矿山课程设计(终定版).docx

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1、(2014-2015学年第一学期矿山建设工程课程设计说明书*学 院：力学与建筑工程学院$班 级：土木工程2011-10班姓 名： 郭彬荣 学 号： 02110524 指导教师： 刘志强 中国矿业大学二一四年十二月目录第一章 矿井概况3第二章 井筒基岩段施工方案5第三章 钻眼爆破工作7？第四章 装岩提升工作15第五章 支护工作31第六章 井筒施工辅助作业38第七章 施工组织与施工进度44第八章 凿井设备布置48第九章 井筒施工安全技术措施51参考书目53，第一章 概 况1.矿井概况南回风立井场地位于山西省屯留县麟绛镇高店村，距离原屯留煤矿4KM，位于工广西侧，根据现场实测回风立井井口标高为+。南

2、回风立井井筒深，净直径7.5m，净断面 m2，表土及风化基岩段双层井壁支护厚度1200mm，基岩单层井壁段支护厚度500mm，复合支护厚度600mm，井内含壁座2个。南回风立井表土及风化基岩段采用冻结法施工，立井冻结深度174m。具体南回风井井筒技术特征见表1-1。 表1-1.南回风井井筒技术特征表工程名称余吾煤业公司南回风立井井筒矿建工程建设单位山西潞安集团余吾煤业有限责任公司施工单位中煤第五建设公司第一工程处设计单位北京华宇工程有限公司监理单位!序号名称单位回风立井1井口坐标XmYm.130】Zm+2井底设计标高m+3井筒深度m5714井筒净直径m5)井筒净断面m26井筒掘进断面m2（冻结

3、段）/（基岩段）7）井 壁 厚 度mm1200/5008井壁结构双层钢筋砼/素砼9）砼标号C35 地质概况根据余吾煤业进风立井井筒检查钻孔、地质报告所推断回风井揭露的地层，-196-577位于上石盒子组和下石盒子组地层。上石盒子组主要由中细砂岩和泥岩互层组成，厚度为252.20m；下石盒子组主要由砂岩和泥岩互层夹煤线、煤层组成，厚度139.8m；岩体稳定性中等，岩石坚固性系数f=46。水文地质概况mm110风管内径mm冲击38；回转19活塞行程mm45#水管内径mm15冲击功J100钎尾规格mm、B25159冲击频率次/分2300-2700)推进器专用推进器扭力矩Nm65）注油器FY-500A

4、 爆破器材的选择由于立井施工中工作面有积水，因而采用2号岩石水胶炸药。抗杂毫秒延期铁质脚线（揭煤期间用铜质）电雷管，脚线长度。3.3 爆破参数的确定炮眼深度的确定。炮眼深度根据月进度计划计算出来，但计算出来的炮眼深度只能作为参考，还需结合实际条件加以确定。最佳的炮眼深度，应以一定的岩石和施工机具条件下才能获得最高的掘进速度和最低的工时消耗为主要标准。炮眼深度 (3-1)式中L井筒计划月进尺 m，取90m；N每月实际作业天数，考虑设备检修等因素，取26天 n日完成掘进循环数，一天循环数取1； 炮眼利用率，一般取，取； 1月规循环率，一般取，取；为保证井筒施工进度计划，炮眼深度取。炮眼直径及药卷直

5、径确定采用伞钻打眼，采用55mm的炮眼直径以增加装药集中度，提高爆破效率，装药为直径45mm的水胶炸药。掏槽方式及炮眼的布置掏槽方式采用直眼掏槽，考虑到在中硬以上岩层中进行深孔爆破，受岩石的夹制，难于保证良好效果。为此，采用二阶掏槽，布置两圈掏槽，并按圈分次爆破，相邻每圈间距为200500mm左右，由里向外逐圈扩大加深，各圈眼数分别控制在49个左右。由于分阶掏槽圈距较小，炮眼中的装药顶端，应低于先爆眼底位置，并要填塞较长的泡泥，以提高爆破效果。 掏槽眼由表3-1可知FJD-9A伞形钻架钻眼范围，直眼掏槽炮孔布置圈径一般为，采用二阶掏槽，第一圈圈径为，眼深，布置3个炮眼，眼间距为1257mm第二

6、圈圈径为，眼深，布置6个炮眼，眼间距为890mm。;周边眼南回风井井筒净直径为，基岩段支护厚度，所以井筒荒径为，即周边眼轮廓线直径为。立井施工中，应采用深孔光面爆破，这时应将周边眼布置在井筒轮廓线上，眼距为400600mm。为方便打眼，眼孔略向外倾斜，眼底偏出轮廓线50100mm，爆破后井帮沿纵向略成锯齿状。周边眼数计算公式为： （3-2）式中：周边眼数目，个； 周边眼距，取； 井筒荒径，取%代（2）式可得： （个），取45个则周边眼眼间距为：辅助眼辅助眼（崩落眼）界于掏槽眼与周边眼之间，可多圈布置，其最外圈与周边眼的距离要满足光爆层要求，一般以500700mm为宜。也可根据岩石条件与炸药类型

7、，按光面爆破要求进行计算。其余崩落眼圈距取600l000mm，按同心圆布置，眼距为8001200mm左右。根据炮眼密集系数和周边眼眼距593mm，可以计算出最外圈辅助眼与周边眼的距离为593=658mm，取700mm。又根据其余辅助眼圈距取600-1000mm，这里取700mm，这样就可以计算出辅助眼圈数一共（85002700850）700+1=5圈，按同心圆布置，眼距取1000mm。 （3-3）式中：圈径为的辅助眼数目；!布置辅助眼的圈直径， 圈直径为的辅助眼眼距，取1000mm。代入（3）式可得：（个） ，取10个（个） ，取15个（个） ，取19个（个） ，取23个所以辅助眼数目=个炮眼

8、数目的确定由以上计算结果可得：掏槽眼数目为9个，周边眼数目为45个，辅助眼数目为67个。炸药消耗量计算立井井筒净直径，荒径为，掘进断面面积，普氏系数f=5，表3-3.立井掘进每立方米炸药和雷管消耗量定额井 筒净直径/ m?浅 孔 爆 破中深孔爆破f 3f 6f 10f 6%f )，|!！)由上表可知：掘进每立方米炸药消耗量为、雷管消耗量为个。一次爆破岩石体积，所以一次爆破炸药消耗量为，雷管数量为一次爆破岩石体积为：，所以一次炸药消耗量为，雷管数量为个。炮眼装药量计算：辅助眼、式中 -辅助眼装药量掏槽眼由于炸药量比例一般为：掏槽眼：辅助眼：周边眼=3：2：1。所以，式中：-掏槽眼装药量，该装药量

9、是平均量，由于二阶掏槽眼深不同，应计算不同阶的装药量式中：-第一阶掏槽眼装药量-第二阶掏槽眼装药量计算可得 ,周边眼式中： -周边眼装药量)一次爆破炸药消耗量与查表所得消耗量差距不大,所以满足要求装药结构确定、联线及起爆方式确定掏槽眼与辅助眼使用45500mm900g型号药卷，周边眼使用32500mm500g型号的药卷。辅助眼装药量、掏槽眼装药量、周边眼装药量=，第一阶掏槽眼装药量, 第二阶掏槽眼装药量.第一阶掏槽：（卷）取3卷 2第二阶掏槽：（卷）取4卷 辅助眼： (卷)取3卷周边眼：(卷)取2卷由以上计算可知：第一阶掏槽眼采用不耦合连续装药，第二阶掏槽眼采用不耦合间断装药，辅助眼眼采用不耦

10、合间断装药，周边眼眼采用不耦合间断装药。装药结构如图所示。眼空隙间距太大，不能达到水胶炸药引爆范围，所以采用导爆索起爆。 编制爆破图表表3-5 南回风井基岩段爆破原始条件 序 号名 称单 位数 量备 注1井筒直径m表4-1HZ-6型中心回转抓岩机的主要技术特征项目单位技术参数抓斗容积m3）技术生产率m3/h50抓斗重量kg2333片数8闭合直径mm1600张开直径mm2130提升机构提升能力kN提升速度m/s滚筒容绳量m60钢丝绳直径mm15提升风马达功率马力25|回转机构回转速度r/min3-4回转角度度360风马达功率马力进气管直径英寸1.变幅机构变幅平均速度m/s吊盘固定装置手动千斤顶个

11、2液压千斤顶个2工作油压MPa16-17）使用风压MPa压风消耗量m3/min24外形尺寸长mm1170宽mm1400高在吊盘上方mm1675在吊盘下方mm,4860机器重量kg8077适用井筒直径m5-7!确定抓岩生产率及每循环的装岩时间1装岩生产率， （4-1）式中:抓岩机的工时利用率，取；抓斗抓满系数，它与岩石硬度、块度大小有关，取；压气影响系数，压力以为准，每增大生产率可提高7-8，取；抓斗的理论容积，m3；抓岩一次循环时间，s。故得：2.每循环时间，s （4-2）式中：T装岩时间，h；S掘进断面积，m2；k松散系数，取；Q装岩生产率，m3/h；炮眼利用率，取；l炮眼深度，m；故得，

12、提升4.2.1 提升方式的确定提升系统的选择首先应该满足抓岩生产率和立井快速施工的要求，也应该满足车场巷道的施工时的提升要求。此外，凿井提升所需的安装时间最短，操作方便，应能够保证井上下的安全生产，综合本矿井的实际情况，采用两套独立的单钩吊桶提升，并满足后期临时改绞要求。4.2.2 提升设备的选择提升设备的选择包括吊桶容积及附属装置的选择；提升钢丝绳的选择；提升机的选型；提升天轮的选择；提升机电机功率；实际提升能力计算。4.2.2.1.吊桶及附属设备的选择（1）吊桶一次提升循环时间 （4-3）式中：单钩提升时一次提升循环时间，s；吊桶提升高度，m； 井筒终深，m；卸矸台高度，m，取=；吊桶过卸

13、矸台的提起高度，m，取=；吊桶在无稳绳段运行行程，m，取30m；单钩吊桶在工作面摘挂钩操作时间和井上卸矸时间，s；则：单钩提升时为保证井筒快速掘进，工序不冲突，须使提升时间小于抓岩装载一桶矸石的时间，即。（2）计算抓岩机抓岩时间 （4-4）式中：矸石吊桶体积，m3；吊桶装满系数；井筒工作面抓岩机的总生产率，h；（3）计算吊桶容积 （4-5）式中：提升不均衡系数，Ct=；装岩的总生产率；T次提升循环时间，取T=317s；&吊桶容积利用率，取；所以：， 故选用，一套单钩为的吊桶（主提升）一套单钩为3m3的吊桶（副提升）。满足要求。即所选，其技术特征见表4-2。表4-2 吊桶技术特征表吊桶形式￥吊桶

14、容积（m3）吊桶外缘最大尺寸(mm)桶口直径(mm)桶身高(mm)全高(mm)桶梁直径*(mm)重量(Kg)座钩式1850163017003080901530座钩式1650145016502890801049（4）吊桶的附属设备吊桶的附属装置包括钩头连接装置，滑架及缓冲器。根据吊桶参数选择设备型号，其技术特征见表4-3、4、5。表4-3 凿井提升钩头技术规格表形式规格(t)高度(mm)总重(kg)适用钢丝绳直径（mm）使用吊桶容积（m3）$19037-4016031-35表4-4 滑架技术规格表滑架跨距（mm）适用范围高宽之比最大宽度/mm总重量kg吊桶最大容积m3桶体最大外径mm260018

15、50122750196表4-5 缓冲器技术规格表外径(mm)全高(mm)重量(kg)允许最大碰撞速度m/s保护伞直径(mm)适用滑架ABABAB跨距mm重量kg130100590520100137：4.2.2.2. 钢丝绳选择（1）主提升钢丝绳的选择计算主提升钢丝绳的终端荷载 （4-6）提升容器自重 （4-7）:矸石重量 （4-8）式中：吊桶的重量，kg；钩头连接装置的重量，kg;滑架的重量，kg;缓冲绳的重量，kg；标准吊桶容积，m3；-矸石质量，Kg；松散矸石的密度，Rg=1600kg/m3；水的密度，Rsh=1000 kg/m3；Kg矸石的松散系数，Kg=；吊桶的装满系数，=；则有，因此

16、吊桶提升时的终端荷载为：-考虑到用主提提升伞架,验算，所以用计算钢丝绳。计算每米钢丝绳的重量 （4-9）式中：钢丝绳的最大悬垂长度，井筒设计终深，m，取571m；井口水平至井架天轮平台的高度，m，选用MZJ型亭式凿井井架型号为新IV，故取。则：/根据GB/T 20118-2006选用619（a）类钢丝绳，型号为619-38-170，其技术规格如表4-6所示：表4-6 主提升钢丝绳的技术规格表钢 丝 绳公 称直 径 /mm钢丝的直径/mm参考重量Kg/100m钢丝绳公称抗拉强度/MPa.钢丝绳最小破断拉力/kN385851700910由表可得，最小钢丝破断拉力总和 = 钢丝绳最小破断拉力 = 9

17、10=1190KN，即。&验算安全系数即所选钢丝绳满足要求。（2）副提升钢丝绳的选择计算副提升钢丝绳的终端荷载（计算每米钢丝绳的重量每米钢丝绳的重量：根据GB/T 20118-2006选用619（a）类钢丝绳，型号为619-30-170其技术特征见表4-7所示：表4-7 副提升钢丝绳的技术规格表钢 丝 绳公 称直 径 /mm钢丝的直径/mm参考重量Kg/100m*钢丝绳公称抗拉强度/MPa钢丝绳最小破断拉力/kN323491700645由表可得，最小钢丝破断拉力总和 = 钢丝绳最小破断拉力 = 645=.验算安全系数即所选钢丝绳满足要求。4.2.2.3.提升机的选型用于建井的凿井提升机应满足凿

18、井、车场巷道施工和井筒安装的不同要求，故选用双卷筒提升机，以便改装凿井罐笼。提升机的卷筒直径及宽度是选型的主要因素，也要考虑提升机的强度要求，要能提升井下的设备。&（1）提升机卷筒直径的确定 60 900 (4-10)式中：卷筒直径，mm；：提升钢丝绳直径，mm；：提升绳中最粗钢丝直径，mm；主提升：由已选出的提升绳知，=38mm，=，则有： 60=6038=2280（mm） 900=2250(mm)取标准提升机的卷筒直径=3000（mm）故选用2JKZ-3/提升机。副提升：由已选出的提升绳知，=32mm，=，则有： 60=6032=1920（mm） 900=2160(mm)、取标准提升机的卷

19、筒直径=2800（mm） 故选用提升机表4-8 2JKZ-3/和20技术性能表技术性能单位机器型号￥2JK-3/滚筒数量个22直径mm30002800宽度mm1800!2200钢丝绳最大静拉力kN170150钢丝绳最大静拉力差kN140、150钢丝绳最大直径mm4040钢丝破断力总和kN1300?1135最大提升高度m11501230钢丝绳的速度m/s电动机近似最大功率kw1000800两滚筒中心距mm1936滚筒中心高mm1000；1000外形尺寸(长宽高)m（1） 作用在卷筒上的静张力验算 主题升： = 10500 + =，即 170KN,满足要求。 副题升： = 6816 + =即 15

20、0KN，满足要求。4.2.2.4.选择提升天轮， （4-11）|式中：卷筒的直径，mm；钢丝绳的直径，mm；钢丝的直径，mm。主提天轮：所以副提天轮：所以为了天轮平台布置合理主副提选取同型号天轮，选取的天轮技术特征如下表4-9 提升天轮技术特征表轮缘材料天轮直径适用最大钢丝绳)两轴承中心距mm两轴承外缘距mm轴承中心高度mm轴承尺寸长宽高mm全套天轮重量kg公称直径mm外径mm钢丝绳直径mm钢丝直径mm|铸钢25002759720990240&223854.2.2.5.提升机的功率， （4-12）式中：提升机的功率，kw；提升机的最大速度，m/s；提升机减速器的传动功率，一级传动，取；二级传动

21、，取；此处取；对于主提升：&主提升提升机的功率满足要求。对于副提升：副提升提升机的功率也能满足要求。4.2.2.6.计算实际提升能力（1）单钩提升能力计算$单钩提升最大速度提升人时：提升物时：提升机最大速度：速度计算吊桶沿着无稳绳段运行运行速度：；运行距离：取）运行加速及减速阶段加速度：；加速及减速时间：；加速及减速距离：；等速运行距离：；等速运行时间：；总运行时间：吊桶沿有稳绳段运行运行速度：；$运行距离：；运行加速度及减速阶段加速度：；加速及减速时间：；加速及减速距离：；等速运行距离：；等速运行时间：；总运行时间：一次提升停止时间：取70一次提升循环时间：提升能力计算 （4-13）式中：吊

22、桶体积，；提升不均匀系数，取实际一次提升循环时间，s；|所以：（2）后期改为临时罐笼提升速度计算运行速度：；运行加速度及减速阶段加速度：；加速及减速时间：；加速及减速距离：；等速运行距离：；等速运行时间：；总运行时间： 升能力计算 (4-14)式中：矿车容积，取；;2一次提升矿车数，台；提升不均匀系数，取；实际一次提升循环时间，s；所以：4.2.3 稳绳、悬吊天轮及凿井绞车的选择1.稳绳的选择稳绳终端荷载质量为13712kg钢丝绳单位长度重量：& (4-15)式中：吊重，；钢丝绳抗拉强度，取；安全系数，煤矿安全规程规定，导向钢丝绳及稳绳取6，取；导向钢丝绳井内固定点与天轮平台相切点之间的高度。

23、则: 根据GB/T 20118-2006选用619（a）类钢丝绳，型号为619-38-170，其技术规格如表4-6所示：表4-10 稳绳的技术规格表钢 丝 绳公 称直 径 /mm钢丝的直径/mm参考重量Kg/1m钢丝绳公称抗拉强度/MPa钢丝绳最小破断拉力/kN385851700910由表可得，最小钢丝破断拉力总和 = 钢丝绳最小破断拉力 = 910=1190KN，即。（2）悬吊天轮的选择 选择天轮型号，技术参数见下表。表4-11 悬吊天轮技术特征表|天轮直径容许钢丝绳最大直径mm轴承座中心距mm轴承座中心高mm公称直径mm最大外径mm80096040400110 (3)凿井绞车的选择凿井绞车

24、的能力是根据允许钢丝绳最大张力来标定的。故在选用时，除了考虑设备的悬吊方式外，应使悬吊的绳大于悬吊深度。悬吊的终端荷载与钢丝绳的自重之和不超出凿井绞车的最大静引力之值。此外，稳绳还要承担悬吊吊盘的作用，为使同步运行，主、副提升绞车，选择同一型号。所选用凿井绞车为JZ-16/800。;表4-12 凿井绞车技术特征表卷扬能力(t)#卷筒钢丝绳电动机外形尺寸（长宽高)重量(kg)直径(mm)宽度(mm)。容绳量(mm)直径(mm)绳速m/min功率kw转速n/min16|100012508006/330730335832002240,11500排矸4. 卸矸方式：采用座钩式自动卸矸方式。这种翻矸方式

25、具有操作时间短，构造简单，加工安装方便，工作安全可靠等优点。4. 地面排矸方式和设备设置大容量矸石仓，以减少卸排能力与均衡所造成的影响，根据实际情况选择落地式矸石仓。、第五章 永久支护支护形式选择 本矿井采用短段掘、砌单行作业施工方式，围岩较为稳定，涌水量为h，但经预注浆后可控制在允许范围，为实现快速施工不采用临时支护，采用砌筑混凝土永久井壁。永久支护1模板选型本井筒基岩段砌筑采用MJY型金属伸缩式活动模板。所选模板参数如表5-1所示：表5-1 MYJ型金属伸缩式模板基本参数模板直径/m模板块数收缩口数模板质量/t（高度）1512模板的悬吊和凿井绞车的选择1.三绳悬吊，每根钢丝绳的终端荷载为：2.计算悬吊钢丝绳每米重量：可选用187-34-155钢丝绳，其技术规格如下表所示表5-2 187-34-155钢丝绳技术规格直径参考重量kg/m钢丝绳抗拉强度钢丝绳钢丝1555MPamm钢丝被拉断力总和（千克力），不小于34742003.验算安全系数：满足要求，故选用钢丝绳为三根187-34-155。4.悬吊天轮的选择、所以选用型悬吊天轮，其技术参数如下表所示表5-3 型悬吊天轮技术参数天轮直径容许钢丝绳最大直径mm