巷道断面设计.ppt

第三章巷道断面设计 巷道断面 是指垂直于巷道长轴线的横断面 巷道断面设计原则 在满足安全和使用的前提下 力求提高断面利用率 缩小断面 降低造价并便于施工 巷道断面设计内容 断面形状选择和断面尺寸的确定 用风速校核净断面 选择支架参数和道床参数 计算巷道的设计掘进断面 并按允许加大值 超挖值 计算出巷道的计算掘进断面积 水沟参数的确定及管线布置 绘制断面施工图 编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗量表 第一节巷道断面形状 一 断面形状分类按其构成的轮廓线分为两类 一 折边形 巷道断面由若干直线段构成的封闭多边形 矩形 梯形 不规则形 常用的断面形状为梯形 多用于回采巷道 二 曲边形 断面为曲线或曲线与直线段构成的封闭多边形 其中 拱形常用于大巷 石门 顶底拱用于底压大的巷道 椭圆拱 圆形用于侧压和底压比较大的巷道 圆形常用于立井 二 断面形状选择巷道断面形状的选择应考虑以下因素 1 巷道穿过岩层的性质 矿压的大小和方向 2 巷道的用途及服务年限 3 支架材料及支护方式 4 掘进方法和所用设备 由于巷道穿过岩层的坚固性与稳定程度的差异 不同用途 不同服务年限的巷道 应选用不同的支护支护和支护材料 据此 巷道断面形状就基本确定了 第二节巷道断面尺寸 对断面尺寸的要求 1 运输巷道 保证运输设备畅通 满足 煤矿安全规程 规定的行人和通风要求 各种管线布置合理 2 通风巷道 主要满足通风和行人要求 断面尺寸确定依据 运输设备轮廓尺寸 轨道数量 规格 支架尺寸 管线尺寸 行人要求 通风要求及安全间隙要求 为了简化断面设计 提高效率和质量 设计部门根据标准化运输设备 巷道用途及岩石坚固性系数f 编制了 600轨距和900轨距巷道断面施工图标准设计 可供参考 巷道断面设计 最主要的尺寸是巷道净宽度B 梯形巷道净高度 拱形巷道拱高h 壁高h3 支架参数和道床参数 一 巷道净宽度的确定1 净宽度介定 1 直墙和矩形巷道净宽度是指巷道两侧内壁或锚杆露出长度终端之间的水平距离 2 梯形巷道净宽度 有运输设备时 指运输设备顶面的巷道宽度 当巷道内不设置也不通行运输设备时 则净宽度是指其净高1 2处的水平距离 2 巷道净宽度确定依据 有运输设备时 取决于宽度运输设备宽度 表5 1 人行道宽度和相应的安全间隙 无运输设备的巷道可根据通风及行人需要确定 巷道内人行道的宽度和相应的安全间隙 煤矿安全规程 有明确规定 设计时应按表5 2的规定选用 在运输巷道的 侧 从巷道道碴面起1 6m的高度内 必须留有宽0 8m 综合机械化采煤矿井为1m 以上的人行道 但巷道高度在1 6m至1 8m间 不得架设管 线 电缆 另一侧的宽度 巷道采用混凝土 金属或木支架 不得小于0 3m 巷道采用砖 石或混凝土砌碹时不得小于0 25m 巷道安设运输机时 运输机距支护砌墙之间最突出部分的距离不得小于0 4m 人车停车地点 在巷道一侧 从巷道道碴面起1 6m的高度内 必须留有宽1 0m的人行道 但巷道高度在1 6m至1 8m之间 也不得架设管线和电缆 在双轨运输巷道中 包括弯道 两条轨道中心线之间的距离 必须使两列车对开时列车最突出部分之间的距离不得小于0 2m 在双轨运输巷道中 在采区装载点 两列列车车体的最突出部分之间的距离 不得小于0 7m 在矿车摘挂钩地点 两列列车车体最突出部分的距离 不得小于1 0m 但在生产矿井的现有巷道中 不得小于0 7m 3 巷道净宽计算 1 双轨巷道B a 2A n c式中 a 非人行道一侧的宽度 A 运输设备的最大宽度 n 运输设备最突出部分的距离 c 非人行道一侧的宽度 2 单轨巷道B a A c 令 a1 A 2 ab1 A nc1 A 2 c即 a1 轨道中心线至非人行道一侧的宽度 b1 轨道中心线之间的距离 c1 轨道中心线至人行道一侧的宽度则 单轨巷道净宽度B a1 c1双轨巷道净宽度B a1 b c1 在设计曲线段的巷道时 应考虑车辆由于转弯而外突 巷道需适当加宽 加宽数值可按表5 3选取 共加宽范围 用矿车运输时 与曲线段相联接直线段加宽长度 建议取2 0m 电机车运输时取5 0m 为使双轨巷道对开车辆之间的间隙满足 煤矿安全规程 的规定 两条平行轨道的中心距可按表5 3选取 二 巷道净高度的确定 矩形 梯形巷道净高是指自道渣面或底板至顶梁或顶部喷层面 锚杆露出长度终端的高度 拱形巷道的净高是指自道渣面至拱顶内沿或锚杆露出长度终端的高度 巷道净高度必须保证车辆运行的安全和行人的方便 煤矿安全规程 规定 主要运输巷道和主要风道净高 架线式电机车运输巷道除外 自轨面起不得小于1 9m 采区内的上下山和平巷的净高不得小于2 0m 薄煤层内不得小于1 8m 架空线的悬挂高度 自轨面起不得小于下列规定 有行人的巷道内 车场内以及人行道同运输巷道交叉的地方为2 0m 不行人的巷道内为1 8m 在井底车场内 从井底到乘人车场为2 2m 1 梯形断面巷道净高确定轨面至棚梁的高度 在用架线式电机车时 可取2200mm或2400mm 架线高度则分别为2000mm或2200mm 用蓄电池机车运输 或是主要轨道上下山及用钢筋混凝土支架支护的轨道中间巷 应不小于1900mm 一般轨道上下山及用木支架支护的巷道可取1800mm 没有轨道的采区巷道 底板至顶板的高度视巷道用途及巷道倾角大小而定 一般也不应小于1800rnm 梯形断面巷道的棚腿与水平的倾角一般为800一820 净高计算见表3 10 2 拱形断面巷道净高确定 1 拱高的确定拱高h0 是指从拱基线到拱顶的垂直距离 半圆拱拱高h0为巷道宽度的1 2 即h0 B 2 拱半径R B 2 特点 拱高大 能承受较大的顶压 一般用于f 3的情况 这种拱施工较易 有利于通风 但巷道断面利用率较低 造价高 三心拱拱高h0一般为巷道宽度的1 3 为提高其受力性能也可将拱高加大为净宽的2 5 金属矿由于围岩稳定 h0可降低为净宽的1 4 1 5 特点 与半圆拱相比 断面利用率高 造价低 但受力性能差 常用于围岩f 3的巷道 圆弧拱拱高h0常取巷道净宽的1 3 受力性能比半圆拱差 因只有一个半径 地压稍大时拱顶不易开裂 常用于围岩较坚固 墙高较大的大巷及硐室 2 巷道的墙高是依据架线的高度 人行道高以及女装管线的要求等条件确定的 根据这些条件计算后 选用其中最大值 作为直墙的高度 计算时参考图3 3 3 4和表3 3 当采用架线式电机车运输时 按电机车导电弓子的外缘与巷道拱壁间的距离不小于200mm考虑 当用蓄电池机车或其他运输方式时 直墙高度应保证人行道在距壁100mm处高度为1800mm的范围 顶部装设管线的主要运输巷道 当采用非架线矿车运输时 管子最下边缘应满足1800mm的人行要求 采用架线式电机车运输时 还要求机车的电弓与管子距离不小于300mm 二 巷道净断面面积 计算公式见表3 8 3 9 3 10 三 巷道断面通过风量的校核 式中v 通过巷道风流的速度 m s Q 通过巷道的风量 m3 s S 巷道的净断面积m2 vm 巷道允许通过的最高风速m s 煤矿安全规程 规定的允许最高风速见表5 7 四 支架参数和道床参数的确定 一 支架参数的确定1 木支架的坑木直径d的选择查下表 2 石材支护拱厚d0和壁厚T的选择使用料石砌筑拱 墙时 一般采用拱 墙等厚 即拱厚d 墙厚T 可按表1选取拱 墙厚度 使用混凝土砌拱 料石砌墙时 一般拱 墙不等厚 可按表2选取拱墙厚度 拱 墙均使用混凝土砌筑时 可参照表2混凝土拱厚数据选用 表1 3 锚喷支护参数选择查下表 二 道床参数的确定1 钢轨作用是引导列车运行方向 支撑车轮的压力并传递给轨枕 钢轨的型号选取见表3 5 2 轨枕作用 承受钢轨传递的压力并传递给道床 固定钢轨 分类 木轨枕 钢筋混凝土轨枕长度 一般取轨距的1 8 2倍 其规格见表3 6 3 道床作用 承担轨枕传来的压力 阻止轨枕的纵向移动 缓和车辆与钢轨的冲击作用 调整轨枕高度使轨面水平 分类 道渣道床 无渣道床 固定道床铺设要求 主要轨道运输巷 轨枕下道渣厚度不得小于50 上部必须埋住轨枕高度的1 2 2 3 道床宽度为轨枕长度加200mm 五 巷道断面计算公式巷道断面计算公式见表3 8 3 9 3 10 六 锚喷支护巷道断面设计 一 断面形状 锚喷支护巷道断面形状主要取决于巷道的用途及服务年限 若为主要巷道及采区集中巷道宜选用拱形 其他巷道可选用矩形 梯形或不规则形 二 断面尺寸确定巷道断面尺寸计算与前面介绍的完全相同 但由于支护方式不同 锚喷支护巷道的净空从锚杆外露的尾端算起 当喷射厚度大于锚杆外露长度时 则由混凝土面算起 1 锚喷支护巷道断面尺寸确定 计算掘进高度 H2 H0 C 计算掘进宽度 B2 B0 2C 2 喷射混凝土巷道断面尺寸的确定计算掘进高度 H2 H0 T 计算掘进宽度 B2 B0 2T 第三节巷道断面内水沟和管线布置 一 巷道内水沟布置1 水沟位置 一般布置在人行道一侧并加盖板 若非人行道一侧有较大空间 也可设在非人行道侧 可不加盖板 有底拱的巷道 水沟可布置在巷道中间 2 坡度 与巷道坡度相同或0 3 0 5 3 断面形状 梯形或半梯形4 水沟砌筑方法 钢筋混凝土预制 混凝土现浇 不加支护 服务年限较短的回采巷 5 水沟尺寸 根据涌水量查表3 11确定 二 巷道内管线布置 一 布置原则 保证安全 便于安装和检修 二 布置要求 1 在拱形巷道中 管道一般布置在人行道一侧的上部 在梯形巷道中 宜将管道布置在棚腿的下部 最好与动力电缆不在一侧 2 如果管道布置在水沟上方 应不妨碍水沟的清理维修 3 任何管道或电缆都应距运行车辆外缘有250mm以上的间距 4 动力电缆与信号电缆一般不宜布置在同一侧 如必须