设计该运输大巷直线段的断面，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。巷道断面设计巷道断面设计是矿井开采设计中的一个重要组成部分，贯穿矿井服务年限，属于施工图设计的范畴。设计的巷道断面直接作为井下巷道施工的依据，也是进行井下工程概预算的依据。巷道断面设计的原则是：在满足安全、生产和施工要求的条件下，力求提高断面利用率，取得最佳的经济效果。巷道断面设计的内容与步骤是：首先，根据巷道的服务年限、用途和围岩性质，选择巷道断面形状和支护方式；其次，根据巷道中多通过的设备尺寸、支护参数与道床参数、通风量和行人要求等确定巷道净断面尺寸（并进行风速验算），计算巷道的设计掘进断面的尺寸，并按允许的超挖值，求算出巷道的计算掘进断面尺寸；然后，布置水沟和管缆；最后绘制出巷道断面施工图，编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗表。1.1选择巷道断面形状年产量90万t吨矿井的第二水平运输大巷，一般服务年限在25年以上，采用900mm轨距双轨道运输的大巷，其净断面宽在3m以上，有穿过砂岩、泥岩为主的中硬岩层，故选用螺纹钢树脂锚杆与锚喷混凝土支护，圆弧拱形端面。1.2确定巷道净断面尺寸（一）确定巷道净宽度B查表3-2知ZK7-9/550电机车宽A1=1360慢慢，高h=1550;3.0t矿车宽1200mm，高1400mm。根据《煤矿安全规程》，取巷道人行道宽c=840mm，非人行道一侧宽a=440mm。又查表3-3知本巷双轨中线距b=1600mm，两侧电机车之间距离为1600-（1360/2+1360/2）=240mm>200mm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圆弧形巷道拱高h0=B/3=1400mm圆弧形巷道半径：由勾股定理（R-B/3）2+(B/2)2=R2得R=13B/24=2275mm(三)确定巷道高h31、按架线电机车导电弓子要求确定h3由《井巷工程》表3-8中圆弧拱形巷道壁高公式得式中h4——轨道起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》取h4=2000mmhc——道床总高度。查表《井巷工程》表3-10选择30kg/m钢轨，在查表3-5的hc=410mm，道砟高度hb=220mmn——导电弓子距壁安全距离，取n=300mmK——导电弓子宽度之半，K=718/2=359,取K=360mmb1——轨道中线与巷道中线间距，b1=B/2-a2=2100-(400+1360/2)=1020mm所以h3=2410+875-1413=1872mm2、按管道装设要求确定h3式中h5——道砟面至管子底高度，按《煤矿安全规程》取h5=1800h7——管子悬吊件总高度，取h7=900mmm——导电弓子距管子间距，取m=300mmD——压气管法兰盘直径，D=335mmB2——轨道中线与巷道中线间距，b2=B/2-c1=2100-(1360/2+840)=580mm所以h3=2920+875-1788=2007mm3、按人行道高度要求确定h3式中，j为距巷道壁的距离。距墙壁j处的巷道有效高度不小于1800mm。j>=100mm，一般取200mm所以h3=2020+875-1252=1643mm综上计算，并考虑一定的余量、确定本巷道壁高为h3=2100mm，则巷道高度为H=h3-hb+h0=2100-220+1400=3280mm（四）确定巷道净断面积S和净周长P由《井巷工程》查表3-8得净断面积S=B*（0.24B+h2）式中h2——道砟面以上巷道壁高，h2=h3-hb=2100-220=1880mm所以S=4200*（0.24*4200+1880）=12129600mm2=12.1m2净周长P=2.27*4200+2*1880=2.27*4200+2*1880=13294mm=13.3m(五)由风速校核巷道净断面积由《井巷工程》查表3-9，知Vmax=8m/s，已知通过大巷风量Q=40m3/s,代入公式v==QUOTE=3.30m/s<8m/s设计的大巷净断面面积，风速没有超过规定，可以使用。1.3确定巷道设计掘进断面尺寸和计算掘进断面尺寸（一）选择支护参数采用锚喷支护，根据巷道净宽4.2m、穿过中等稳定岩层、服务年限为25年等条件，确定选用锚固可靠、锚固力大的树脂锚杆，杆体为Φ18mm螺纹钢，每孔安装两个树脂药卷，锚固长度≥700mm，设计锚杆预紧力≥40kN，锚固力≥80kN。锚杆长度2.0m，成方形布置，其间排距0.80m×0.80m，托板为8mm厚150mm×150mm的方形钢板。喷射混凝土层厚=100mm，分两次喷射，每次各喷50mm厚。故支护厚度T==100mm。锚杆支护的作用原理：1、悬吊理论2、组合梁理论3、组合拱理论4、最大水平应理论喷射混凝土的机理：1、加固与防治风化作用2、改善围岩应力状态作用3、柔性支护结构作用4、与围岩共同作用锚喷支护是锚杆与喷射混凝土联合支护的简称，二和又可单独使用，成为锚杆支护与混凝土支护。锚杆支护还可与金属网联合进行支护。它具有施工速度快、施工机械化高、成本低及节约材料等优点。本巷道穿过坚固性系数为4~6的中等稳定的岩层，因此我们选择的是锚喷支护。（二）选择道床参数根据巷道通过的运输设备，已选用30kg/m钢轨其道床参数hc与hb分别为410mm和220mm，道砟面至轨道面高度为ha=hc-hb=410-220=190mm，采用钢筋混凝土轨枕。（查表3-5与3-10与3-11）道床参数的选择是指钢轨型号,轨枕规格和道咋高度三者的确定。下面可根据图表说明道床参数。常用道床参数表1-2巷道类型钢轨型号/kg·ｍ－１道床总高度ｈｃ道咋高度ｈｂ道咋面至枕轨面垂高ｈａ井底车场及主要运输巷道３０４１０２２０１９０２２３８０２２０１６０采区运输巷道上，下山２２３８０可不铺道砟，轨枕沿底板浮放，也可在浮放轨枕两侧充填掘进矸石１５３５０运输巷，回风巷１５２５０钢轨型号是以每米长度的重量来表示的。煤矿常用的型号是15，22,30和38ｋｇ／ｍ。钢轨型号是根据巷道类型，运输方式及设备，矿车容积与轨枕来选用。对轨道敷设的要求是：钢轨的型号应与行驶车辆的类型相适应，轨道敷设应平直，且具有一定的强度和弹性；在弯道处，轨道连接应光滑，接运输巷道内同一线路必须采用同一型号的钢轨；道岔的型号不得低于线路的钢轨型号；在倾角大于15°的巷道中，轨道的辅设应采取防滑措施。轨枕的类型和规格应与选用的钢轨型号相适应。矿井多使用钢筋混凝土轨枕或木轨枕，个别地点也有用轨枕的。混凝土轨枕主要用于井底车场，运输大巷，上（下）山和中巷；木轨枕主要用于道岔等处，钢轨枕主要用于固定道床。由于预应力钢筋混凝土轨枕具有较好的抗裂性和耐久性，构建刚度大，节约木料，造价低等优点，所以应大力推广使用。常用的轨枕规格见表1-3。常用轨枕规格表1-3单位：mm轨枕类型轨距轨型/kg·ｍ－１全长全高上宽下宽木轨枕600152212001200120140120130150160900152211601600120140120130150160钢筋混凝土轨枕60015或221100～1200120～150110～130140～170900≥301500～1600150～200140～160180～250预应力钢筋混凝土轨枕60015或221200115100140道咋道床有钢轨及连接件，轨枕，道咋等组成。道咋道床的优点是施工简单，容易更换，工程造价较低，有一定的弹性和良好的排水性，并有利于轨道调平。但在生产过程中，煤，岩粉洒落在道床上之后，使其弹性降低，排水受到阻碍，可能影响机车正常运行。只要加强维修，这种道床完全能够满足机车运行要求。道砟应选用坚硬和不易风化的碎石或卵石，粒度以20~30MM为宜，并不得参有碎末等杂物，使其具有适当空隙度，以利排水和有良好的弹性。道砟的高度以应与选用的钢轨型号相适应。在主要运输巷道，其厚度不小于100mm，并至少不轨枕1/2~2/3的高度埋入道砟内，二者关系如图3-8所示。道床宽度可按轨枕长队再加200mm考虑。相邻两轨枕中心线距一般为0.7~0.8m,在钢轨接头，道岔和弯道处应适当减小。道床参数见表3-5．为了减少维护工作量和提高列车运行速度，大型矿井，特别是采用底卸式矿车运输时，井底车场和主要运输大巷应积极推广整体道床。固定道床一般是用混泥土整体浇注，将枕轨和道床固定在一起，这种道床具有维修工程量小，运营费用低，车辆运行平稳，运输速度高，服务年限长等优点。因此，这种道床主要用于大型矿井的斜井井筒，井底车场和个别运输大巷的轨道铺设中。但这种道床初期投资高，施工复杂，道床的弹性也较差。无轨运输巷道底板的岩石强度要求ｆ＞４。否则需铺混泥土，其强度等级不低于C20.根据航道通过的运输设备，已选用30kg/m钢轨，其道床参数hc,hb分别为410mm和220mm，道砟面至轨道面至轨面高度ha=hc-hb=410-220=190mm,采用钢筋混凝土轨枕。（三）确定巷道掘进断面尺寸由《井巷工程》表3-8计算公式得：巷道设计掘进宽度B1=B+2T=4200+200=4400mm=4.4m巷道计算掘进宽度B2=B1+2δ=4400+2*75=4550mm=4.55m巷道设计掘进高度H1=H+hb+T=3280+220+100=3600mm=3.6m巷道计算掘进高度H2=H1+δ=3600+75=3675mm=36.75m巷道设计掘进断面积S1=0.24B2+1.27BT+1.57T2+B1h3=0.24*42002+1.27*4200*100+1.57*1002+4400*2100=14022700mm2取S1=14.0m2巷道计算掘进断面积S2=0.24B2+1.27BT+1.57T2+0.24T+0.1B+0.01+B2h3=0.24*42002+1.27*4200*10+1.57*1002+0.24*100+0.1*4200+0.01+4550*2100=14338144mm2取S2=14.4m21.4布置水沟和管线（一）水沟布置已知通过巷道的水量为160m3/h，现采用水沟坡度为5‰，由《井巷工程》查表3-12得：水沟深度400mm，水沟净断面积为0.16m2,水沟掘进断面积为0.203m2,每米水沟盖板用钢筋1.633kg，混凝土0.0276m3,水沟用混凝土0.133m3。一般要求下：水平巷道及倾角小于16度的倾斜巷道的水沟，一般布置在人行侧。当非人行侧有适当空间时，亦可布置水沟，但应尽量避免水沟穿越轨道和输送机。在倾角大于16度的巷道中，当涌水量小或巷道较窄时，水沟与人行台阶可在巷道同侧平行或重叠布置；当涌水量较大或巷道较宽时，水沟和人行台阶可分设在巷道两侧。专用排水巷道、中间设人行道的巷道、有底鼓的巷道和铺设整体道床的巷道，水沟也可布置在巷道中间。巷道横向水沟，一般应布置在含水层的下方、上（下）山下部车场的上方、胶带机接头硐室的下方或出水点初。（二）管线布置管道的布置要考虑安全、架设与检修的方便，一般应符合如下要求：管道应布置在人行道一侧，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上方，管道下方距道砟或水沟盖板的垂直高度不应小于1800mm，若架设在水沟上，应以不妨碍水沟清理为原则。锚喷支护的主要运输巷道，可将管路锚吊在行人侧的顶部。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是时，应不妨碍其他设备的维修与更换。管道与运输设备之间必须留有不小于200mm的安全距离。电缆布置一般有如下要求：电力电缆和通讯电缆一般不要敷设在巷道的同一侧。如受条件限制设在同一侧时，通讯电缆设在动力电缆上方0.1m以上的距离处，以防电磁场作用干扰通讯信号。2、电缆与压风管、供水管在巷道同一侧敷设时，必须敷设在管子上方，并保持0.3m以上的距离。3、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，不会落在轨道上或运输设备上，所以电缆悬挂高度一般为1.5~1.9m，电缆到巷道顶板的距离不小于300mm；电缆两个悬挂点的间距不大于3.0m；电缆与运输设备之间距离不小于0.25m，电缆与风筒相互之间应保持0.3m以上距离。4、高压电缆和低压电缆在巷道同侧敷设时，相互之间距离大于0.1m以上。高压电缆之间、低压电缆之间的距离不得小于50mm，以便摘挂方便。5、有煤尘瓦斯突出煤层中的回风巷，禁止设置动力电缆。1.5计算巷道进工程量及材料消耗由《井巷工程》查表3-8计算公式得：每米巷道拱与墙计算掘进体积V1=S2*1=14.4m2每米巷道墙脚计算掘进体积V3=0.2*(T+δ)=0.2*(0.10+0.75)*1=0.04m3每米巷道拱与墙喷射材料消耗V2=(1.27B+1.57T+0.24)*T1+2h3=(1.27*4200+1.57*100+0.24)*100+2*2100*100=0.592m3每米巷道墙角喷射材料消耗V4=0.2T1*1=0.2*0.10*1=0.02m3每米巷道喷射材料消耗（不包括损失）V=V2+V4=0.592+0.02=0.612m3每米巷道锚杆消耗N=(P1-0.5a)/MM′式中P1——计算锚杆消耗周长，P1=1.27B+3.14T+0.24+2h3M、M′——锚杆间距、排距，M=M′=0.8m所以N=（9.85-0.5*0.8）/（0.8*6）=14.77根折合重量为：N*[lπ(d/2)2ρ]=14.77*[2.0*π*(0.018/2)2*7850]=59.0kg式中l——锚杆长度，l=2.0md——锚杆直径，d=18mmρ——锚杆材料密度，ρ=7850kg/m3由于每根锚杆安装2个树脂药卷，则每米巷道树脂药卷消耗M=2*N=2*14.77=29.54根每排锚杆数为N*0.8=14.77*2=12根每排树脂药卷数M*0.8=29.54*0.8=24根每米巷道粉刷面积Sn=1.27B3+2h+0.24式中B3——计算净宽，B3=B2-2T=4500-200=4350=4.35m所以Sn=1.27*4.530+2*1.880+0.24=9.6m21.6绘制巷道断面施工图、编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗表根据以上计算结果，按1:50比例绘制出巷道断面图，并附加上工程量及材料消耗量表运输大巷特征表1-4围岩类别断面面积/㎡设计掘进尺寸/mm喷射厚度/mm锚杆/mm净周长/m净断面设计掘进宽高型式排列方式间、排距锚杆长直径Ⅲ12.114.04.43.6100螺纹钢树脂锚杆方形80020001813.3运输大巷每米工程量及材料消耗表1-5围岩类型计算掘进工程量/m3锚杆数量材料消耗/mm粉刷面积/㎡巷道墙脚喷射材料/m3锚杆钢筋/kg树脂药卷/支Ⅲ14.40.0414.770.61259.029.549.6断面施工图钻眼爆破工作我国煤矿岩巷的钻眼，从手工凿岩、硝铵炸药、普通雷管，前眼爆破起步，到手持式凿岩机、液压凿岩台车、高威力水胶炸药，高精度毫秒电雷管、非电起爆器材以及各类起爆器、中深孔光面爆破，使我国凿岩爆破技术得到了长足的发展。与此同时，凿岩机理、破岩机理、爆破技术以及施工设备的可靠性，自动化程度也有了较大的发展。目前，钻眼爆破技术的发展趋势是中深孔、光面爆破和断裂成型（刻槽）爆破技术。2.1选择钻眼机具在平巷掘进中用凿岩台车代替人扶气腿式凿岩机凿岩是提高掘进工效,减轻工人劳动强度和改善作业条件的根本途径。CGJ-2平巷掘进凿岩台车是水平巷道掘进用的凿岩设备,在两个工作大臂上共配有两台风动凿岩机（目前用YT-24凿岩机）,可用于金属和非金属矿山有轨水平巷道的掘进,同时也可用于水利、铁路及国防工程的施工。该凿岩台车的液压凿岩机是一种液压为动力的新型凿岩机。由于油的压力比压气压力大得多，通常都在10MPa以上，而且油带有粘性，几乎不能被压缩也不能膨胀做功，并且可以循环使用等，使液压凿岩机的构造与压气凿岩机的基本部分既相似又有许多不同之处。液压凿岩机也是由油缸的冲击机构、转钎机构、排粉系统所组成。其最大的优点是：eq\o\ac(○,1)钻速提高2～3倍以上eq\o\ac(○,2)噪声降低10～15dBeq\o\ac(○,3)工作环境改善，油雾水汽消除了eq\o\ac(○,4)可钻较深和大直径的炮孔。整体钎子的特点是传递冲击能量损失小，但钎头修磨时，钎子的搬运工作量较大。组合钎子可以更换钎头，可以提高钎杆的利用率，钎头修磨时可以减少钎杆搬运量，并有利于专门工厂研制高质量的硬质合金钎头，以适应不同岩性和凿岩机对钎头的需要。一字型钎头的冲击力集中，凿入深度大，凿速较高，制造和修磨工艺简单，应用比较广泛。十字形钎头一般转速比较低，而且合金片用量较大，制造与修磨工艺比一字型复杂。，这里选用防爆型组合钎子，且规格为L(mm)：3500；φ(mm)：38，钎头的规格为一字型钎头，直径与钎杆吻合为φ40-φ45。2.2选择爆破器材（一）炸药选用我国目前使用的，矿用炸药有硝铵类炸药和水炸药（乳化、浆化、水胶炸药），当穿过有瓦斯地段时，应采用煤矿硝铵炸药和煤矿含水炸药。对于坚硬石可考虑采用粉状搞威力炸药。硝铵类炸药价格较低廉，为煤矿普通使用，一般装成直径32mm、35mm、38mm，重量100g、150g、200g的药卷，有效使用期为6个月。水胶炸药：爆炸性能如爆速和起爆感度高，可用8号雷管直接引爆，抗水性强；可塑性好；机械感度低；威力高、有毒气体少；易离析；安全性好；且炸药密度、爆炸性能可在较大范围内进行调节，故适应性强。本次施工采用的水胶炸药。（二）雷管选用起爆器材一般采用8号雷管，延秒、半秒、毫秒等都能满足使用，但是在穿过有瓦斯的底层时，不能选用有瓦斯的雷管，毫秒延期雷管时间也不能大130ms。《煤矿安全规程》第320条：在采掘工作面，必须使用煤矿许用瞬发电雷管或煤矿许用毫秒延期电雷管。使用煤矿许用毫秒延期电雷管时，最后一段的延期时间不得超过130mm。不同厂家生产的或不同品种的电雷管，不得掺混使用。不得使用导爆管或普通导爆索，严禁使用火雷管。（三）发爆器的选用发爆器（放炮器）：井下使用。①直流电源（1.5V干电池）②交流器（直流电源—交流高压电）③整流线路（交流高压电—直流高压电）；④充电器（直流高压电）⑤充电电压指示（主电容电压达到额定电压后，发光，可以放炮）⑥毫秒限时开关及放电回路；（毫秒限时开关接通电爆网路的时间为3—6ms，随后释放主电容的电荷）⑦防爆外壳。巷道掘进电爆网络的起爆电源，主要采用防爆型电容式发爆器。电容式发爆器所能提供的电流不太大，一般只用于起爆串联网络的电雷管。MFB系列煤矿用电容式发爆器（简称发爆器）适用于具有甲烷、煤尘爆炸性气体混和物的煤矿井下，在周围环境温度为-20℃～40℃，相对湿度为95%左右时作起爆电雷管之用。也可适用于其他矿业、开山、采石及消除障碍等爆破工程中作起爆电雷管之用。此次施工选用型号为MFB-80A的电容式发爆器，引发能力为80/发，峰值电压为950/V，主电容量为40*2/µF，输出冲能27/A2·ms，供电时间4-6/ms，最大外阻260/Ω。2.3编制巷道掘进爆破图表（一）炮眼深度的确定1、炮眼直径炮眼直径对钻眼效率、全断面炮眼数目，炸药消耗量和爆破岩石块度与岩壁平整度均有影响。因此，应根据巷道断面大小、块度要求、炸药性能和凿岩机性能综合考虑，进行选择。炮眼直径大，可减少炮眼数目，炸药能量相对集中，可提高爆破效率，但钻速下降，影响爆破质量和降低围岩稳定性。现场多根据药卷直径来确定炮眼的直径。目前国内岩巷掘进均采用直径为27mm、32mm、和35mm三种药卷，炮眼直径需比药卷直径大6-8米左右，所以目前岩巷掘进的炮眼直径多采用35-42mm。2、炮眼深度以月进尺任务和凿岩、装岩设备的能力确定每一循环的炮眼深度，即式中——炮眼深度，m；——计划月进度，m；——每月实际用于掘进的天数，30天；——正规循环率，即每月实际用于掘进工作的天数与30天之比，一般取=0.8～0.9；N——每日完成掘进循环数，次；——炮眼利用系数，一般要求。本次施工中设定计划月进度为160m，正规循环率设为0.9，每日完成掘进的循环次数为2次，炮眼利用率为0.95。所以即炮眼深度选为3.2m。3、炮眼数目式中——炮眼数目；——单位炸药消耗量，kg/——巷道掘进断面积，M——每个药卷长度，m——装药系数，即装药长度与炮眼长度之比，一般取0.5左右。P——每个药卷的重量，kg单位炸药消耗量q:式中—一次爆破所需的总炸药量，——工作面一次爆下的实体岩石总体积。表2-1由本次施工巷道的岩石围岩系数为4-6，巷道断面积为14.4m2，且为光面爆破，所以根据上表选取单位炸药消耗量为1.48个/m3。所以即取炮眼数目为45个。4、一次爆破所需的总炸药量由q单位炸药消耗量为工作面一次爆破所需的总炸药量Q和工作面一次爆下的实体岩石总体积V之比，即得到QUOTEQUOTE(二)掏槽方式的选择，布置工作面炮眼（三）爆破作业图标巷道施工采用光面爆破技术。按照《设计守则》要求，使用水胶炸药，通过计算，求得所需炸药183卷，共27.45kg；毫秒延期电雷管44个，全断面一次爆破；掏槽方式为直眼掏槽中的五星掏槽，掏槽眼为5个。爆破原始条件以及、爆破参数及预期爆破效果见下表2-2，炮眼分布见附件图。爆破原始条件表2-2名称单位数量名称单位数量巷道的掘进断面m314.4炮眼数目个45岩石的坚固性系数f5-7雷管数目个44炮眼深度m3.2总装药量（水胶炸药）Kg27.45装药顺序及起爆顺序表2-3眼号炮眼名称眼数/个眼深/m装药量起爆顺序连线方式装药结构单孔合计卷数/个质量/kg卷数/个质量/kg1空眼13.2串联连续反向装药2-5掏槽眼43.271.05284.2Ⅰ6-11一圈辅助眼63.150.75304.5Ⅱ12-22二圈辅助眼113.150.75558.25Ⅲ31,3244,45帮眼43.120.381.2Ⅳ33-43顶部眼113.120.3223.3Ⅳ23-39底眼83.150.75406.0Ⅴ预期爆破效果表2-4名称单位数量炮眼利用率%95%每循环工作面进尺m2每循环爆破实体岩石46.08炸药消耗量1.48每米巷道炸药消耗量21.31每循环炮眼总长度144每立方米岩石雷管消耗量个/44每米巷道雷管消耗量个/m44爆破结束后要通风15～20min左右，待烟尘被除去后，首先由检查人员进入爆破作业面进行检查，确认所有炮眼都已引爆，如发现瞎炮，要严格按照《煤矿安全规程》进行处理。脚线未坏时可以重新联线放炮，或在距炮眼至少0.3m处另打与瞎炮平行的炮眼重新装药放炮。严禁用镐刨，抑或从炮眼中取出原放置的引药或从引药中拉出雷管。上述检查工作完成后，即可开始装岩、转运和支护作业。炮眼分布图三视图见附图图2-12.4钻眼爆破的安全事项一、钻眼安全注意事项：（1）开眼时必须使用钎头落在岩石上，如有浮矸，应处理好后再开眼；（2）不允许在残眼内继续钻眼；（3）开眼时给风阀门不要突然开大，待钻进一段后，再开大风阀门；（4）为防止断钎伤人，推进掘进机时不要用力过猛，更不要横向用力，凿岩时钻工应站稳，应随时堤防突然断钎；（5）一定要注意把胶皮风管与风钻接牢，以防脱落伤人；（6）缺水或停水时，应立即停止钻眼。二、爆破安全注意事项（1）在规定的安全地点装配起爆药卷。（2）爆破母线要妥善地挂在巷道的侧帮上，并且要和金属物体、电缆、电线离开一定距离；装药前要试一下爆破母线是否导通。（3）装药前应检查顶板情况，撤出设备与机具，并切断除照明以外的一切设备的电源，照明灯及导线也应撤离工作面一定距离。（4）检查工作面20m范围内瓦斯含量，并按《煤矿安全规程》有关规定处理。（5）装药时要细心地将药卷送到眼底，防止擦破药卷、装错雷管段号、拉断脚线。有水的炮眼，尤其是底眼，必须使用防水药卷或药卷加防水套，以免受潮拒爆。（6）装药、联线后应有爆破员与班、组长进行技术检查，作好爆破前的安全布置。（7）爆破后要等工作面通风散烟后，爆破员率先进入工作面，并经检察认为安全后方能进行工作。（8）发现瞎炮应及时处理，如瞎炮是由联线不良或错联所造成，则可重新联线补爆；如不能补爆，则应在距原炮眼0.3m外钻一个平行的炮眼，重新装药爆破。巷道掘进的通风工作在巷道掘进中，为了提供足够的新鲜空气，稀释和排除各种有害气体，调节气候条件，创造一个良好的工作环境，保护工人健康，保证生产安全，都必须进行机械式通风。并且保证井下采掘工作面进风流中的成分，氧气不低于20％，二氧化碳不低于0.5％。掘进工作面的风量应符合下列规定：1、爆破后15分钟内能把工作面的炮眼排出；2、按掘进工作面同时工作的最多人数计算，每人每分钟的新鲜空气量不应小于4m3；3、风速不得小于0.15m/s；4、混合式通风系统的压入式通风机，必须在炮眼全部排出工作面后方可停止运转。3.1确定通风方式通风的目的和通风的方式：掘进巷道是通风的目的有两个：一个是把爆破以后产生的有害气体在较短时间内排除工作面；另一个是经常提供给工作面新鲜空气，排除掘进时产生的粉尘及瓦斯，降低工作面温度，使工人有良好的工作面条件。在岩层中单孔掘进时，最广泛的是采用局部扇风机进行工作面通风。有以下三种通风方式。压入式通风布置要求：局部通风机安装在进风巷道中，距回风口不小于10m，并安装在专用台架上，离轨面高度不小于0.3m，必须明确专人管理局部通风机，保证其正常运转。要使用低噪音局部通风机或加装消音器；大断面长距离掘进巷道通风要装备对旋式式局部通风机；要采用阻燃、抗静电风筒，其出风口至掘进工作的距离，煤与煤岩巷道应小于5m；岩巷应小于10m。优点：1、局部通风机设在新鲜风流中，通过局部通风机为新鲜风流，安全性高2、风筒出口射流的有效射程大，排出工作面炮烟和瓦斯的能力强3、可使用柔性风筒。缺点：炮烟沿巷道流动，劳动卫生条件较差，且排出巷道中炮烟的时间较长。适用条件：1、无瓦斯岩巷的掘进通风方式可采用压入式也可以采用混合式2、煤巷、煤岩巷及有瓦斯涌出巷道的掘进通风方式都应采用压入式。抽出式通风布置要求：局部通风机应安装在回风巷道中，距回风口的距离不小于10m，应使用刚性风筒，吸风口至掘进工作面的距离距煤岩巷道应不小于5m，巷道应不小于10m。优点：炮烟和瓦斯由风筒排出，不污染巷道中的空气，故劳动工作条件好。缺点：1、污浊风流通过局部通风机，安全性差2、有效吸程小，排出工作面炮烟能力较差3、风筒的漏风使巷道内的新鲜风流被吸入风筒中，是无益的4、只能使用刚性风筒或带刚性圈柔性风筒。适用条件：1、不能用于有瓦斯的岩巷掘进2、煤巷掘进时尽量采用双巷掘进。混合式通风布置要求：压入式局部通风与抽出式局部通风的风筒的及入口的距离必须大于10m。优点：兼有压入式通风的优缺点。但因为抽出式局部通风机必须通过污浊风流，同样存在安全性的缺点。所以这种通风方式适用于瓦斯涌出量很低的大断面长巷掘进通风。适用条件：1、无瓦斯的岩巷掘进2、瓦斯涌出量较大区域或煤与瓦斯（二氧化碳）突出煤层，掘进通风方式均不得采用混合式3、采用混合式通风时，必须制定安全措施，并报基建公司（矿务局）总工程师批准。本次施工选用混合式通风。3.2选择局扇和风筒（一）局部风扇的选择：要求其体积小、效率高、噪音低，风量、风压可调，坚固、防爆。这里选用较新型的BKJ66-1子午加速型系列局部通风机效率更高、噪声较低（低6~8dB）。常用5.5kw和11kw两种。局扇启动及运转时注意事项：1、局扇应断断续续启动，不要一次启动，避免风压冲击，风筒容易脱节或吊环附落。2、二台局扇串联时，须等第一台局扇启动运转正常后，再开另一台，切不可同时开动。3、正常运转后，检查声音是否正常，机体是否震动或颤动。4、要经常检查风筒，是否脱节、挤压、扭折、破裂、脱挂及漏风现象，并及时进行处理。（二）风筒的选择：风筒分为eq\o\ac(○,1)刚性：铁风筒、玻璃钢风筒，直径400~1000mm，一节3meq\o\ac(○,2)柔性：胶质或塑料，直径300～600mm，一节10m。风筒规格如下表3-1所示：表3-1本次施工选中压风机配套选用胶布风筒（含胶30％），抽风机配套选用带有刚性骨架的可伸缩性风筒。这种通风机是在柔性风筒内每隔一段距离，加钢丝圈或螺旋形钢丝圈。可用于抽出式通风，又具有可伸缩的特点。3.3通风设备的布置通风距离在200m以内选用直径为400mm的风筒；通风距离为200～600的选用直径500mm的风筒；通风距离在500～1000m选用直径600～800mm的风筒；通风距离在1000m以上选用直径为800～1000mm的风筒。3.4通风管理工作独头长距离通风的关键是最大限度地保持风筒平、直、稳，减少漏风和降低阻力，并保证风机的正常运转。一般应做到以下几点：（1）阻止和减少漏风。方法主要有减少接头，改进接头形式，消除针眼漏风，发现破口应及时修补等（2）降低通风阻力。方法主要有：采用相同直径的风筒，保证风筒吊挂质量，消除风筒内的积水，采用大直径风筒或双风筒并联供风等，必须拐弯时，应尽可能使拐弯平缓或采用铁制弯头。（3）保证局部通风机的安全正常运转。方法主要包括：注意电动机的保护，实现局部通风机的风电闭锁；采用双回路或单独供电，保证正常运转；为了保证局部通风机最大风量和风压，叶轮和外壳间隙不得少于2mm；局部通风机开启时，应先断续开听几次，再使风机转入运行，以避免风筒破裂或接头被拉开；局部通风机必须指定人员负责管理，定期检查，及时处理发现的问题。岩石装运工作巷道施工中，岩石的装载与运输是最繁重、最费工时的工序，一般情况下他站掘进循环时间的％35-50％,。因此做好装岩与运输工作，对提高劳动效率，加快掘进速度、改善劳动条件和降低成本具有重要意义。4.1岩石装运工作的重要性装岩是快速掘进的主要工序巷道施工中，岩石的装载和运输是最繁重。最费时的工序，一般情况下它占掘进循环时间的QUOTE。它的速度快慢,直接影响掘进进度、效率和成本，因此作好装岩与运输工作，对提高劳动效率，加快掘进进度、改善劳动条件和降低成本有重要的意义4.2装岩机型号和数量的确定选择装岩机考虑的因素是比较多的，主要包括巷道断面积的大小；装岩机的装载宽度和生产效率，适应性和可靠性，操作、制造与维修的难易程度；与其他设备的装岩机得造价和效率等。铲斗后卸式装载机，构造简单，适应性好，但生产能力为25-40m3/h，装岩方式不合理，间歇作业，效率低，容易起扬尘，装岩宽度小，要求有熟练的操作技术，一般应用于单轨巷道。铲斗侧卸式装载机，铲取能力大，生产效率高。对大块岩石、坚硬岩石的适应性强；履带行走，移动灵活，装载宽度大，清底干净；操作简单、省力，但是构造复杂，造价高，维修要求高，间歇装岩，适应于断面积为12m3以上的双轨巷道。耙斗装载机，构造简单，维修操作容易；可适用于斜巷、平巷以及煤巷、岩巷等，但是它的体积大移动不方便，妨碍其他机械使用，间歇装岩，且底板清理不干净，人工辅助工作量大，耙齿和钢丝绳损耗量大，效率低，应用于单轨巷道较为合理。蟹爪式、利爪式转载机的装岩动作连续，可与大容量、大转载能力的运输设备和装岩机使用，生产效率高，但是构造复杂，造价高，蟹爪与铲板易损耗，装坚硬岩石时，对制造工艺和材料耐磨要求高。本次施工选择型号为ZLC-50型侧卸式装载机一台。以下是ZLC-50型侧卸式装载机的主要性能：一、采用双摇臂反转六连杆机构，掘起力大、铲切有力、作业效率高；

二、液压系统空流损失小，热平衡改善，液压件使用寿命长；

三、工作装置动作平稳快速，作业循环时间短，生产率高；

四、匹配合理，联合工况牵引力大。

五、双涡轮液力变矩器，可减少档位数，方便操作。单杆操纵变速系统，操纵简便。

六、卸载高度高、卸载距离大、转弯半径小、作业灵活，适应各种场合作业要求。

七、四轮双管路钳盘式制动，后置储气罐，保证操作更安全可靠。

八、采用恒流开式回路，高低速转向性能一致，直线行驶平稳，轻便灵活。

九、配备潍柴WD61567G3、上柴D6114ZGB、C6121ZG09e等功率强大的四冲程、六缸、涡轮增压发动机和性能优越的建德桥箱，能适应各种恶劣工况；

十、整机外形优美流畅，驾驶室采用新型复合装饰材料，配备冷暖空调，视野更开阔。4.3确定巷道掘进调车和运输方式巷道掘进调车采用活动错车场调车方式。为了缩短调车时间，将固定道岔改为翻框式调车器，浮放道岔等专用调车设备，这些设备可紧随工作面向前移，能经常保持较短的吊调车距离，装载机的工作时间可达30%～40%。浮放道岔结构简单，可以移动，现场可自行设计与加工。两台装载机同时装岩的情况下使用方便。翻框调车器具有结构简单、重量轻、移动方便等优点，可以保证调车位置接近工作面，为独头巷道快速掘进创造了有利条件。运输方式采用胶带转载机：结构简单，长臂较短，行走方便，可适应弯道装岩。如下图4-1：4.4装岩机与调车设备在巷道中的布置胶带转载机在轨道上随工作面推进而向前接长延伸，侧卸式装岩机比较灵活，如下图所示布置：图4-2：支护工作为了保证巷道围岩的稳定，防止出现围岩垮落或产生过大变形，无法满足正常的生产的安全要求，巷道掘进后一定都要立即进行支护。从目前各类支护形式及支护效果上来看，巷道支护主要分为三种类型：第一种为被动支护形式，包括木棚支架、钢筋棍凝土支架、金属型钢支架、料石碹、混凝土及钢筋混凝土碹等；第二类是以各类普通锚杆支护为主，旨在改善围岩应力学性能的积极支护形式，包括锚喷支护，锚网支护等；都三类是以高强预应力锚杆和注浆加固为主的积极主动加固形式，如锚喷支护等，能明显改善破裂岩体力学性能，支护结构整体性好，承载能力高，支护效果好。5.1临时支护巷道临时支护就是在井巷施工中，在掘进工作面架设永久支护之前架设的维护巷道安全和工作空间的一种临时支架，以保护掘进施工人员的安全，在适当时机可改为永久支护。巷道临时支护的特点是，服务期限短，并紧跟工作面；除锚喷支护外，临时支架均可回收复用；若用锚喷作临时支护，则其可以作为永久支护的一部分。井巷临时支护有锚喷支护、锚杆支护、金属拱形支护、金属拱形无腿支护、梯形支护、无腿支护、前探支护、盘式支护等。其特点为：(1)节省坑木；支护简单，节省材料；(2)支护可紧跟工作面，不留空顶，有利于安全；(3)既是临时支护，又是永久支护的一部分，经济安全；掘进工(4)喷射时粉尘浓度较大，需加强防护措施，如可采用潮喷、湿喷或佩戴防尘用具。(5)可以根据岩石情况确定锚杆数量及排列方式；(6)可配合钢带或金属网，以扩大维护顶帮面积。5.2巷道永久支护本巷道结合巷道支护原理、方法，选用锚喷支护施工的方法。喷射混泥土施工，时间沙石料，水泥和速凝剂，水等材料，借助喷射机高速喷敷在岩面上，形成混凝土喷层，用以支护围岩。喷射混凝土层具有一定的轻度和变形能力，是新奥法施工中的标准支护手段，其最大的特点是能立即封闭新开挖暴露出的岩石，能很快获得较高的强度，从而可迅速发挥支护的作用。地下洞室用喷射混凝土支护，不但可避免岩石风化，还可起防渗作用。喷敷在岩石表面的喷射混泥土，具有与岩石固结并加固表面的性能，它可将单个松散岩块胶结在一起，填充岩石的裂隙和凹陷，从而减少隧洞周边应力集中，喷射混凝土层与所支护的岩层共同承受着压力或由局部荷载引起的剪应力，因此，可改善围岩条件。锚杆支护和喷射混凝土支护虽各有优点，但也都有不足之处。锚喷联合支护，恰能做到使两者相互取长补短，互为补充，是一种性能更好的支护形式。锚杆与其穿过的岩体形成承载加固拱，喷射混凝土层的作用则在于封闭围岩，防止风化剥落，和围岩结合在一起，能对锚杆间的表面岩石起支护作用。锚喷支护突破传统的支护形式和支护理论，不再是消极的承受围岩压力，而是尽量保持围岩的完整性，限制岩石的变形、位移和裂隙发展，充分发挥岩体自身的支承作用。把围岩从荷载变为承载，变消极因素为积极因素，这是锚喷支护和一切旧支护形式最根本最本质的差别，也是锚喷支护大大优于其他支护形式的根本所在。锚喷支护的优点：机械化程度高，减轻工人的笨重体力劳动。在平巷和立井施工中，料石砌碹，每个工人一个班搬运料石多则一万多井，而锚喷支护，除喷射手劳动强度较大外，其余工序都是机械操作。随着平巷喷射混凝土简易机械手的推广，以及立井喷射机械手的使用，为实现锚喷支护全部机械化施工打下良好的基础。锚喷支护可以紧跟工作面，取消临时支护，基本上解决支护落后掘进的矛盾。支护后的巷道失修率低，维护方便，并且可以处理冒顶，有利于安全生产。5.3永久支护技术措施及质量要求强度：现场检测，喷大板法或喷模法、现场取样（凿方法或钻取并点荷载试验方法）以及拔出试验法等。厚度：有针探法、打孔尺量或取芯法检测。工程规格尺寸：包括挂线尺量法、激光测距法、超声波测距法等。观感质量：有无漏喷、离鼓现象；有无仍在扩展或危及使用安全的。裂缝；漏水量；钢筋网有无外露；喷射混凝土表面平整密实。工程基础深度检测：《锚杆喷射混凝土支护技术规范》规定：（1）喷射混凝土支护工程应设基础，基础深度不小于100mm。（2）采用机械搅拌，混合料应随拌随用，不掺速凝剂时存放时间不应超过2h，掺速凝剂时存放时间不应超过20min。（3）喷射前应清洗岩面，水灰比QUOTE。（4）速凝剂掺量应通过试验确定。混凝土的初凝时间不应大于5min，终凝时间不应大于10min。（5）分层喷射时，第一层喷射厚度：墙QUOTE，拱QUOTE；下一层的喷射应在前一层混凝土终凝后进行，当间隔时间超过2h，应先喷水湿润混凝土的表面.（6）喷射前应埋设控制喷厚的标志.FQZ混凝土取芯钻机与HQC-40混凝土强度检测仪配合使用，是锚喷支护工程中检测混凝土强度的专用工具。HQC40混凝土强度检测仪主要用于检测锚喷巷道喷射混凝土的强度，亦可检测岩石的强度等级。第六章.巷道掘进的辅助工作6.1工作面压风和水的供应1、压风供应空气压缩机也称压风机，是矿山四大固定设备之一。通过空气压缩机，可将自由空气压缩到所需要的压力而成为压缩空气，用以驱动风动机具，如风动凿岩机、风镐、抓眼机、风水泵等，在矿山岩巷开拓中广泛应用的喷混凝土技术，也用压缩空气作喷射动力。此外，矿山还经常用压缩空气进行清理水仓，驱动副井上下口的风动设备和主井上下口的风动设备。空气压缩机站要设在用风负荷中心，尤其要靠近主要用风地点，一般布置在井口不超过50m处，以缩短供风路线和减少压力损失；站址应设在空气洁净、通风良好的地方，与易长生尘埃和废气的地方不小于50m，并位于全年住封口处，此外还有注意噪音问题空气压缩站应远离办公区，生活区。2、水的供应：掘井巷道必须采用湿式钻眼，爆破喷雾、装岩洒水更综合防尘措施。因此，掘井工作面处风压供应外，还必须有供水系统。矿井的供水系统是由地面和井下的管网系统组成。掘井工作面同时使用风水的较多，并且装卸、移动频繁。为了提高钻眼工作的效率和各种工序互不影响，必须配舍专用的通风、供水系统，并且予以恰当的布置。6.2工作面排水1.根据《煤矿安全规程》要求必须有工作和备用的管路，各掘进工作面必须保证有两趟排水管路，其中一趟必须紧跟工作面迎头，一趟可滞后50~100米，因采掘工作面预计最大涌水量为450m³/h，为了满足最大涌水量，工作面铺设的管路最低为8寸排水管路。采掘工作面相对固定水仓处必须有两趟排水管路直接排至采区水仓。2.排水管路应敷设在巷道非人行侧，距地板不小于50cm，并对每节管路对应编号，每3m用管卡子吊挂一次，保证吊挂水平牢固。3.管路搭接处要按实际情况使用法兰或快速管接头连接，保证管路的严密性。4.出水口的管路应安设水泵控制阀和闸阀。5.各工作面的压风管路建议更换成六寸管路，作为一趟备用排水管路，在遇突水紧急情况时，压风管路直接变更为排水管路。6.采区排水系统敷设管路必须与水泵相匹配，能够在20小时排出采区24小时最大涌水量。6.3工作面供电1.井下不得带电检修、搬迁电气设备、电缆和电线。检修或搬迁前，必须切断电源，检查瓦斯，在其巷道风流中瓦斯浓度低于QUOTE时，再用与电源电压适应的验电笔检查；检验无电后，方可进行导体对地放电。控制设备内部安装有放电装置的，不受此限。所有开关的闭锁装置必须能可靠地防止擅自送电，防止擅自开盖操作，开关把手在切断电源时必须闭锁，并悬挂“有人工作，不准送电”字样的警示牌，只有执行这项工作的人员才有权取下此牌送电。2.操作井下电气设备应遵守下列规定：1)非专职人员不得擅自操作电气设备。2)手持式电气设备的操作手柄和工作中必须接触的部分必须有良好的绝缘。3.容易碰到的、裸露的带电体及机械外露的转动和传动部分必须加装护罩或遮栏等防护设施。4.电气设备不应超过额定值运行，防爆电气设备入井前，检查其“防爆合格证”，“产品合格证”，“煤矿矿用产品安全标志”及安全性能；检查合格并签发合格证后，方准入井。5.移动变电站和设备列车上的机电设备突出部分同巷道支护间的距离不应小于0.25米，同运输机的距离为0.7米(检修方便)。6.4工作面测量工作巷道的测量是指巷道掘进时的测量工作。在现代矿井，为保证均衡、安全生产