河南演馬莊煤礦巷道施工設計及概預算

前言隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，對于煤礦開采提出的規(guī)定越來越高。本文重要通過具體的工程實例，研究并完善礦井施工組織設計及其概預算。第一節(jié)：介紹了地理工程概況，以此為基礎進行以后的設計部分。第二節(jié)：介紹了巷道斷面設計，講述了其具體計算過程。第三節(jié)：介紹了巷道掘進設計，涉及炮眼布置、鉆眼設計、爆破、裝巖等內(nèi)容。第四節(jié)：講解了巷道圍巖壓力計算，圍巖破碎半徑。規(guī)定較高的計算能力。第五節(jié)：巷道支護設計，重要是材料的選擇及參數(shù)的計算過程。第六節(jié)：巷道施工組織設計，為工程時間的安排作指導。第七節(jié)：講解了概預算，通過概預算表格，講述了概預算的編制過程。通過，本次設計，提高了對礦井施工組織設計及概預算的能力，并將所學理論知識結合到工程實踐中。加深了對知識的理解。

1井田概況1.1交通位置演馬莊礦位于焦作市東北部約20公里，從屬焦作市管轄，地理座標：東經(jīng)113°21′～113°24′，北緯35°15′～35°17′。區(qū)內(nèi)有煤礦專用鐵路，南距新（鄉(xiāng)）～焦（作）鐵路待王車站4公里，東連京廣線，西接焦枝線。二級公路及鄉(xiāng)村油路互相連通，交通極為方便。1.2自然地理1.2.1地形地貌本區(qū)屬太行山山前平原和沖積、洪積扇的邊沿地帶。地勢平坦。海拔83~123m，一般在100m左右。全區(qū)地勢北西高，南東低，最大坡度±2°25′。由于淺部煤層開采后地面塌陷，而局部形成低洼帶。1.2.2水系該區(qū)屬海河流域衛(wèi)河水系，東部有石門河，西部有山門河，均發(fā)源于太行山。且為間歇性河流。據(jù)近年資料表白，除雨季外，平時河床干枯。河流上游建了不少中、小型水庫，已無洪泛危害。1.2.3氣象本區(qū)屬大陸性半干燥氣候，夏季炎熱，冬季寒冷，四季分明，最低氣溫-19.9℃（1971年），最高氣溫43.3℃（1966年），降雨多集中在7~9月份，年降雨量333.3~908.7mm，平均624.9mm，日最大降雨量達151.8mm（63年8月8日），年蒸發(fā)量為1393.6—2313mm，平均2023.3mm，蒸發(fā)量大于降雨量。常年以北和東北風較多，一般風速2—3級，最大11級（78年6月30日晚）。最大凍土厚為190mm（77年元月）。1.2.4地震據(jù)焦作市地震辦公室匯集的資料，自1038年~1978年6月，發(fā)生的較大地震且對焦作有影響的共有35次，本區(qū)地震基本烈度為7度。2井田地質特性2.1地層本區(qū)為第三、四系全掩蓋區(qū)，據(jù)區(qū)內(nèi)鉆孔揭露，地層由老至新為：奧陶系中統(tǒng)馬家溝組，石炭系中統(tǒng)本溪組，上統(tǒng)太原組，二迭系下統(tǒng)山西組、下石盒子組、上統(tǒng)上石盒子組下段、中段及第三、四系。2.2構造2.2.1區(qū)域構造焦作煤田位于太行山隆起帶南端，地層走向NE~NNE，傾向東南，傾角4°~14°，為單斜構造，區(qū)域構造以斷裂為主，褶曲不甚發(fā)育。該區(qū)重要發(fā)育有東西、北東、北西向、三組斷裂。其中，東西向的鳳凰嶺斷層規(guī)模大，把焦作煤田分割為焦南、焦北兩大部分；北東向斷層最發(fā)育，破壞了各井田的連續(xù)性，分別切割為大小不等的井田斷塊；北西向斷層不發(fā)育，常以中小斷層出現(xiàn)。表2-1區(qū)域斷層一覽表Table2-1areafaultlist斷層名稱性質走向傾向延伸長度一般落差（m）備注朱村斷層正NWWSW＞24公里＞2023董村斷層正80°-100°N30公里＞1000馬坊泉斷層正60°NW25公里200南張門斷層正70°~90°NW＞30公里400~700平陵斷層正90°~120°NW20公里500~1000百泉斷層正36°~40°NW＞20公里300~500峪河斷層正100°SW30公里200~500鳳凰嶺斷層正EWS＞50公里100~400九里山斷層正45°~60°SW＞50公里300~600方莊斷層正N30°WSW＞10公里120兩條平行斷層地塹2.3頂?shù)装鍘r性特性頂板煤層直接頂板多為層狀、灰黑色砂質泥巖，層理明顯，致密性脆，硬度2.5～4級，厚1.03～1.05m，易維護。另一方面為層狀或板狀泥巖與銹結能力差的砂巖；泥巖與砂質泥巖為相變關系，厚0.7～6.37m，硬度2～3級，易碎、易冒落，銹結力強。局部存在有炭質泥巖偽頂。老頂為灰色大占砂巖，厚15～24.5m，泥硅質膠結、較堅硬、厚層狀，硬度6級左右，以中～細為主，局部直接覆于二1煤層上，不易放頂冒落。該礦在煤層露頭附近曾發(fā)生過較大冒頂，如老西總回風巷、12023工作面等發(fā)生的冒頂事故?？偟膩碇v，煤層上各類頂板均較完整，易于管理，屬一類頂板。底板煤層底板多為厚7m左右的砂質泥巖或泥巖，次為厚0.3～1.5m含炭質較高的泥巖，局部有厚0.1～0.7m炭質泥巖偽底。炭質泥巖質軟易碎，強度極低，支撐力差，底鼓現(xiàn)象較嚴重，對巷道維護不利?？傮w應屬I類底板。2.4水文地質特性焦作煤田地處太行山復背斜隆起帶南段東翼，山前傾斜平原地帶，地層走向N60°E，傾向SE，傾角8～12°，呈地塹、地壘、掀斜斷塊等組合形式，以斷裂構造為主。區(qū)內(nèi)寒武系、奧陶系灰?guī)r中巖溶裂隙發(fā)育，為地下水提供了良好的儲水空間和逕流通道。地下水總體流向受構造控制，如峪河斷裂以北為東南方向，以南為西南向，局部受斷層阻水影響流向稍有變化。此外，在斷裂帶附近巖溶裂隙相對發(fā)育，經(jīng)常形成強富水、導水帶，如鳳凰嶺斷層強徑流帶、朱村斷層強徑流帶、方莊斷層強徑流帶、馬坊泉斷層強徑流帶和百泉斷層強徑流帶等，成為焦作煤田內(nèi)諸礦區(qū)、勘查區(qū)的補給邊界。2.5瓦斯、煤塵與自燃情況2.5.1礦區(qū)瓦斯地質概況本礦區(qū)位于九里山—韓王礦中部，為一傾向SE，傾角4～15°的單斜構造。其淺部的煤層露頭和深部的鳳凰嶺斷層和王毋泉斷層構成了本區(qū)的瓦斯逸散邊界，而其東西邊界雖亦有小斷裂破壞了煤層的連續(xù)性，但不利于瓦斯逸散。上述邊界條件決定了該區(qū)瓦斯成分，含量及其運移和分布規(guī)律。2023~2023年的瓦斯鑒定結果：礦井絕對瓦斯涌出量26.05~46.93m3/min，相對瓦斯涌出量20.40~28.18m3/t，其中2023年瓦斯最大：礦井絕對瓦斯涌出量46.93m3/min，相對瓦斯涌出量28.18m3/t，二氧化碳絕對涌出量13.91m3/min，二氧化碳相對涌出量8.26m3/t。2.5.2礦井瓦斯等級據(jù)2023~2023年度瓦斯鑒定結果見表2-2，瓦斯相對涌出量多大于20m3/t·d，按煤礦安全規(guī)程第133條屬高瓦斯礦井。該礦多次發(fā)生過煤與瓦斯突出，其中1975年8月4日發(fā)生過特大型煤與瓦斯突出事故，2023年河南省煤炭工業(yè)廳瓦斯防治小組定為該礦煤與瓦斯突出礦井。

表2-2瓦斯鑒定結果表Table2-2watts,andwatchfordiscriminationfruit時間（年）瓦斯二氧化碳瓦斯絕對涌出量（m3/min）瓦斯相對涌出量（m3/t·d）采區(qū)最大相對量（m3/t·d）鑒定等級絕對涌出量（m3/min）相對涌出量（m3/t·d）采區(qū)最大相對量（m3/t·d）鑒定等級202335.1623.1333.42瓦斯突出礦井17.1911.317.48高CO2礦井202326.0520.40116.88瓦斯突出礦井13.7610.0788.47高CO2礦井202338.5122.47154.28瓦斯突出礦井15.348.95100.95高CO2礦井202346.9328.1851.1瓦斯突出礦井13.918.2614.5低CO2礦井2.6礦井儲量、年產(chǎn)量及服務年限2.6.1井田境界井田境界應根據(jù)地質構造、儲量、水文、煤層賦存情況、開采技術條件、開拓方式及地貌、地物等因素進行技術分析后擬定。一般以下列情況為界：1．以大斷層、褶曲和煤層露頭、老窯采空區(qū)為界；2．以山谷、河流、鐵路、較大的城鄉(xiāng)或建筑物的保護煤柱為界；3．以相鄰的礦井井田境界為界；4．人為劃分井田境界。以上原則為指導，根據(jù)演馬莊礦井田地質勘探資料，結合構造等因素，現(xiàn)擬定演馬莊礦1號礦井井田境界如下：西部以韓王礦和本礦間的保護煤柱為界；南部以鳳凰嶺斷層為界；東南部大體以二1煤－250m底板等高線為界；東北部以自斷層F07和F142的相交點所做的煤層頂板等高線的垂線為邊界。井田東西走向長約3.1km，傾斜長度約1.3km，井田面積約3.5km2。2.6.2井田儲量1.礦井工業(yè)儲量礦井儲量是指礦井井田邊界范圍內(nèi)，通過地質手段查明的符合國家煤炭儲量計算標準的所有儲量，又稱礦井總儲量。它不僅反映了煤炭資源的埋藏量，還表達了煤炭的質量。本井田采用的塊段法計算的各級儲量，塊段法是我國目前廣泛使用的儲量計算方法之一。2.塊段法是根據(jù)井田內(nèi)鉆孔勘探情況，由幾個厚度相近的鉆孔連成塊段，根據(jù)此段的面積、煤的容重、平均厚度計算此塊段的煤的儲量，再把各個計算的塊段儲量取和即為全礦井的井田儲量。礦井工業(yè)儲量是勘探（精查）地質報告的“能運用儲量”中的A、B、C三級儲量之和，其中高級儲量A、B之和所占比例應符合表2—3的規(guī)定。由煤層底板等高線及儲量計算圖上提供的資料可計算出來設計礦井工業(yè)儲量。見表2—4礦井工業(yè)儲量匯總表。表2-3礦井高級儲量比例Table2-3mineseniorreservesproportion地質開采條件儲量級別比例（％）簡樸中檔復雜大型中型小型大型中型小型中型小型井田內(nèi)A+B級儲量占總儲量的比例4035253540202515一水平內(nèi)A+B級儲量占本水平儲量的比例70604060503040不作具體規(guī)定第一水平內(nèi)A級儲量占本水平內(nèi)儲量的比例4030153020不作具體規(guī)定不規(guī)定

表2-4礦井工業(yè)儲量匯總表Table2-4mineindustryreservessummaryform煤層名稱工業(yè)儲量（萬噸）備注ABA+BCA+B+C二1煤層3430034306104040符合總計3430034306104040符合3.礦井設計儲量礦井設計儲量為礦井工業(yè)儲量減去設計計算的斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、構造物需要留設的保護煤柱等永久煤柱損失量。故設計儲量Zs=Zg－P=4040-819=3221萬噸（2-1）式中:Zs——礦井設計儲量；Zg——礦井工業(yè)儲量；P——永久煤柱損失量，其中水泥廠保護煤柱209萬噸，斷層和防水煤柱410萬噸，井田境界煤柱200萬噸；所以P=209+410+200=819萬噸。4礦井設計可采儲量礦井設計可采儲量為礦井設計儲量減去工業(yè)場地保護煤柱、礦井井下重要巷道及上下山保護煤柱后乘以采區(qū)回采率所得到的儲量。由于工業(yè)廣場和各種重要巷道與井田開拓方式、采煤方法有關，其煤柱損失量要待第三章井田開拓、第四章采煤方法擬定后才干擬定。為便于運用礦井可采儲量初步擬定礦井井型，可暫按工業(yè)儲量的5％－7％計入，本設計取5％；各種重要巷道的保護煤柱及可采儲量見表2—3井可采儲量匯總表；工業(yè)廣場保護煤柱計算參數(shù)見表2—4業(yè)廣場保護煤柱設計參數(shù)表(設計采出率為80%)。2.6.3礦井年產(chǎn)量及服務年限1.礦井工作制度根據(jù)設計大綱規(guī)定以及結合礦井實際情況，規(guī)定該設計礦井年工作日為330d，天天凈提高16h,天天三班工作。2.礦井服務年限初步設計該礦井設計年產(chǎn)量為0.45Mt/a，根據(jù)公式： （2-2）式中T——礦井服務年限，Zk——礦井可采儲量，萬噸；A——礦井生產(chǎn)能力，萬噸/年；K——儲量備用系數(shù)，K=1.3～1.5，此處取1.3。由此驗算服務年限如下：符合規(guī)定。

3巷道斷面設計巷道是井下生產(chǎn)的動脈，巷道斷面設計合理與否，直接影響煤礦生產(chǎn)的安全和經(jīng)濟效益。巷道斷面設計的原則是在滿足安全、生產(chǎn)和施工規(guī)定的條件下，力求提高斷面運用率，以取得最佳的經(jīng)濟效果。進行巷道斷面設計時，所依據(jù)的資料涉及：1巷道層位的地質資料。2巷道的服務年限、用途及對通風、排水、防火、衛(wèi)生等方面的規(guī)定。3運送設備類型、規(guī)格尺寸及與其他巷道的關系。4巷道內(nèi)的裝備、管道和電纜的規(guī)格尺寸、數(shù)量及架設檢修規(guī)定。5其他巷道、硐室對巷道的位置規(guī)定。6支護材料供應的情況，施工技術及其裝備條件。3.1巷道斷面形狀的選擇巷道斷面形狀的選擇，重要考慮巷道所處的位置及穿過的圍巖性質、作用在巷道上的地壓力的大小和方向、巷道的服務年限、選用的支架材料和支護方式、巷道的掘進方法和采用的掘進設備等因素，也可以參考鄰近礦井同類巷道的斷面形狀及其圍護情況等。作用在巷道上的地壓大小和方向，是選擇巷道斷面形狀時需考慮的重要因素。當頂壓和測壓均不大時，可選用矩形或梯形斷面；當定壓較大，測壓較小時，則應選擇直墻拱形斷面；當頂壓、側壓都很大時，同時底鼓嚴重時，就須選用馬蹄形、橢圓形或圓形等封閉式的斷面。巷道的用途和服務年限也是考慮選擇巷道斷面形狀不可缺少的重要因素。服務年限長達幾十年的開拓巷道，采用磚石、混凝土和錨噴支護的各種拱形斷面較為有利；服務年限2023左右的準備巷道以往多采用梯形斷面。通常，礦區(qū)富有的支架材料和習慣使用的支護方式，往往也直接影響巷道斷面形狀的選擇。木支架和鋼筋混凝土支架，多適合于梯形和矩形斷面；磚石、混凝土和噴射混凝土支架，合用于拱形等曲線斷面；金屬支架或錨桿支護用于任何形狀的斷面。掘進方法與掘進設備對于巷道斷面形狀的選擇也有一定的影響。在通風量很大的礦井中，選擇通風阻力小的斷面形狀和支護方法，既有助于安全生產(chǎn)，又具有顯著的經(jīng)濟效益。根據(jù)演馬莊礦的工程地質條件以及水文地質條件，并經(jīng)計算得知其服務年限為41.3年，可選用拱形斷面中的半圓拱形為宜。

3.2擬定巷道斷面尺寸3.2.1擬定巷道凈寬度B巷道凈寬度設計：巷道的凈寬度，是指巷道兩側內(nèi)壁或錨桿露出長度終端的水平距離。雙軌巷道凈寬度按下式計算：B＝a+2A1+t+c（3-1）其中：B——巷道凈寬度，指直墻內(nèi)側的水平距離a——非人行側的寬度A1——運送設備的最大寬度c——人行側的寬度t——雙軌運送巷道中，兩輛對開列車列車最突出部分之間的距離《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：在雙軌運送巷中，兩輛列車最突出部分之間的距離，對開時不得小于0.2m。運煤車可采用固定車廂式礦車，MG1.1—6A其外形尺寸為長*寬*高、2023*800*1150（mm），軌距600毫米。從巷道道渣面起1.6m的高度內(nèi)，必須留有寬0.8m（綜合機械化采煤礦井為1.0m）以上的人行道，管道吊掛高度不得低于1.8m；巷道另一側的寬度不得小于0.3m（綜合機械化采煤礦井為0.5m）。巷道內(nèi)安設輸送機時，輸送機與巷幫支護的距離不得小于0.5m；輸送機機頭和機尾處與巷幫支護的距離應滿足設備檢查和維修的需要，并不得小于0.7m。巷道內(nèi)移動變電站或平板車上綜采設備的最突出部分，與巷幫支護的距離不得小于0.3m。采用ZK14—9/550電機車寬A1=1335mm，高=1550mm；3噸礦車寬1150mm，高1150mm。

表3-1雙軌巷道軌道中線距數(shù)值Table3-1adoubletrackfromthecenterlineofvalue運送設備600mm軌距/mm900mm軌距/mm直線曲線直線曲線1.0t礦車110013001.5t礦車13001500140016007t，10t，14t架線機車13001600160019003.0t礦車160018003.0t底卸式礦車150017005.0t底卸式礦車16001800180020238t，12t蓄電池機車1300160016001900根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》，取巷道人行道寬c=1000㎜，非人行道一側寬a=500mm，又查表知本巷雙軌中線距b=1600mm，則倆電機車之間距離為：1600-（1335/2+1335/2）=265㎜﹥200mm故巷道凈寬度：B=a+2A1+t+c＝500+1335*2+1000+265=4500mm。3.2.2巷道凈高度的擬定拱形巷道的凈高度是指自道碴面起至拱頂內(nèi)沿或錨桿露出長度終端的高速。擬定拱形巷道的凈高度，重要是擬定它的拱高和自底板起的壁（墻）高。H=h0+h3-hb（3-2）式中：H————拱形巷道的凈高度，m；h0———拱形巷道的拱高，m；h3———拱形巷道的壁高，m；hb———巷道內(nèi)道碴高度，按表3-2選取，m。

表3-2巷道內(nèi)道碴高度Table3-2violationsofheight巷道類型鋼軌型號/（kg·m-1）道床總高度hc/mm道碴高度hb/mm道碴面至軌道面高度ha/mm井底車道及重要運送巷道3041022019022380220160采區(qū)運送巷道上、下山2215380350可不鋪道碴，軌枕沿底板浮放，也可在浮放軌枕兩側充填掘進矸石運送巷、回風巷152501.拱高的擬定拱的高度常以巷道凈寬的比來表達（稱為高跨比）。半圓拱的拱高h0、拱的半徑R均為巷道凈寬的1/2，即h0=R=B/2=4500/2=2250mm。2.壁高的擬定拱形巷道的壁高h3是指自巷道底板至拱基線的垂直距離。對于架線電機車運送的巷道，一般按其中架線電機車導電弓子和管道裝設高度規(guī)定計算既能滿足設計規(guī)定。上述計算出的壁高值，必須按照只進不舍的原則，以0.1m進級。(1)按架線式電機車導電弓子規(guī)定擬定h3.由表2.5中半圓拱巷道壁高公式得：h3≥h4+hc-式中h4————軌面起電機車架線高度，按《煤礦安全規(guī)程》取h4=2023mm；hc————道床總高度，查表2.9選用30kg/m鋼軌，再查表2.11得hc=410mm，道碴高度hb=220mm；n————導電弓子距拱壁安全間距，取n=300mm；K————導電弓子寬度之半，K=718mm/2=359mm，取K=360mm；b1————軌道中線與巷道中線間距，b1=B/2-a1==1082mm。故h3≥2023mm+410mm-mm=1098mm。(2)按管道裝設規(guī)定擬定h3h3≥h5+h7+hb-（3-2）式中h5————碴面至管子底高度，按《煤礦安全規(guī)程》取h5=1800mm；h7————管子懸吊件總高度，取h7=900mm；m————導電弓子距管子間距，取m=300mm；D————壓氣管法蘭盤直徑，D=335mm；b2————軌道中線與巷道中線間距，b2=B/2-C1=583mm。故h3≥1800mm+900mm+220mm-mm=1093mm綜上計算，并考慮一定的余量，擬定該巷道壁高為h3=1470mm。則巷道高度H=h3-hb+ho=1470mm-220mm+2250mm=3500mm。3.巷道凈斷面面積S和凈周長P的擬定由上表得凈斷面積：S=B（0.39B+h2）式中：h2—道碴面以上巷道壁高，h2=h3-hb=1370-220=1150㎜。故S=4500×（0.39×4500+1370）=13.5㎡P=2.57B+2h2=2.57×4500+2×1150=14.1m4巷道風速驗算巷道通過的風量是根據(jù)對整個礦井生產(chǎn)通風網(wǎng)絡求解得到的。當通過該巷道的風量擬定后，斷面越小，風速越大。風速過大，不僅會揚起煤塵，影響工人身體健康和工作效率，并且易引起煤塵爆炸事故。設計時，在不違反《煤礦安全規(guī)程》的情況下，按照《煤炭工業(yè)設計規(guī)范》規(guī)定，礦井重要進風巷的風速一般不大于6m/s，為礦井增產(chǎn)留有余地。按下式進行風速驗算：v=≤vmax（3-3）式中v————通過該巷道的風速，m/s；Q————根據(jù)設計規(guī)定通過該巷道的風量，78m3/s；S————巷道的凈斷面面積，13.5m2；vmax————該巷道允許通過的最大風速，按下表擬定，為8m/s。由公式得

表3-3巷道允許的最高風速Table3-3roadwayallowtopsustainedwinds井巷名稱允許風速/（m/s）最低最高無提高設備的風巷和風硐15專為升降物料的井筒12風橋10升降人員和物料的井筒8重要進、回風巷8架線電機車巷道1.08輸送機巷，采區(qū)進、回風巷0.256采煤工作面、掘進中的煤巷和平煤巖巷0.254掘進中的巖巷0.154其他通風人行巷道0.155道床參數(shù)的選擇=1\*GB2⑴鋼軌型號鋼軌型號是以沒米長度的質量來表達的。煤礦常用的鋼軌型號是15,22,30和38kg/m。鋼軌型號是根據(jù)巷道類型、運送方式及設備、礦車容積和軌距來選用的，見下表：表3-4巷道軌型選擇及其技術特性Table3-4roadwayrailtypeselectionandtechnicalcharacteristic使用地點運送設備鋼軌規(guī)格/（kg·m-1）斜井箕斗人車運送液壓支架設備車30,381t，1.5t礦車22平硐大巷井底車場8t及以上機車3t以上機車運送液壓支架設備車301t，1.5t礦車22采區(qū)巷道運送液壓支架設備車30,221t，1.5t礦車22,15因此按上表知，鋼軌規(guī)格應選取30kg·m-1。在傾角大于150的巷道中，軌道的鋪設應采用防滑措施。=2\*GB2⑵軌枕規(guī)格軌枕的類型和規(guī)格應與選用的鋼軌型號相適應。礦井多使用鋼筋混凝土軌枕和木軌枕，個別地點也有用鋼軌枕的?；炷淋壵碇匾怯糜诰总噲?、運送大巷、上（下）山和中巷；木軌枕重要是用于道岔等處；鋼軌枕重要是用于固定道床。由于預應力鋼筋混凝土軌枕具有較好的抗裂性和耐久性，同時具有構件剛度大、節(jié)約木料、造價低等優(yōu)點，所以應大力推廣。常用軌枕規(guī)格見下表表3-5常用軌枕規(guī)格Table3-5commoncomponentspecifications軌枕類型軌距/mm軌型/（kg/m）全長/mm全高/mm上寬/mm下寬/mm木軌枕600152212001200120140120130150160900152216001600120140120130150160鋼筋混凝土軌枕60015或221100～1200120～150110～130140～170900≥301500～1600150～200140～160180～250預應力混凝土軌枕60015或221200115100140表3-6常用道床參數(shù)Table3-6commonlyusedtrackbedparameters巷道類型鋼軌型號/（kg/m）道床總高度hc/mm道碴高度hb/mm道碴面至軌道面高度ha/mm井底車場及重要運送巷道3041022019022380220160采用運送巷道上、下山2215380350可不鋪道碴，軌枕沿底板浮放，也可以在浮放軌枕兩側充填掘進矸石運送巷、回風巷15250因此，根據(jù)巷道的運送設備已選用30軌道采用鋼筋混凝土軌枕其道床參數(shù)：道床總高度hc=410mm，道碴高度hb=220mm，道碴至軌面高度：ha=hc-hb=410mm-220mm=190mm

4巷道斷面內(nèi)水溝和管線斷面、布置尺寸等設計4.1水溝的布置為了排出地下涌水及其它污染，發(fā)明文明生產(chǎn)的環(huán)境，設計巷道斷面時，應根據(jù)礦井生產(chǎn)通過該巷道的排水量設計水溝。水平巷道及傾角小于16度的傾斜巷道的水溝，一般布置在人行測；當非人行測有適當?shù)目臻g時，亦可布置；應盡量避免穿越軌道或輸送機。在傾角大于16度的巷道中，當涌水量較小或巷道較窄時，水溝與人形臺階可在巷道同側平行或重疊布置；當涌水量較大或巷道較寬時，水溝和人形臺階可分設在巷道兩側。金屬或木支架巷道的水溝為使立柱牢固和流水通暢，水溝中線與立柱之間的距離應大于0.5米，或者水溝與立柱的最小距離應大于0.3米。專用排水巷道、中間設人行道的巷道、有底鼓的巷道和鋪設整體道床的巷道，水溝也可布置在巷道中間。巷道橫向水溝，一般應布置在含水層的下方、上山下部車場的上方、帶式輸送機接頭硐室的下方或出水點處。在水平和傾斜的砌碹巷道中，可將沿水溝一測的巷道基礎加寬50毫米以上，以便搭設水溝蓋板，同時應使水溝底板掘進面比巷道基礎淺50至100毫米。在傾角小于或等于10度的行人及車輛來往頻繁的重要巷道，水溝上面要加設蓋板，蓋板頂面應與道碴面平齊。4.2水溝砌筑根據(jù)水溝服務年限，一般將水溝分為永久性水溝和臨時性水溝兩類。永久性水溝應砌筑，臨時性水溝可不砌筑。對水溝有如下一般性的規(guī)定：井底車場、重要運送大巷、上山等永久性水溝均應砌筑。水溝一般可用混凝土現(xiàn)澆或片石砌筑，也可采用鋼筋混凝土預制。采區(qū)巷道的水溝，根據(jù)底板巖性、服務年限、流量大小和運送條件等因素擬定其砌筑與否。假如水溝的圍巖堅硬，不會被礦井水腐蝕剝落，或者服務年限較短，可按臨時水溝設立。4.3水溝坡度和流速礦井水溝坡度應與巷道坡度一致，考慮到流水通暢，平巷坡度不宜小于千分之3，巷道中橫向水溝的坡度，不宜小于千分之2.采區(qū)巷道水溝的坡度應考慮巷道的用途、疏水、煤損和充填涂料含泥率等因素擬定。采區(qū)輸送機巷道、分層運送巷道和運送煤門、采區(qū)回風巷道和分層回風巷道的水溝可選用千分之5的坡度。水溝采用混凝土襯砌時，水溝中的最大流速為5至10米每秒，不襯砌的水溝中水的最大流速為3至4.5米每秒。水溝的最小流速，應以不使煤泥等雜物沉淀為原則，其值一般不應小于0.5米每秒。4.4水溝的斷面常用的水溝斷面形狀有對稱倒梯形、半倒梯形和矩形。各種水溝斷面尺寸應根據(jù)水溝的流量、坡度、支護材料和斷面形狀等因素擬定4.5水溝蓋板為行人方便，大巷及傾角小于15度上山的水溝，一般設立蓋板。其規(guī)格及材料消耗見上表。蓋板的寬度一般比水溝凈寬加寬150毫米，重要巷道的水溝蓋板寬度應不大于500毫米。蓋板一般為鋼筋混凝土預制板，每塊的質量不宜超過35公斤，厚度不應小于50毫米，可用設計強度等級不低于C18的混凝土、直徑為6毫米的冷拔3號鋼筋進行制作。4.6管纜布置根據(jù)生產(chǎn)需要，巷道內(nèi)需要敷設諸如壓鳳管、排水管、動力電纜、照明和通信電纜等管道和電纜。管纜布置，重要是以保證安全和便于安裝、檢修為原則。管纜應布置在人行道一側，管道的架設一般采用托架、管墩及錨桿吊掛等方式，并要考慮檢修的方便，若架設在人行道上方，管道下部距道碴或水溝蓋板的垂高不應小于1.8米，若架設在水溝以上，應以不妨礙清理水溝為原則。在架線式電機車運送巷道內(nèi)，為防止電流腐蝕，管道內(nèi)應盡量避免沿巷道底板架設。當管道與管道呈交叉或平行布置時，應保證管道之間有足夠的跟換距離。管道架設在平巷頂部時，應不妨礙其他設備的維修與更換。管道與運送設備之間必須留有不小于0.2米的安全距離。4.7電纜布置電纜布置一般應符合下列規(guī)定：人行道一側最佳不要敷設電纜。動力電纜和通信電纜一般不要敷設在巷道的同一側。如受條件限制設在同一側時，通信電纜應設在動力電纜上方0.1米處，以防電磁場作用干擾通信信號。電纜與壓風管、供水管在巷道同一側敷設時，必須敷設在管子上方，并保持0.3米以上的距離。電纜懸掛高度應保證當?shù)V車掉道時不會撞擊電纜，或者電纜發(fā)生墜落時，不會落在軌道上或運送設備上，所以懸掛高度一般為1.5至1.9米，電纜到巷道頂板的距離一般不小于300毫米；電纜兩個懸掛點間距不應大于3米；電纜與運送設備之間距離不應小于0.25米；電纜同風筒互相之間應保持0.3米以上的距離。高壓電纜和低壓電纜在巷道同側敷設時，互相之間距離應大于0.1米以上，高壓電纜之間，低壓電纜之間距離不得小于50毫米，以便摘掛方便。通過本巷道的水量為280m3/h，采用水溝坡度為0.3%，水溝深550㎜、水溝寬500㎜，水溝凈斷面面積0.261㎡；水溝掘進斷面面積0.309㎡，每米水溝蓋板用鋼筋2.036kg、混凝土0.0323㎏，水溝用混凝土0.145m2。管子懸吊在人行道一側，電力電纜掛在非人行道一側，通訊電纜掛在管子上方。

5巷道掘進設計5.1炮眼布置5.1.1炮眼布置的規(guī)定有較高的炮眼運用率；先爆炮眼不破壞后爆炮眼，先爆炮眼不破壞后爆炮眼；爆破塊度均勻，大塊率少大塊率少；爆堆集中，飛石距離小飛石距離?。槐髷嗝嬉?guī)定，壁面平整壁面平整、圍巖穩(wěn)定。

5.1.2炮眼布置的方法和原則工作面上各類炮眼布置是“抓兩頭、帶中間”。掏槽眼布置在斷面中央偏下掏槽眼布置在斷面中央偏下，并考慮崩落眼布置較均勻。周邊眼布在斷面輪廓線上，互相平行，眼底在同一平面。布置好周邊眼和掏槽眼后，布置崩落眼。崩落眼以槽腔為自由面而層層布置，均勻分布在被爆巖體上，崩落眼以槽腔為自由面而層層布置調(diào)整好最小抵抗線和鄰近系數(shù)。常用的破巖方法有機械破巖和爆破破巖兩種。在巖石巷道掘進中，爆破破巖由于操作簡樸易于掌握，設備輕巧便于靈活移動，適應性強，能在各種堅固限度的巖石中掘出各種形狀和尺寸的巷道，并且費用較低，安全上也比較可靠，所以在國外都獲得廣泛的應用。但是這種破巖方法機械化限度不高，工序多，工作也比較繁重，演馬莊礦采用爆破破巖方法。5.1.3掏槽眼的擬定掏槽眼的作用是一方面在工作面上將某一部分巖石破碎并拋出，在第一個自由面的基礎上崩出第二個自由面，為其他炮眼的爆破發(fā)明有利條件。掏槽效果的好壞對循環(huán)進尺起著決定性的作用。因此，掏槽眼的布置最為關鍵。

掏槽眼一般布置在巷道斷面中央偏下靠近底板處，這樣便于鉆眼時掌握方向，并有助于其他多數(shù)炮眼能借助巖石的自重崩落。在掘進斷面中假如存在有顯著易爆的軟弱巖層時，則應將掏槽眼布置在這些軟弱巖層中。掏槽眼應比其他炮眼加深150～200mm，裝藥量加大15%～20%；假如是相向偏斜的炮眼，眼底間距應相距100～200mm。掏槽眼布置在巷道斷面的中部偏下一些，這樣便于打眼時掌握方向，并且有助于其他多數(shù)炮眼的巖石能借助于自重崩落。假如在掘進過程中有顯著的軟弱巖層，要把掏槽眼布置在這一巖層中。根據(jù)演馬莊礦的巖石性質，掏槽眼形式采用多向掏槽法的楔形掏槽法，根據(jù)巷道的斷面面積和巖石情況，決定掏槽眼為5個，布置在巷道中間偏向底板處。炮眼的距離為200mm左右，并且要比一般炮眼深200mm，每個炮眼的傾斜度為70°。5.1.4輔助眼輔助眼。輔助眼又稱崩落眼，是大量崩落巖石和繼續(xù)擴大掏槽的炮眼。輔助眼要均勻布置在掏槽眼與周邊眼之間，其眼距一般為500～700mm，炮眼方向一般垂直于工作面，裝藥系數(shù)（裝藥長度與炮眼深度的比值）一般為0.45～0.60。如采用光面爆破，則緊鄰周邊眼的輔助眼要為周邊眼發(fā)明一個抱負的光爆層。5.1.5周邊眼周邊眼是爆落巷道周邊巖石，最后形成巷道斷面設計輪廓的炮眼。演馬莊礦的爆破采用光面爆破；最小抵抗線長度W=E/K=625其中E為周邊眼間距，演馬莊礦取500mm；K為炮眼的密集系數(shù)，取0.8。按照光面爆破規(guī)定，周邊眼的中心均應布置在巷道設計掘進斷面的輪廓線上，而眼底應稍向輪廓線外偏斜，本巷道的大約偏斜在120mm左右。這樣可以使下一循環(huán)打眼時鑿巖機有足夠的工作空間，同時還要盡量減少超挖量。

表5-1光面爆破的周邊眼爆破參數(shù)Table5-1ofsmoothblastingeyesurroundingblastingparameters巖層情況巖石堅固性系數(shù)f炮眼直徑/mm炮眼間距/mm最小抵抗線/mm炮眼密集系數(shù)裝藥量/kg.完整、穩(wěn)定中硬以上8～1042～45600～700500～7001.0～1.10.2～0.3中硬、層節(jié)理不發(fā)育6～835～42500～600600～8000.8～0.90.15～0.2松軟、層節(jié)理發(fā)育＜635～42350～500500～7000.7～0.80.1～0.15周邊眼的底眼負責控制底板的標高。底眼眼口應比巷道底板高出175mm左右，但眼底應低于底板標高150mm左右，底眼眼距為400mm，裝藥系數(shù)0.6左右，采用拋渣爆破。5.2掏槽方法掏槽方法重要有斜眼掏槽、直眼掏槽和混合式掏槽。斜眼掏槽合用于大斷面，且掏槽眼深度受到巷道寬度的限制；碎石拋擲距離較大，易損傷設備和支護。因此，采用直眼掏槽。直眼掏槽所有的掏槽眼都垂直于工作面，各炮眼之間必須保持平行；炮眼深度不受巷道斷面的限制，可用于深孔爆破，便于使用鑿巖臺車打眼。直眼掏槽炮眼的間距較近，其中每一個裝藥炮眼的爆炸，都可以破壞兩個炮眼之間的巖石；此外，直眼掏槽都有不裝藥的空眼，它起著附加自由面的作用。直眼掏槽的形式有直線掏槽、螺旋掏槽、三角柱掏槽、菱形掏槽、五星掏槽和混合式掏槽。5.3爆破參數(shù)的擬定巷道掘進的爆破參數(shù)重要涉及：炮眼直徑、炮眼深度、炮眼數(shù)目和單位炸藥消耗量等。1)單位炸藥消耗量它將直接影響到爆破巖石的塊度、鉆眼和裝巖的工作量、炮眼運用系數(shù)、巷道輪廓的整齊度、圍巖的穩(wěn)定性以及爆破成本等。單位炸藥耗藥量一般按定額選用，見下表。表中所列定額是按2號巖石銨梯炸藥、毫秒延期電雷管制定的，演馬莊礦煤礦采用2號巖石銨梯炸藥.見表5-2.表5-2光面爆破炸藥用量Table5-2smoothblastingexplosiveconsumption掘進方式掘進斷面/f=4～6f=8～10炸藥/kg火雷管/發(fā)導火索/m炸藥/kg火雷管/發(fā)導火索/m光面爆破≤44～66～88～1010～1212～1515～2027422420219016814813547338534431229526424798379971464961454851229425122420218616314559252644841639135832212301094929865812744670演馬莊礦煤礦斷面為15.5m2，巖石等級為Ⅳ級堅固系數(shù)f=4～6。所以單位炸藥耗藥量為1.35kg/m3。雷管消耗量為247個/100m3。

圖5-1炮眼布置圖Figure5-1boreholearrangement2)炮眼直徑炮眼直徑：炮眼直徑對鉆眼效率全斷面炮眼數(shù)目，炸藥耗量和爆破巖石塊度與巖壁平整度均有影響，目前巖巷掘進的炮眼直徑多采用35～42mm，故選用40mm3)炮眼深度我國煤礦巷道掘進中，通常是以計劃月進度和鑿巖、裝巖設備的能力來綜合擬定每一循環(huán)的炮眼深度。按計劃月進度擬定，即l≥式中l(wèi)————炮眼深度，m；L————計劃月進度，20m；N————每月實際用于掘進的天數(shù)，12天；k————正規(guī)循環(huán)率0.7；n————每日完畢掘進循環(huán)數(shù)，1次；————炮眼運用系數(shù)取0.9。計算得l≥20÷12÷0.7÷1÷0.9=2.6m。根據(jù)以上情況，演馬莊礦炮眼深度定為3m。這時鉆眼與裝巖能進行平行作業(yè)，這樣可以減少循環(huán)時間，提高掘進速度。假如炮眼深度過大也許影響到鉆眼質量，炮眼運用率可以達成90％左右。4)炮眼數(shù)目炮眼數(shù)目可以根據(jù)單位炸藥消耗量，按下式估算后，再按上述經(jīng)驗方法擬定炮眼數(shù)目：，N=式中N————炮眼數(shù)目；q————單位炸藥消耗量，1.68㎏/m3；S————巷道掘進斷面積，15.5㎡；m————每個藥卷長度，0.37m；————炮眼運用系數(shù)，取0.9；a————裝藥長度系數(shù)，一般取0.5到0.6，本次取0.5；P————每個藥卷的質量，200g。帶入已知數(shù)據(jù)得：N=1.35×15.5×0.37×0.9÷0.5÷0.2=67個。

5.4鉆眼工作設計5.4.1鉆眼機具選擇在巖石中鉆眼，重要采用沖擊式鉆眼法；在煤層中鉆眼，重要是采用旋轉式鉆眼法。沖擊式鉆眼法使用的鉆眼機械是鑿巖機，旋轉式鉆眼法使用的鉆眼機械則多是電鉆。鑿巖機按使用的動力不同，可分為風動鑿巖機（一般簡稱鑿巖機或風鉆）、液壓鑿巖機及電動鑿巖機。液壓鑿巖機的效率遠比風動鑿巖機高，是最有發(fā)展前程的鑿巖機械，目前在我國推廣使用。因此，演馬莊礦鉆眼機具選擇液壓鑿巖機。選用CYY120型鑿巖機。5.4.2巷道中線測量方法掘進巷道時，用中線指示巷道的掘進方向，用腰線控制巷道的坡度。工作面上的炮眼布置應以巷道中線為基線，準確地定出周邊眼、輔助眼和掏槽眼的位置，并做好標記。腰線設在巷道無水溝側的墻上，距軌面標高1.0m，腰線可用傾斜儀掛在腰線上來延長。中線的測量采用激光指向儀。激光指向儀的氦氖激光管光束發(fā)射角小，經(jīng)望遠鏡調(diào)光后，其光束在300m遠處不超過20mm，其輸入電源的電壓為127V的礦用安全電壓。激光指向儀固定在距工作面100m以外的巷道頂板的中線位置。經(jīng)調(diào)整對正后，激光束投射到工作面上，定期向前移動指向儀并重新安裝和校正。5.4.3工作面供風供水管布置掘進工作面同時使用風、水的設備較多，并且裝卸、移動頻繁。為了提高鉆研工作的效率并使各種工序互不影響，必須配備專用的供風、供水設備，并且予以恰當?shù)牟贾?。工作面風、水管路的布置其重要特點是在工作面集中供風、供水，將分風、分水器設立在巷道兩側，這樣既方便了鉆研工作，又不影響其他工作5.4.4鉆眼注意事項鉆眼前要檢查井幫圍巖，解決掉活矸、浮石后方可鉆眼，各炮眼的眼位和方向要準確，嚴格按設計規(guī)定施工，雷管下井前要檢查雷管的段號和型號，不同型號、不同廠家生產(chǎn)的雷管嚴禁混用。放炮前工作面所有的設備要掩護好，人員撤離到120m以外安全有掩護地點規(guī)避，進行安全確認后方可放炮。5.5爆破方法選擇及設計5.5.1裝藥工作炮眼打好以后，按照相關規(guī)定裝好炸藥。裝藥前，一方面必須清除炮眼內(nèi)的巖粉，再用木質或竹質炮棍將藥卷輕輕推入，不得沖撞或搗實。炮眼內(nèi)的各藥卷必須彼此密接。有水的炮眼，應使用抗水型炸藥。裝藥后，必須把電雷管腳線懸空，嚴禁電雷管腳線、爆破母線與運送設備、電器設備以及掘進機械等導電體相接觸。5.5.2連線工作在井巷掘進時，電報網(wǎng)路連接方式有串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)等幾種。演馬莊礦煤礦巷道爆破采用串聯(lián)電路。將各電雷管腳線連續(xù)地一個接一個連在一起，最后聯(lián)到爆破母線上。這種連接電路的總電流小，合用于發(fā)爆器爆破，電路便于用導通表檢查，連線容易操作，在瓦斯礦井中使用安全。是煤礦井下最常用的連接網(wǎng)絡.但是由于一發(fā)電雷管斷路就會導致所有拒爆，因此在裝藥之前必須對所有電雷管作導通檢查。5.5.3裝藥結構1掏槽眼和輔助眼的裝藥結構根據(jù)起爆藥卷所在的位置不同，有正向裝藥與反向裝藥兩種方式。演馬莊礦掏槽眼和輔助眼采用反向裝藥，先將起爆藥包裝入眼底，規(guī)定電雷管和藥卷的聚能穴一致朝向眼口，然后在裝入被動藥包，最后填滿炮泥。這樣爆轟波由里向外傳播，與巖石朝自由面運動的方向一致，有助于反射拉伸波破碎巖石，同時起爆藥包距自由面較遠，爆炸氣體不會立即從眼口沖出，爆炸能量能得到充足運用，因此能取得較好的爆破效果。正向裝藥結構如下圖：反向裝藥結構如下圖：

2周邊眼的裝藥結構在光面爆破中，周邊眼的裝藥結構，在目前普遍采用32到35mm粉狀硝酸銨類炸藥卷的情況下，可采用單段空氣柱式裝藥結構，如圖所示。這種裝藥結構簡樸易行，合用于1.5到2.0m深的炮眼。炮眼深度超過2.0m后，可采用小直徑藥卷空氣間隔裝藥結構，如圖所示。兩段藥卷的間隔距離，小于該種炸藥在炮眼內(nèi)的殉爆距離。單段空氣柱炸藥裝藥結構如圖：空氣間隔裝藥結構如圖：3炮眼的填塞為了保質保量地做好裝藥工作，裝藥之前必須吹洗炮眼，將眼中的巖粉和水吹洗干凈。裝藥后應當對炮眼進行填塞。填塞就是用粘土、砂或土砂混合材料將裝好炸藥的炮眼封閉起來，所以統(tǒng)稱為炮泥。起爆藥包必須按照規(guī)定規(guī)定制作。炮眼的填塞質量對提高爆破效率和減少爆破有害氣體也有很大作用，特別是在有瓦斯與煤塵爆炸危險的工作面上，炮眼必須填塞，這樣可以阻止灼熱的固體顆粒從炮眼中飛出。因此，裝藥完畢必須充填以符合安全規(guī)定長度的炮泥并搗實。用1:3的泥沙混合炮泥，濕度為18％～20％.這種炮泥既有良好的可塑性，又具有較大的摩擦系數(shù)。4起爆方法工作面的炮眼應按掏槽眼、輔助眼、幫眼、頂眼、底眼的順序先后起爆，以使先爆炮眼所形成的槽腔作為后起爆的炮眼的自由面。起爆方法、起爆時差和起爆系統(tǒng)的可靠性，是影響爆破安全和爆破效果的重要因素。在演馬莊礦的巷道使用多段毫秒雷管，按照爆破圖表規(guī)定的起爆順序全斷面一次起爆。在有瓦斯的地段，只能用總延期時間不超過130ms的前五段毫秒雷管。5爆破安全注意事項（1）放炮后不能過早進入工作面；（2）盲炮解決要得當或打殘眼；（3）炸藥運送過程中不要有強烈震動或摩擦；(4)裝藥工藝要合理不能違章作業(yè)；（5）起爆工藝要合理不能違章作業(yè)；（6）警戒要到位，信號完善，安全距離要足夠；（7）爆破器材質量要好，點火不能遲緩，不能遲延點炮時間；（8）非爆破專業(yè)人員不能作業(yè)，爆破作業(yè)人員不能違章；（9）不使用爆破性能不明的材料；5.6裝巖工作設計5.6.1裝巖機具的選擇巷道施工中，巖石的裝載與運送是最復雜、最費時的工序，一般情況下它占掘進循環(huán)時間的35﹪～50﹪。因此，做好裝巖與運送工作，對提高勞動率、加快掘進速度、改善勞動條件和減少成本具有重要的意義。按工作結構劃分，井下常用的裝載機有鏟斗式裝載機、靶斗士裝載機、蟹爪式裝載機和利爪式裝載機等。本礦采用鏟斗側卸式裝載機。此種裝載機，鏟取能力大，生產(chǎn)效率高，對大巖塊、堅硬巖石適應性強；履帶行走，移動靈活，裝卸寬度大，清除干凈；操作簡樸、省力，合用于雙軌巷道。型號為ZCZ-26，生產(chǎn)能力為90m3/h。5.6.2裝巖效率裝巖效率指標是m/（臺·班）。單從巷道經(jīng)濟效果分析，這兩項指標越高，成本越低。從組織觀點出發(fā)，工作面同時工作內(nèi)容越單一，互相干擾越少，效率越高。在裝巖工作時，根據(jù)具體規(guī)定采用下列不同措施提高裝巖效率：=1\*GB2⑴積極推廣和研究裝巖、運送機械化作業(yè)線，不斷提高裝載機工時運用率，縮短循環(huán)中的裝巖時間。=2\*GB2⑵做好爆破工作。當巖石的塊度均勻、適宜、堆放集中，底板平整時，裝載機的效率較高。=3\*GB2⑶加強裝巖調(diào)車的組織管理工作，保證重車及時推出，空車的及時到位。

6巷道圍巖壓力計算6.1巷道頂壓、側壓、底壓的計算6.1.1頂壓計算我國有關部門推薦的圍巖壓力計算方法，是以工程模擬法為基礎，記錄分析了我國數(shù)百公（鐵）路隧道的塌方調(diào)查資料，記錄出圍巖豎直均布壓力計算公式。我國《公路隧道設計規(guī)范》認為，Ⅳ～Ⅵ級圍巖中深埋隧道圍巖壓力為松散荷載時，其垂直均布壓力可按下列公式計算，即q=0.45×2s-1×ω（6-1）式中q------垂直均布壓力；s------圍巖級別；------圍巖重度；ω------寬度影響系數(shù)，ω=1+i（B-5）；B------隧道寬度；i------B每增長1m時的圍巖壓力增減率，以B=5m的圍巖垂直均布壓力為準，當B﹤5m時，取i=0.2；B﹥5m時，取i=0.1。演馬莊礦煤礦運送大巷，深度為500m，Ⅳ級圍巖。重度r為23KN/m3，隧道寬度3.5m。則由上式得q=0.45×24-1×23×0.7=57.96KN/m2，即為頂壓。

6.1.2側壓的計算水平均布壓力按表6-1擬定：表6-1圍巖水平均布壓力（kn/m2）Table6-1levelofsurroundingrockclothpressure(kn/m2)圍巖級別ⅠⅡⅢⅣⅤⅥkN/m2。即為側壓。6.1.3底壓的計算底壓的計算根據(jù)普氏公式底壓N=（6-2）D0=（6-3）式中N————沿巷道軸線每米巷道之底壓值，kN/m；D0————兩側圍巖對同一側圍巖產(chǎn)生的壓力差，kN/m；————圍巖重度，kN/m3；X0————h0————換算高度，為3.38m；————底板圍巖似內(nèi)摩擦角，25°；經(jīng)計算X0==0.67D0==20.3kn/m。N=20.3×tg（450-25°÷2）=13.25kN/m2。6.2圍巖破碎半徑的計算根據(jù)彈塑性理論計算公式，圍巖破碎半徑為Rp=（6-4）式中r————巷道半徑，1.9m；H————巷道埋深，500m；————圍巖容重，23kN/m3；C、————圍巖粘結強度和內(nèi)摩擦角，分別為，0.25MPa，450；經(jīng)計算得Rp==1.90m。

7巷道支護設計巷道開挖后，圍巖可以自行穩(wěn)定一定期間。當這個時間大于巷道服務年限的時候，可以不用使用支護結構；但是，假如這個自穩(wěn)時間小于服務年限，為了使巷道能長期穩(wěn)定，在開挖后，要使用結構物對所開挖的巷道進行必要支護。煤礦巷道由于服務時間一般較長，所以絕大多數(shù)是需要支護的。7.1支護形式選擇演馬莊煤礦運送大巷選用錨噴支護形式。錨噴支護是錨桿與噴射混凝土支護一起綜合的應用，噴射混凝土支護是將一定配合比的水泥、沙子、石子和速凝劑通過混凝土噴射機，在壓縮空氣的作用下，沿著管路送至噴嘴口與水混合后以較高速度噴射在巖石面上凝結、硬化而成的一種支護類型。7.2支護參數(shù)選擇與計算1.錨桿長度錨桿的長度L由錨桿錨固段長度L1、軟弱巖層厚度或冒落拱高度H及錨桿外露長度L2三部分組成，即L=L1+H+L2

錨桿錨固段長度L1通過拉拔實驗擬定，為0.3m；錨桿外露長度L2為0.10m。軟弱巖層的厚度H為1.9m。因此，錨桿長度L=0.3+1.9+0.10=2.3m。2錨桿桿體直徑錨桿桿體直徑根據(jù)桿體承載力與錨固力等強度原則估算，然后按照直徑為14,16,18,20,22mm等規(guī)格來選取。估算式為d=35.52式中d————錨桿桿體直徑，mm；Q————設計的錨固力，KN；————桿體材料抗拉強度，MPa。Q為50KN，為80MPa。通過計算得d=35.52×=28.1mm，因此選用錨桿桿體直徑為28mm。3錨桿間、排距錨桿間距和排距可根據(jù)每根錨桿懸吊的巖石重量擬定，即錨桿懸吊的巖石重量大于（等于）錨桿的錨固力，按照間、排距相等原則排列，即：a=式中a————錨桿間、排距，m；K————錨桿安全系數(shù)，取K=1.9；————巖體重力密度，23Kn/m3。計算得a==0.776m

表7-1支護參數(shù)Table7-1supportparameters圍巖分類錨噴參數(shù)服務10a以上凈跨＜3m凈跨3～5m凈跨5～10m噴混凝土厚度錨桿噴混凝土厚度錨桿噴混凝土厚度錨桿類別名稱錨深間距錨深間距錨深間距Ⅰ穩(wěn)定巖層10～2020～30Ⅱ穩(wěn)定性較好巖層50～7070～100100～12050～701400～1600800～1000Ⅲ中檔穩(wěn)定巖層70～100120～150100～1201600～1800600～80050～701400～1600800～100070～1001600～1800800～1000Ⅳ穩(wěn)定性差巖層70～1001400～1600600～800100～1201600～1800600～800120～1501700～2023600～800Ⅴ不穩(wěn)定巖層100～1201600～1800600～800125～1501800～2023600150～2002023～2200500～600加網(wǎng)加網(wǎng)由于該礦巷道圍巖等級為Ⅳ級，巷道的凈寬4500mm，穿過的巖石為Ⅳ級圍巖堅固系數(shù)4～6屬于中檔穩(wěn)定兼有不穩(wěn)定巖石的軟巖，并且服務年限大于20a。所以選用每孔安裝4個樹脂藥卷，錨固長度≥1800mm，設計錨桿預緊力≥40KN,錨固力≥140KN。錨桿長度l=2.3m。成方形布置其間排距0.80m*0.80m，4混凝土材料選擇在巷道的支護中噴漿及噴射混凝土等規(guī)定初期強度高、凝結快的用硅酸鹽水泥和普通水泥。根據(jù)《鋼筋混凝土工程施工及驗收規(guī)范》（GB50204-2023）推薦的常用水泥選用見表7-2.表7-2常用水泥的選用Table7-2commonlyusedtheselectionofcement混凝土工程特點或所處環(huán)境條件優(yōu)先選用不得使用環(huán)境條件在普通氣候環(huán)境中的混凝土普通水泥在干燥環(huán)境中的混凝土普通水泥火山灰水泥、粉煤灰水泥在高溫環(huán)境或永遠處在水下的混凝土礦渣水泥嚴寒地區(qū)的露天混凝土普通水泥（標號≥325號）火山灰水泥、粉煤灰水泥受侵蝕環(huán)境水或侵蝕性氣體作用的混凝土根據(jù)侵蝕界面種類、濃度等具體條件按專門規(guī)定選用工程特點厚大體積的混凝土粉煤灰水泥、礦渣水泥硅酸鹽水泥、快硬硅酸鹽水泥規(guī)定快硬的混凝土快硬硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥高強混凝土（大于C40）硅酸鹽水泥火山灰水泥、粉煤灰水泥有抗?jié)B性規(guī)定的混凝土普通水泥、火山灰水泥礦渣水泥有耐磨性能規(guī)定的混凝土硅酸鹽水泥、普通水泥（標號大于325號）火山灰水泥、粉煤灰水泥

表7-3硅酸鹽水泥的強度（GB175-1999）Table7-3ofPortlandcementstrength(GB175-1999)品種強度等級抗壓強度/MPa抗折強度/MPa3d28d3d28d硅酸鹽水泥42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.O52.5R27.052.55.07.O62.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0表7-4普通水泥的強度（GB175-1999）Table7-4ofPortlandcementstrength(GB175-1999)品種強度等級抗壓強度/MPa抗折強度/MPa3d28d3d28d普通水泥32.511.O32.52.55.532.5R16.O32.53.56.542.516.042.53.56.542.5R21.042.53.56.552.522.052.54.07.052.5R26.052.55.07.0由于要在巷道中使用，結和巷道的環(huán)境特點決定選用強度等級為42.5的普通與硅酸鹽水泥。

5噴射混凝土工作面風壓工作風壓是指正常噴射作業(yè)時，噴射機工作室里的風壓。工作風壓將直接影響回彈率與混凝土噴層質量。風壓與混凝土強度、回彈率之間的關系如圖7-1所示；圖7-1工作風壓與回彈率和強度關系Figure7-1windpressureandreboundrateandworkstrengthrelationship底面是工作風壓/MPa，左面是回彈率/％，右面是噴混凝土抗壓強度/％1——工作風壓與回彈率的關系曲線2——工作風壓與強度的關系曲線在施工過程中輸料管長度增長時，工作風壓也要適當加大。在對于罐式和轉子式干式噴射機水平輸料在200m以內(nèi)時，工作風壓=0.1+0.001×輸料管長度6水壓水壓應比風壓大0.1MPa左右，以利于水環(huán)噴出的水能充足濕潤瞬間通過噴頭的拌合料。因此，定為0.2MPa。7水灰比水灰比適宜時噴層表面平整、潮潤光澤、黏塑性好、密實。水量局限性時，噴層表面出現(xiàn)干斑，回彈率大，粉塵飛揚；若水量過大，則混凝土出現(xiàn)滑移和流淌現(xiàn)象。通過實驗，水灰比定為0.42。8噴頭與受噴面的距離與傾角噴頭距受噴面的距離以0.8～1.2m為宜。噴頭與受噴面垂直時，回彈率低。因此，距離為2.0m，傾角為90°.9一次噴射厚度若一次噴射厚度過大，由于重力作用會使混凝土顆粒間的粘結力減弱，混凝土將發(fā)生墜落；若噴層厚度太小，石子無法嵌入灰漿層，將會使回彈率增大。經(jīng)驗表白，一次噴層厚度，以墻50～100mm，拱30～60mm為宜。因此厚度定為80mm。10噴射機具的選擇噴射混凝土機具涉及噴射機及其配套機械?；炷羾娚錂C采用轉子-Ⅱ型噴射機，配套機械使用噴射機器人，它操作簡樸、動作靈活，噴射混凝土的回彈率能減少至15﹪，省料效果明顯。

8巷道施工組織設計施工組織設計與管理是實現(xiàn)科學管理、提高效益的重要手段。8.1施工方法以及作業(yè)方式選擇一次成巷（掘進、永久支護、水溝掘砌視為一個整體，按照設計和質量標準在一定距離內(nèi)前后連貫、互相配合，盡也許同時施工，一次做成巷道），成巷速度快。分次成巷：速度慢。由于一次成巷，不留收尾工程。由于其施工安全，速度快，質量好，節(jié)約材料，減少成本和便于管理，且我國國家標準《礦山井巷工程施工及驗收規(guī)范》（GBJ213—90）第6.1.1條中明確規(guī)定，巷道的施工，應一次成巷并符合有關規(guī)定。因此演馬莊煤礦采用一次成巷施工。一次成巷施工方法分為掘支平行作業(yè)、掘支單行作業(yè)、多巷交替單行作業(yè)。掘支平行作業(yè)合用于：①圍巖穩(wěn)定、斷面大于8m2；②可以組織快速施工（提高成巷速度30～40%）以免掘支共作面互相干擾，并且錨噴支護不受限制，因此選用掘支平行作業(yè)方式。8.2施工組織正規(guī)循環(huán)作業(yè)：規(guī)定期間、按作業(yè)規(guī)程、爆破圖表和循環(huán)圖表規(guī)定，完畢所有工序及工作量，周而復始地進行。正規(guī)循環(huán)作業(yè)是完畢任務的保證；提高效率的措施；改善管理、減少成本的環(huán)節(jié)。組織多工序平行作業(yè)涉及：1交接班與工作面安全質量檢查平行作業(yè)；2鑿巖、裝巖與永久支護可以部分平行作業(yè)；3測中線、腰線與準備鑿巖、敷設風水管路平行作業(yè)；4用鏟斗裝巖機裝巖時，裝矸后階段可與鉆工作面中部以上炮眼平行作業(yè)。5用耙斗機裝巖時，可用裝左邊巖，鉆右邊眼，裝右邊巖，鉆左邊眼，裝后邊巖，鉆下部眼等辦法實行平行作業(yè)；6鉆下部眼與工作面鋪軌、清掃炮眼平行作業(yè)；7移耙斗裝巖機與接長風水管路平行作業(yè)；8工作面打錨桿與裝巖平行作業(yè)；9裝藥與搬離、保護設備和工具平行作業(yè)；10砌水溝與鋪永久軌道平行作業(yè)。8.3循環(huán)組織及編制循環(huán)圖標1工作制度選擇：掘進采用“四六制”作業(yè)，三個班生產(chǎn)，一個班檢修，并配備工長、班長及維修工各一名。工長負責全面工作，班長負責掘進迎頭工作，維修工負責設備的操作和故障的排除。2確立作業(yè)方式：裝巖、打錨桿互不影響，采用平行作業(yè)方式。3擬定掘進循環(huán)時間：一次循環(huán)作業(yè)所需的時間是掘進個連鎖時間的總和，用下式表達：T=T1+T2+T3+T4+T5+T61）安全檢查及準備工作時間T1,20min。2）裝巖時間T2：T2=式中S————巷道掘進面積，15.5m2；l————炮眼平均深度，3m；————炮眼運用率，0.9；P————裝載機實際生產(chǎn)率（散體巖石），90m3/h；n————同時工作的裝載機臺數(shù)，1臺；k————爆破后巖石的松散系數(shù)，1.28；計算得T2=60×15.5×3×0.9×1.28÷1÷90=44min。3）鉆爆時間T3T3==式中t1————鉆上部眼時間，min；t2————鉆下部眼時間，min；————鉆眼工作單行作業(yè)系數(shù)，平行作業(yè)，取0.5；N————工作面炮眼總數(shù)，67個；m————同時工作的鑿巖機臺數(shù)，臺；v————鑿巖機的實際平均轉速，1.3m/min；經(jīng)計算得T3=67×3×0.5÷1÷1.3=78min。4）裝藥連線時間T4，與炮眼數(shù)目和同時參與裝藥連線的工人組數(shù)有關：T4=式中N————工作面炮眼個數(shù)，67個；t————一個炮眼裝藥所需時間，1.3min/個；A————在工作面同時裝藥的工人組數(shù)，1組；經(jīng)計算得T4=67×1.3÷1=88min。5）爆破通風時間T5，為20min。6）支護時間T6，即臨時支護占用循環(huán)時間。由于混凝土噴射厚度為80mm，循環(huán)進尺為2.5m，巷道周長為13m，噴射機能力為6m3/h，則T6=0.08×2.5×13÷6=26min。掘進循環(huán)時間中T1和T5在循環(huán)工作中基本是常數(shù)，其中交接班時間T1安排在爆破通風之后，以節(jié)省時間。除此以外，為了防止實際工作中出現(xiàn)難以預見的情況導致的工序時間延長，應考慮留有10﹪的備用時間，提高循環(huán)圖表完畢的概率。因此，循環(huán)總時間為T=1.1（T1+T2+T3+T4+T5+T6）=1.1×（20+44+78+88+20+26）=297min。由此循環(huán)時間，擬定日工作制度為“四六”制，一班一循環(huán)，循環(huán)進尺為2.5m。8.4掘進隊的組織和管理制度1掘進隊的組織形式：⑴專業(yè)掘進隊——受輔助工影響大，工時運用率低⑵綜合掘進隊——一專多能由此在施工時使用綜合掘進隊的組織形式，即將巷道施工中重要工種（掘進、支護）以及輔助工作（機電維修、運送、通風、管路等）組織在一個掘進隊內(nèi)。這樣有助于指揮統(tǒng)一，各工種密切配合協(xié)作，有助于培養(yǎng)工人一專多能。在施工中根據(jù)不同工序的需要靈活調(diào)配勞力，使工時得到充足運用，提高工作效率。有助于保證正規(guī)循環(huán)和多工序平行交查作業(yè)的實現(xiàn)。2掘進隊的基本管理制度與指標⑴崗位責任制為中心的安全生產(chǎn)制⑵等級掘進隊的六項指標：①年進度指標；②工程質量；③安全生產(chǎn)；④技術經(jīng)濟指標；⑤班組管理；⑥技術經(jīng)濟規(guī)定。8.5技術經(jīng)濟指標及設備配備8-1技術經(jīng)濟指標一覽表8-1technicalandeconomicindexlist序號項目單位技術經(jīng)濟指標1巷道長度m2班進尺m53日進尺m154掘進斷面m215.85日出勤人716掘進工效m/工0.21127正規(guī)循環(huán)率%95%8刮板消耗個/m0.39月進尺m427.510月循環(huán)個數(shù)個281數(shù)量單價材料成本11黃油Kg/m0.36.84元/kg2.052元12液壓油Kg/m0.36.36元/kg1.908元13齒輪油Kg/m0.26.27元/kg1.254元14截齒個/m0.2528元/個7元15錨桿消耗條/m2422元/條528元16錨固劑條/m７２6.8元/條４９０元

表8-2設備配備一覽表8-2deviceequippedwiththelist序號設備名稱型號功率/kW使用數(shù)量電壓/V1鑿巖臺車CGJ—216602側卸式裝巖機ZLC—6016603梭式礦車S8D2組6604干式變壓器KBSG—500—6/0.6650016605移動變電站KBSGZY—630—6/1.1463016606壓入式風機56607除塵風機ZZJC—Ⅱ11166008電機車SQ1200—55526609照明信號ZXZ8—2.52.5266010激光指向儀JX—2112711控制開關現(xiàn)場定66012饋電開關DW80—350266013錨桿鉆機MFC1360/3630214通訊與控制TK200166015混凝土噴射機MK—Ⅱ1

8.6勞動組織表8-3勞動組織一覽表Table8-3labororganizationlist一二三四合計出勤在冊鉆眼22269裝藥聯(lián)線放炮22268裝巖11134轉載運送22269軌道工224驗收員111防塵員223支護工9992730機修工111369運料工446班長111144工長111114合計191919146891

9工程概算9.1計算巷道掘進工程量及材料消耗量每米巷道拱與墻計算掘進體積為：V1=S2×1（9-1）式中：V1————每米巷道拱與墻計算掘進體積，m3；S2————巷道計算掘進斷面面積，15.5m2。故V1=15.5×1=15.5m3。每米巷道墻腳計算掘進體積為：V3=（9-2）式中：V3————每米巷道墻腳計算掘進體積，m3；T————噴射混凝土支撐厚度，0.1m；——巷道變形量，0.075m。故V3=0.2×(0.1+0.075)×1=0.04m3.每米巷道拱與墻噴射材料消耗為：V2=（9-3）式中V2————每米巷道拱與墻噴射材料消耗體積，m3；B2————巷道計算掘進寬度，4.5m；T1————噴射混凝土厚度，0.08m；h3————巷道壁高，1.9m；V2=[3.14×(1.9-0.08÷2)+2×1.9]×1×0.1=0.96m3。每米巷道墻腳噴射材料消耗為：V4=0.4T×1（9-4）式中：V4——每米巷道墻腳噴射材料消耗體積，m3。故V4=0.4×0.1×1=0.04m3。每米巷道噴射材料消耗（不涉及損失）為： V=V2+V4（9-5）式中：V——每米巷道噴射材料消耗，m3。故V=1.65+0.08=1.m3每米巷道錨桿消耗為：N=(P1-0.5M)/MM’（9-6）式中：P1——計算錨桿消耗周長。P1=2×3.14（r+T）0.3128+2×3.14（R+T）0.0936+2h3（9-7）故P1=2×3.14×(1.9+0.1)×0.3128+2×3.14×(4.5+0.1)×0.0936+2×1.9=9.17mM，——錨桿間距、排距，M=M’=0.776m；N——每米巷道錨桿消耗根數(shù)，根。故N=（9.17-0.5×0776）/（0.776×0.776）=14.6根折合重量為：K=14.6×[3.14×ρ]（9-8）式中：l——錨桿長度，l=2.3m；d——錨桿直徑，d=28mm；ρ——錨桿材料密度，ρ=6750kg/m3；K——錨桿總重量，kg。故K=14.6×[2.3×3.14×(0.028÷2)2×6750]=99kg由于每根錨桿安裝4個樹脂藥卷，則每米巷道樹脂藥卷消耗：M=4×N=4×14.6=58.4支。每排錨桿數(shù)為：N×0.766=14.6×0.776=11.3≈11根每排樹脂藥卷數(shù)為：M×0.776=58.4×0.776=45.3≈45根每米巷道粉刷面積為：=（3.14×R+2h3）×1=9.3879.2概算表編制每米巷道工程及材料消耗量表很據(jù)以上計算結果，編寫工程量及材料消耗表

運送大巷每米工程量及材料消耗見表9-1表9-1每米巷道工程及材料消耗量表Chart9-1ofeverymetersengineeringandmaterialconsumptiontoscale圍巖類別計算掘進工程量/m3錨桿數(shù)量材料消耗/m3粉刷面積/㎡巷道墻腳噴射材料/m3錨桿鋼筋/㎏樹脂藥卷/支Ⅳ15.50.114.619958,49.387

9.2.1總概算表表9-2總概算表Table9-2Generalestimatesheet建設項目名稱：演馬莊煤礦運送大巷支護結構編制范圍：運送大巷斷面開挖與支護第1頁共1頁