《井巷设计与施工》课程设计(DOC)

《井巷设计与施工》

课 程 设 计

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2012 年 12 月 21 日

设 计 条 件

某矿年设计能力为500万吨，低瓦斯矿井，采用分列式通风，其最大涌水量为300m3/h。通过该矿第一水平南翼运输大巷的涌水量为260m3/h，采用ZK20--9/550架线式电机车牵引5t底卸式矿车运输。大巷穿过的岩层为中等稳定，岩石的坚固性系数f=4~6，埋深800m，长1450m，大巷需通过的风量为38m3/s。巷道内敷设一趟直径为200mm的压风管、一趟直径为100mm的水管及通讯、动力、信号电缆各一趟。

该巷道的施工进度要求：240米/月。

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目 录

一、巷道断面施工图设计 ........................................................................................ 4

（一）巷道断面形状 ......................................................................................... 4 （二）道床参数 ................................................................................................. 4

1、巷道钢轨型号 ........................................................................................ 4 2、轨枕规格 ................................................................................................ 4 3、道碴高度 ................................................................................................ 4 （三）管线布置位置 ......................................................................................... 4 （四）巷道净断面尺寸 ..................................................................................... 4

1、巷道净宽度 ............................................................................................ 4 2、巷道净高度 ............................................................................................ 5 3、巷道净断面积 ........................................................................................ 6 （五）巷道的风速验算 ..................................................................................... 6 （六）支护参数 ................................................................................................. 6 （七）水沟参数 ................................................................................................. 7 （八）巷道掘进断面尺寸 ................................................................................. 7 （九）巷道断面特征表 ..................................................................................... 7 （十）每米巷道工程量及材料消耗量 ............................................................. 8 二、巷道施工技术措施 ............................................................................................ 8

(一)钻眼爆破工作 ............................................................................................. 8

1、选择钻眼机具 ........................................................................................ 8 2、爆破器材 ................................................................................................ 9 3、编制巷道掘进爆破图表 ...................................................................... 10 3、通风设备的布置 .................................................................................. 17 4、通风管理工作 ...................................................................................... 18 （三）岩石装运工作 ....................................................................................... 18

1、岩石运装工作的重要性 ...................................................................... 18 2、每一循环出矸量 .................................................................................. 19 3、装岩机型号和数量的确定 .................................................................. 19

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4、巷道掘进调车和运输方式 .................................................................. 20 （四）支护工作 ............................................................................................... 22

1、临时支护方式及其施工 ...................................................................... 22 2、巷道永久支护 ...................................................................................... 22 （五）巷道掘进的辅助工作 ........................................................................... 25

1、工作面压风和水的供应 ...................................................................... 25 2、工作面排水 .......................................................................................... 25 3、工作面的供电 ...................................................................................... 26 4、工作面的测量工作 .............................................................................. 26 5、临时轨道及管路接长的时间安排 ...................................................... 26 (六)编制巷道施工循环图表 ........................................................................... 26

1、确定循环作业方式 .............................................................................. 26 2、每个循环各工序的工作量 .................................................................. 27 3、一循环各工序所需的时间 .................................................................. 27 4、编制循环图表 ...................................................................................... 29 （七）施工劳动组织 ....................................................................................... 29 （八）技术经济指标 ....................................................................................... 30 （九）巷道施工布置图 ................................................................................... 30

1、巷道施工断面图 .................................................................................. 30 2、巷道施工纵剖面图 .............................................................................. 31 3、巷道临时支护断面图 .......................................................................... 31 4、巷道永久支护断面图 .......................................................................... 31

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一、巷道断面施工图设计

（一）巷道断面形状

大巷穿过的岩层为中等稳定，岩石的坚固性系数f=4～6，埋深800m。该巷道要求服务年限长，通风阻力小。因此选用圆弧拱形巷道断面，而为了简化设计和方便施工，选用半圆拱行巷道断面。

（二）道床参数

1、巷道钢轨型号

采用ZK20--9/550架线式电机车牵引，5t底卸式矿车运输，要求钢轨轨距为900mm，因此钢轨型号应选用30kg/m。（根据课本P9表1-4） 2、轨枕规格

采用钢筋混凝土轨枕，轨距900mm，轨枕全长1200mm，全高145mm，上宽170mm，下宽200mm。（根据课本P9表1-5） 3、道碴高度

由于选用钢轨型号为30kg/m，因此取道床总高度为360mm，道碴高度取200mm，道碴面致轨道面垂高取160mm。（根据课本P10表1-6）

（三）管线布置位置

压风管和水管设置在人行道一侧，压风管在下，水管在上，压风管下部距水沟盖板高度为1.8m。通讯和信号电缆也设置在人行道一侧，电缆悬挂在管道上方，电缆下部与水管上部距离为0.4m，且取电缆两个悬挂点间的距离为3m。动力电缆布置在人行道另一侧，距离道碴面2.0m。

（四）巷道净断面尺寸

1、巷道净宽度

巷道直线段净宽度B由三部分组成，分别是非人行道一侧宽度a、人行道的宽度c、运输设备的最大宽度A和两列对开列车最突出部分之间的距离t。

由于巷道内需安设电机车，因此非人行道侧的宽度a可取0.6m。《煤矿安全规程》规定，从巷道道碴面1.6m的高度内，人行道的宽度c不小于0.8m，因此可取巷道人行道宽度c为0.8m。根据课本P4表1-1可知，电机车的最大宽度A为1.6m。《煤矿安全规程》规定，两列对开列车最突出部分之间的距离

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t不小于0.2m，此外，在采区装载点t不小于0.7m，在矿车摘挂钩地点t不小于1.0m。

根据公式B=a+2A+c+t，计算得巷道直线段净宽度为4.8m。

考虑到矿车在弯道上运行时，由于车体中心线和线路中心线不相吻合，会发生车辆外角外伸和内侧车帮内移现象。所以计算出直线段净宽度后，还需将上述安全间隙适当加大。根据井下实测和理论计算，内侧和外侧均加宽0.2m。与曲线段两端相连的直线段也需加宽，由于采用电机车运输，因此取4m。双轨曲线段巷道两条轨道中心线间距，比直线段两条轨道中心线间距加宽0.3m，即0.5m。同时，两轨道中心线间距加宽起点从两端直线段开始，其长度取5m。 2、巷道净高度

拱形巷道的净高度H系指自道碴面至拱顶内沿或锚杆露出长度的垂直高度，即H=h0+h3-hb。 式中：h0：拱形巷道拱高 h3：拱形巷道的墙高 hb：巷道内道碴高度

由于采用半圆拱巷道断面，因此拱高h0为巷道净宽度的一半，即2.4m。根据课本P10表1-6，取道碴高度hb 0.2m，道床总高度hc取0.36m，道碴面至轨道面垂高ha为0.16m。

拱形巷道的墙高h3的确定：（根据课文P6表1-2）

（1）按架线电机车导电弓子要求计算：h3≥h4+hc-[（R-n）2-（K+b1）2]½ h4：从轨面起电机车架线高度，取2.0m； hc：道床总高度，为360mm； R：拱形巷道半径，为2.4m；

n：电机车导电弓子顶端两切线的交点处与巷道拱壁间最小安全间隙，取300mm；

K：导电弓宽度的一半，取K=360mm；

b1：轨道中心线与巷道中心线间距，为½（t+A），即0.9m； 计算得拱形巷道的墙高h3≥0.68m。

（2）按管道的装设高度要求计算（双轨电机车）：

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h3≥h5+h7+hb-[R2-（A/2+m1+D/2+b1）2]½ h5：从道碴面起至管道悬吊高度，为200mm； h7：管道悬吊件总高，取900m；

m1：电机车距管道间安全间距，取300mm； D：管道接头处最大直径200mm； 计算得拱形巷道的墙高h3≥1.94m

拱形巷道的墙高由上述计算方法中最大值决定，即1.94m，取h3=2.0m。 3、巷道净断面积

半圆拱巷道净断面积S=B（0.39B+h3-hb），经计算得净断面积为17.7m2。

（五）巷道的风速验算

根据《煤巷安全规程》，查课本P8表1-3可知，电机车巷道允许风速为，最高8m/s,最低1m/s。但是，为使矿井增产留有余地和经济风速的要求，一般不选用表1-3中所列的最高风速。同时，《煤炭工业设计规程》规定，矿井主要进风巷的风速一般不应大于6m/s。

风速计算公式：v=Q/S

Q:根据设计要求通过该巷道的风量，为38m/s； S:巷道的净断面积，为16.0m2；

计算得风速为2.375m/s,符合安全规程规定。

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（六）支护参数

岩石平巷服务年限较长，因此可采用锚喷支护，它具有施工速度快、机械化程度高和成本低等优点。

根据围岩松动圈理论，松动圈为400mm～1000mm的为较稳定围岩，松动圈为1000mm～1500mm的为一般稳定围岩。因围岩稳定系数f为4～6，因此可取围岩松动圈厚度为1000mm。锚杆长度可按组合拱理论计算，公式如下：

l·tgabtg

式中 l——锚杆的有效长度，m； b——组合共厚度，即1000mm；

α——锚杆在松散体中的控制角，取45°；

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a——锚杆的间排距，取a=800mm， 计算得，锚杆有效长度为1.8m。

本巷道采用锚喷支护，巷道净宽B为4.8m，穿过中等稳定围岩，服务年限长，因此，选用锚固可靠、锚固力大的螺纹钢树脂锚杆，每根锚杆安装2个药卷，锚杆长2000mm，杆体为Φ18mm螺纹钢，取混凝土喷射厚度T1为100mm，锚杆锚深l为1800mm，矩形布置，锚杆间排距均为800mm，加托板固定，锚杆外露岩面长度T2为100mm，锚喷厚度T为100mm。

（七）水沟参数

水沟布置在人行道一侧，并加设盖板。水沟盖板顶面与道碴面平齐，水沟底板掘进标高比巷道壁基础标高高出70mm。水沟纵向坡度与巷道坡度相同，即4‰其中巷道横向水沟一侧坡度为2‰，并在水沟侧面壁上每隔一定距离开设Φ50mm泄水孔。水沟断面为矩形断面，采用现浇混凝土进行支护。

岩石平巷最大涌水量为300m3/h，根据课本P11表1-7可知，水沟净尺寸如下：宽500mm，深450mm，净断面面积为0.225m2，掘进断面面积为0.272m2。每米材料消耗量如下：盖板钢筋为2.036kg/m，盖板混凝土0.0323m3/m, 水沟混凝土为0.152m3/m。

（八）巷道掘进断面尺寸

根据课本P12表1-8常用拱形巷道断面计算公式（锚喷支护）。 巷道设计掘进高H1=H+hb+T=1.6+0.2+T=1.9m；

巷道计算掘进高H2=H1+δ，δ为计算掘进断面允许加宽值，取75mm，所以巷道计算掘进高H2=1.975m；

巷道设计掘进宽度B1=B+2T=4.8+0.2=5.0m； 巷道计算掘进宽度B2=B1+2δ=5.0+0.15=5.15m； 巷道设计掘进断面积S1=B1(0.39B1+h3)=19.75m2； 巷道计算掘进断面积S2=B2(0.39B2+h3)=20.65m2；

（九）巷道断面特征表

围岩 断面/m 2设计掘进尺寸/mm 喷射 锚杆 厚度T 净周长/m 7

类设计 别 净 掘进 宽B1 高H1 /mm 形式 外露长排列度T2 /mm 螺纹钢 方式 间排锚深距/mm /mm 矩形 800 1700 18 15.94 /mm 直径Ⅲ 17.7 19.75 5.0 1.9 100 树脂锚杆 100 （十）每米巷道工程量及材料消耗量

（1）拱和墙掘进体积V1=S1³1=20.65m3；

（2）墙脚掘进体积V2= 0.2(T+δ)³l=0.2³（0.1+0.075）=0.04 m3； （3）巷道喷射材料消耗量V0=[1.57(B2－T1)T1+2h3²T1]³l=1.20 m3； （4）墙脚喷射材料消耗V0’=0.2T1=0.02 m3； （5）每米喷射材料消耗V3=V0+V0’=1.22 m3；

（6）锚杆数量N=(P1-0.5M)/M2，其中P1为计算锚杆消耗周长，P1公式为P1=1.57B2+2h3=12.09m，计算得N=18.27根； （7）钢筋重量N*[l*π(d/2)2*ρ]=65.70kg 式中 l——锚杆长度，l=1.8m d——锚杆直径，d=18mm

ρ——锚杆材料密度，ρ=7850kg/m3 （8）树脂药卷消耗量N´=2*N=36.54支； （9）粉刷面积Sn=1.57（B2-2T）+2h2=13.8m2；

计算掘进 工程量/ m 围岩 类型 巷道 墙脚 3材料消耗/mm 锚杆 数量 /根 托板数量 /个 喷射材料/ m 18.27 18.27 1.22 3粉刷锚杆 钢筋/kg 树脂药卷/支 36.54 13.8 面积 /㎡ Ⅲ 20.65 0.04 65.70 二、巷道施工技术措施

(一)钻眼爆破工作 1、选择钻眼机具

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采用平巷掘进凿岩法，为达到月进度240m，可采用气腿式凿岩机，钻眼时可在同一工作面布置多台气腿式凿岩机同时钻眼，钻眼与装岩平行作业，机动性强，辅助工时短，便于组织快速施工。

根据课本《井巷设计与施工技术》P298可选用型号为YT-26的气腿式凿岩机，其主要性能如下：

项 目 阀型 机重 气缸直径 活塞行程 冲击功 扭矩 冲击频率 耗风量 长度 凿岩速度 气腿长度 气腿质量 整机质量 单 位 —— kg mm mm J N/m 次/min m³/min mm mm/min mm kg kg YT-26气腿式凿岩机 控制阀 26 75 70 >70 >15 2050 <3.5 690 290～410 1700 15 41.1 对于平巷掘进凿岩，可以选用一字型钎头，它具有冲击力集中、凿入深度大、凿速较高、制造和修磨工艺简单等优点。此外，它价格便宜，配套的锥形钎、凿岩机便宜，便于携带。可采用型号为直径为38mm的E(YK20)一字型钎头。

凿岩机台数可根据巷道宽度来确定，每0.7m宽配备一台。巷道计算掘进宽度为5.15m，所以可配备7台气腿式凿岩机同时作业。 2、爆破器材

2.1炸药的选择

选用2号抗水岩石铵梯炸药，配合使用8号Ⅴ段毫秒电雷管。 组分和性能

单位 9

2号抗水岩石铵梯炸药 铵 梯恩梯 木粉 沥青 石蜡 % % % % % % g/cm3 mm mL cm m/s 85±1.5 11±0.5 3.2±0.5 0.4±0.1 0.4±0.1 ≤0.3 0.95～1.10 ≥12 ≥298 ≥5 ≥3200 WNO 2密度 猛度 做功能力 殉爆距离 爆速 2.2药卷规格

项目 长度 直径 重量 2.3放炮器

单位 cm mm kg 数值 17 32 0.15 选用型号为MFB-80A的电容式发爆器，其技术特征表如下：

项目 引发能力 峰值电压 主电容量 输出冲能 供电时间 最大外阻 3、编制巷道掘进爆破图表 3.1炮眼深度的确定

由于使用钻速较高的气腿式凿岩机，采用锚喷法支护，在同一时间内可以完成更多的工作，钻速眼深的关系曲线在2m变化范围内变化不大，因此采用

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单位 发 V μF A2²ms ms Ω 发爆器 80 950 40*2 27 4-6 260 中深孔爆破更为合适。

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：

LlN·k·n·

式中： l——炮眼深度，m； L——计划月进度，L=240m；

N——每月实际用于掘进的天数，N=30天； k——正规循环率，取k=0.9； n——每日完成掘进循环数，取n=3； η——炮眼利用率，取η=0.85；

l=240÷（30³0.9³3³0.95）=3.5m

3.2炮眼数目和总炸药量 3.2.1炸药消耗量

单位炸药消耗量可根据课本P20中表1-11确定，岩石普氏系数为4-6，设计掘进断面积为19.75，由此查得，单位炸药消耗量为1.35kg/m3.

3.2.2炮眼数目

炮眼数目可用下式进行估算：

NqSmaP

式中N——炮眼数目；

q——单位炸药消耗量，q=1.35kg/m3； S——巷道掘进断面积，S=19.75 m2； m——每个药卷的长度，取m=17cm=0.17m； η——炮眼利用率，η=0.85；

a——装药满度系数，取a=0.6； P——每个药卷的重量，P=0.15kg；

N=1.35³19.75³0.17³0.85÷（0.6³0.15）=47.84，取N=58个。 3.2.3总装药量

总装药量为单位炸药消耗量与凿岩体积的乘积，即： Q=S²l²q=19.75³3.5³1.35=93.32kg

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3.3掏槽方式和工作面炮眼布置

若采用斜眼掏槽，则炮孔方向不易掌握，眼深受巷道宽度，不便于多台凿岩机同时作业，因此，采用直眼掏槽较为合理。其炮眼深度不受巷道断面大小，适合于中深孔爆破，爆破的岩石块度均匀，岩石抛离不远。本次设计采用菱形掏槽。

掏槽眼应尽量布置在软弱岩石中，严格保持炮眼平行、间距相等。钻孔时钻等直径炮孔，间距为炮眼直径的4倍，岩石越坚硬，间距越小。岩石越坚硬或炮眼越深，空眼数目应适当增加，反之亦然。为了改善炮眼抛掷能力，掏槽眼可采用反向连续装药结构，装药长度占炮眼长度的75%。

辅助眼间距和最小抵抗线约为700mm，炮眼方向垂直于工作面，装药满度系数为0.6。

底眼爆破较为困难，有积水时容易造成盲炮，要求爆破后便于铺设临时轨道，并应将水沟同时爆出。底眼间距控制在700mm左右，底眼眼口比巷道底板高出150mm，眼底应低于底板150mm，抛碴爆破时需将炮眼深度加深200mm左右。底眼装药系数为0.6。

在辅助眼爆破后需进行光面爆破，以保证巷道成型规整，减少掘进超挖量，从而使围岩受爆破震动小，增加围岩自身承载能力，有利于锚喷支护，较少出现危石，有利于安全作业。

光面爆破应达到三条标准：岩石上留下具有眼痕的周边眼数不小于其总数的50%；超挖尺寸不大于150mm，欠挖不得超过质量标准规定；岩石上不应有明显的炮震裂隙。

布置周边眼时需合理选择最小抵抗线和间距，两者之间存在着以下关系：

mEW

m——炮眼密集系数；

E——周边眼间距，取550mm，在巷道交岔点或曲线部分可适当减小； W——最小抵抗线；

由于选用的是2号岩石硝铵炸药，硬度系数为4～6的岩石中每米炮眼装药量为200～300g/m，药卷采用直径为25mm的细药卷，采用不耦合装药法。

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对于辅助眼和掏槽眼采用反向连续装药，对于周边眼和底眼采用空气间隔装药。联线方式为串联，雷管要求是同种类、同工厂、同期出厂，并要求康铜桥丝雷管，其电阻差不能大于0.3Ω，镍鉻桥丝雷管不得大于0.5Ω。 3.4装填结构和爆破网络 3.4.1装填结构

对于掏槽眼、辅助眼和底眼采用反向连续装药，结构图如下：

对于周边眼，采用空气间隔分节装药，其结构图如下：

3.4.2爆破网络

在每个孔的孔底布置雷管，连线方式则采用串联，即在每一圈炮孔外接一个延期雷管，总共V段；第 I段起爆中心眼，第Ⅱ段起爆掏槽眼，第Ⅲ段起爆一圈辅助眼，第Ⅳ段起爆二圈辅助眼和底眼，第V段起爆周边眼。 3.5编制爆破图表 3.5.1爆破原始条件： 序号 1 2 3 4 5 名称 掘进断面 岩石普氏系数 工作面瓦斯情况 工作面涌水情况 炸药和雷管的类型 单位 ㎡ % m³/h 数量 19.75 4～6 无瓦斯 300 2号岩石炸药 毫秒延期雷管 3.5.2炮眼排列及装药量：

每个炮眼装药量 炮眼 眼号 名称 眼数 m 个

合计 起爆联线卷数个 重量 kg 装药结构 顺序 方式 眼深 药卷 长度 装填m 率/% 13

1 2-5 6-16 17-30 31-39 40-58 中心眼 掏槽眼 辅助眼 二圈眼 底眼 周边眼 合计 1 4 11 14 9 19 58 3.7 3.7 3.5 3.5 3.5 3.5 205.2 4 15 12 12 12 6 0.66 2.63 2.10 2.10 2.10 2.10 75 60 60 60 60 4 60 132 168 108 114 586 0.6 9.00 19.8 25.2 16.2 17.1 87.9 反向连续装药 反向连续装药 反向连续装药 反向连续装药 反向连续装药 空气间隔装药 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅴ 串联 串联 串联 串联 串联 串联 3.5.3预计爆破效果及炮眼布置图如下：

名称 炮眼利用率 每循环工作面进尺 每循环实体岩石 炸药消耗量 每米巷道炸药消耗量 每循环炮眼总长度 每立方米岩石雷管消耗量 每米巷道雷管消耗量 单位 % m m³ kg/m³ kg/m m/循环 个/m³ 个/m 数量 85 2.975 58.76 1.50 29.55 172.72 0.99 22.86 14

3.6钻眼爆破工作组织

1．钻眼工作必须严格按照爆破图表所要求的眼位、方向、深度和角度进行，并组织好凿岩机的分区、分工作业，以保证钻眼质量和提高钻眼速度。

2.凿岩台车钻孔：合理的安排辅助凿岩台车钻孔的设备，做到衔接紧凑，提高凿岩台车利用率，以提高巷道掘进速度。

3.掘进工作面同时使用风、水的设备较多，并且装卸、移动频繁。为了提高钻眼工作的效率和使各种工序互不影响，必须配备专用的供风、供水设备，并且予以恰当的布置。

4. 爆破结束后要通风15～20min，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。

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（二）巷道掘进的通风工作

1、确定通风方式

压入式通风，具有冲散和排除工作面炮烟及沼气速度快，并且可以采用软而轻质的风筒等优点。而抽出式通风与压入式比较，其优缺点正好想反，并且一般轻型轴流式通风机不能通过有沼气地气体。因此，采用压入式通风方式较为合理。但是采用压入式通风时，工作面后部空气污染较严重，因此较长的独头巷道不宜采用，而应该采用抽出式或者混合式。

2、局散和风筒的选择

2.1局扇的选择

局扇的选择要根据实际通风距离和掘进工作面所需有效风量来确定。在实际生产中，通常不进行局扇的选择计算，而是根据经验选取局部扇风机。由课本《矿井通风与空气调节》P162表8-10得到掘进工作面局部扇风机与风筒配套使用的经验数据：

通风距离 /m <200 300 <300 有效风量 /m³²min-1 60～70 60～70 120 60～70 300～500 120 120 60～70 500～1000 60～70 120 >1000 1500 60～70 250 选用风筒 /mm 385 385 460～485 460～485 460～485 600 460～485 600 600 600 800 BKJ型 BKJ60-No4 BKJ60-No4 BKJ60-No5 BKJ60-No5 BKJ60-No5 BKJ60-No5 BKJ60-No5 BKJ60-No5 BKJ60-No5 BKJ60-No5 JBT-52 BKJ60-No5 28 1 选用局部通风机 JBT型 JBT-4141 JBT-42 JBT-51 JBT-51 JBT-52 JBT-51 JBT-51 JBT-52 JBT-51 功率/kW 2 4 5.5 5.5 11 5.5 11 5.5 11 11 台数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 16

2000 500 1000 BKJ60-No5 28 1 2.2风筒的选择

对于抽出式通风，需采用刚性风筒，或带刚性的柔性风筒。而对于压入式通风，则可采用柔性风筒，或者是带刚性的柔性风筒，它轻便、可伸缩、折装运搬方便。

各类风筒规格数据如下：

本次设计，给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。这种风筒是在柔性风筒内每隔一段距离，加钢丝圈或螺旋形钢丝圈。

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、通风设备的布置

3.1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。

适用条件：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；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。

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3.2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。

适用条件：不能用于有瓦斯的岩巷掘进；煤巷掘进时尽量采用双巷掘进。 3.3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。

适用条件：无瓦斯的岩巷掘进；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。 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。

（三）岩石装运工作 1、岩石运装工作的重要性

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35%～50%。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

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2、每一循环出矸量

每一循环除矸量可按下式计算：

V式中：V——每一循环出矸量；

S·LN·k·n

S——掘进断面积，S=19.75㎡； L——月进度，L=240m；

N——每月用于掘进工作的天数，N=30； n——每日完成掘进循环数,n=3； V=（19.75³240）÷（30³3³0.9）=58.76m³ 3、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。

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。

本次设计因选用气腿式凿岩机钻凿炮孔，因此配套使用耙斗装载机。这种机械化作业线结构简单，机械性能可靠，机电维修技术水平要求不高，初期投资少，激动灵活。耙斗装载机配备胶带转载机，可缩短调车时间，提高装载机

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的生产效率。根据《井巷设计与施工技术》P316表7-12，选用型号为P-30B的耙斗装载机。生产能力为35～50m³/h，因此配备一台便可满足进度要求。其技术特征表如下：

项 目 生产能力 铲斗容积 长度 宽度 工作时最大高度 行走机构 轨距 设备总功率 质量 宽³高 4、巷道掘进调车和运输方式 4.1调车方式

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，将固定道岔改为平移调车器，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%，比固定错车场提高10%左右。因此可选用菱形浮放道岔调车方式。其中，由于掘**巷为巷道，因此平移调车器选用风动调车器。

单 位 m³/h m³ mm mm mm mm kW kg m³m P-30B装载机 30～50 0.3 6600 2045 1950 轨轮 600 17 4500 2.5³2

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风动调车器示意图

4.2运输方式

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。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。

4.3提高装岩生产率的措施

（1）积极推广和研究装岩、运输机械化作业线，不断提高装载机工时利用率，缩短循环中的装岩时间。

（2）积极选用和研制高效能的装岩机，在现有设备中，要根据巷道断面大小选用装岩机。对于双轨巷道尽量选用大型耙斗装岩机、ZLC-60型侧卸式装岩机或蟹爪式装岩机等大型装载机。一般情况下应避免同时使用两台装岩机或大断面选用生产能力小的装岩机。

（3）做好爆破工作。当岩石的块度均匀、适宜，堆放集中，且底板平整时，装岩机的效率较高。如ZC-20B型铲斗式装岩机当块度小于200～500mm时工作效率最高。部分转载机当岩石块度大于500mm，则无法正常工作。

（4）发展一机多用设备，如钻眼、装岩机，钻眼、装岩、锚杆安装机，转载与运输和卸载合一的仓式列车。

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（5）加强装岩调车的组织管理工作。

①提高装岩机司机操作技术，加强作业线的维修保养，以保证装岩熟练，减少故障。

②严格执行工种岗位责任制，保证各工种密切配合，工序衔接迅速。 ③保证稳定的电压或合理提高风动装岩机风压。

④保证轨道质量，经常维护，提高行车速度，减少矿车调道事故。 ⑤坚强调度工作，及时供应空车。 5、装岩机与调车设备在巷道中的布置

由采用的是双轨运输和采用P-30B的耙斗装载机，所以采用的活动错车场应在掘进工作面后方的40m布置，并随着工作面的推进而推进；装岩机则 布置在工作面。

（四）支护工作

1、临时支护方式及其施工

选用锚喷临时支护，此支护方法支护比较及时，砌碹时没有拆除临时支架的危险，临时支护期间可以释放地应力。同时，锚喷支护既可起临时支护的作用，又是永久支护的一部分。

由于围岩中等稳定，因此可以采用喷射混凝土的方式作为临时支护，喷射时只喷射永久支护时所需厚度的一半，即50mm。 2、巷道永久支护

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2.1永久支护施工所用的设备及其数量 2.1.1凿眼与安装锚杆

支护时凿眼机械采用气动锚杆钻机，支护所用锚杆采用砂浆锚杆，用锚杆注浆罐注水泥砂浆。可采用MJ-2型锚杆注浆罐，容积为20L，每小时可灌注50～60个锚杆孔。

进选用MQT-120/2.7-A型气动锚杆钻机，因为广泛适用于岩石硬度≤f8的巷道，既可钻顶板锚杆孔，又可搅拌和安装树脂药卷类锚杆，无需其他设备，即可实现锚杆螺母一次安装拧紧，达到初锚预紧力的要求。具有体积小，重量轻，操作简单，维护方便等特点。齿轮式气动马达，运转稳定，可靠性高。其主要技术参数如下：

项 目 单 位 MQT-120/2.7-A气动锚杆钻机 0.4-0.63 0.5 220 120 210 ≥560 4.4 8 0.6-1.2 ≤95 19:22 2457±50 1126±50 50 工作气压 额定气压 额定转速 额定转矩 失速转矩 空载转速 耗气量 最大推力 冲洗水压力 噪 声 钻尾六方尺寸 整机最大高度 整机最小高度 整机重量 2.1.2喷混凝土机械

Mpa Mpa r/min N.m N.m r/min m3/min KN Mpa dB（A） mm mm mm Kg 为降低粉尘及降低回弹率，采用HPC-V型潮式喷机，喷射机旁平均粉尘浓度为10mg/m³，喷拱顶平均回弹率为10%。根据课本P46表1-17可知，其主要技术特征如下表： 序号 1 2

项 目 生产能力 适用混合料含水率（水灰比） 23

单位 m³/h % HPC-V型喷射机 4～6 7（0.35） 3 4 5 6 7 8 粉状速凝剂添加量（占水泥量） 最大骨料直径 输料管径 额定工作风压 耗风量 最大输送距离 水平 垂直 功率 % mm mm MPa m³/min m m kW mm mm kg 2.5～7.0 25 50 0.4 5～8 200 40 5.5 YB132M2-6 600（900） 1400³750³1250 650 9 10 11 12 电机 型号（660/380V) 轨距 外形尺寸（长³宽³高） 重量 2.2永久支护与掘进工作在时间和空间上的相互关系

永久支护和掘进工作在时间上采用掘支顺序作业方式，一掘一锚。在空间上，掘进工作面超前于永久支护工作面30～40m。 2.3永久支护的施工工艺、技术措施

锚喷支护工艺流程： 钻眼→ 穿杆→ 注浆→ 喷层；喷射混凝土工艺流程：过滤石子、沙子→ 秤重→ 加水泥→ 搅拌→ 运料→ 上料→ 喷射；

喷混凝土材料要求如下：水泥采用425号硅酸盐水泥（密度为3.10-3.20g/cm3）；为减少有害粉尘和防止收缩裂缝，采用粒度大于0.35mm的中、粗砂，并且含水率不小于5%；粗骨粒选用坚硬的碎石，其粒径根据喷混凝土机的最大允许粒径进行选择，为减少回弹，可采用15mm的粒径；喷混凝土的水要求水质洁净，不含杂质；喷混凝土掺剂采用红星一型或711型粉状速凝剂。

喷混凝土的主要指标为：强度不低于20MPa，初凝时间5min，终凝时间10min左右，回弹率低，早期强度高。因此水泥用量控制在400kg/m³左右，其水泥:砂:石子为1:2.3:2.3，水灰比为0.4，速凝剂掺量为水泥用量的3%，掺量不超过4%。

由于采用潮喷机，因此风压控制在0.17Mpa左右，水压比风压大0.1MPa左右，喷嘴与受喷面的距离为1.0m，喷射时尽量垂直工作面喷射。喷射顺序为分段从强向上喷射，并且自下而上的一次喷射厚度逐渐减小。在复喷时，有

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速凝剂的硅酸盐水泥温度在15～20℃之间时，间隔时间为20min，如果不加速凝剂应隔4h后才能复喷。

（五）巷道掘进的辅助工作

1、工作面压风和水的供应

用局部通风机把新鲜风流经过风筒压入工作面，污浊空气沿巷到排出。局部通风机安装在巷道进风侧，据掘进巷道口不得小于10m，风筒末端距工作面的距离不得超过5m。

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。

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。

工作面的水通过巷道的100mm水管进行供水，分风、分水器通过集中胶管与主干管连接，便于移动，并分别采用滑阀式和弹子式阀门，是风动设备装、卸方便。

工作面风水管理布置图如下：

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。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，距地面高度不小于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

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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。 3、工作面的供电

（1）手持式电气设备的操作手柄和工作中须接触的部分须有良好的绝缘。 （2）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。

（3）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。

（4）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。 4、工作面的测量工作

测量定位眼工作：掘进巷道时，用中线指示巷道的掘进方向，用腰线控制巷道的坡度。工作面上的炮眼布置，应以巷道中线为基准，准确地定出周边眼、辅助眼和掏槽眼的位置，并做好标志。腰线通常设在巷道无水沟侧的墙上，距轨面标高为1.0m。腰线可用倾斜仪挂在腰线上来延长。

中线的测量普遍使用激光指向仪，在巷道掘进中，激光指向仪牢固地固定在距工作面100m以外的巷道顶板的中心线位置上。 5、临时轨道及管路接长的时间安排

轨道末端距工作面的距离应保持在10m左右,。由于临时轨道采用24kg/m的钢轨，每节长8m，因此每掘进8m左右应铺接一节，铺轨作业与钻眼工作同时进行。管路（压风管、水管、风筒）的接长与装岩、转运同时进行。

(六)编制巷道施工循环图表

1、确定循环作业方式

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采用多工序交叉平行作业，即在同一工作面，在同一循环时间内，凡能同时施工的工序，尽量安排使其同时进行，不能全部进行平行施工的工序也可使其部分平行。为满足施工进度，掘进与永久支护在空间上两者相距30m，该段距离内采用临时支护。

巷道循环作业方式确定为单循环，日工作制度采用“三八制”，每天三个工作班，每班工作八小时，每班完成一个循环。 2、每个循环各工序的工作量 （1）钻眼工作

工作面同时布置多台气腿式凿岩机同时工作，每循环钻50个炮孔，每循环工作进尺为2.67m，则每循环钻眼总长度为133.5m。 （2）爆破作业

巷道施工采用光面爆破技术。使用2号岩石硝铵炸药428卷，毫秒延期电雷管50个，全断面一次爆破。每循环实体爆破岩石52.67m³，炸药消耗量为.2kg。

（3）支护工作

每循环进尺为2.67m，而锚杆间排距为800mm，每排需布置锚杆15根，因此平均每循环需布置3.34排锚杆，共50根。喷射混凝土体积共计20.78m³。 3、一循环各工序所需的时间

（1）一个循环所需时间。在所需的全部工作时间中，扣除能够与其他工序平行作业的时间，便是一个循环所需的时间T，在实际工作中，为了防止难以预见的工序延长，应考虑留有10%的备用时间，即：

T=1.1（T1+T2+φT3+T4+T5+T6+T7）

式中 T——循环总时间，min；

T1——交时间，min，取T1=15min； T2——装岩工作时间，min； T3——钻眼工作时间，min；

Φ——钻眼与装岩不平行作业系数，因采用顺序作业方式，所以取1； T4——装药连线时间，min；

T5——放炮通风时间，min，取T5=20min；

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T6——支护时间（包括临时支护与永久支护）

T7——掘进准备时间，T7取=20min；

（2）装岩时间T2可按下式计算：

60SLT2P式中 S——掘进断面积，㎡； L——炮眼平均深度，m； η——炮眼利用率；

P——实测装岩机生产率，m³/h（实体）

计算可得，装岩时间T2为80min； （3）钻眼时间：

T3t1t2式中 L——炮眼平均深度，L=3.5m；

NLmv

m——同时工作的凿岩机台数，m=7台； V——凿岩机的实际平均钻速，v=0.35m/min。 计算得钻眼时间T3为83min。

（4）装药联线时间T4，与炮眼数和同时参加装药联线的工人组数有关：

NtT4A

式中 N——工作面炮眼总个数，个；

t——一个炮眼装药所需时间，min/个，取t=1min； A——在工作面同时装药的工人组数。 计算得装药连线时间为30min。

（5）支护时间T6包括锚杆打眼安装和混凝土喷射，分两组人员同时进行锚杆打眼和安装，一个锚杆所需时间取5min，每米巷道锚杆消耗量为18.27根，因此每个循环锚杆量为54.35根，则一个循环所需时间共计136min。混凝土喷射时间取60min。

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因此，一个循环总时间：T=1.1³（15+80+83+30+15+136+60+20）=482.9min，约8小时。

4、编制循环图表

（七）施工劳动组织

采用正规循环作业方式，掘进,支护工作面上按照作业规程与循环图表的规定，在一定时间，以一定人力和技术设备，保质保量的完成规定的全部工序和工程量，并保证有节奏的周而复始的进行生产。

采用“三八”制的工作制度，劳动人员安排表如下： 工种 班次 打眼 装药 检查 放炮 装岩 运输 支护 验收 一 7 4 1 1 3 3 6 1 二 7 4 1 1 3 3 6 1 三 7 4 1 1 3 3 6 1 合计 21 12 3 3 9 9 18 3 29

铺轨 运料 机修 班长 工长 合计 4 5 1 1 1 38 4 5 1 1 1 38 4 5 1 1 1 38 12 15 3 3 3 114 （八）技术经济指标

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 项 目 全月工作天数 月进尺 月循环总数 日进尺 日循环数 每班进尺 每班循环数 每循环进尺 月循环率 掘进直接工效率 每米巷道炸药消耗量 每米巷道雷管消耗量 每米巷道水泥消耗量 单 位 天 m 个 m 个 m 个 m m³/工 Kg/m 个/m Kg/m 技术经济指标 30 240 90 8.925 3 2.975 1 2.975 0.9 1.55 29.55 22.86 532 （九）巷道施工布置图

1、巷道施工断面图

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2、巷道施工纵剖面图

3、巷道临时支护断面图

4、巷道永久支护断面图

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