竖井总设计

目录第一章课程设计技术条件第二章 第二章提升容器选择设计第三章竖井井筒结构设计3.1 竖井井筒组成3.2 井筒各部分尺寸3.3 井筒断面形状选择3.4 井筒装备3.5 井筒断面布置3.6 井底水窝第四章井筒支护设计第五章结语参考文献第一章 课程设计技术条件某地下铁矿，年生产能力 80 万吨，主井井底车场距地表 280 米，主井井筒 通风量25m3/s。从地表到井底车场的岩层结构为：粘土 30m, Y =1.8T/m3,C=5T/m2, =20 ；砂岩 80m, Y =2.5 T/m3, C=301, 0 =45 ；页岩 80m, Y =2.5 T/m3, = 130 T/m2, =35 ；砂页岩 80m, Y =2.5 T/m3, C =186 T/m2, 0 =40 ；不含地下 水。第二章 提升容器选择设计1. 小时提升量丄_一其中：C不均匀系数，取1.15；矿石年产量，取80万吨；二年工作日数，采用连续工作日，二=330d/a；二每日工作小时数，此主井采用罐笼提升，取19h因此,对于本矿山：丄=三=1.15 X 800000 / 330 X 19=146.71 / h2. 单箕斗提升时一次提升量=兰（ m +u）其中：H最大提升高度，本竖井约取320m；匸系数，匚=2.73.7,因本井H200,取匸=3；e 箕斗装载停歇时间，本井取e =i4s；u箕斗在卸载曲轨处低速爬行的附加时间，本竖井取u=13s；因此，对于本矿山：Q=圭(K尹 +e +u) = 1407 X(3320+13+14) =6.57t3. 单箕斗总容积计算值Qr其中：巴矿石松散密度(松散容重)，本矿取1.91/席;装满系数，取二-0.850.9,本矿取0.85；因此，对于本矿山：亘二 6.57=1.9 0.85=4.068 小因此，可以选择JLG-6型箕斗1个，箕斗容积7.2:匚，长1846mm，宽1590mm， 高7875mm，箕斗自重5.41,罐道形式和布置方式为钢轨罐道两侧布置，采用同 侧装卸方式。选用本箕斗后进行验算：有效提升量Q (1) =1.9X0.85X7.1=11.471； 验证每小时提升量：Q(1)= KH +e +u)=- (3話320+13+14) =11.471;可得As=255.91/h，可以满足提升要求。第三章 竖井井筒结构设计3.1 竖井井筒组成 整个竖井自上而下是由井颈、井身和井底三个基本部分组成。 井颈是指井筒从第一个壁座起至地表的部分，通常位于表土层中。根据实 际情况，其深度可以等于表土的全厚或厚表土层的一部分。从最低中段至井颈部分的井筒称为井身，多位于基岩中，井筒与中段相连 部分称为马头门。此外，井筒还与计量硐室、井底水泵房、排水硐室相连通。从最低中段水平以下井筒部分叫井底，其深度视具体情况而定。对于箕斗井底有装载硐室、水泵硐室、以及清理井底斜巷等，其深度一般为30-50m。需 要延深的井筒，依据延深方法，井底深10T5m。本矿井不需要延深可选井底深 深度为 40m.3.2 井筒各部分尺寸本竖井井颈深度取20m，因井底车场距地表280m，所以井身为260米，井 底深 40m。3.3 井筒断面形状选择本矿主井穿过的岩层有粘土层、砂岩、页岩和砂页岩，岩石普氏系数整体较小，岩石坚固性不高，为了获得较好的受力条件，采用工程类比法，应选择 圆形断面。3.4 井筒装备选择3.4.1 罐道选择 罐道是提升容器在井筒中运行时的导向装置，必须有一定的强度和刚度， 以减小提升容器的横向摆动。钢轨罐道，具有强度大、使用 年限长的优点，本 竖井采用规格为38kg/m的钢轨，高134mm,顶宽68mm。计算校核：1. 设计荷载计算1）终端最大荷载H 二G+二=65.7+54=119.7kN其中：G终端荷重；二箕斗自重；2) 对罐道与罐道梁的正面水平力F,二二 T . 丁 .：匚：=(1/12) Xl.lX1.4X119.7=15.4kN其中：T：结构重要性系数，取1.1;丁；一一活荷载分布系数，取1.43) 对罐道与罐道梁的侧面水平力二=0.8F：.=0.8X15.4=12.3kN2. 内力计算1) 按刚性支点三跨梁计算.2104mm 取R=2250mm检验安全距离：当R=2250m时X1=524mm,符合条件，所以取直径为4500mm。风速校核：S 二 4n R2 二63.585 m 2v = Q = 0.39 m s 12 m s，符合要求。S罐道梁的长度计算：左边罐道梁的净长度为L则1R2 (X + +140)2 =(才)2 解得：L =3946mm右侧罐道梁的净长度为L则2R2 (2 X +140)2 =(乡)2 解得：L =4424mm在此处取罐道梁在井壁中的长度为 a=260mm; 所以左边罐道梁的总长度为2a + L1 = 3946mm右边罐道梁的总长度为2a+L2二4944mm根据工程类比法罐道梁之间的层距为 4168mm。3.6 井底水窝井底水窝设计： 根据采矿设计手册可设井底水窝的球面半径 7m 验算球面高 h:R 2-R2 二(R h)2解得：h=0.37mv0.45 附和要求。水窝 水窝第四章 井筒支护设计1.地压计算：各层岩层特征表层次岩层名称层厚 匕(m)重度片(KN/m)场(KPa)内摩擦角-粘土301852820 二砂岩8025I96045 三页岩8025I96035 四砂页岩8025196040 第一层：q 二工hr tan2 (仝笃 申 i) =258.87Kpi=i底部侧压力设计：q；= :q址二362.42Kp第二层：茅hr tan2(冬)二 90.59Kp2kii2i=i顶部侧压力设计：q = r q二126.83Kp2 Q 2k二 Khr tan2(90 _ 2ii)二 426.8加i=1底部侧压力设计：q” = r q”二597.62Kp2 Q 2 k第三层：q =迟防 tan2(9Qo 一出)二 674.22Kp 3ki i2i=i顶部侧压力设计：q= r q = 943.91Kp3 Q 3kq” 二工hr tan2( _ )二 1205.36Kpki i2i =1底部侧压力设计：q” = r q” = 1687.5Kp3 Q 3 k第四层：q =Khr tan2(90Z?4)= 967.19Kp 4ki i2i=1顶部侧压力设计： q =r q =1354.06Kp4 Q 4 kq” =工hr tan2(9_4)= 1393.37Kpi=1底部侧压力设计： q =r q =1950.72Kp4 Q 4 k2.井壁厚度估计井壁各段侧压力及壁厚估算表（m）其中 f = 12500KPa ：C计算公式各层压力q值（kPa）第一层第二层第三层第四层上层下层上层下层上层下层上层下层0362.4126.8597.61205.41687.511354.061950.72d = R ;匚-如一0.0610.1160.3800.460/ qR d=E0.0670.1130.3510.416d=R0.0590.1000.3200.380根据上表的计算结果选择：井壁厚度 400mm;3.稳定性计算和强度验算 稳定性计算：九=410 = 10.25 2.5(可)强度验算：p f (R2 R2)c 12R 20.85x12500x(2.6生 一2.2生)_482 73ka2 x 2.652以上各层侧压力小于1482.73kPa的均满足强度要求,凡侧压力大于1482.730a的, 壁厚 400mm 不能满足强度要求，需要配置钢筋。4.配筋计算配筋计算过程如下：1482.73配筋段：h = 80一= 9.7ms11687.51482.73x80H = 60.81ms11950.72第一段：第三层中需要配钢筋的高度为9.7m,第二段：第四层中自60.81m及以下都需要配置钢筋。最大侧压力为q=1482.73Kpa,扌=害 = 10.25查得0.85选用II级钢筋，f二310000pay第三层中：A二SbR2q二 22cm2 选用e 20250，双层配置。 fy第四层中：A二SbR2q耸 二50cm2选用e 50250，双层配置。 fy第五章 结语“没有被困难吓倒的巨人，只有畏惧险阻的矮子”在科学的道路上没有什么 害怕的，唯一克服不了的我想就是惰性吧，只要勤奋好学，再加上几个团结在一 起的战友没有攻克不了的难题。历时一周的时间终于把设计做完了，其中的喜悦 可能只有亲身经历了才会感受得到吧，有一种如释重负的感觉，其中又有一种成 就感。做设计的过程中我学到了很多，比如说对专业课的又一次更深刻的认识， 对已学过知识的巩固，培养起了对专业新知识的探索的求知欲，懂得了没有团结 是很难做成一件你认为很重要的事的，当自己迷茫时同学的一句话有可能就使你 恍然大悟，在其中又不知不觉锻炼自己合作的能力。谨慎和仔细永远是不可忽视的做研究搞工程应必须具备的素质，有时一个 小数点可能使你的成果满盘皆输，只要我们踏踏实实的做好每一步再加上不懈 的努力，你一定行。感谢老师和同学们对我此次设计中给予的大力帮助，希望老师能够帮助订 正其中的错误。参考文献1 采矿设计手册（3）井巷工程卷，中国建筑工业出版社，1989 年版2 赵兴东，井巷工程，冶金工业出版社，2010 年版3 陈宝智，矿山安全工程，冶金工业出版社，2010 年版4 蔡美峰 何满潮，岩石力学与工程，科学出版社，2011 年版5 单辉祖 谢传峰，工程力学，高等教育出版社，2009 年版