《煤矿立井井筒及硐室设计规范+GB+50384-2016》详细解读

《煤矿立井井筒及硐室设计规范GB50384-2016》详细解读目录contents1总则2术语和符号3基本规定5井筒装备6井筒支护7硐室目录contents附录A混凝土井壁内力及承载力计算附录B井塔（架）影响段井壁计算附录C法兰盘的连接及计算附录D不均匀压力作用下的井壁圆环内力及钢筋配筋计算附录E半球和削球式井壁底计算附录F半椭圆回转扁球壳井壁底计算目录contents附录G钻井法凿井井筒钢板-混凝土复合井壁计算本规范用词说明引用标准名录修订说明011总则确保煤矿立井井筒及硐室设计的安全性和经济性。统一煤矿立井井筒及硐室设计的技术要求。促进煤矿建设的标准化和规范化。1.1规范目的和意义01021.2适用范围适用于不同地质条件和采矿方法的煤矿。适用于新建、扩建和改建的煤矿立井井筒及硐室设计。安全原则确保设计满足安全生产的要求，防止事故发生。经济原则在满足安全要求的前提下，力求降低工程造价。环保原则减少对环境的破坏和污染，实现绿色矿山建设。1.3设计原则国家有关法律法规和方针政策。煤矿安全规程、煤炭工业矿井设计规范等相关标准。地质勘探报告、矿井开拓方案等设计基础资料。1.4设计依据022术语和符号指从地表通向地下矿体，供人员、设备、材料、矿石等进出的垂直或倾斜的通道，是矿山生产的重要基础设施。井筒一种垂直的井筒，用于提升煤炭、矿石、废石等，以及通风、排水等。立井在井筒或巷道中开凿的，用于安装设备、存放材料、供人员休息等的空间。硐室为维护井筒、巷道、硐室的稳定和安全，而采取的支撑、加固措施。支护2.1术语H井筒深度，表示从地表到井底的垂直距离，单位通常为米（m）。D井筒直径，表示井筒的内径或外径，单位通常为米（m）。V井筒容积，表示井筒内部空间的体积，单位通常为立方米（m³）。σ支护强度，表示支护结构对围岩的支撑力，单位通常为兆帕（MPa）。Q涌水量，表示单位时间内流入井筒的水量，单位通常为立方米/小时（m³/h）。2.2符号033基本规定123材料选用应符合工程设计要求和国家现行标准规定。材料的力学性能、耐久性和稳定性应满足使用要求。材料的运输、储存和使用应保证质量，减少损耗。4材料0102044.1混凝土混凝土的强度等级应符合设计要求，且不低于C20。混凝土的原材料应符合国家现行标准，且应经过试验验证。混凝土的配合比应通过试验确定，且应满足施工性能和强度要求。混凝土的浇筑、振捣和养护应符合施工规范要求。03钢筋的材质应符合国家现行标准，且具有出厂合格证。钢筋的加工、焊接和绑扎应符合施工规范要求，且应保证钢筋骨架的稳定性。钢筋的直径、根数和间距应符合设计要求，且应满足施工规范要求。钢筋的防锈、防腐蚀处理应符合设计要求，且应保证钢筋的使用寿命。4.2钢筋钢材的材质应符合国家现行标准，且具有出厂合格证。钢材的规格、尺寸和厚度应符合设计要求，且应满足施工规范要求。钢材的加工、焊接和组装应符合施工规范要求，且应保证钢结构的稳定性和安全性。钢材的防锈、防腐蚀处理应符合设计要求，且应保证钢材的使用寿命。010203044.3钢材玻璃钢的材质应符合国家现行标准，且具有出厂合格证。玻璃钢的加工、制作和安装应符合施工规范要求，且应保证玻璃钢制品的密封性和耐久性。4.4玻璃钢玻璃钢的厚度、强度和刚度应符合设计要求，且应满足使用要求。玻璃钢的防老化、防腐蚀处理应符合设计要求，且应保证玻璃钢的使用寿命。木材砖瓦砂石防水材料4.5其他常用材料01020304应选用符合设计要求的木材种类和等级，且应经过防腐处理。应选用符合设计要求的砖瓦种类和等级，且应保证砖瓦的强度和耐久性。应选用符合设计要求的砂石种类和规格，且应保证砂石的干净、无杂质。应选用符合设计要求的防水材料种类和等级，且应保证防水层的连续性和密封性。045井筒装备03井筒中心线及提升中心线确定井筒中心线位置，使提升容器在井筒中平稳运行。01井筒断面形状与尺寸根据矿井设计生产能力、井筒提升方式及装备标准确定。02井筒内装备布置考虑提升容器、钢丝绳、罐道、管路、电缆、梯子间等设施的布置，确保安全、高效。5.1井筒平面布置罐道类型与规格根据矿井条件、提升容器类型及提升方式，选择合适的钢丝绳罐道。罐道布置与固定确保罐道在井筒中布置合理、固定可靠，防止提升容器在运行过程中发生摆动或撞击。罐道张力与调整保持罐道适当的张力，定期进行调整，确保提升容器的稳定运行。5.2钢丝绳罐道罐道梁类型与规格根据刚性罐道类型及井筒条件，选择合适的罐道梁。罐道与罐道梁的安装与维护确保刚性罐道和罐道梁安装牢固、维护方便，保障提升容器的安全、高效运行。刚性罐道类型与规格根据矿井条件及提升要求，选择合适的刚性罐道。5.3刚性罐道和罐道梁梯子间类型与规格根据矿井条件及安全要求，选择合适的梯子间类型及规格。梯子间布置与固定确保梯子间在井筒中布置合理、固定可靠，方便人员通行和检修。梯子间安全防护设置必要的安全防护设施，防止人员坠落或受伤。5.4梯子间过放保护装置类型与设置01根据矿井条件及提升要求，选择合适的过放保护装置并正确设置。稳罐装置类型与设置02根据提升容器类型及运行要求，选择合适的稳罐装置并正确设置。过放保护和稳罐装置的试验与维护03定期对过放保护和稳罐装置进行试验和维护，确保其性能可靠、有效。5.5过放保护和稳罐装置管路及电缆的敷设方式根据井筒条件和提升要求，选择合适的管路和电缆敷设方式。管路及电缆的固定与保护确保管路和电缆在井筒中固定可靠、保护得当，防止其受到损伤或影响提升安全。管路及电缆类型与规格根据矿井条件及输送要求，选择合适的管路和电缆类型及规格。5.6管路及电缆的敷设03定期检查与维护定期对井筒装备进行检查和维护，及时发现并处理腐蚀问题，确保其长期稳定运行。01腐蚀原因分析分析井筒装备腐蚀的主要原因，包括环境因素、材料因素等。02防护措施制定针对腐蚀原因制定相应的防护措施，如选择耐腐蚀材料、进行表面处理、加强通风排水等。5.7井筒装备的腐蚀与防护056井筒支护03支护材料应满足相关标准的要求，具有足够的强度和稳定性。01井筒支护设计必须确保井筒在使用期间的稳定性、安全性和耐久性。02支护结构应根据地质条件、水文条件、井筒用途、施工方法和使用年限等因素确定。6.1一般规定普通凿井法井筒支护主要采用钢筋混凝土或砖石等材料。支护结构应满足井筒的承载能力和稳定性要求，同时考虑施工方便和经济性。钢筋混凝土支护可采用现浇或预制装配的方式施工，砖石支护应采用错缝搭接的方式砌筑。6.2普通凿井法井筒支护冻结壁的设计应满足井筒施工和使用期间的稳定性和安全性要求。冻结管的布置、冻结温度和时间等参数应根据地质条件和水文条件确定。冻结凿井法井筒支护是利用人工制冷技术，在井筒周围形成冻结壁，以承受水土压力并隔绝地下水。6.3冻结凿井法井筒支护钻井凿并法井筒支护是利用钻机在地面钻孔，然后下套管固井，形成井筒的一种施工方法。套管的设计应满足井筒的承载能力和稳定性要求，同时考虑套管的连接方式和密封性能。固井材料应选用具有高强度和耐久性的水泥浆或其他材料。6.4钻井凿并法井筒支护010203沉井凿井法井筒支护是利用沉井作为支护结构的一种施工方法。沉井的设计应满足井筒的承载能力和稳定性要求，同时考虑沉井的制作、下沉和封底等施工过程。沉井下沉过程中应采取有效的纠偏措施，确保沉井的垂直度和位置准确。6.5沉井凿井法井筒支护帷幕凿井法井筒支护是利用帷幕作为支护结构的一种施工方法。帷幕的设计应满足井筒的承载能力和稳定性要求，同时考虑帷幕的制作、安装和注浆等施工过程。帷幕材料应选用具有高强度和耐久性的材料，如钢板桩、钢筋混凝土板桩等。注浆材料应选用具有良好可注性和稳定性的浆液。6.6帷幕凿井法井筒支护067硐室123马头门是连接井筒和巷道的重要部分，其位置应选择在稳定岩层中，并采用合理的结构形式以确保安全。马头门位置与形式马头门应采用有效的支护和加固措施，以提高其承载能力和稳定性，防止发生冒顶、片帮等事故。马头门支护与加固马头门的尺寸应根据井筒提升系统和巷道运输系统的要求确定，同时考虑人员通行、设备运输等需要。马头门尺寸与通过能力7.1马头门井底煤仓应具有足够的容量和合理的结构形式，以满足矿井生产需要，并便于清仓和处理堵仓事故。井底煤仓设计箕斗装载硐室布置箕斗装载设备选型箕斗装载硐室应布置在井底煤仓附近，方便箕斗装载和卸载，同时考虑人员操作和设备维修的需要。箕斗装载设备应根据矿井生产能力和提升系统要求选型，确保其安全可靠、经济合理。0302017.2井底煤仓及箕斗装载硐室03撒煤硐室通风与防尘撒煤硐室应设置良好的通风系统，防止粉尘积聚和飞扬，保障作业人员的健康和安全。01撒煤硐室位置与形式撒煤硐室应设置在箕斗装载硐室附近，方便清理撒落的煤炭，其结构形式应满足安全和使用要求。02清理撒煤设备选型清理撒煤设备应根据撒煤量和清理要求选型，确保其高效、可靠、易维护。7.3箕斗立井井底清理撒煤硐室水窝应设置在罐笼立井井底附近，用于收集井筒淋水和涌水，其结构形式应满足排水和清理要求。水窝位置与形式排水设备应根据水窝容量和排水要求选型，确保其排水能力满足生产需要。排水设备选型水窝应定期进行清理，防止杂物和淤泥积聚，影响排水效果和井筒安全。具体的清理方式和周期应根据实际情况确定。清理方式与周期7.4罐笼立井井底水窝及清理井底水窝设计井底水窝应设置在立风井井底附近，用于收集井筒淋水和涌水。其容量和结构形式应根据实际情况确定，并满足排水和清理要求。立风井井口结构立风井井口应采用合理的结构形式，确保通风顺畅、安全可靠，并满足人员通行和设备安装的需要。排水与防尘措施立风井应采取有效的排水和防尘措施，确保井筒干燥、清洁，防止粉尘积聚和飞扬。具体的排水和防尘措施应根据实际情况确定。7.5立风井井口及井底水窝07附录A混凝土井壁内力及承载力计算应根据井筒受力特点，选择合适的计算模型进行内力分析。内力计算应考虑井筒自重、水压力、土压力、风压力等荷载作用。对于复杂地质条件下的井筒，应进行专门的地质勘察和稳定性分析。内力计算基本规定

承载力计算基本方法承载力计算应采用极限状态设计方法，考虑井筒在不同荷载组合下的承载能力。应根据混凝土材料的力学性能和井筒结构特点，确定合理的承载力计算公式。对于特殊形式的井筒结构，应进行专门的试验研究和论证。配筋设计应根据内力计算结果和承载力要求，确定钢筋的直径、间距和布置方式。配筋设计应满足构造要求和施工方便性，同时保证钢筋与混凝土的粘结性能。对于高应力区或易损坏部位，应加强配筋设计，提高井筒的耐久性和安全性。混凝土井壁配筋设计通过工程应用案例，分析计算方法的准确性和可靠性，为类似工程设计提供参考。针对不同地质条件和工程要求，提供多种计算方案和优化建议。应结合具体工程实例，给出混凝土井壁内力及承载力计算的详细步骤和结果。计算示例与工程应用08附录B井塔（架）影响段井壁计算确保井塔（架）影响段井壁在承受各种荷载时具有足够的安全性、稳定性和耐久性。在计算过程中，通常会对井壁结构、材料性质、荷载分布等进行合理假定，以简化计算过程。计算原则假定条件计算原则与假定荷载类型与组合荷载类型包括自重、风载、地震作用、温度应力等。荷载组合根据不同的工况和设计要求，将各种荷载进行合理的组合，以确定井壁的最不利受力状态。计算方法通常采用有限元法、有限差分法等数值计算方法进行井壁受力分析。计算步骤包括建立计算模型、输入荷载和边界条件、求解计算模型、提取和分析计算结果等。计算方法与步骤对计算结果进行详细分析，判断井壁在各种荷载作用下的安全性、稳定性和耐久性是否满足设计要求。结果分析根据结果分析，对井壁结构进行优化设计或采取加固措施，以提高其安全性和稳定性。结果处理结果分析与处理09附录C法兰盘的连接及计算01020304平焊法兰连接时与管子焊接在一起，结构简单、成本低廉，适用于低压管道。对焊法兰带颈的法兰，与管子对焊连接，密封性好，适用于高压管道。承插焊法兰适用于小口径、高压管道，采用承插焊接方式连接。螺纹法兰适用于小口径、低压管道，通过螺纹连接。法兰盘连接类型根据管道设计压力、温度、介质等条件选用适当的法兰类型。考虑法兰连接处的密封性能，选用合适的密封垫片。根据管道材料、壁厚等因素，确定法兰盘的材料和规格。法兰盘选用原则法兰盘计算方法确定法兰盘的公称直径、压力等级和密封面形式。根据管道设计条件和法兰盘材料，进行法兰盘的强度和刚度校核。根据法兰连接类型，计算法兰盘的厚度、螺栓孔数量和直径等参数。根据需要，进行法兰盘的优化设计，以降低成本和提高可靠性。法兰盘安装注意事项法兰连接处应保持平行，螺栓应对称拧紧，避免偏斜和应力集中。安装完成后应进行压力试验，检查法兰连接处的密封性能。安装前检查法兰盘和密封垫片是否符合设计要求，无损坏和变形现象。安装过程中应注意保护法兰密封面，避免划伤和碰撞。10附录D不均匀压力作用下的井壁圆环内力及钢筋配筋计算03边界条件确定井壁内、外边界的应力状态，以及井壁与围岩的相互作用关系。01计算模型采用弹性力学中的厚壁圆筒模型，考虑井壁在水平方向的不均匀压力作用。02内力分析根据井壁的受力特点，分析其环向应力和径向应力分布规律，并给出相应的计算公式。不均匀压力作用下的井壁圆环内力计算根据井壁圆环内力计算结果，按照相关规范要求进行钢筋配筋设计，确保井壁的安全性和稳定性。配筋原则选择适合井壁受力特点的钢筋种类和规格，如HRB400、HRB500等高强度钢筋。钢筋种类和规格根据井壁圆环内力计算结果和钢筋的力学性能，计算所需钢筋的数量，并给出相应的配筋图。配筋数量在配筋设计中，还需考虑井壁的构造要求，如钢筋的间距、保护层厚度等，以确保施工质量和井壁的安全性。构造要求钢筋配筋计算11附录E半球和削球式井壁底计算假设条件井壁为均匀厚度，井底为半球形，土壤对井壁底均匀分布压力。计算方法根据半球形几何特性和材料力学原理，计算井壁底厚度、应力分布及变形情况。注意事项需考虑井壁与土壤之间的摩擦系数、土壤容重和内聚力等因素对计算结果的影响。半球形井壁底计算假设条件01井壁为均匀厚度，井底为削球形，土壤对井壁底非均匀分布压力。计算方法02采用数值分析方法，如有限元法或有限差分法，对削球形井壁底进行应力分析和变形计算。注意事项03需合理确定削球形的几何参数和土壤压力分布模式，以提高计算结果的准确性。同时，应考虑井壁与土壤之间的相互作用及施工因素对井壁稳定性的影响。削球形井壁底计算12附录F半椭圆回转扁球壳井壁底计算计算假设与简化假设井壁为薄壳结构，忽略井壁厚度对计算结果的影响。井壁底部简化为半椭圆回转扁球壳模型，便于进行数学处理和计算。忽略井壁与周围岩体的相互作用，将井壁作为独立结构进行计算。02030401计算方法与步骤根据井筒设计参数，确定半椭圆回转扁球壳的几何尺寸和形状。采用弹性力学理论，建立井壁底部的应力应变关系方程。通过数值计算方法，求解井壁底部的应力分布和变形情况。根据计算结果，评估井壁底部的稳定性和安全性。井筒设计参数包括井筒直径、井筒深度、井壁厚度等，作为计算的输入条件。材料参数井壁材料的弹性模量、泊松比等，反映材料的力学性质。载荷参数考虑井筒内水压力、地层压力等外部载荷，以及井筒自重等内部载荷。计算参数与取值应力分布展示井壁底部的应力分布情况，识别高应力区域和潜在破坏点。变形情况分析井壁底部的变形情况，判断井壁是否发生过大变形或位移。稳定性评估根据计算结果，评估井壁底部的稳定性和安全性，提出相应的加固或改进措施。计算结果与分析13附录G钻井法凿井井筒钢板-混凝土复合井壁计算123由钢板内衬和混凝土外层构成的井壁结构。钢板-混凝土复合井壁定义具有承载能力高、密封性好、耐久性强等优点。钢板-混凝土复合井壁特点适用于钻井法凿井的立井井筒。钢板-混凝土复合井壁适用范围钢板-混凝土复合井壁概述钢板内衬材料选择根据井筒深度和地质条件选择合适的钢板材料。钢板内衬厚度计算根据井筒内水压、地压等荷载条件计算钢板厚度。钢板内衬连接方式钢板内衬之间采用焊接或螺栓连接，确保连接牢固可靠。钢板内衬设计计算03混凝土外层配筋设计根据混凝土外层的受力情况设计配筋，确保混凝土外层的承载能力和稳定性。01混凝土强度等级选择根据井筒深度和地质条件选择合适的混凝土强度等级。02混凝土外层厚度计算根据井筒内水压、地压等荷载条件以及钢板内衬的承载能力计算混凝土外层厚度。混凝土外层设计计算井壁整体稳定性验算方法01采用有限元法或极限平衡法进行井壁整体稳定性验算。井壁整体稳定性验算内容02包括井壁在竖向荷载、水平荷载和弯矩作用下的稳定性验算。井壁整体稳定性验算结果判定03根据验算结果判定井壁是否满足稳定性要求，若不满足则需对井壁进行优化设计。钢板-混凝土复合井壁整体稳定性验算14本规范用词说明提高沟通效率统一的用词有助于减少沟通障碍，提高各方之间的协作效率。降低风险明确、规范的用词可以降低因理解不当而导致的安全风险和质量问题。保证准确性和一致性规范用词可以确保在设计和施工过程中，各方对术语和定义的理解保持一致，避免歧义和误解。规范用词的重要性遵循国家和行业标准本规范优先采用国家和行业颁布的现行标准、规范中的术语和定义。严谨、准确在描述工程构造、技术要求等方面时，本规范力求用词严谨、准确，避免模糊和歧义。易于理解在保证准确性和严谨性的前提下，本规范尽量使用通俗易懂的语言，方便各方理解和执行。本规范用词原则指连接地面与井下各水平或各采区的垂直或倾斜通道，是煤矿生产中的重要设施。本规范明确了井筒的设计原则、构造要求和技术标准。井筒指位于井筒或巷道内，用于安装设备、进行作业或作为避难场所等用途的空间。本规范对硐室的布局、尺寸、支护等方面提出了具体要求。硐室指为维护井筒和硐室的稳定性而采取的措施，包括锚杆支护、喷射混凝土支护等。本规范根据不同的地质条件和工程需求，推荐了相应的支护方式和参数。支护规范用词示例及解析15引用标准名录主要引用标准《煤炭工业矿井设计规范》GB50