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矿井设计第一章 轨道线路布置的基本概念1、矿井轨道、道岔、轨型、轨距、轨道线路中心距及轨道线路布置的基本概念。.矿井轨道：巷道底板铺设的道床、轨枕、钢轨和联结件等,轨道运输是矿井运输的重要方式道岔:：是使车辆由一条线路转到另一条线路上的装置，由尖轨、辙叉、转辙器、道岔曲轨、护轮轨和基本轨所组成。轨型：是指钢轨单位长度的质量，以kg/m表示轨距：单轨线路上两根钢轨轨头内缘的距离线路中心距：双轨线路的中心线间的距离S2、道岔的组成、作用、基本形式及其选用。道岔：有单开道岔、对称道岔及渡线道岔三种：单开道岔DK ；对称道岔DC；渡线道岔DX 道岔作用：是使车辆由一条线路转到另一条线路上的装置道岔选择原则：1）选择的道岔应与基本轨的轨距一致。2）选择的道岔应与基本轨的轨型一致，可以高一级，不能低一级。3）选择的道岔应与行驶车辆的种类相适应。4）选择的道岔应与车辆行驶速度相适应。3、说明DK618-4-12、DC624-4-15及DX924-5-2019的含义。如：DK615-4-12、DC624-3-12、DX918-5-2019等。其符号含义如下：（1） DK、DC、DX分别为“单开”“对称”“渡线”道岔的代号。（2）615、618、624、918、924中的6和9分别代表600mm和900mm轨距。（3）符号中第二部分数字为辙叉号码（M），辙叉号码M与辙叉角a的关系：（4）尾数：单开道岔、对称道岔的尾数代表道岔曲线半径（m）；渡线道岔尾数中，前两位数字代表曲线半径（m），后两位代表轨中心距（dm）。4、弯道特征参数有哪些？在设计图中如何标注？弯道半径如何选择？特征参数：曲线半径R及弯道转角d 曲线半径R的（选择）确定：与车辆行驶速度、车辆的轴距有关，一般可参考下表14-4选取（在机车行驶量比较少的弯道上，其曲线半径可采用表中数值的下限；在机车行驶频繁的弯道上，其曲线半径可采用表中数值的上限）。5、说明弯道线路的外轨抬高及轨距、轨道中心距和巷道加宽的原因，其值如何选择？外轨抬高：车辆在弯道上运行时，如果两根轨道仍在一个水平面上，由于离心力的作用，车轮轮缘就要向外挤压外轨，增加磨损和运行阻力，严重时将使车辆倾倒或出轨。为此，在曲线处应将外轨抬高一个值。II外轨抬高值与曲线半径、轨距及车辆运行速度有关。一般抬高值，采用900mm轨距时在1035mm之间；600mm轨距时在525mm之间。运行速度越高，曲线半径越小，抬高值应越大。.轨距加宽：当车辆在弯道运行时，弯道轨距还应该加宽，不然也会发生车轮轮缘挤压钢轨的现象，增加阻力，甚至使轮缘被钢轨卡住或是被挤出钢轨面而掉道。因此，曲线段轨距应较直线段适当加宽。II弯道轨距加宽值与曲线半径、车辆轴距大小有关。机车运输时，加宽值一般为l020mm，曲线半径大取下限；串车运输时，一船取510mm。巷道加宽和双轨中心距加宽:在曲线段除需外轨抬高和轨距加宽外，由于车辆在曲线上运行会发生外伸和内伸现象，巷道和双轨中心距也需加宽。II曲线段巷道加宽 : DS = D1 + D2机车运输时：外侧加宽200mm，内侧加宽100mm 曲线段双轨中心距加宽：机车： DS = 300 mm，其他： DS = 200mm。6、掌握轨道线路平面联接（平行线路联接、非平行线路联接）及轨道纵面线路联接等参数计算方法和设计绘图。第二章 采区车场形式选择及线路布置1、采区上、中和下部车场的基本形式、特点和适用条件；熟练掌握采区上部车场、中部车场和下部车场的形式选择及线路布置，并能根据现场实际情况选择车场形式和车场设计。采区上部车场形式选择1）平车场特点：由于轨道上山以水平巷道（石门）与区段回风平巷或阶段回风大巷相连，具有绞车房与回风大巷布置在同一水平的特点，因此：适用条件：（1）当采区上部为采空区或松软的风氧化带时，可采用平车场；（2）当煤层群联合布置，用采区回风石门联接各煤层回风平巷和总回风巷时，可采用平车场。其中：a）当绞车房与轨道上山变坡点距离近、车场巷道直接与总回风巷相连时，可采用顺向平车场； b）当绞车房距轨道上山变坡点较远时可采用逆向平车场。（3）逆向平车场操作安全，但通过能力小，为调车方便，减少人力推车，也可将逆向平车场设计成能自动滚行的小角度甩车场。2）甩车场特点：由于具有调车省力、通过能力大和可以减少工程量等优点，因此：适用条件（1）对于煤层轨道上山，为减少岩石工程量，可采用甩车场； （2）当采区上部无采空区或松软的风氧化带时，可采用甩车场；（3）在煤层群联合布置回风石门较短、与回风石门联系方便时，可采用甩车场。3）转盘式车场特点：巷道工程量省，调车简单，但工人劳动强度大，车场通过能力小。适用条件：只有小型矿井或能力小的采区可采用转盘式车场。采区中部车场形式选择：1）绕道式中部车场特点为：设顶板绕道；单向甩入绕道，如图所示。适用条件：运输上山与轨道上山在同一层位上的单一薄及中厚煤层双翼采区。2） 平巷式中部车场特点为：采区两翼区段的平巷不在同一水平；双向甩入不同标高的区段平巷；巷道交叉点不易维护。适用条件：地质构造等原因造成双翼区段不同标高的情况下。3） 石门式中部车场，即采区上山甩车道直接将矿车甩入区段石门，其布置特点：1)单向甩入石门内；2)轨道上山与石门再与轨道平巷相连；3)运输上山与石门再与区段运输平巷相连；4)石门内设调车场；5)有利于上下区段过渡期(同时生产)的通风，如下页图所示。石门式中部车场的适用条件：煤层群联合布置采区，且轨道上山在下部煤层或底板岩石内。根据装车地点不同，采区下部车场形式可分为大巷装车式、石门装车式和绕道装车式三种。大巷装车式下部车场的优点：布置紧凑，工程量省；调车方便。缺点：影响大巷通过能力；绕道维护量大。适用条件： 1顶板绕道式适用于上山倾角a12，起坡点落在大巷顶板，且顶板围岩稳定的条件。 2底板绕道式适用于上山倾角a12，上山提前下扎于大巷底板变平（即起坡点落在大巷底板），且底板围岩稳定的条件。石门装车式下部车场的优缺点及适用条件优点：工程量小；调车方便，通过能力大，不影响大巷运输。缺点：石门长度有时不够长，就要将车场延伸到煤层平巷内或延长石门。适用条件：适用于煤层群联合布置的采区。绕道装车式下部车场优点：不影响大巷运输能力。缺点：工程量大；调车时间长。适用条件：适用于采区生产能力大；矿井一翼有两个采区同时生产；不宜布置石门装车站时采用。2、掌握采区上、中和下部车场的参数计算、设计计算及绘制线路布置图。3、掌握采区上部顺向平车场、逆向平车场及上部甩车场形式选择及线路布置。4、掌握采区中部车场（甩入绕道式、甩入平巷式及甩入石门式；单向甩车场与双向甩车场；单道起坡车场与双道起坡车场）形式选择及线路布置。5、掌握采区下部车场（大巷装车站式顶板绕道车场或底板绕道车场）形式选择及线路布置。第三章 采区硐室1、掌握采区煤仓、绞车房和变电所的基本形式、参数、特点和使用条件；掌握采区煤仓、采区绞车房及采区变电所的参数选择计算和设计方法，了解机械式水平煤仓的原理、结构及使用情况。第四章 新型辅助运输方式的车场及轨道线路联接特点1.单轨吊、卡轨车、齿轨车及无轨胶轮车的基本特征？单轨吊车：基本特征以特殊的工字钢为轨道悬吊单轨吊车连续运行，机动灵活，爬坡能力较强。最大的优点是与巷道底板状态无关，可以在起伏不平的巷道中运行。但对巷道断面大小、支护稳定性及支架强度有严格要求。卡轨车基本特征：卡轨车除了一般行走的垂直车轮外，还在车架两侧下部装有为防止车轮脱轨的水平滑轮。水平滑轮卡在槽钢轨道的槽内或普通轻轨的轨腰处。优点：卡轨车安全可靠，弯道半径小，对巷道起伏变化适应性强，巷道交叉点工程量小，机械化程度高，机械硐室小，它不受巷道支护条件的影响，不增加巷道支架负载，载重量大(为单轨吊的三倍)；钢丝绳牵引时爬坡能力强(可达45) 缺点：要求巷道没有很大底鼓。由于车体活动节点多，检修和维护工作量较大。适用范围：适用于复杂巷道断面内的物料和人员运输，以及生产能力大的采区。齿轨机车（齿轨卡轨车）基本特征：在普通钢轨中间加装一根顺长的牙条作为齿轨，在机车上增加12套驱动齿轮及制动装置，通过齿轮与机车内的驱动机构带动传动齿轮而运行，坡度可达14。优点：在近水平煤层矿井可实现一条龙直达运输。缺点：对轨道要求高，机车自重大，造价较一般机车高1倍多，当用于采区运输， 要求巷道弯曲半径较大(R10m)无轨胶轮车基本特征： 1、无轨胶轮车：又称自行矿车，使用灵活，不需要轨道，转载环节少，一机多用，安全可靠，运输能力大，初期投资少，可直接在较硬的巷道底板上运行，一般以蓄电池或柴油机作为动力，重载爬坡能力达到12，空载达30，可大大提高全矿效率，显著降低运输费用，采区内不设车场及相关硐室，是矿井辅助运输的发展方向。适用范围：近水平煤层开采时工作面搬家运输，或与连续采煤机配合使用缺点：对巷道要求条件较高，巷道断面尺寸要求较大。2、轨道胶套轮机车： 在普通轨道运输的基础上，把机车的钢轮套上胶质套圈，可显著增加车轮与钢轨之间的粘着，同时加装新型制动闸，有效加大机车牵引能力及制动能力，可在5.7以下的坡道上运行。蓄电池牵引，功率较小，结构紧凑，适合巷道掘进运输。2.新型辅助运输设备的不同分类方式及相应的选用原则？新型辅助运输设备分类：a、按空间划分 架空式，落地式b、按牵引方式划分：机车牵引，钢丝绳绞车牵引c、按牵引动力划分：液压马达，内燃机，电动机d、按运行方式划分 ：有轨运输， 无轨运输选用原则:（1）在底鼓或软底板巷道中宜选用单轨吊；重载运输时，只要底板条件允许，优先考虑落地式辅助运输方式；（2）钢丝绳牵引甩调车困难，而且运输距离受到限制，多用于采区上下山；（3）倾角较小，需多点直达运输的矿井适合采用机车牵引方式（柴油机动力单轨吊、卡轨车、齿轨车）；（4）无轨运输适合在赋存较浅，倾角不大，平硐或12以下斜井开拓的近水平煤层矿井，优先考虑采用井上下一条龙的无轨运输方式。第五章 矿井开采设计1.简述矿井设计程序？煤矿建设必须严格按照基本建设程序办事，在建设前应有矿井开采设计。矿井开采设计是综合性设计（即系统工程）：主要包括矿井开拓部署、井巷布置、生产系统、辅助环节、安全措施等，既要在总体上对各个环节的相互配合进行部署，又要对局部每一个细节有详细的设计，便于施工。矿井设计程序：一般设计程序：矿区可行性研究矿区总体设计矿井可行性研究矿井初步设计施工图设计。2.确定矿井开采设计方案的方法有哪几种？常用的是哪种方法？简述该方法？确定矿井开采设计方案的方法主要有：方案比较法、统计分析法、技术标定法（标准定额法）、数学分析法以及经济数学规划法等。常用的是方案比较法：方案比较的内容（1）工程量（2）基本建设投资（3）基本建设工期（4）机电设备及主要材料需用量（5）生产经营费用（6）其他方面（生产能力、煤炭回收率、巷道掘进率等）方案比较法的步骤：1）提出可行方案进行技术比较：（2）经济比较：经济计算与比较（3）技术、经济比较后，确定合理的矿井开拓方案。（4）根据设计任务要求，写出详细的文字说明，绘图。3.折算费用法在技术方案费用中，包括基建投资和生产经营费两部分，二者性质不同，前者属于一次性支出，非一次性消耗；后者属于经常性支出，一次性消耗。利用投资效果系数（折算比率）将各方案中基本建设投资折算成和生产经营费类似的费用，然后与生产经营费相加，得到一个“折算费用”的数值。选择数值最小者作为最优方案。 4.投资回收期法在设计方案中，用节约的经费来回收追加投资的年限，以此作为评价方案技术经济效果的方法。5.吨煤投资与吨煤成本吨煤投资：矿井建设投资总额除以矿井生产能力后的值