煤矿矿井设计下.doc

7 采区车场设计采区上（下）山和区段平巷或阶段大巷连接处的一组巷道和硐室称为采区车场。采区车场按地点分为上部车场、中部车场和下部车场。采区车场施工设计，最主要的是车场内轨道线路设计。轨道设计必须与采区运输方式和生产能力相适应；必须保证采区调车方便、可靠；操作简单、安全；作效率和尽可能减少车场的开掘及维护工作量。采区车场线路是由甩车场（或平车场）线路、装车站和绕道线路所组成。在设计线路时，首先进行线路总布置，绘出草图，然后计算各线段和各联接点的尺寸，最后计算线路布置的总尺寸，作出线路布置的平、剖面图。7.1 采区车场设计依据与要求7.1.1 采区车场设计依据7.1.1.1 地质资料采区车场设计需要的地质资料依据有：（1）采区上（下）山附近的地质剖面图和钻孔柱状图。（2）采区车场围岩及煤层地质资料。（3）采区瓦斯、煤尘及水文地质资料。（4）采区上部车场附近的煤层露头、风氧化带、防水煤岩柱及相邻煤矿巷道开采边界等资料。7.1.1.2 设计资料进行采区车场设计需要的设计资料有：（1）采区巷道布置及机械配备图。（2）采区生产能力及服务年限。（3）采区上（下）山条数及其相互关系位置和巷道断面图。（4）轨道上（下）山提升任务，提升设备型号、主要技术特征提升最大件外形尺寸，提升一钩最多串车数。（5）大巷运输方式、矿车类型、轨距、列车组成。（6）采区辅助运输方式及牵引设备选型。（7）采区上（下）山人员运送方式从设备主要技术参数。（8）井底车场布置图及卸载站调车方式。7.1.2 采区车场设计要求采区车场设计的要求主要有以下内容：（1）采区车场设计必须符合国家现行的有关规程、规范的规定。（2）采区车场应满足采区安全生产、通风、运输、排水、行人、供电及管线敷设等各方面要求。（3）采区车场布置应紧凑合理，操作安全。行车顺畅，效率高，工程量省，方便施工。（4）采区车场装车设备和调车、摘钩应尽量采用机械和电气操作。7.2 采区上部车场线路设计7.2.1 采区上部车场概述7.2.1.1 采区上部车场形式采区上部车场基本形式有平车场、甩车场和转盘车场三类。上部平车场又分为顺向平车场和逆向平车场。本节主要介绍上部平车场，其基本形式见表71。表71 采区上部平车场基本形式项 目顺向平车场逆向平车场图 示图 注1总回风巷；2轨道上山；3运输上山；4绞车房；5阻车器；6回风巷；K变坡点优 缺 点车辆运输顺当；调车方便；回风巷短；通过能力较大；车场巷道断面大摘挂钩操作方便安全；车辆需反向运行；时间长；运输能力较小适用条件绞车房位置选择受到限制时或绞车房距总回风巷较近时采用煤层群联合布置的采区，具有采区回风石门与煤层小阶段平巷相连时采用；运输量小；可用小于8的甩车场代替采区上部平车场多用于采区上部是采空区或为松软的风化带，或在煤层群联合布置时，回风石门较长，为便于与回风石门联系时亦可采用。若轨道上山位于煤层时中，为减少岩石工程量，可采用甩车场，甩车场的线路设计见8.3节采区中部车场设计。7.2.1.2 采区上部车场线路布置和线路坡度（1）上部车场线路布置 采区上部车场的线路布置可采取单道变坡方式。当采区生产能力大，采区上山作主提升、下山采区的上部车场和接力车场的第二车场运输量大，车辆来往频繁时，也可采取双道变坡的线路布置方式。 采区上部平车场曲线半径和道岔应按表72的规定选择。表72 上部车场曲线半径和道岔选择名 称非综采采区综采采区曲线半径m平曲线6 1212 20竖曲线9 15道 岔根据提升量大小选用4号或5号道岔 采区上部甩车场曲线半径和道岔可参照中部车场选择。 存车线有效长度。采区上部车场进、出车采用小型电机车牵引时存车线为1 列车长；其他牵引方式为2 钩串车长。下山采区上部车场为l 列车长加5 m；年生产能力在0.9 Mt及以上的综采采区上部车场为1.5 列车长。（2）上部平车场线路坡度 上部平车场线路坡度确定。单道变坡和不设高低道的双道变坡轨道坡度应以3 5向绞车房方向下坡；上山采区上部车场水沟坡度以3 4向上山方向下坡；下山采区上部车场以3 5向运输大巷方向下坡。 设高低道的双道变坡轨道坡度。高道坡度为9 11；低道坡度为7；高、低道最大高差不宜大干0.6 m。7.2.2 上部车场线路计算单道变坡采区上部平车场的线路尺寸见表73，双道变坡平车场的参数与表73基本相同，若设高低道，可根据有关规定结合具体设计条件进行设计。变坡点与采区绞车房的关系主要决定于上山绞车允许的偏角（113），提升过卷距离和串车总长。变坡点至采区绞车房外壁最小距离根据绞车的型号而有不同，一般在12 35 m间。7.2.3 采区上部车场线路设计示例已知：轨道上山倾角为20。，轨道上山设在煤层底板岩石内，轨道上山轨面至巷道顶板高2 510，轨道上山顶板至煤层底板的法线距离为10 m，轨道上山与回风石门轨中心线间距为18 m，轨道巷轨中心线距总回风巷轨中心线50 m，轨道巷轨中心至巷道上帮间距为1150 m。轨道上山作辅助提升用，一次提升1 t矿车3辆，采区内由轨道上山进风，要求设计逆向平车场。设计思路为先作出线路布置草图，并把要计算的各部分标以符号，如图71所示。7.2.4.1 选用道岔及有关参数（1）车场错车线选用简易道岔， = 17，b = 2 510，其他道岔选用ZDK615-2-4， = 280420，a = 1 648，b = 1 851。存车线轨中心距S = 1 200；（2）曲线半径R = 6 000，竖曲线半径R1=12 000；（3）过卷安全距离A = 5 000 m，停车线长B = 5 000，安装阻车器长d = 200（以下非经注明，长度单位均为mm）。7.2.4.2 线路计算（1）轨道上山平层面交线至绞车房的距离表73 采区上部平车场基本形式名称顺向平车场逆向平车场单 轨双 轨单 轨双 轨图示剖面图注A平曲线起点至绞车房外壁距离，m；B一钩串车长，m；Rp竖曲线半径，m；LK单开道岔平行线路连接长，m；m1单开道岔单轨垂直线路连接尺寸，m；m2单开道岔双轨垂直线路连接尺寸，m；S双轨轨道中心距，m；A过卷距离，m；T竖曲线切线长，m；RS平曲线半径，m；K变坡点；上山角度，（）；d 变坡点至阻车器挡面间距，m；LAK变坡点到采区绞车房外壁距离，m；d反向曲线之间插入的直线段，mA10 30 m10 30 mA5 m5 m5 10 m5 10 mB一钩串车长一钩串车长一钩串车长一钩串车长TRp非综采采区6 12 m，综采采区12 20 mRS非综采采区9 15 m，综采采区12 20 mLKd1.5 2.0 mm1m2LAKd+B+A+Ad+LK+B+A+Am1+B+Am2+B+A图71 逆向平车车场计算草图1轨道中心线；2回风石门；3区段回风平巷；4总回风巷；5煤层底板；6平层面交线T = R1tan0.5 = 12 000 tan20/2 = 2 116L = A+B+a+b+d+T = 5 000 + 5 000 + 1648 + 1851 + 2 000 + 2116 = 15 615（2）绕道各段长度 绕道斜长取绕道转角等于道岔角。L = L1/sin = 18 000/sin280420 = 38 251 单开道岔平行线路联接尺寸Lk = a + Scot+ Rtan/2 = 1 500 + 1 200 cot17 + 9 000 tan17/2 = 6 386 存车线长度按2钩车长取Lh = 10 000 插入线段c的长度c = L1(2b + 2Lk + Lh) = 38 251(2 1 851 + 2 6 386 + 10 000) = 11 777（3）回风石门各段长度。 平后面交纹至轨道巷执中水平距离l = (h0 + H1)/sin + 1 150 = (10 000 + 2 510)/sin20 = 27 727 回风石门插入线长度n = bsin + Rcos = 1 851 sin280420 + 6 000 cos280420 = 6 165l1 = l + T + d + b(L1cot + a + n) = 37 77 + 2 116 + 2 000 + 1 851(18 000 cot280420 + 1648 +6165) =2 131l2 = L23nal1 = 50 000-3 6 1651 6482 131 = 33 891根据计算结果绘制平车场平、剖面图，如图72所示。图72 逆向平车场线路设计图7.3 采区中部车场线路设计7.3.1 采区中部车场形式7.3.1.1 采区中部车场基本形式采区中部车场基本形式有甩车场、吊桥式车场和甩车道吊桥式车场三类。吊桥式车场和甩车道吊桥式车场适用于上（下）山倾角大于25的情况，本节主要介绍甩车场，其基本形式见表74。7.3.1.2 采区中部车场线路布置（1）甩车场的线路布置分单道起坡和双道起坡两种，一般情况下，宜采用双道起坡。（2）双道起坡甩车场的道岔布置，可采用甩车道岔和分车道岔直接相连接。（3）甩车场平、竖曲线位置有以下三种布置方式，一般情况下宜采用前两种布置方式： 先转弯后变平，即先在斜面上进行平行线路联接，再接竖曲线变平。平、竖曲线间应插入不少于矿车轴距1.5 2.0 倍的直线段，起坡点在联接点曲线之后。 先变平后转弯，即在分车道岔后直接布置竖曲线变平，然后再在平面上进行线路联接，起坡点在联接点曲线之前。表74 采区中部甩车场基本形式项目单侧甩车场双侧甩车场图示图注1轨道上山；2运输上山；3轨道中间巷；KG高道起坡点；KD低道起坡点；K变坡点优缺点提甩车时间短，操作劳动强度小，矿车能自溜，提升能力大；甩车道处易磨钢丝绳两翼分别甩车，调车方便，搬道岔劳动量小；推车劳动量大；易磨钢丝绳，两翼人员来往困难，工程量大适用条件上山倾角小于25采区甩车场上山倾角小于25采区甩车场，阶段两翼开采不同标高 边转弯边变平，平、竖曲线部分重合布置。单、双道起坡甩车场斜面线路布置方式见表75。7.3.2 甩车场设计主要参数的选择7.3.2.1 甩车场提升牵引长度角甩车场的提升牵引角（矿车上提时，钩头车的运行方向与提升钢丝绳的牵引方向间的夹角（如图74所示）不应大于20，以10 15为宜。可采用下列方法减少场提升牵引角：（1）采用小角度道岔（4号、5号）。（2）单道变坡二次回转层面角或双道变坡二次回转层面角（12）不大于30。（3）双道变坡方式的甩车道岔与分车道岔直接相连接。（4）没置立滚。即在上山底板直埋一根钢管，管上套一个长滚轮构成。7.3.2.2 道岔甩车场的道岔型号可按表76选择。表75 甩车场斜面线路布置方式起 坡 点图 示图 注优 缺 点适用条件单道起坡回转方式一次回转方式1甩车道岔；2分车道岔；RP斜面曲线半径；1斜面一次回转角（甩车道岔角）；2斜面转角（分车道岔角）；斜面转角；K起坡点（落平点）；A竖曲线起点；RP1平曲线半径；RP2平曲线半径；KG高道起坡点（高道落平点）；KD低道起坡点（低道落平点）；AG高道竖曲线起点；AD低道竖曲线起点；二次回转角；提升牵引角，交岔点巷道断面小，易于维护；空重倒车时间长，推车劳动强度大；动量小围岩条件好，提升量小的采区车场二次回转方式交岔点短，工程量小，易于维护；提升牵引角大，不利于操车，调车时间长，推车劳动量大围岩条件差，提升量小的采区车场双道起坡道岔|道岔系统分车道岔向内分岔斜面线路一次回转方式提升牵引角小，钢丝绳磨损小，提升能力大；交岔点长、断面大围岩条件好，提升量大的采区车场分车道岔向外分岔斜面一次回转方式提升牵引角小，钢丝绳磨损小，操车方便，斜面线路短，有利于减少提升时间；交岔点长，对开凿维护不利围岩条件好，提升量大的采区车场，是目前广泛采用的道岔布置形式之一二次回转方式提升能力大，交岔点短，空间大，便于操作，提升牵引角较小围岩条件差，提升量大的采区车场，是目前广泛采用的道岔布置形式之一斜面线路先变平后转弯方式提升牵引角小，线路布置紧凑，提升时间短；交岔点断面大，施工维护不利围岩条件好，提升量大的采区车场，由于交岔点及落平段断面太大，很少采用表76 甩车场道岔选择道岔名称主 提 升辅 助 提 升甩车道岔5号4号或5号分车道岔4号或5号4号末端道岔4号或5号4号7.3.2.3 平、竖曲线（1）平曲线半径RP取决于轨距、矿车轴距及行车速度。（2）竖曲线半径RS是甩车场中十分重要的一个参数。该值过大会增加甩车场竖曲线弧长，延长提升时间；若取值过小，会使矿车在联接处车轮悬空而掉道或将运送的长料搁置于轨道上。平、竖曲线的半径取值可参照表77。表77 平竖曲线的选择调车方式平曲线半径m竖曲线半径m600轨距900轨距矿车类型半径机械调车9、12、15、2012、15、201.0 t、1.5 t矿车9、12、15、20人力推车6、9、12、159、12、153.0 t矿车12、15、207.3.2.4 甩车场线路的坡度甩车场空重车线的坡度与矿车型式、铺轨质量、车场弯道及自动滑行要求等因素有关。（1）设高低道的甩车场空重线坡度应按表78选取。表78 甩车场空重车线坡度矿车类型线路形式空车线iG重车线iG1.0 t、1.5 t矿车直 线7 125 10曲 线11 189 153.0 t矿车直 线6 95 7曲 线10 158 12设计中为了计算方便，空、重车线中的直线和曲线段可采用平均坡度计算高低道的最大高差H。一般空车线iG = 11，重车线iG = 9。然后在存车线高低道闭合点标高计算中进行部分调整。（2）不设高、低道的甩车场坡度，应采用3 4向上（下）山方向下坡。7.3.2.5 甩车场的存车线甩车场存车线有效长度可按表79选取。7.3.2.6 甩车场的高低道（1）高、低道最大高差H双道起坡甩车场由空重车线两个相反的坡度而形成高低道。高低道标高差在竖曲线起坡点（KG、KD）近达最大值H。表79 存车线有效长度的选择中间轨道巷牵引方式主提升辅助提升小型电机车1.5列车1.0列车、0.9 Mt/a以上为1.5列车小绞车3 4钩中巷串车2 3钩中巷串车无极绳3 4钩上山串车2 3钩中巷串车人推车3 4钩上山串车2 3钩中巷串车（71）式中iG、iG高、低道坡度，；LZG、LZD高、低道存车线有效长度，m。在采区中部甩车场设计中，一般H为0.5 m左右，设计规范规定最大高差不大于0.8 m。（2）高、低道竖曲线起点错距L2为了操作方便安全，空重车线高低道竖曲线最好是一点起坡（落平），使摘挂钩点之间没有前后错距，或者高道起坡点适当超前低道起坡点一定错距L2。一般为1.5 m左右，设计规范规定最大错距不应大于2.0 m。在甩车场高、低道竖曲线设计应采取以下两种方法实现一点起坡（落平）的要求： 以自然高差h作为高低道的最大高差（h = H），高低道竖曲线采用相同半径（RG = RD）。该方法适于存车线长度小，高低道高差要求不大的甩车场。 高道竖曲线采用大半径，使高道竖曲线切线长度满足以下条件：一次回转方式（72）二次回转方式（73）该方法适于高低道高差大，上山倾角12的甩车场。对于小于12的轨道上山，高低道高差要求在0.5 m以下时，用高道竖曲线大半径的方法，使高低道竖曲线起坡点错距L2达到限定值以内。（3）高、低道线路中心距高、低道线路中心距S可按表710选取。表710 高、低道线路中心距矿车类型600轨距900轨距1.0 t矿车1 9002 2001.5 t矿车2 1007.3.3 单道起坡甩车场所谓单道起坡，即在斜面上只布置单轨线路，到平面后根据实际需要布置平面线路。如图73（a）所示。从上山道利用道岔分出一股线路，道岔岔线后接一段曲线（或不接），这些线路铺设在斜面上，叫做斜面上的线路。C点以下为平面上的线路。A点到C点之间的线路，是从斜面到平面的过渡线路，即竖曲线。竖曲线的末端C叫作起坡点，即平面线路由此向斜面上起坡。由此可知，甩车场线路系统是一个“立体结构”，既包括斜面上的线路，又包括平面上的线路和竖曲线。图73 单道起坡系统根据斜面线路是否设置斜面曲线，单道起坡甩车场斜面线路有两种布置方式。表147中（1）为斜面一次回转方式。甩车道岔岔线末端可直接与竖曲线AC相接。由于斜面线路不设斜面曲线，线路只经过一次角度回转，故称为线路一次回转方式。回转角度即为道岔的辙叉角。斜面线路一次回转后，道岔岔线OA的倾角为伪倾斜角，称为一次伪倾斜角，竖曲线在一次伪倾斜角上起起。表147中（2）及图73为斜面线路二次回转方式。线路系统是从道岔岔线b段（OD）接以斜面曲线DA，使线路的斜面回转角由一次回转角，进一步增大到二次回转后的角，在斜面曲线末端开始布置竖曲线AC，竖曲线是在二次伪倾斜角上起坡。布置斜面曲线的目的是为减少甩车场斜面交岔点的长度，以利交岔点的开掘和维护，并便于采用简易交岔点。但是斜面曲线转角不宜过大，以免加大矿车提升牵引角。提升牵引角是矿车行进方向N和钢丝绳牵引方向（通过立滚）P的夹角，如图73（b）所示。由于有了此角，必然产生横向分力F，角度越大，横向分力也越大，运输可靠性也越差，故在设计时，一般控制斜面线路二次回转后角的水平投影角为30 35。控制其水平投影角为上述整数值，是为了简化平面线路设计，以便于作平面图。为了绘出设计图纸，必须计算线路系统在平面上的尺寸和纵剖面图上甩车场的坡度和各标高。平面图上标注尺寸时，仍可标注斜面真实尺寸，但需用括号括起来。单道起坡甩车场斜面线路二次回转方式各项参数见图73（a、c）、图74及表711。表711 单道起坡系统甩车场斜面线路参数计算项 目计算公式符号含义斜面线路二次层面回转角一次平面回转角 = arctan（coscos） = arctan（tan/cos）a、b道岔外形尺寸；道岔角；轨道上山倾角；斜面线路二次回转角的水平投影角；R斜面曲线半径；R1竖曲线半径竖曲线在一次伪角上起坡，各参数计算时以代二次伪倾斜角一次伪倾斜角 = arcsin（sinscos）= arcsin（sinscos）线路联结点轮廓尺寸斜面曲线转角切线弧长 = T = Rtan0.5KP =R180竖曲线竖曲线切线竖曲线起终点高差竖曲线水平投影竖曲线弧长T =R1tan0.5h = R1（1cos）l =R1sinKP =R180一般竖曲线和斜面曲线是分开布置的，即竖曲线在斜面曲线之后，二者不重合。线路联接系统平面图上各部分尺寸计算出来之后，还必须计算甩车场纵面图上各段的坡度和各控制点的标高。高O点标高0，则各点标高为D点：hD=hOD = bsincosE点：hE=（hD+hDE） = （hD +Tsincos）A点：hA=（hE+hEA） = （hE +Tsincos）C点：hC=（hA+hAC） = （hA +Tsincos）计算完毕后，可绘制线距纵面变化图，即线路坡度图，如图74所示。图74 线路纵断面变化图若已知坡坡点C的标高，也可反算出道岔岔心的标高。7.3.4 双道起坡甩车场双道起坡的实质是在斜面上设两个道岔（甩车道岔和分车道岔）使线路在斜面上变为双轨，空、重线分别设置竖曲线起坡。7.3.4.1 双道起坡甩车场斜面线路布置按双道起坡甩车场斜面线路布置不同，可有斜面线路一次回转、二次回转两种形式。图75为斜面线路一次回转，其斜面回转我即为道岔角，提升牵引角小，提车甩车均较方便。线路一次回转时，斜面尺寸计算比较简单。计算LK值，LK值为单开道岔平行线路联接点长度。LK = 2+Scot2+R0.52（74）式中S两线路中心距，mm；2道岔角，对于辅助提升，一般可用4号道岔；R联接系统的曲线半径。为了线路布置及行车方便，高道竖曲线可紧接在单开道岔平行线路联接系统之后布置，即竖曲线与斜曲线不重合。图中AG，AC分别为高道、低道竖曲线平面投影长度，L1为两竖曲线上端点间距（沿斜面）；L2为两竖曲线起点间距，H为两坡点高差。双道起坡甩车场斜面线路二次回转方式如图76所示。其特点是第二道岔的主线接曲线，而岔线接直线，因而增加了回转角，除提升牵引角稍有增大外，优点比较突出；既有利于交叉点的维护，又不致拉长摘挂钩点至交叉点处的距离，线路布置仍较紧凑；由于甩车速度一般较快，提升速度开始较慢，所以提车线起弯道，甩车线走直道，矿车运输比较可靠。因此被广泛采用。图76中低道竖曲线紧接在单开道岔之后布置，而高道竖曲线已进行其联接点之内，线路布置紧凑，但竖曲线不能进入道岔。图75 双道起坡甩车场斜面线路一次回转方式a平面图；b纵面线路坡度图两种方式选择与线路平面布置有关，为避免车辆在异向曲线中运行，石门车场更有利于用一次回转方式，绕道更有利于用二次回转方式。7.3.4.2 双道起坡甩车场平面线路存车线高、低道设计的目的是使重、空车线自溜滚行，并有足够的存车长度。1 t矿车时，存车线也可不设高低道。（1）高、低道线路布置方式高低道线路是由空车线（甩车线）形成高道，重车线（提车线）形成低道，分别通过竖曲线进入平面构成。高、低道线路布置方式与上山的倾角、高低道的最大高低差以及斜面线路布置有关，其线路布置方式见表712。图76 双道起坡甩车场斜面线路二次回转方式a平面图；b纵面线路坡度图表712 高、低道线路布置方式图 示特征竖曲线转角优缺点适用范围高 道低 道高、低道一次变坡，竖曲线半径相同，RG = RDGD计算简单，易于施工；当H增大，小时而起坡点间距L2变大，摘挂钩不便H不大，角较大的辅助提升高、低道均一次变起，高道竖曲线半径加大，RGRDGD起坡点间距小，操作方便；高、低道竖曲线半径不同，RG = （1.5 2）RD要求H较大的车场采用注：表中为上山的一次伪倾斜角，如使用二次伪斜角时，则式中代入，G和D分别为高道、低道与水平面夹角。（2）存车线长度的确定辅助提升时存车线的长度按表79来定。（3）高、低道坡度的确定高、低道的坡度按自溜运行进行设计，而线路的坡度与运行的矿车是空车还是重车、矿车形式、铺轨质量、车场有无弯道及维护程度等因素有关。高、低道线路坡度一般按表78选取。在设计中，为了便于计算，也可采用平均坡度进行设计，然后在施工和生产中进行部分调整。（4）高、低道的最大高差H双道起坡甩车场的空、重车线（甩、提车线），由两个方向相反的坡度形成车场的高、低道。高、低道标高差在起坡点附近达最大值H。H = iGLhG+ iDLhD（75）式中iG、iG高、低道坡度，；LZG、LZD高、低道存车线有效长度，m。在采区中部甩车场设计中，一般H 0.5 m。（5）高、低道起坡点间距L2高、低道两个起坡点位置应适当靠近。相距太远时，摘挂钩点相距也较远，把钩工人要来回奔走，而且增加拉绳工作量。一般L2 1.0 m7.3.4.3 双道起坡甩车场曲线及其合理位置的确定（1）竖曲线各参数的计算甩车场设有高低道时，高低道竖曲线各参数计算见表713。表713 竖曲线参数计算项 目高道竖曲线低道竖曲线图 示存车线与水平夹角竖曲线回转角竖曲线起终点高度竖曲线水平投影竖曲线切线竖曲线弧长G = arctaniGG = GhG = RG（cosG）G = arctaniGTG = RG tan0.5GKG = GRG180D = arctaniDD = DhD = RD（cosD）D = arctaniDTD = RD tan0.5DKD = DRD180 注：当竖曲线在二次伪斜角上起坡时，则高道与低道竖曲线参数计算以二次伪斜角代替一次伪斜角。竖曲线半径的选择见表77。（2）竖曲线的位置竖曲线的位置确定包括，竖曲线线与面线路的相对位置及高低道两竖曲线的相对位置。为使用可靠、设计施工方便和缩短线路，竖曲线与斜面线路联接点曲线大多采用不重合布置。一次回转时，将高道竖曲线紧接在单开道岔平行连接系统之后布置。二次回转时，将低道竖曲线紧靠连接点，而高道竖曲线进入连接点内。故竖曲线相对位置确定主要是指高、低道两竖曲线间的相对位置。高、低道竖曲线相对位置可用两个参数表示，即只要L1、L2值确定，竖曲线的位置即可确定。竖曲线的位置与上山的倾角、甩车场斜面线路的布置方式、甩车场的最大高低差及高低道线路布置方式等有关。由于甩车场的服务对象及线路布置的复杂程度不同，甩车场线路设计计算方法很多，不面介绍采用轴线投影法来确定L1、L2。轴线投影法的实质就是利用线路布置平面图和坡度图，将该线路分别向垂直轴和水平面投影，按各参数的几何关系求解线路的未知参数。一般说来，确定竖曲线相对位置时，有五个参数应当确定，这就是上述的L1、L2，两起坡点最大高低差H及高、低道竖曲线半径RG、RD，五个参数中，只要先确定任何三个，都可以用轴线投影法求另两个未知数。通常先确定，然后解L1、L2值。斜面线路一次回转时，确定L1、L2：将提、甩车线向垂直轴投影：（76）将提、甩车向水平面投影：式中，则（77）上述两式中，LK、m、T1、H等符号意义同前，为第二道岔a段长度，2为第二道岔角2的水平投影角。线路二次回转时，确定L1、L2。将提、甩车线向垂直轴投影：（78）将提、甩车向水平面投影：（79）式中L 第二道岔岔心至联接点终点的距离，m。其余符号的含义及计算同前。应当指出：所求L2值，最好在1 m左右。若太大，则应另取一个RG值，重要计算公式中的L2值，再计算L2值。为了解决返工次数多和计算量大的问题，可采计算在程序中通过变换高、低道竖曲线半径（RG、RD）来计算各种不同情况下的L2值对应的其它线路联接计算，以便从中选出最优设计方案。也可取L2为定值，用联立方程求角L1和RG二个未知数。但设计中RG一般均取整数，最后将整数的RG代入式（76）或式（1448），求出L1值；再用L1、RG代入式（1447）、或（1449），求出L2值，此时L2值一般能满足设计需要。7.3.4.4 平面存车线计算求出L1和L2以后，还要重新计算存车长度LhG和LhD。在选定高低道坡度后，存车线闭合点O的位置计算如下图77所示。图77 存车线闭合点位置计算图设最大高低差H中，高道部分的高差为x，低道起坡点C与闭合点间的距离为低道存车线长度LhD（D很小，cos1）则tanG = （xx）/LhD（710）tanD = （Hx）/LhD（711）式中x = iGL2。解上述联立方程，即可求得LhD与x值。则高道存车线长度LhG为LhD+L2。若存车线处于曲线段，其长度应按曲线弧长考虑。对于外曲线的存车线的长度增加了，为使高低道在O点闭合，高长度应取平坡，并设在闭合点O的联接处。纵剖面各点标高计算方法与单道起坡系统相同。7.3.5 采区中部车场线路设计示例本节以甩车场为例，介绍甩车场斜面线路的联接系统、高低道线路及竖曲线的位置确定方式。7.3.5.1 设计依据按采区巷道布置图，轨道上山沿煤层的真倾斜布置，倾角为12，煤层轨中巷与上山直交。轨中巷内铺设600 mm轨距的单轨线路，要求甩车场存车线设高、低道。线路布置采用“道岔道岔”系统斜面线路二次回转方式。在未计算前，先作出线路布置草图，并把要计算的各部分标以符号，如图78所示。图78 甩车场线路设计计算草图7.3.5.2 设计步骤（1）斜面线路联接系统各参数计算 道岔选择及角度换算。由于是辅助提升，两组道均选用ZDK615-4-12（左）道岔。岔道参数：1 = 2 = 1415，a1 = a2 = 3 340 mm，b1 = b2 = 3 500 mm（以下非经注明，长度单位均为mm）。斜面线路一次回转角1 = 1415；二次回转角 = 1 + 2 = 2830。一次回转角1的水平投影角1为：1 = arc tan(tan1/cos) = arc tan(tan1415/cos12) = 143318二次回转角的水平投影角为： = arc tan(tan(1 +2)/cos) = arc tan(tan2830/cos12) = 290203一次伪斜角为： = arc sin(cos1sin) = arc sin(cos1415 sin12) = 113732二次伪斜角为： = arc sin(1 +2)sin) = arc sin(cos2830 sin12) = 103141 计算斜面平行线路联接点各参数。设计采用中间人行道，线路中心距S定为1 800。为简化，斜面联接点线路中心距取与S同值。斜面联接点曲线半径取9 000，则B = Scot2 = 1 800 cot 1415 = 7 088T1 = Rtan0.52 = 9 000 tan (0.5 1415) = 1 125L = B + T1 = 7 088 + 1 125=8 213m = S/sin2 = 1 800/sin 1415 = 7 313 计算斜面非平行线路联接点各参数。n = nT1 = 8 4261 125 = 7 301（2）确定竖曲线的相对位置 竖曲线各参数计算。取高道平均坡度iG = 11，G = arctaniG = 3749；取低道平均坡度iD = 9，D = arctaniD = 3056；取低道竖曲线半径iD=9 000；暂定高道竖曲线半径iG = 20 000。高道竖曲线各参数计算：G = G =1031413749 = 95352hG = RG(cosGcos) = 20 000(cos3749cos103141) =336lG = RG(sinsinG) = 20 000(sin103141sin3749) =3 434TG = RGtan0.5G = 20 000 tan(0.5 95352) = 1 732KPG = RGG /57.3 = 20 000 9.9/57.3 = 3 455同理可求得低道各参数：D = 110237、hD = 151、lD = 1 723、TD = 867、KPD = 1 734 最大高低差H的计算。辅助提升时，存车线长度按2钩车长度考虑，每钩车提一吨矿车3辆，故高、低道存车线不于2 2 3 = 12 m。现暂取12 m，起坡点间距暂设为零，则：H = 12 000 11+12 000 9 = 132 + 108 = 240暂定存车线长度及起点间距是为了计算高低差H，该二暂定值将以计算为准。 竖曲线相对位置的确定。负号表明低道起坡点超前于高道起坡点。其间距基本满足要求，说明前面所取RG为20 m合适。（3）高、低道存车线各参数计算 闭合点O的位置计算，如图79所示。图79 闭合点位置计算图设低道的高差为x，则tanD = （xx）/LhG = 0.009tanG = （Hx）/LhG = 0.011式中x = L2iD = 388 9 = 3.5，解上二式得（x3.5）/0.009 = （249x）/0.011x = 110LhG = （1103.5）/0.009 = 11 833 计算存车线长度。高道存车线长度为11 833。低道存车线长度11 833 + 388 = 12 211（自动滚行段）。由于低道处于外曲线，故低道存车线总长度为12 221 +kP = 14 136。 平曲线各参数计算。平曲线内半径R内 = 9 000平曲线外半径R外 = 9 000 + 1 800 = 10 800平风线转角 = 90290203 = 605757Kp内 = R内（90）/57.3 = 9 000 60.97/57.3 = 9 576Kp外 = R外（90）/57.3 = 10 800 60.97/57.3 = 11 491Kp = Kp外Kp内 = 11 4919 576 = 1 915T内 = R内tan（90）/2） = 9 000 tan（605757/2） = 5 298T外 = R外tan（90）/2） = 10 800 tan（605757/2） = 6 357 计算存车线直线段长度d。d = LhDC1Kp外LhD为低道存车线总长，等于14 316C1平、竖曲线间插入段，取2 000d = 14 3162 00011 491 = 645即在平曲线终止后接645 mm的直线段，然后接存车线第三道岔的平行线路联接点。 计算存车线单开道岔平行线路联结点长度Lk存车线道岔选用ZDK615-4-12，参数同前。则：Lk = a + B + T1 = 3 340 + 7 088 + 1 125 = 11 533（4）甩车场线路总平面轮廓尺寸及坡度计算。 总平面轮廓尺寸m2、n2计算。 纵断面线路的各点标高计算。设第二道岔岔心O的标高h = 02点标高h = （LL1）sin = (8 2131 346) sin103141 = 1 2553点标高h = hh = 1 255336 = 15914点标高h = h130 = 1 721 (LhGiG) = 11 833 0.011 = 330)5点标高h = h = 17216点标高h = h110 = 1 831 (LhDiD) = 12 221 0.009 = 110)7点标高h = h+ hD = 1 831 + 151 = 1680验算标高是否闭合。1点与7点高差h为：h = (msin + T1sin) = (7 313 sin113732 + 1 125 sin103141)=1 680计算结果与7点标高相同，故标高闭合，计算无误差。设及相对标高为0.000 m点标高为：h2 = AOsinDcosD = 34 800 sin3423 cos3423 = 0.346 m点标高为：h3 = h2TDsinD + TDsin = 0.3462.042 sin3423 + 2.042 sin25 = 0.497、点标高为：h4 = h4 = h3+lCDsin = 0.497 + 2.186sin sin25 = 1.687 m点标高为：h2 = h4(TGsin + TGsinD) = 1.687(3.262 sin25 + 3.262 2730) = 0.28 m以高道计算点：h2 = BOsinGcosG = 35 024 sin2730 cos2730 = 0.28 m高低道闭合无误。（5）根据以上计算数据可绘制采区下部车场线路平面图及坡度图，如图710所示。图710 甩车场线路设计平面图和坡度图（a）平面图；（b）坡度图7.4 采区下部车场线路设计7.4.1 采区下部车场形式采区下部车场包括采区装车站和轨道上山下部车场两部分，其相对位置根据采区巷道布置及调车方式确定。当轨道上山作主提升或运输大巷用胶带输送机运煤时，都不设采区装车站。因此，这两种情况只有轨道上山下部车场。采区下部车场的基本形式，根据装车地点的不同可分为大巷装车式、石门装车式、绕道装车式及轨道上山作主提升的下部车场。采区下部车场的基本形式见表714。表714 采区下部车场基本形式车场形式图示图注优缺点适用条件大巷装车式轨轨道上山跨越运输大巷立式绕道1运输大巷；2运输上山；3轨道上山；4下部车场绕道；5采区煤仓；6空车存车线；7重车存车线；8通过线下部车场布置紧凑，工程量省，调车方便；绕道维护条件较差煤层倾角大于12，运输大巷距上山落平点较远，且顶板围岩条件较好时采用卧式绕道调车方便；工程量较大煤层倾角大于12，运输大巷距上山落平点较远，且顶板围岩条件较好，存车线长时采用斜斜式绕道工程量较省，调车方便；绕道维护条件较差煤层倾角大于12，存车线较长，立式布置不下，而卧式布置工程量太大时采用轨道上山不跨越运输大巷立式绕道1运输大巷；2运输上山；3轨道上山；4下部车场绕道；5采区煤仓；6空车存车线；7重车存车线；8通过线工程量省，弯道省，绕道维护条件较好；绕道出口交岔点距装车站近，车场绕道受一影响，煤仓维护较困难煤层倾角小于12，轨道上山提前下扎，使其起坡角达20 15上山落平点距运输大巷较远时采用卧式绕道调车方便，线路布置容易大，煤仓维护较困难煤层倾角小于12，轨道上山提前下扎，使其起坡角达20 25，上山落平点距运输大巷较近、存车线长时采用斜式绕道调车方便，线路布置容易；工程量较大，煤仓维护较困难煤层（上山）倾角小于12，轨道上山提前下扎，使其起坡角达20 25，存车线较长用立式布置不下，而用卧式布置工程量又太大时采用石门装车式环形绕道1采区石门；2运输上山；3轨道上山；4下部车场绕道；5采区煤仓；6空车存车线；7重车存线；8通过线绕道弯道长，上山护巷煤柱多煤层群联合布置或分组布置的采区，当轨道上山距采区石门较远时采用卧式绕道绕道布置紧凑，工程量小当轨道上山距采区石较近时采