巷道支護(hù)與設(shè)計(jì)-畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　巷道是井下生產(chǎn)的動脈，巷道斷面設(shè)計(jì)合理與否，直接影響礦井生產(chǎn)的安全和經(jīng)濟(jì)效益。為滿足東周窯煤礦四盤區(qū)的正常采掘，設(shè)計(jì)2401順槽作為煤礦采掘的服務(wù)巷道。設(shè)計(jì)的主要思路，是采用類比設(shè)計(jì)與理論驗(yàn)算相結(jié)合，主要參數(shù)查詢設(shè)計(jì)規(guī)范得出。在巷道斷面設(shè)計(jì)中，充分考慮行人、交通、通風(fēng)等因素，選擇一種經(jīng)濟(jì)適用的斷面形式。巷道掘進(jìn)設(shè)計(jì)是在安全的前提

2、下，充分利用地質(zhì)情況，選擇合適的掘進(jìn)方式。在巖質(zhì)疏松的地段，采用綜掘機(jī)掘進(jìn)，在地質(zhì)復(fù)雜，巖質(zhì)較硬的地段，采用鉆眼爆破的方式進(jìn)行掘進(jìn)，兩者交替進(jìn)行，使掘進(jìn)速度達(dá)到最大最經(jīng)濟(jì)。</p><p>　　巷道掘進(jìn)主要采用炮掘加機(jī)掘的形式，在巖層比較硬的地段采用炮掘的形式，遇到薄弱巖層就改用機(jī)掘形式。巷道總體分三段，有系統(tǒng)巷皮帶機(jī)頭段、系統(tǒng)巷儲帶倉段和正巷組成。在巷道的設(shè)計(jì)過程中需要經(jīng)過兩次變換斷面，支護(hù)形式和斷面開掘都需要

3、進(jìn)行調(diào)整。</p><p>　　關(guān)鍵詞：巖土工程；支護(hù)形式；斷面形式；施工工藝；爆破設(shè)計(jì)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The roadway is the artery of underground production, the design of the roadway section is r

4、easonable, which directly affects the safety and economic benefits of the mine production. In order to meet the normal mining of Dongzhouyao coal mine four area, design 2401 trough as coal mining roadway service. The mai

5、n idea of the design is to use the analogy design and theoretical calculation, the main parameters of the query design specification.In the design of the roadway section, the factor of pede</p><p>　　The tunn

6、el excavation adopts the form of the digging machine and the hard rock in the strata. The hard rock is used in the form of the blasting, and the weak rock layer is used to dig the form.. There are three sections in the t

7、unnel, which is composed of the section of the belt head of the system, the warehouse section and the normal lane of the system.. Need to go through two transformation section in the design process of roadway, supporting

8、 form and digging section need to be adjusted.</p><p>　　Keywords: geotechnica; engineering; support form; section form; construction technology; blasting design.</p><p><b>　　第一章 緒論</b&g

9、t;</p><p>　　1.1 國內(nèi)外發(fā)展概況</p><p>　　煤炭是地球上蘊(yùn)藏量最豐富，分布地域最廣的化石燃料。據(jù)世界能源委員會的評估，世界煤炭可采資源量達(dá)4．84×億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占世界化石燃料可采資源量的66．8%。據(jù)《1997世界能源統(tǒng)計(jì)評論》統(tǒng)計(jì)，至1996年底，世界煤炭探明的可采儲量為1.03161×億噸，儲采比為224年，其中七個儲量最大的國家依次為美國

10、、俄羅斯、中國、澳大利亞、印度、德國、南非和波蘭。</p><p>　　煤炭作為我國的重要能源，儲量較大、分布較廣，在國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中發(fā)揮著極其重要的作用。近年來探明的煤田煤層厚度達(dá)到幾十米，甚至達(dá)到幾百米。對于巨厚煤層，巷道全部位于煤層當(dāng)中，由于煤層多具有松軟、破碎、易片幫冒頂?shù)鹊奶匦裕绍浐衩簩酉锏离y以支護(hù)。隨著開采深度的增加，圍巖應(yīng)力增大，煤巷煤體圍巖的軟巖特性更加突出，維護(hù)更加困難，普通煤層的支護(hù)手段已經(jīng)

11、很難在巨厚煤層中奏效。</p><p>　　巷道是井下生產(chǎn)的動脈，巷道斷面設(shè)計(jì)合理與否，直接影響礦井生產(chǎn)的安全和經(jīng)濟(jì)效益。巷道斷面設(shè)計(jì)的原則是：在滿足安全、生產(chǎn)和施工要求的條件下，力求提高斷面利用率，取得最佳的經(jīng)濟(jì)效果。</p><p>　　在煤炭市場全面開放的今天，推行巷道支護(hù)改革，對于降低原煤生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，有著巨大的促進(jìn)作用，因此我們必須對其高度重視。在礦井掘進(jìn)和拓伸過程中，

12、應(yīng)根據(jù)礦井巷道的實(shí)際地質(zhì)條件，來合理確定巷道和硐室的支護(hù)加固情況?？偟膩碚f，井巷支護(hù)必須根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件綜合考慮開采順序、服務(wù)年限、使用要求等因素，選擇較恰當(dāng)?shù)闹ёo(hù)方式，避免因反復(fù)維修而增加費(fèi)用支出。在巷道支護(hù)不能滿足安全生產(chǎn)的需要下，必須認(rèn)真分析原因，及時進(jìn)行支護(hù)改革，直到取得滿意效果為止</p><p>　　1.1.1 巷道支護(hù)方式</p><p>　　我國煤礦錨桿支護(hù)技術(shù)經(jīng)歷了從低強(qiáng)

13、度、高強(qiáng)度到高預(yù)應(yīng)力、強(qiáng)力支護(hù)的發(fā)展過程。早期采用的錨桿支護(hù)強(qiáng)度剛度低，支護(hù)原理上仍屬于被動支護(hù)。1996-1997年我國引進(jìn)了澳大利亞錨桿支護(hù)技術(shù)，高強(qiáng)度錨桿支護(hù)技術(shù)得到廣泛認(rèn)可。2005年以來，為解決深部高地應(yīng)力、受強(qiáng)烈采動影響、沿空留巷等復(fù)雜困難巷道支護(hù)難題，又開發(fā)出高預(yù)應(yīng)力、強(qiáng)力錨桿與錨索支護(hù)技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)了錨桿的主動、及時支護(hù)，大幅度減少了巷道圍巖變形與破壞，支護(hù)狀況發(fā)生了本質(zhì)改變。2009年，煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)規(guī)

14、范》(MT/T1104-2009)發(fā)布標(biāo)志著煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟。目前我國很多礦區(qū)煤巷錨桿支護(hù)率達(dá)到60%有些礦區(qū)超過了90%甚至達(dá)到100%。我國煤礦已經(jīng)形成了有中國特色的煤巷錨桿支護(hù)成套技術(shù)體系錨桿支護(hù)已經(jīng)成為煤礦巷道首選的、安全高效的主要支護(hù)方式。</p><p>　　近幾年來，隨著我國煤礦開采深度的不斷增加，煤礦井巷支護(hù)經(jīng)歷了由單一型支護(hù)技術(shù)到聯(lián)合支護(hù)型技術(shù)的發(fā)展歷程。煤礦早期開采階段幾乎全部是以

15、木材作為巷道及采煤工作面的支護(hù)材料，隨著新型材料的出現(xiàn)，開始采用混凝土或鋼筋混凝土砌碹等支護(hù)形式，這些被動式支護(hù)耗費(fèi)大量材料且受深度和巖性影響。隨著井巷支護(hù)技術(shù)的發(fā)展演變，可將其歸納為被動式支護(hù)方式、主動式支護(hù)方式。</p><p><b>　　1）被動式支護(hù)方式</b></p><p>　　被動式支護(hù)技術(shù)是源于古典壓力理論和坍落理論，認(rèn)為巷道開挖后圍壓主要由圍巖局部

16、坍塌導(dǎo)致而成，而巷道的穩(wěn)定主要靠圍巖坍塌致使硐室形狀改變后自行獲得。被動式支護(hù)把圍巖坍塌巖與支護(hù)分開來考慮，把圍巖視作荷載，支護(hù)看作承載結(jié)構(gòu)，二者之間形成“荷載—結(jié)構(gòu)”體系，認(rèn)為支護(hù)是為了承受由圍巖所產(chǎn)生的荷載，無法控制圍巖變形破壞的發(fā)生，只能起被動抵抗的作用。</p><p><b>　?。?）木支護(hù)方式</b></p><p>　　木支護(hù)技術(shù)主要是采用木材作為支護(hù)

17、材料，典型的支護(hù)方式有“親口”棚、鴨嘴棚、戴帽點(diǎn)柱、木垛等。木支護(hù)耗費(fèi)大量木材而且受采深和巖性影響嚴(yán)重，因此只適用于淺部圍巖，而且支護(hù)斷面形狀必須與圍巖曲線一致，以充分發(fā)揮圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度大的優(yōu)勢，從而硬性抵抗巖體的變形壓力。</p><p><b>　?。?）石材支護(hù)方式</b></p><p>　　石材支護(hù)分片石、料石兩種支護(hù)方式，優(yōu)點(diǎn)是具有抗壓性好、一次成

18、巷好、安全系數(shù)大、抗災(zāi)能力強(qiáng)、支架變形小和質(zhì)量易保證等特點(diǎn)，不足之處在于初期投資高，只適用于礦井服務(wù)年限長的巷道。</p><p>　?。?）金屬支架支護(hù)方式</p><p>　　金屬支架支護(hù)技術(shù)主要分剛性支架支護(hù)與可縮性支架支護(hù)，其中剛性支架允許壓縮變形量小，工作阻力隨變形量增大而減小，直至破壞而失去工作阻力；可縮性支架允許壓縮變形量大，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壓縮范圍內(nèi)，工作阻力隨壓縮量大而增大，或

19、者恒阻。金屬支架支護(hù)視支架為支護(hù)體，圍巖為荷載，其破壞是由于支架上彎曲力矩達(dá)到屈服極限的破壞應(yīng)力所致，同時，由于支架承受側(cè)壓力和荷載的不均勻常使支架失去穩(wěn)定性或可縮性而減弱或失去豎向承載能力。特別是U型鋼支架支護(hù)由多段弧形構(gòu)件相互疊置搭接而成，大多支護(hù)面呈拱形或環(huán)形，主要使用于松軟圍巖、地壓大、底臌嚴(yán)重和兩幫位移量大的開拓和采區(qū)巷道。</p><p>　　（4）裝配式鋼筋混凝土支架支護(hù)方式</p>

20、<p>　　裝配式鋼筋混凝土支架支護(hù)施工技術(shù)，可以在地面工廠化預(yù)制，質(zhì)量有保證且利于批量化生產(chǎn)和井下機(jī)械化安裝，不足之處在于不能有效抵抗上覆巖層整體移動而產(chǎn)生的底板沉降及巷幫測壓，受扭曲折斷而失去支護(hù)作用。鋼筋混凝土支架支護(hù)分一般鋼筋混凝土支架、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土支架。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土支架具有抗壓性好、一次成巷好、安全系數(shù)大、抗災(zāi)能力強(qiáng)、支架變形小和質(zhì)量易保證等優(yōu)點(diǎn)，不足之處在于初期投資高，易松動等。</p>&l

21、t;p>　?。?）菱鎂支架支護(hù)方式</p><p>　　隨著新材料的推廣使用，80年代研制出了菱鎂支架，優(yōu)點(diǎn)是有利于批量化生產(chǎn)，投資低，有利于再利用。不足之處抗壓強(qiáng)度低、易松動等只適用于淺部圍巖完整的巷道。</p><p><b>　　2）主動式支護(hù)方式</b></p><p>　　主動式支護(hù)方式為補(bǔ)強(qiáng)式，利用圍巖本身強(qiáng)度來維護(hù)巷道的支護(hù)

22、方式。</p><p>　　（1）錨桿系列支護(hù)技術(shù)</p><p>　　自20世紀(jì)50年代以來，錨桿支護(hù)手段已在國外地下工程中得到了廣泛應(yīng)用。我國從1956年起在部分礦區(qū)先后試用該支護(hù)技術(shù)并獲得良好效果。國內(nèi)錨桿系列支護(hù)技術(shù)發(fā)展分為單體錨桿群支護(hù)手段、組合錨桿支護(hù)階段、預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)階段、強(qiáng)力錨桿支護(hù)階段、復(fù)合支護(hù)階段。錨桿支護(hù)原理有加固拱(擠壓組合拱)作用、懸吊作用、組合梁作用、最大水平

23、應(yīng)力理論。</p><p>　?、賳误w錨桿群支護(hù)階段</p><p>　　1955-1964年，錨桿支護(hù)技術(shù)剛剛引進(jìn)國內(nèi)，發(fā)展尚處于萌芽階段，以鋼絲繩、水泥沙漿、木錨桿為代表，錨桿無托板，且桿體間缺乏聯(lián)系。錨桿實(shí)際上只起懸吊作用，且被動承載，不與圍巖共同作用。由于盲目擴(kuò)大這類錨桿的應(yīng)用范圍，致使部分井巷冒頂失修，實(shí)際上阻礙了錨桿支護(hù)的發(fā)展。該階段技術(shù)發(fā)展基于懸吊作用和原始楔形剪切理論等。&

24、lt;/p><p><b>　?、诮M合錨桿支護(hù)階段</b></p><p>　　隨著煤礦軟巖問題在各礦區(qū)的相繼顯現(xiàn)，單體錨桿群支護(hù)已很難適應(yīng)復(fù)雜的地質(zhì)條件，1970-1990年期間發(fā)展了大批新型組合錨桿并在軟巖巷道支護(hù)中得到應(yīng)用，如水泥藥卷鋼筋錨桿、樹脂藥卷鋼筋錨桿以及其他類型金屬錨桿等，在錨桿尾部均有托板和螺母。松軟破碎條件下還增設(shè)金屬網(wǎng)和混凝土噴層，動壓影響嚴(yán)重的場合

25、則進(jìn)一步增加鋼帶、鋼架等，形成組成錨桿支護(hù)體系，并且由平面組合發(fā)展到空間組合，形成整體支護(hù)結(jié)構(gòu)體系。研究表明錨桿不僅能起到懸吊作用，而且具有組合拱或組合梁作用，承載能力顯著增強(qiáng)。組合錨桿比單體錨桿更與利于松軟破碎頂板的安全維護(hù)，并發(fā)展了錨噴網(wǎng)、錨梁網(wǎng)也層出不窮。此階段相應(yīng)的支護(hù)理論有組合支撐拱理論及組合支撐梁理論等。</p><p>　?、垲A(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)階段</p><p>　　1990年

26、后，隨著錨桿支護(hù)在松軟動壓及大跨度巷道中得推廣應(yīng)用，圍巖體片幫冒頂現(xiàn)象嚴(yán)重。工程中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的錨桿實(shí)際上不能有效阻止圍巖開裂、滑移，采用有橫向預(yù)應(yīng)力的管縫式錨桿和錨桿桁架，能顯著改善支護(hù)效果，其代表產(chǎn)品或結(jié)構(gòu)主要有桁架錨桿、水脹式錨桿和楔縫式、管縫式錨桿，這四類錨桿均具有良好的橫向預(yù)應(yīng)力和一定縱向預(yù)應(yīng)力，其支護(hù)效果已為國內(nèi)外礦山支護(hù)實(shí)踐所證實(shí)。研究表明，當(dāng)錨桿預(yù)應(yīng)力高于60kn，可基本阻止巷道頂板下沉，因此研制出高強(qiáng)度粗直徑全長錨固樹脂鋼

27、筋錨桿，并在托板處增加減少摩擦的裝置。理論與實(shí)踐都證明，保證錨桿體系有足夠的縱向和橫向預(yù)緊力，才能真正發(fā)揮圍巖與支護(hù)體系的最大支護(hù)力，此階段支護(hù)理論有二次支護(hù)理論及松動圈理論等。</p><p><b>　?、軓?qiáng)力錨桿支護(hù)階段</b></p><p>　　近年來，隨著煤礦開采深度的不斷增加，地質(zhì)環(huán)境日益復(fù)雜，導(dǎo)致突發(fā)性工程和重大惡性事故不斷增加，普通錨桿常由于集中荷載

28、的作用致使錨桿拉脫及鋼帶撕裂，錨桿護(hù)表作用降低，導(dǎo)致整體支護(hù)效果欠佳。為了從根本上改變錨桿支護(hù)材料落后這種局面，研制了錨桿專用鋼材，以達(dá)到高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度的級別。強(qiáng)力錨桿的桿體為左旋無縱肋螺紋段采用滾壓工藝加工，強(qiáng)力錨桿支護(hù)系統(tǒng)能大幅度提高巷道初期剛度和強(qiáng)度，有效控制高應(yīng)力巷道結(jié)構(gòu)面離層、滑動、裂隙張開及新裂紋產(chǎn)生等不連續(xù)變形，同時支護(hù)系統(tǒng)有足夠延伸率，允許巷道圍巖有較大連續(xù)變形，使圍巖高應(yīng)力得以釋放。錨桿支護(hù)同架棚支護(hù)相比，由于錨桿是

29、主動支護(hù)頂板，能有效防止早期離層，大大改善了巷道的穩(wěn)定狀況，因此有利于巷道維護(hù)。</p><p><b>　　（2）復(fù)合支護(hù)技術(shù)</b></p><p>　　當(dāng)前，煤炭開采深度逐漸加深，以沖擊地壓（巖爆）、礦壓顯現(xiàn)劇烈、巷道圍巖大變形、突水、地溫升高、瓦斯突出（爆炸）等“六大工程災(zāi)害”為代表的一系列災(zāi)害性工程事故頻發(fā)，一些礦區(qū)研究并應(yīng)用復(fù)合支護(hù)技術(shù)獲得了成功并開發(fā)了復(fù)

30、合支護(hù)。復(fù)合支護(hù)是采用兩種或兩種以上的支護(hù)方式聯(lián)合支護(hù)巷道?，F(xiàn)行類型較多，如錨網(wǎng)噴、注漿加固，錨網(wǎng)噴、U型鋼可縮性支架、錨索。錨網(wǎng)索噴、弧板支架，U型鋼支架、注漿加固，以及錨網(wǎng)噴、注漿、U型鋼支架等形式。選擇復(fù)合支護(hù)形式時，應(yīng)根據(jù)巷道圍巖地質(zhì)條件和生產(chǎn)條件，確定出合理的支護(hù)形式和參數(shù)。不同類型的軟巖巷道所采用的支護(hù)形式不同。近年來，針對深部高應(yīng)力巷道、受強(qiáng)烈采動影響的巷道和特大斷面巷道等復(fù)雜困難條件，基于提高支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和適應(yīng)于大變形的

31、考慮，提出了高預(yù)應(yīng)力、強(qiáng)力支護(hù)理論，并開發(fā)研制了強(qiáng)力錨桿與錨索支護(hù)材料，主要包括強(qiáng)力錨桿桿體和附件，強(qiáng)力鋼帶以及強(qiáng)力錨索。</p><p>　?、購?qiáng)力錨桿桿體材料與附件</p><p>　　低強(qiáng)度錨桿支護(hù)材料已經(jīng)無法滿足高應(yīng)力巷道支護(hù)的要求，必須開發(fā)研制新的支護(hù)材料才能適應(yīng)其要求。新開發(fā)的錨桿專用鋼材可顯著提高錨桿強(qiáng)度，其屈服強(qiáng)度和破斷強(qiáng)度均較同類型錨桿高出許多，且預(yù)應(yīng)力級別較高，真正實(shí)現(xiàn)

32、了高預(yù)應(yīng)力與高強(qiáng)度，以適應(yīng)高應(yīng)力巷道圍巖變形。除強(qiáng)力錨桿桿體外，還配套開發(fā)出高強(qiáng)度螺母、高強(qiáng)度球形托板與球形墊圈，優(yōu)選了減摩墊圈等附件。</p><p><b>　?、趶?qiáng)力鋼帶</b></p><p>　　考慮到現(xiàn)在有型鋼帶抗撕裂性能差，且鋼帶與其它構(gòu)件強(qiáng)度不耦合，易導(dǎo)致托板壓入或壓穿鋼帶，發(fā)生剪切破壞。為配合強(qiáng)力錨桿支護(hù)，研發(fā)出4mm-5mm的強(qiáng)力W鋼帶，其強(qiáng)度與剛

33、度均有大幅度提高，組合與護(hù)表能力大大增強(qiáng)，同時，對鋼帶撕裂與托板的匹配性進(jìn)行了較多研究，已基本上解決了鋼帶撕裂和壓穿等問題。</p><p>　　1.1.2 巷道斷面設(shè)計(jì)與掘進(jìn)形式</p><p><b>　　1）巷道斷面形狀</b></p><p>　　我國煤礦巷道常用的斷面形狀是梯形和直墻拱形（如半圓拱形、圓弧拱形、三心拱形管稱拱形），其次

34、是矩形。只是在某些特定的巖層或地壓情況下，才選用不規(guī)則形（如半梯形）、封閉拱形、橢圓形和圓形。矩形斷面利用率高，承載能力低，一般用于頂壓、側(cè)壓都小，服務(wù)年限短的巷道，如側(cè)壓大，兩幫支架將發(fā)生移動或被壞。梯形的斷面利用率較拱形高，但承壓性能較拱形差，常用于服務(wù)年限不長、斷面較小或圍巖穩(wěn)定、地壓不大的巷道。拱形斷面則常用于服務(wù)年限長或圍巖不穩(wěn)定、地壓大的巷道。在特別松軟或膨脹性大的巖層中開掘巷道，當(dāng)頂壓、側(cè)壓都很大時，可采用曲拱形；底膨嚴(yán)重

35、時，可用帶底拱的封閉拱形；四周壓力都很大且不均勻時，可采用橢圓形；四周壓力均勻時，可采用圓形。沿煤層掘進(jìn)巷道時，為了不破壞頂板，常根據(jù)煤層賦存情況，將巷道開掘成各種不規(guī)則形。巷道斷面形狀往往取決于礦區(qū)富有的支架材料和習(xí)慣采用的支護(hù)方式。木棚子和鋼筋混凝土棚子適用于梯形和矩形等斷面；料石和混凝土砌碹適用于拱形、圓形等曲線形斷面；而金屬支架、錨桿支護(hù)適用于任何形狀斷面。</p><p><b>　　2）巷道

36、斷面尺寸</b></p><p>　　巷道斷面尺寸主要依據(jù)用途來決定的，并用所需通過風(fēng)量來校正，以人員通過方便為原則，《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：巷道凈斷面，必須滿足行人、運(yùn)輸、通風(fēng)和安全設(shè)施及設(shè)備安裝、檢修、施工的需要。巷道開掘出后不加支護(hù)的斷面稱為荒（毛）斷面，支護(hù)后的斷面稱為凈斷面。巷道斷面尺寸主要考慮巷道的凈高和凈寬。</p><p><b>　　（1）巷道的凈寬度

37、</b></p><p>　　矩形巷道（直墻巷道）的凈寬度，是指巷道兩側(cè)壁或錨桿露出長度終端之間的水平間距。對梯形巷道，當(dāng)巷道內(nèi)通行礦車、電機(jī)車時，凈寬度指車輛頂面水平的巷道寬度。當(dāng)巷道內(nèi)設(shè)置運(yùn)輸機(jī)械時，凈寬度指從巷道底板起1.6m高水平的巷道寬度；當(dāng)巷道不放置和不通行運(yùn)輸設(shè)備時，凈寬指凈高的二分之一處的水平距離。巷道凈寬主要取決于運(yùn)輸設(shè)備本身的寬度，人行道寬度和相應(yīng)的安全間隙，無運(yùn)輸設(shè)備的巷道可根據(jù)

38、通風(fēng)及行人的需要來選取。巷道內(nèi)人行道的寬度和相應(yīng)的安全間隙在《煤礦安全規(guī)程》內(nèi)都有明確的規(guī)定：</p><p>　　①新建礦井、生產(chǎn)礦井新掘運(yùn)輸巷的一側(cè)，從巷道道碴面起1.6m的高度內(nèi)，必須留有0.8m（綜合機(jī)械化采煤礦井為1m）以上的人行道，管線吊掛高度不得低于1.8m；巷道另一側(cè)的寬度不得小于0.3m（綜合機(jī)械化采煤礦井為0.5m）。巷道內(nèi)安設(shè)輸送機(jī)時，輸送機(jī)與巷幫支護(hù)的距離不得小于0.5m；巷道內(nèi)移動變電站

39、或平板車上綜采設(shè)備的最突出部分，與巷幫支護(hù)的距離不得小于0.3m；輸送機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾處與巷幫支護(hù)的距離應(yīng)滿足設(shè)備檢查和維修的需要，并不得小于0.7m。</p><p>　?、谠谏a(chǎn)礦井已有巷道中，人行道的寬度不符合上述要求時，必須在巷道的一側(cè)設(shè)置躲避硐。兩個躲避硐之間的距離，不得超過40m。躲避硐寬度不得小于1.2m，深度不得小于0.7m，高度不得小于1.8m，躲避硐內(nèi)嚴(yán)禁堆積物料。</p><

40、p>　?、墼谌塑囃＼嚨攸c(diǎn)的巷道上下人側(cè)，從巷道道碴面起1.6m的高度內(nèi)，必須留有寬1m以上的人行道，管道吊掛高度不得低于1.8m。在巷道曲線段，車輛四角要外伸或內(nèi)移，應(yīng)將安全間隙適當(dāng)加大，一般外側(cè)加寬200mm，內(nèi)側(cè)加寬100mm。</p><p><b>　?。?）巷道的凈高度</b></p><p>　　矩形和梯形巷道的凈高度是指道自道碴面或底板至頂梁或頂部

41、噴層面、錨桿露長度終端的高度。拱形斷面的凈高是指自道碴面至拱頂內(nèi)沿或錨桿露出長度終端的高度，由壁高和拱高組成，半圓拱的拱高為巷道凈寬的一半，圓弧拱及三心拱的拱高常取巷道凈寬的三分之一?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定：主要運(yùn)輸巷和主要風(fēng)巷的凈高自軌面起不得低于2m。采區(qū)（包括盤區(qū)）風(fēng)的上山、下山和平巷的凈高不得低于2m，薄煤層內(nèi)不得低于1.8m。采煤工作面運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷及采區(qū)內(nèi)溜煤眼等的凈斷面凈高，由煤礦企業(yè)統(tǒng)一規(guī)定。</p><

42、;p><b>　　3）巷道掘進(jìn)形式</b></p><p>　　（1）國內(nèi)巷道掘進(jìn)技術(shù)現(xiàn)狀</p><p>　　在巷道掘進(jìn)中，破碎巖石是一項(xiàng)主要工序。破碎巖石常用的方法有兩種，鉆眼爆破法和掘進(jìn)機(jī)破巖法。巖巷的掘進(jìn)，仍以鉆爆法破碎巖石為主要手段。鉆眼爆破法法是采用鉆眼機(jī)具在工作面不知一定數(shù)目的炮眼，然后在炮眼內(nèi)裝藥進(jìn)行爆破，把巖石破碎下來的方法，鉆研爆破會產(chǎn)生大量

43、巖塵，現(xiàn)在采取濕式鉆眼。光面爆破技術(shù)是控制爆破的中的一種方法，可以使爆破后巷道圍巖形狀規(guī)則，符合巷道輪廓設(shè)計(jì)要求，隨著煤炭行業(yè)的發(fā)展，光面爆破在礦井建設(shè)中應(yīng)用越來越廣泛。掘進(jìn)機(jī)用于巷道掘進(jìn)施工，速度快，效率高，巷道成型規(guī)整，巖體免遭炮震破裂，施工質(zhì)量好等諸多優(yōu)點(diǎn)，被越來越多的國家所認(rèn)識。我國目前部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)僅用于煤和軟巖巷道掘進(jìn)，當(dāng)在?=6以上的中硬巖層中，特別是含石英量大的巖石，掘進(jìn)速度很慢。我國目前的部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)約90%是在全煤

44、巷道中掘進(jìn)。</p><p>　?。?）國外巷道掘進(jìn)技術(shù)現(xiàn)狀</p><p>　　國外煤礦現(xiàn)代巷道掘進(jìn)施工方法主要有鉆爆法和綜合機(jī)械化掘進(jìn)法(簡稱綜掘法)。巖巷掘進(jìn)仍采用鉆爆法，煤和半煤巖巷廣泛采用掘進(jìn)機(jī)，英國采用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)煤和半煤巖巷的比例已達(dá)85%。綜掘法是近二三十年間迅速發(fā)展起來的一種先進(jìn)的巷道掘進(jìn)技術(shù)。其主要設(shè)備是掘進(jìn)機(jī)，它是一種集切割巖石、裝載及轉(zhuǎn)運(yùn)巖渣、降塵等功能為一體的大型高

45、效聯(lián)合作業(yè)機(jī)械設(shè)備，能實(shí)現(xiàn)連續(xù)掘進(jìn)，目前國際先進(jìn)水平已實(shí)現(xiàn)自動控制及離機(jī)遙控操作。</p><p>　　1.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是通過收集實(shí)習(xí)現(xiàn)場的各個工程數(shù)據(jù)，加以整理，并結(jié)合自己學(xué)到的理論知識，對目前施工的巷道按自己的思路重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容是巷道的設(shè)計(jì)與支護(hù)，其中包括：</p>

46、<p>　　（1）斷面形狀設(shè)計(jì)；</p><p>　?。?）斷面尺寸設(shè)計(jì)；</p><p>　?。?）工作面掘進(jìn)方式設(shè)計(jì)；</p><p>　　（4）巷道支護(hù)設(shè)計(jì)；</p><p>　　（5）施工工藝設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　第二章 工程概況</b></p>&

47、lt;p><b>　　2.1 工程簡介</b></p><p><b>　　1）巷道名稱</b></p><p>　　本畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的巷道名稱為：同煤集團(tuán)同發(fā)東周窯礦山4#8401工作面2401順槽。</p><p>　　2）設(shè)計(jì)目的及巷道用途</p><p>　　設(shè)計(jì)目的及用途：2401巷滿

48、足山4#8401綜采工作面生產(chǎn)所需的安裝皮帶、通風(fēng)、管線敷設(shè)、設(shè)備布置需要。</p><p>　　3）巷道設(shè)計(jì)的長度及服務(wù)年限</p><p>　　2401巷正巷設(shè)計(jì)總長度:1670.1m。</p><p>　　系統(tǒng)巷設(shè)計(jì)長度：輔運(yùn)繞道62.1m，回風(fēng)斜巷39.5m，膠帶聯(lián)巷100.5m。</p><p>　　工程量總計(jì): 1872.2m。&

49、lt;/p><p>　　服務(wù)年限：11個月。</p><p><b>　　4）掘進(jìn)方法</b></p><p>　　巷道設(shè)計(jì)為矩形，系統(tǒng)巷采用光面爆破法施工，正巷使用光面爆破法施工和三一重型裝備有限公司生產(chǎn)的EBZ200型掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)，支護(hù)采用錨、網(wǎng)、索聯(lián)合支護(hù)。</p><p>　　5）預(yù)計(jì)開、竣工時間</p>

50、<p>　　本掘進(jìn)巷道預(yù)計(jì)2014年12月1日開工預(yù)計(jì)2015年11月1日竣工。</p><p><b>　　6）設(shè)計(jì)部位</b></p><p>　　2401順槽的設(shè)計(jì)位置位于東周窯礦井四盤區(qū)西輔運(yùn)大巷3200m處，西輔運(yùn)大巷和西回風(fēng)大巷在其上方通過，本巷道的開口位置接西膠帶大巷，掘進(jìn)方向與5401順槽平行，兩條順槽位于煤層兩邊，坐標(biāo)位置為：X=4430

51、725.076，Y=526852.830，方位角為a=278°53'40"。巷道布置圖見圖2.1。</p><p>　　圖2.1 巷道布局圖</p><p>　　2.2 地質(zhì)水文概況</p><p>　　2.2.1 地質(zhì)概況</p><p>　　該項(xiàng)目名稱為同煤集團(tuán)同發(fā)東周窯礦山4#8401工作面2401順槽。東

52、周窯井田位于山西省左云縣東，東起東周窯村，西至左云縣城東；北起云西堡村，南至井兒溝村，隸屬于大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司。</p><p><b>　　1）地質(zhì)概述</b></p><p>　　本項(xiàng)目所在地，地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，斷層橫縱交錯，陷落柱及火成巖星羅棋布，向斜及背斜此起彼伏，其表現(xiàn)形式為以小型褶皺構(gòu)造為主，伴有斷裂構(gòu)造及煤層陷落柱。其概況見表2.1。</p&

53、gt;<p>　　表2.1地質(zhì)與煤層概況</p><p><b>　　續(xù)表2.1</b></p><p>　　2）巷道頂?shù)装鍘r層概況</p><p>　　本巷道頂?shù)装遢^復(fù)雜，有多種不同巖性，不同硬度系數(shù)的巖層組成，其巖層分布情況見表2.2。</p><p>　　表2.2 頂?shù)装鍘r層情況</p>

54、<p><b>　　3）地質(zhì)構(gòu)造概況</b></p><p>　　根據(jù)現(xiàn)有三維地震資料可知，5401巷在300米附近遇到陷落柱DX7，在940米附近遇到陷落柱DX8，2401巷在300米附近遇到陷落柱DX5，在660米附近遇到陷落柱DX6。通過西膠帶巷實(shí)際揭露斷層的延伸分析，在5401巷100米處遇到落差為4米的斷層，175米處遇到落差為7米的斷層，見表2.3。</p&g

55、t;<p>　　受陷落柱影響，陷落柱附近圍巖破碎，對施工造成一定的影響，在掘進(jìn)過程中應(yīng)加強(qiáng)巷道頂板支護(hù)，編制過陷落柱措施，并嚴(yán)格執(zhí)行。</p><p>　　表2.3 地質(zhì)構(gòu)造概況</p><p>　　4）影響掘進(jìn)的其他因素</p><p>　　在巷道掘進(jìn)中，其他一些地質(zhì)因素比如涌水、瓦斯等地質(zhì)現(xiàn)象也是影響掘進(jìn)的重要地質(zhì)因素。其他影響掘進(jìn)的其他地質(zhì)因素

56、情況見表2.4。</p><p>　　表2.4 其他影響因素</p><p>　　2.2.2 水文概況</p><p>　　山4#煤層頂板為較強(qiáng)含水層，特別在斷層帶和向斜軸部富水，應(yīng)確保排水設(shè)施完好，排水管路到位及距工作面不小于40m。</p><p><b>　　1）含水層</b></p><p&

57、gt;　　東周窯礦自下而上主要有寒武-奧陶系碳酸鹽巖含水層、石炭-二疊系碎屑巖含水層、第四系松散層含水層三套含水層。詳見礦井水文地質(zhì)剖面圖（圖2.2）。</p><p>　　圖2.2礦井水文地質(zhì)剖面圖</p><p>　?。?）寒武-奧陶系碳酸鹽巖含水層</p><p>　　地表未出露，據(jù)以往鉆孔揭露，巖性以白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r與灰?guī)r為主，巖層層面平緩，傾角小于5&#

58、176;，在井田西南部地層傾角變陡。在井田東部與中南部，ZK1528、ZK1821鉆孔在鉆至石灰?guī)r地層段，沒有明顯的泥漿滲漏現(xiàn)象，巖石裂隙及溶蝕裂隙不發(fā)育，在井田北部和西部，石灰?guī)r中鉆進(jìn)時，沖洗液消耗量嚴(yán)重，孔口不返水。ZK718、ZK2312孔測井資料反應(yīng)見多處強(qiáng)富水含水層段，勘探中發(fā)現(xiàn)巖溶陷落柱9個，特別是ZK718孔在400.05m～440.65m。白云質(zhì)灰?guī)r極破碎，巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD）僅10.5%，在短柱狀巖心中見溶蝕孔洞，孔

59、洞最大長軸4-5cm。在432.85～438.45m見溶蝕孔洞極發(fā)育的蜂窩狀黃鐵礦化白云巖。在孔深438.45m、440.15m處有鉆具突落現(xiàn)象，突落高度分別為2.50m和1.0m。下部灰?guī)r逐漸變完整，巖石質(zhì)量指標(biāo)達(dá)60%以上。井田內(nèi)石灰?guī)r地下水位埋深129.60～142.36m，水位標(biāo)高1181.71-1246.84m，其富水性不均勻，ZK718鉆孔抽水試驗(yàn)，單位涌水量1.301L/s·m，滲透系數(shù)10.1m/d，ZK152

60、8鉆孔單位涌水量0.0016L/s·m，滲透系數(shù)</p><p>　　本次揭露寒武-奧陶系地層的是DT15和DT16號鉆孔，分別鉆入灰?guī)r274.77m和233.70m，終孔層位為寒武張夏組地層。鉆探過程中未發(fā)現(xiàn)明顯漏失情況，鉆孔抽水試驗(yàn)DT15號鉆孔靜水位標(biāo)高1122.79m，單位涌水量為0.3985L/s·m，滲透系數(shù)7.43m/d。DT16號鉆孔靜水位標(biāo)高1057.14m，單位涌水量為0.

61、0082L/s·m，滲透系數(shù)0.1790m/d。根據(jù)本次勘查情況結(jié)合以往資料，寒武-奧陶含水層富水性弱-強(qiáng)，富水極不均一，水化學(xué)類型為HCO3·Cl-Na型。</p><p>　?。?）石炭-二疊系碎屑巖含水層</p><p><b>　?、偬M含水層</b></p><p>　　該含水層段有石炭系太原組含水層和二疊系山西

62、組含水層。下部以可采煤層和砂質(zhì)泥巖，灰白色粗砂巖組成，在5號煤層上下均發(fā)育有一層厚層砂礫巖，巖層一般完整致密，裂隙不發(fā)育，沿裂隙見白色鈣質(zhì)物充填，富水性差，據(jù)以往抽水資料，單位涌水量0.0042-0.017L/s·m，二疊系山西組含水層為中粗砂巖和砂質(zhì)泥巖互層組成；底部有一層灰白色中粗粒石英砂巖，巖石較致密，裂隙不發(fā)育，富水性差，據(jù)以往抽水資料，單位涌水量0.0035-0.000027L/s·m。本井田二疊系山西組和

63、石炭系太原組可采煤層作為一個含水段抽水結(jié)果：單位涌水量0.0023～0.005L/s·m，滲透系數(shù)0.0087-0.0473m/d，抽水后靜止水位埋深108.40-212.88m，水化學(xué)類型為HCO3·SO4·Cl-Na水。該含水層段抽水資料詳見表2.5。</p><p>　　表2.5太原組抽水試驗(yàn)資料</p><p>　　②5號煤層頂板含水層</p&g

64、t;<p>　　該含水層包括二疊系山4號煤層以上不同時代碎屑巖含水層。與下伏可采煤層段沒有較好隔水層存在，二疊系石盒子組和侏羅系永定莊組含水層普遍分布于勘查區(qū)，含水層主要為灰白色長石石英砂巖，節(jié)理裂隙不發(fā)育，鉆進(jìn)過程中泥漿消耗量不大，未發(fā)現(xiàn)漏失現(xiàn)象。提鉆前后鉆孔泥漿水位變化甚微。侏羅系含水層段根據(jù)同煤集團(tuán)15個煤礦開采井下排水資料表明，采煤含水系數(shù)介于0.14-1.27m3/t之間，平均0.47m3/t。白堊系碎屑巖含水層

65、分布于井田大部，主要為砂質(zhì)泥巖、礫巖組成，其富水性弱，據(jù)張家坊附近鉆孔抽水，單位涌水量為0.004L/s·m。根據(jù)抽水試驗(yàn)，該層單位涌水量0.0095-0.013L/s·m，滲透系數(shù)0.00105-0.0355m/d，水溫13～15℃，水質(zhì)類型為HCO3·Cl-Na水。抽水試驗(yàn)資料詳見表2.6。該含水段富水弱。</p><p>　　表2.6 5號煤層頂板抽水試驗(yàn)資料</p&g

66、t;<p>　　3）第四系松散層含水層</p><p>　　井田內(nèi)黃土廣泛分布，厚幾米到數(shù)十米為不含水透水層。</p><p>　　第四系松散層含水層主要分布于井田內(nèi)七磨河和十里河河床及其階地區(qū)，厚0-20m，主要由砂礫石、卵礫石，砂類土和少量亞砂土、亞粘土組成，結(jié)構(gòu)松散，含水性較強(qiáng)，是當(dāng)?shù)鼐用裆钣盟饕畬?。?jù)云111、云122鉆孔抽水資料，出水量2.09-2.94L/

67、s。在七磨河的部分地段，由于侏羅系煤層采空影響，現(xiàn)第四系松散層地下水水位大幅度下降或疏干，地下水水質(zhì)已不同程度遭受污染，水質(zhì)類型一般為HCO3·SO4—Ca·Mg水，礦化度0.18-0.50g/L。</p><p>　　第三章 巷道斷面設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 巷道斷面計(jì)算</p><p>　　《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：巷道凈斷面必須滿足行人

68、、運(yùn)輸、通風(fēng)和安全設(shè)施及安裝檢修、施工的需要。因此，巷道斷面尺寸主要取決于巷道用途，存放或通過它的機(jī)械設(shè)備、器材或運(yùn)輸設(shè)備的數(shù)量與規(guī)格，人行道寬度與各種安全間隙以及通過巷道的風(fēng)量等。</p><p>　　3.1.1 巷道凈寬度的計(jì)算</p><p>　　巷道凈寬度，有運(yùn)輸設(shè)備本身外輪廓最大寬度和《煤礦安全規(guī)程》所規(guī)定的人行道寬度及有關(guān)安全間隙相加而得。</p><p&g

69、t;　　1）系統(tǒng)巷巷道凈寬度計(jì)算</p><p>　?。?）2401系統(tǒng)巷皮帶機(jī)頭段巷道凈寬度計(jì)算</p><p>　　2401系統(tǒng)巷皮帶機(jī)頭段是整個2401巷道的指揮中心，巷道內(nèi)放置大量設(shè)備控制單元和工作指示設(shè)備。主要有皮帶運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭部位、礦用防爆開關(guān)、礦用防爆電話、工作指示牌、緊急撤離指示牌、維修工具箱等。所以，在2401系統(tǒng)巷段，巷道斷面形狀設(shè)計(jì)為拱形巷道，巷道在掘進(jìn)工作時，利用皮帶

70、運(yùn)輸機(jī)加礦用防爆鏟車出渣，所以，巷道凈寬度計(jì)算按照雙軌巷道凈寬度計(jì)算，一側(cè)安裝運(yùn)輸機(jī)軌道，另一側(cè)設(shè)置為鏟車通道和人行道。巷道的凈寬度按下式計(jì)算：</p><p><b>　　(3-1)</b></p><p>　　式中：a—非人行側(cè)寬度，系統(tǒng)巷段取2.4m；</p><p>　　—皮帶外輪廓最大寬度，取1.3m；</p><

71、p>　　—防爆鏟車外輪廓最大寬度，取2.2m；</p><p>　　c—人行側(cè)寬度，系統(tǒng)巷段取2.4m；</p><p>　　t—皮帶與鏟車間距，取0.7m。</p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p>　　B=2.4+1.3+2.2+2.4+0.7=9m</p><p>

72、　　2401系統(tǒng)巷皮帶機(jī)頭段的巷道凈寬度設(shè)計(jì)為9m。</p><p>　?。?）2401系統(tǒng)巷非皮帶機(jī)頭段</p><p>　　2401系統(tǒng)巷非皮帶機(jī)頭段巷道也屬于系統(tǒng)巷，這一點(diǎn)巷道的主要作用是把2401順槽與輔運(yùn)繞道、回風(fēng)繞道連接和貫通起來。巷道的凈寬度相對皮帶機(jī)頭段要小，并且，不存放物品，所以，巷道斷面選擇矩形巷道，巷道的凈寬度按下式計(jì)算：</p><p>&l

73、t;b>　　(3-2)</b></p><p>　　式中：a—非人行側(cè)寬度，系統(tǒng)巷段取0.5m；</p><p>　　—皮帶外輪廓最大寬度，取1.3m；</p><p>　　—防爆鏟車外輪廓最大寬度，取2.2m；</p><p>　　c—人行側(cè)寬度，系統(tǒng)巷段取0.8m；</p><p>　　t—皮帶與

74、鏟車間距，取0.7m。</p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p>　　B=0.7+1.3+2.2+0.8+0.7=5.5m</p><p>　　2401系統(tǒng)巷非皮帶機(jī)頭段的巷道凈寬度設(shè)計(jì)為5.5m。</p><p>　?。?）2401輔運(yùn)繞道巷道凈寬度計(jì)算</p><p>　　

75、2401輔運(yùn)繞道是鏈接西輔運(yùn)和2401順槽的運(yùn)輸巷道，巷道中留有無軌膠輪車通道和人行道。其中有拐彎點(diǎn)，兩側(cè)各留加寬值。即</p><p>　　B=+a （3-3）</p><p>　　式中：—防爆膠輪車外輪廓最大寬度，取2.0m；</p><p>　　c—人行側(cè)寬度，取1.5m；</p><p>

76、　　d—彎道寬度附加值，取0.5m；</p><p>　　a—非人行側(cè)寬度，取0.5m。</p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p>　　B=2+1.5+2×0.5+0.5=5 m</p><p>　　2401輔運(yùn)繞道的巷道斷面凈寬度設(shè)計(jì)為5m。</p><p>　　（

77、4）2401回風(fēng)繞道凈寬度計(jì)算</p><p>　　2401回風(fēng)繞道的作用是將2401順槽中的廢氣引入西回風(fēng)大巷，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)以及會實(shí)際風(fēng)量風(fēng)速，設(shè)計(jì)巷道凈寬度為3m。</p><p>　　2）正巷巷道凈寬度計(jì)算</p><p>　　2401正巷的巷道內(nèi)設(shè)備布局與系統(tǒng)巷非皮帶機(jī)頭段的布局相同，都是一側(cè)安置皮帶運(yùn)輸機(jī)，另一側(cè)是防爆鏟車通道和人行道。</p>

78、<p>　　所以，2401巷道正巷巷道凈寬度設(shè)計(jì)為5.5m</p><p>　　3.1.2 巷道凈高度計(jì)算</p><p>　　1）系統(tǒng)巷巷道凈高度計(jì)算</p><p>　?。?）2401系統(tǒng)巷皮帶機(jī)頭段</p><p>　　2401巷皮帶機(jī)頭段巷道斷面形狀為拱形斷面，巷道凈高度計(jì)算主要計(jì)算它的拱高和自底板起的墻高，其中拱的高度

79、與巷道凈寬有關(guān)。2401系統(tǒng)巷的拱形巷道為半圓形拱，拱的高度為巷道凈寬度的一半，即</p><p><b>　　（3-4）</b></p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p><b>　　=4.5m</b></p><p>　　拱形巷道的墻高是巷道底板道拱基線

80、的高度，本巷道運(yùn)輸方式是鋪設(shè)皮帶輸送機(jī)，沒有軌道礦車系統(tǒng)，只用按照行人高度計(jì)算，即</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　式中：j—行人側(cè)通道邊距，取0.2。</p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p>　　1.8－=0.474m</p>

81、<p>　　巷道凈高度H計(jì)算公式如下：</p><p>　　H= (3-6)</p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p>　　H=0.5+4.5=5m</p><p>　　2401系統(tǒng)巷皮帶機(jī)頭段的巷道凈高度為5m，拱高4.5m，墻高0.

82、5m。</p><p>　?。?）2401系統(tǒng)巷儲帶倉段</p><p>　　2401系統(tǒng)巷儲帶倉段巷道連接輔運(yùn)繞道和回風(fēng)繞道，在兩個巷道口，需要做剛帶加固，西輔運(yùn)大巷和西回風(fēng)大巷在本段上部經(jīng)過，在兩個大巷底部要做過橋，所以，根據(jù)實(shí)際情況以及加強(qiáng)支護(hù)經(jīng)驗(yàn)，確定2401系統(tǒng)巷非皮帶機(jī)頭段巷道凈高度。</p><p>　　2401系統(tǒng)巷儲帶倉段的巷道凈高度為4.5m。&

83、lt;/p><p>　?。?）2401輔運(yùn)繞道巷道凈高度度計(jì)算</p><p>　　2401輔運(yùn)繞道凈高度根據(jù)實(shí)際使用情況，通過車輛高度，通風(fēng)量，設(shè)計(jì)凈高度為3.5m。</p><p>　?。?）2401回風(fēng)繞道凈高度計(jì)算</p><p>　　2401回風(fēng)繞道凈高度計(jì)算，為滿足通風(fēng)量，設(shè)計(jì)巷道凈高度為3m。</p><p>

84、;　　2）正巷巷道凈高度計(jì)算</p><p>　　2401正巷巷道凈高度設(shè)計(jì)需要滿足工程機(jī)械和工程車輛的安全行駛，所以，根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)正巷巷道凈高度為3.5m。</p><p>　　3.2 巷道斷面形式確定</p><p>　　3.2.1 系統(tǒng)巷斷面形式確定</p><p>　　1）2401膠帶聯(lián)巷長為100.5m，其中皮帶機(jī)頭段（1-1

85、斷面）為直墻半圓拱巷道（圖3.1），半徑4.7m，墻高0.7m，S毛=0.5×3.14×4.72+9.4×0.7=41.26m2；非皮帶機(jī)頭（2-2斷面）段為矩形斷面（圖3.2），巷道斷面規(guī)格為：S毛=寬毛×高毛=5.7m×4.7m=26.79m2。</p><p>　　圖3.1皮帶機(jī)頭斷面圖</p><p>　　圖3.2儲帶倉斷面圖<

86、;/p><p>　　2）2401回風(fēng)斜巷（5-5斷面）為矩形斷面（圖3.3），巷道斷面規(guī)格為：S毛=寬毛×高毛=3.2m×3.1m=9.92m2。</p><p>　　3）2401輔運(yùn)繞道（6-6斷面）為矩形斷面（圖3.4），巷道斷面規(guī)格為：S毛=寬毛×高毛=5.2m×3.7m=19.24m2。</p><p>　　圖3.3回風(fēng)繞

87、道斷面圖</p><p>　　圖3.4輔運(yùn)繞道斷面圖</p><p>　　3.1.2 正巷斷面形式確定</p><p>　　2401巷（3-3斷面）為矩形斷面，巷道斷面規(guī)格為：S毛=寬毛×高毛=5.7m×3.6m=20.52m2，（圖3.5）。</p><p>　　圖3.5 2401正巷斷面圖</p><

88、;p>　　3.2 鉆孔爆破設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 掏槽形式的確定</p><p>　　根據(jù)施工現(xiàn)場的地形情況和巖層巖性，結(jié)合工程實(shí)際中的應(yīng)用，本巷道在施工過程中采用楔形斜眼掏槽。具體方法為在巷道斷面上兩兩對稱的布置在巷道斷面中央偏下的位置上。炮眼與工作面夾角大致在55-75度之間，槽口寬度一般為1.0-1.4m，掏槽的排距約為0.3-0.8m。各對掏槽眼應(yīng)同在一個水平面

89、上，兩眼低距離約為200mm左右，眼深要比一般炮眼加深500mm，這樣才能保證較好的爆破效果。</p><p>　　本巷道掏槽眼設(shè)計(jì)為：</p><p>　　系統(tǒng)巷：與工作面夾角為75°-80°，掏槽眼槽口寬度為1.2m，排距為0.7m。炮眼加深500mm。</p><p>　　正巷：與工作面與工作面夾角為75°，掏槽眼槽口寬度為0.9

90、5m，排距為0.475m。炮眼加深500mm。</p><p>　　3.2.2 爆破參數(shù)</p><p><b>　　1）爆破參數(shù)計(jì)算</b></p><p>　　爆破參數(shù)主要包括炮眼直徑、炮眼深度、炮眼數(shù)目等。按2401正巷截面尺寸計(jì)算爆破。</p><p><b>　?。?）炮眼直徑</b>&l

91、t;/p><p>　　炮眼直徑的大小對鉆眼效率、全斷面炮眼數(shù)目、單位炸藥消耗量和爆破巖石塊度與巖壁平整度等均有影響。因此，應(yīng)根據(jù)巷道斷面大小、塊度要求、炸藥性能和鑿巖機(jī)性能等綜合考慮，進(jìn)行選擇。</p><p>　　炮眼直徑大，可減少炮眼數(shù)目，炸藥能量相對集中，也可提高爆破效率，但鉆速下降，影響爆破質(zhì)量和降低圍巖穩(wěn)定性。在采用氣腿式鑿巖機(jī)的情況下，現(xiàn)場多根據(jù)約卷直徑來確定。目前國內(nèi)巖巷掘進(jìn)均采

92、用27mm、32㎜、35㎜三種藥卷。因炮眼直徑比藥卷直徑大6-8㎜左右，所以目前的炮眼直徑多采用35～42㎜。</p><p>　　本巷道炮眼選擇42mm作為炮眼直徑。</p><p><b>　　（2）炮眼深度</b></p><p>　　影響炮眼深度的主要因素有：巖石性質(zhì)、巷道斷面大小、循環(huán)作業(yè)方式、鑿巖機(jī)類型、炸藥威力、工人技術(shù)水平等等。

93、同時炮眼深度也影響了每茬炮的進(jìn)尺量，也決定著循環(huán)的工作量及工時。</p><p>　　炮眼深度的合理性分析：</p><p>　　①合理的炮眼深度必須與具體施工設(shè)備相適應(yīng)：氣腿式輕型鑿巖機(jī)，較適宜的鉆眼深度一般為1.8-2.5m；采用鑿巖臺車配備重型鑿巖機(jī)，炮眼深度在3 m以上則更為有利。</p><p>　?、诤侠淼呐谘凵疃缺仨毐ＷC較高的爆破效率：為了達(dá)到較高的炮

94、眼利用率（一般根不低于85-90%）；除了考慮巖石條件和合理的炮眼布置外，還與炮眼的質(zhì)量和爆破材料、裝藥結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。</p><p>　　③合理的炮眼深度應(yīng)盡可能使每班能夠完成整循環(huán)：這樣每班的工作任務(wù)明確，便于組織和管理，有利于實(shí)現(xiàn)正規(guī)循環(huán)作業(yè)，眼深與循環(huán)時間的確定必須和現(xiàn)有技術(shù)裝備水平和施工條件密切結(jié)合，在合理的炮眼深度范圍內(nèi)，應(yīng)力爭達(dá)到每班多循環(huán)，以加快掘速度。</p><p>

95、　　我國巷道掘進(jìn)中，通常是以月進(jìn)尺任務(wù)和鑿巖、裝巖設(shè)備的能力來確定每一循環(huán)的炮眼深度的。即：</p><p><b>　　（3-7）</b></p><p>　　式中：l—炮眼深度，m；</p><p>　　L—計(jì)劃月進(jìn)度，m。取L=100m；</p><p>　　N—每月實(shí)際用于掘進(jìn)的天數(shù)，30天；</p>

96、<p>　　k—正規(guī)循環(huán)率，即每月實(shí)際用于掘進(jìn)的天數(shù)與30天之比，一般取k=0.8-0.9，本工程取k=0.8；</p><p>　　n—每日完成掘進(jìn)循環(huán)數(shù)次，取n=2；</p><p>　　η—炮眼利用系數(shù)，一般要求≥0.8，取η=0.9。</p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p>&

97、lt;b>　　l=2.315m</b></p><p>　　根據(jù)實(shí)際布局，選擇掏槽眼炮眼深度為3m，輔助眼和周邊眼的炮眼深度為2.5m。</p><p><b>　?。?）炮眼數(shù)目</b></p><p>　　合理的炮眼數(shù)目應(yīng)當(dāng)保證有較高的爆破效率(炮眼利用率不小于85-90%)、爆下的巖塊、爆破后的巷道輪廓均能符合施工和設(shè)計(jì)

98、要求。也可以按一個循環(huán)的總裝藥量平均裝入所有炮眼的原則進(jìn)行估算，作為實(shí)際排列炮眼的參考。其數(shù)目確定的是否合理將直接影響鉆眼的時間和鉆眼工作量，也影響著爆破效果。</p><p>　　炮眼數(shù)量也可以根據(jù)單位炸藥消耗量，按下式估算，再按表確定炮眼數(shù)量。</p><p><b>　　（3-8）</b></p><p>　　式中：N—炮眼數(shù)量；<

99、/p><p>　　q—單位炸藥消耗量，kg/m3，查定額，取2.4；</p><p>　　S—巷道掘進(jìn)斷面面積，㎡，取20.52；</p><p>　　m—每個藥卷長度，m，取0.2；</p><p>　　a—裝藥系數(shù)，一般取0.5；</p><p>　　P—每個藥卷的重量，㎏。取0.2。</p><p

100、><b>　　計(jì)算得：</b></p><p><b>　　N=88.64個</b></p><p>　　根據(jù)實(shí)際斷面，取N=100個。</p><p>　　(4)計(jì)算系統(tǒng)巷爆破參數(shù)</p><p>　　按照正巷的計(jì)算理論，代入2401系統(tǒng)巷斷面尺寸，可得：</p><p&

101、gt;　　系統(tǒng)巷炮眼深度：掏槽眼3.5m；</p><p>　　周邊眼和輔助眼：3m。</p><p>　　系統(tǒng)巷炮眼數(shù)量：上部眼61個；</p><p><b>　　下部眼66個。</b></p><p>　　2）巷道斷面爆破參數(shù)</p><p>　　(1)2401系統(tǒng)巷爆破參數(shù)</p&g

102、t;<p>　　2401爆破參數(shù)由爆破原始數(shù)據(jù)、炮眼布置、預(yù)期爆破效果組成。爆破詳情見表3.1、表3.2、表3.3、表3.4。</p><p>　　表3.1 爆破原始數(shù)據(jù)</p><p>　　表3.2 上部炮布置及裝藥量</p><p>　　表3.3 下部炮布置及裝藥量</p><p>　　表3.4 預(yù)期爆破效果<

103、/p><p>　?。?）2401正巷爆破參數(shù)</p><p>　　2401爆破參數(shù)由爆破原始數(shù)據(jù)、炮眼布置、預(yù)期爆破效果組成。爆破詳情見表3.5、表3.6、表3.7。</p><p>　　表3.5 爆破原始數(shù)據(jù)</p><p>　　表3.6 炮眼布置及裝藥量</p><p><b>　　續(xù)表3.6</b

104、></p><p>　　表3.7 預(yù)期爆破效果</p><p><b>　?。?）炮眼布置</b></p><p>　　根據(jù)爆破參數(shù)計(jì)算，及斷面尺寸，設(shè)計(jì)斷面炮眼布置，畫出斷面輪廓線和炮眼位置，并繪制炮眼布置三視圖。</p><p>　?、?401正巷炮眼布置三視圖（圖3.6）。</p><p

105、>　?、?401系統(tǒng)巷炮眼布置三視圖（圖3.7）。</p><p>　　圖3.6 2401正巷炮眼布置三視圖</p><p>　　圖3.7 2401系統(tǒng)巷炮眼布置三視圖</p><p>　　3.2.3 裝藥結(jié)構(gòu)與炸藥類型</p><p><b>　　1）裝藥結(jié)構(gòu)</b></p><p>

106、　　炮眼裝藥分四部分，由炸藥、起爆雷管、炮土和水泡泥組成，其具體安裝結(jié)構(gòu)見圖3.8。</p><p>　　圖3.8 炮眼填裝結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　注：</b></p><p>　?、僬ㄋ幒屠坠艿木勰苎ň赶蜓鄣?。</p><p>　?、谂谘鄯饽嚅L度不小于500mm。</p><p>

107、　?、劾坠苣_線放炮前必須扭結(jié)。</p><p><b>　　2）炸藥類型</b></p><p>　　在煤礦巷道中，由于環(huán)境特殊，有煤塵和瓦斯的存在，而且，巷道中水文復(fù)雜，頂板、工作面、錨桿鉆機(jī)等因素，會產(chǎn)生部分水在炮眼內(nèi)部，所以，就要用防水且威力較大的炸藥。</p><p>　　乳化炸藥是新型防水工業(yè)炸藥，具有爆炸威力大、抗水性能好、施工效率

108、高，有毒氣體含量少、貯存、運(yùn)輸使用安全等特點(diǎn)</p><p>　　本巷道采用三級煤礦許用乳化炸藥進(jìn)行爆破掘進(jìn)，1-5段毫秒延期雷管，MFD200型礦用發(fā)爆器起爆，裝藥結(jié)構(gòu)采用正向連續(xù)柱狀裝藥。</p><p>　　第四章 巷道支護(hù)設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 巷道支護(hù)形式</p><p>　?。?）確定巷道支護(hù)形式</p>

109、<p>　　根據(jù)巷道支護(hù)經(jīng)驗(yàn)，西部山4#煤層直接頂、老頂分別為中粗砂巖，適合錨網(wǎng)支護(hù)。為了將錨桿加固的“組合梁”懸吊于堅(jiān)硬巖層中，需用高強(qiáng)錨索做輔助支護(hù)，確定2401巷采用“錨、網(wǎng)、噴+錨索”聯(lián)合支護(hù)。</p><p>　　拱形段網(wǎng)片搭接100mm，采用14#鉛絲“三花”綁扎，并用錨桿托盤壓牢；矩形斷面頂與頂、幫與幫搭接100mm，頂與幫搭接400mm，用角錨桿托盤壓牢，搭接均采用14#鉛絲“三花”綁扎

110、。</p><p><b>　?。?）臨時支護(hù)</b></p><p>　　臨時支護(hù)為機(jī)載式前探梁，當(dāng)機(jī)載前探因故障不能正常使用時，改用外注式單體液壓支柱，使用的前探梁采用槽鋼制作，長度大于3m，用外注式單體液壓支柱支設(shè)（一梁兩柱）。前探梁到迎頭的端面距不得大于0.3米。前探梁上方使用專用方木（規(guī)格160×120×3000mm）、穿桿、木楔等，超前

111、支護(hù)距兩幫端面距不超過0.3米。架設(shè)前要先進(jìn)行敲幫問頂，清理浮矸活石，然后前移前探梁。</p><p>　　4.2 巷道支護(hù)參數(shù)</p><p>　　4.2.1 掘進(jìn)巷道頂板支護(hù)驗(yàn)算及論證</p><p>　　錨桿、錨索支護(hù)參數(shù)計(jì)算（按斷面寬5.7m×高3.6m計(jì)算），按2401正巷斷面為5.7×3.6進(jìn)行驗(yàn)算，采用φ22×2200錨桿

112、配合球形托板，錨索采用φ17.8×9300進(jìn)行支護(hù)。</p><p>　　1）按懸吊作用理論錨桿支護(hù)參數(shù)的計(jì)算</p><p>　　（1）按錨桿桿體承載力與等抗拉拔力強(qiáng)度原則確定錨桿直徑d。</p><p>　　錨桿錨固力Q等于錨桿桿體承載力P，P，由P=Q得：</p><p><b>　?。?-1）</b>&

113、lt;/p><p>　　式中：Q—按我礦現(xiàn)場抗拉拔力試驗(yàn)數(shù)據(jù)取7t相當(dāng)于68600N；</p><p>　　—錨桿桿體材料的設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度，按普通低碳鋼抗拉強(qiáng)度取值350MPa。</p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p>　　所以錨桿直徑選擇為22㎜大于19.6㎜可滿足支護(hù)需要。</p>&l

114、t;p>　?。?）錨桿長度L的確定</p><p>　　L=l1+l2+l3 （4-2）</p><p>　　式中：l1—錨桿外露長度，采用托板、墊片支護(hù)，l1取100㎜；</p><p>　　l2—錨桿有效長度；</p><p>　　l3—深入穩(wěn)定巖層長度。&l