关于矿山的设计

井巷工程设计（课程设计）班级：金属矿开采技术专业2010级设计人员：文字编写：图纸设计：CAD制图：云南国土资源职业学院金属矿开采技术专业二○一一年十二月一、设计目的为了使学生对《井巷工程》课程中所学的基本知识、基本理论和基本方法有个全面、系统的掌握，特进行本井巷技术和施工的设计。通过本设计，学生将对《井巷工程》课程有个更深入的、全面的理解，并学会利用各种工具书和文献资料，以团结协作的方式来解决实际问题，提高学生独立思考、解决实际问题的能力。二、设计的要求1、设计要体现新方法、新工艺和新技术；2、设计的方案要技术上可行，经济上合理；3、设计要有较强的可操作性；4、设计要调理清楚，有理有据，严谨周密；5、设计要有个人的见解。三、设计的组织在指导老师的安排下，全班学生分为八个设计小组，每个小组由5、6名学生组成，设组长一名，负责小组协调管理。每个小组在指导老师的指导下独立完成一个设计任务。设计完成后，由设计指导老师组织进行答辩以评定各个小组的成绩。四、时间安排12月14日—12月23日12月14日布置设计任务，准备设计资料12月15日—12月22日各小组进行设计12月23日设计答辩，总结五、设计任务书设计任务书二：某铅锌矿山年设计能力为30万t。该矿采用斜井开拓，其副斜井的倾角为25°，采用1.5t固定式矿车组提升。该斜井穿过中等稳定的石灰岩层和白云岩层，其坚固性系数f=6～8,斜井需要通过的风量为60m3/秒，斜井掘进中估计用水量2～3m3/小时。巷道内将敷设一趟直径为250mm的压风管，一趟直径为300mm的排水管和一趟直径为200mm的供水管。试进行该斜井直线段的断面设计和施工设计。一、设计的目的为了使我们对《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。提高学生独立思考、认真处事、相互交流、合理解决设计中出现的问题的能力，使我们对《井巷工程》这门课程有了一个全面的认识，对该门课程所学到的知识、技能初步达到一个学以致用的目的。二、设计任务某铅锌矿山年设计能力为30万t。该矿采用斜井开拓，其副斜井的倾角为25°，采用1.5t固定式矿车组提升。该斜井穿过中等稳定的石灰岩层和白云岩层，其坚固性系数为f=6-8，斜井需要通过的风量为60m³/秒，斜井中估计涌水量为2-3m³/小时。巷道内将敷设一趟直径为250mm的压风管，一趟直径为300mm的排水管和一趟直径为200mm的供水管。试进行该斜井直线段的断面设计和施工设计。三．倾斜巷道断面的设计(一).已知参数1).年生产能力为30万吨2).掘进中涌水量2-3m³/小时3).采用1.5t固定式矿车组提升4).斜井穿过中等稳定的石灰岩层和白云岩层,其坚固性系数f=6-85).斜井需风量为60m3/秒6).巷道内敷设直径为250mm的压风管，一趟直径为300mm的排水管和一趟直径为200mm的供水管(二).斜井断面形状及尺寸设计断面形状选择时主要考虑的因素：地压大小、巷道的用途及服务年限、支护材料与方式、巷道施工方法、通风阻力等。由于该斜井穿过中等稳定的石灰岩层和白云岩层，且其坚固性系数f=6-8。所以采用半圆拱形巷道断面。要求规定采用1.5t的固定式矿车组提升，本矿山为铅锌矿，根据矿石比重与密度，我们选取了YGC1.2（6）型矿车，容积为1.2m3，符合1.5t的容重。轨距根据矿山年产量30万t选取了600mm。选取的固定式矿车外形参数如下：轴距600mm，长1400mm，宽1050mm，高1200，车厢长1500，自重0.72t。最小安全间隙根据《井巷工程》书中表1-2选取300mm。由于是副斜井，根据《井巷工程》中第4章“斜井设计与施工”中的规定：运输物料的斜井兼主要人行道时，人行道的有效宽度不小于1.2m，人行道的有效高度不小于1.9m。所以我们选取了1.2m宽的人行道。管路我们选择设在轨道另一侧，离墙50mm，还要防止与机车擦到，这样所以应适当的加宽，根据要求铺设的管道最大的一个直径，我们选择加宽400mm，所以断面的净宽度L=1200+50+1200+400=2850mm，巷道净高度H=f+h3+h5f-半圆拱巷道拱高，mm.h3-半圆拱巷道墙高，mm.h5-巷道铺轨道道渣厚度，mm.经查表取250mm则，选择的半圆拱的半径为1425mm净断面积为S=S1+S1=2.85×1.9+3.14×1.425×0.5≈7.7㎡风速验算：V风=60÷7.7=7.8m/s＜8m/s四、井巷的支护为了保持巷道的稳定性，使巷道在服务年限内，保证其有效的使用空间，首先需防止围岩发生变形或垮落，通常掘进后一般都要进行支护，在巷道施工中，支护工作占有较大的比重，它是与凿岩、装岩并列的主要的工序，其工序进度在一定程度上决定着成巷速度，支护成本常占有巷道工程成本的1/3～1/2.因此。合理选择支护形式，搞好支护工作，对提高成巷进度、降低成本、加快矿山建设有着十分重要意义。斜井有一定的倾角，要注意支护的结构的稳定性，目前我国斜井支护以锚喷支护为主，再加之该斜井通过的中等稳定的石灰岩层和白云岩层，其坚固性系数f=6～8，所以可以采用锚喷支护，且喷的厚度可以为100mm,则掘进面宽度为3050mm。掘进面积为S=S1+S2=3.05×2.15+3.14×1.525×0.5≈9㎡五、道床的选择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。巷道轨枕选择使用地点运输设备轨枕规格／ｋｇ·ｍ１斜井箕斗人车运送液压支架设备车30，381.0t,1.5t22平硐大巷井巷车场8t及以上机车3t及以上矿车2.4Mt/a及以上矿井送液压支架设备车301.0t,1.5t22采区巷道2.4Mt/a及以上矿井送液压支架设备车30,221.0t,1.5t22,15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。常用的轨枕规格见下表。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。轨道结构尺寸导轨型号㎏/m钢筋混凝土轨枕木轨枕H6/mmH5/mmH6/mmH5/mm8,9320(260)160(100)300(250)140(100)11,12320(270)160(100)320(260)140(100)153502003201601835020032016022，24，3040025035020033420250360220选自《井巷工程》表1-8巷道运输量与机车矿车及轨道型号规格关系运输量/万t机车重量/t矿车容重/m3轨距/mm轨道型号㎏/m8人推车0.5-0.66008-98-151.5-30.6-1.260012-1515-303-70.7-1.260015-2030-607-101.2-2.060022-3060-10010-142.0-4.0600,76222-30选自《井巷工程》表1-7由以上表可以可知选用25㎏/m的钢轨，钢筋混凝土轨枕轧面水平高400mm,道渣厚度为250mm轨距为600mm。六、电缆布置的一般要求1、人行道一侧最好铺设动力电缆2、动力电缆和铺设电缆一般不要铺设在人行道一侧。如必须铺设在同一侧，应各自悬挂，且将动力电缆布置在通讯、照明电缆的下方。3、电缆与风水管平行铺设时，电缆要悬挂在管道上方，并隔开300mm以上的距离4、在不连续支护的巷道中，为防止电缆被落石砸坏，应采用木钩或帆布带悬挂，其强度应保证有落石情况，木钩或帆布带能被打断，而不致砸断电缆5、电缆悬挂高度应使矿车掉道时不致撞击电缆，电缆坠落时不致掉在轨道或运输设备上铺设电缆时，两悬挂点间的距离不大于3m，两根电缆的上下距离不得小七、水沟在斜井中，水沟坡度与井巷的坡度相同，断面尺寸，参照平巷水沟的断面尺寸的选取，通常他比平巷水沟断面小得多，但水沟内水流速比较大，因此斜井的水沟一般要采用混泥土浇灌，若服务年限较短，围岩稳固性较好，井筒基本无涌水现象，也克不设水沟，斜井水沟除有纵向水沟外，在含水层下方，胶带机斜井的接头硐室下方以及井底车场和井筒连接处附近，应设横向水沟，总之，斜井整个底板不可以作为矿井的排水的通道，相反，斜井中的水应逐段截住，引往矿井排水系统,然而，由于该矿井的涌水量只有2～3m3/h,在井巷工程课本中86页有明确规定，当涌水量不大（小于5～7m3/h）时，可用气动或电动潜水泵将水排入矿车或箕斗、吊桶中，随同矿石一起提至地面排出，所以我们设计的巷道不用水沟，而采用矿车排水。八、躲避硐室在串车或箕斗提升时，按规定井内不准行人，，但在生产实践中，友必须有人检修抽空检查，维修、为保证检修人员的安全，友不影响生产，只好在斜井井筒内每隔一段距离设置躲避室，躲避硐室的间距在曲线段不超过15m，在直线段不超过30m，硐室的规格可采用宽1～1.5m,高不小于1.9m,深1.2m,位置设于人行道一侧，以便人员出入方便。九、人行道斜井人行道与平巷不同，通常按斜井倾角大小的需要，设置人行台阶与扶手，台阶踏步尺寸可按表4—3选取，一般在坡度为10°～15°时，设人行踏步，15°～35°时，设踏步及扶手，大于35°时，设梯子，扶手常用钢管或塑料管制作，位置应选在人行道一侧，距斜井井壁80～100mm,距轨道道渣面垂高约900mm,表4-3斜井台阶尺寸台阶尺寸斜井坡度16°20°25°30°台阶高度（r)120140160180台阶宽度（h)420385340310台阶横向长度600600600600但是，运输物料的斜井兼主要行人时，人行道的有效宽度不小于1.2m.人行道的有效高度不小于1.9m,十、斜井井筒断面布置形式1、管道和水沟布置在人行道一侧，这种布置方式，管路距轨道稍远一些为好一旦发生跑车或掉道事故，管路不易被砸坏，而且管道架在水沟上面，断面利用较好，缺点是出入躲避洞，因管道妨碍，不够安全和方便2、管道和水沟布置在非人行道一侧，这种情况下管道靠近轨道，容易被跑车或掉道砸坏，但出入方便，安全。3、管道和水沟分开布置，管道设在人行道一侧，它与前面1的内容相同，但是需要加大人行道侧宽度4、管道与水沟分开布置，管道设在非人行道一侧，它与2中相同，但人行侧宽度适当加宽。串车斜井难免发生掉道和跑车事故，因此在设计应尽量不要将管道和电缆设在串车提升的井筒中，尤其是在提升频繁的矿井中十一、斜井井筒断面布置要求斜井井筒断面形状和支护形式的选择与平巷基本相同，但斜井时矿井的主要出口，服务年限长，因此斜井断面形状多采用拱形（半圆拱形、圆弧拱形或三心拱形）断面，用混泥土支护或喷锚支护斜井井筒断面布置，系指轨道，人行道、水沟和管线等相对位置而言，井筒断面的布置原则，除与平巷相同之外，还要考虑以下几点1、井筒内提升设备之间及设备与管道、电缆、侧壁之间的间隙，必须保证提升的安全，同时还要考虑到升降最大的可能性2、有利于生产期间井筒的维护、检修清扫，及人员通行的安全与方便3、在提升容器发生掉道或跑车时，对井内的管道或其他设备的破坏应降到最低的程度4、串车斜井一般为进风（个别也作为回风井）井筒断面要满足通风要求十二、矿车的选型要求规定采用1.5t的固定式矿车组提升，本矿山为铅锌矿，根据矿石比重与密度，我们选取了YGC