第2-3次课(平巷设计)

1、 中冶北方工程技术有限公司 Northern Engineering & Technology Corporation, MCC主要内容主要内容1.1.1平巷断面形状的选择平巷断面形状的选择1.1.2平巷净断面尺寸确定平巷净断面尺寸确定1.1 平巷设计平巷设计一、巷道断面设计内容 包括断面形状选择、断面尺寸确定、支护形式选择及巷道内其它设施的布置。其它设施包括运输轨道、管路和电缆、人行道、水沟、躲避硐室等。二、巷道断面设计的基本原则 在满足安全与技术要求的条件下，力求提高断面的利用率，缩小断面，降低造价并有利于加快施工进度。1.1 平巷设计平巷设计 三、平巷设计所需资料（1）工程地质和

2、水文地质资料；（2）平巷的服务年限、用途以及对通风、防火、卫生等方面的要求；（3）运输设备类型、规格尺寸、坑内外运输的联系；（4）平巷内的装备和管、缆的规格尺寸、数量及架设、检修要求；（5）工业场地对平硐口的相对位置的要求；（6）当地材料的供应与价格情况。 1.1 平巷设计平巷设计 中冶北方工程技术有限公司 Northern Engineering & Technology Corporation, MCC1.1.1 平巷断面形状的选择1.1.1 平巷断面形状的选择平巷断面形状的选择一、断面形状种类 按断面轮廓线可分为折线形和曲线形两大类。折线形包括：矩形、梯形、不规则形等；曲线形包括

3、：半圆拱形、圆弧拱形、三心拱形、马蹄形、椭圆形和圆形等。见图1。 1.1.1 平巷断面形状的选择平巷断面形状的选择 1.1.1 平巷断面形状的选择平巷断面形状的选择 二、断面形状选择时主要考虑的因素（1）地压大小。巷道地压分为顶压、侧压和底压。 巷道断面形状适用地压大小情况见表1-1. （2）巷道的用途及服务年限。按服务年限长短分为开拓巷道、采准巷道和回采巷道。断面形状一般均为拱形，所不同的主要是支护形式不同。1.1.1 平巷断面形状的选择平巷断面形状的选择 （3）支护材料与方式。液压支柱或水压支柱仅适用于梯形和矩形断面；钢筋混凝土与喷射混凝土支护多适用于拱形断面；金属支架和锚杆支护适用于任何

4、形状断面。（4）巷道施工方法。凿岩爆破法适应各种断面形状；全断面掘进机掘进巷道只能形成圆形或圆弧拱形断面。（5）通风阻力。一般曲线形断面通风阻力小。 1.1.1 平巷断面形状的选择平巷断面形状的选择 序号名称适用条件1梯形用于围岩稳固，服务年限短，跨度小于34m的巷道2三心拱形断面利用率高，适于顶压较小、围岩坚固的开拓巷道3圆弧拱形断面利用率较高，适于顶压较小、无侧压或侧压小于顶压的平巷和硐室4半圆拱形断面利用率低，用于顶压大、侧压小、无底鼓、服务年限长的巷道5马蹄形多用于围岩松软，有膨胀性、顶压和侧压很大，且有一定底压的巷道6圆形、椭圆形用于围岩松软，有膨胀性、四周压力均很大，其它形状不能抵

5、抗周围压力 表1-1 平巷断面形状和适用条件 1.1.2 平巷净断面尺寸确定1.1.2 平巷净断面尺寸确定平巷净断面尺寸确定一、设计步骤 依据通过巷道中运输设备的类型和数量，按金属非金属矿山安全规程GB 164232006（以下简称安全规程）规定的人行道宽度和各种安全间隙，并考虑管路、电缆及水沟的合理布置等来设计净断面尺寸，然后用通过该巷道的允许风速来校核，合格后再设计支护结构及尺寸，绘制施工图和工程量表。1.1.2 平巷净断面尺寸确定平巷净断面尺寸确定二、摘录安全规程中有关平巷设计方面的规定（1） 6.1.1.8 行人的水平运输巷道应设人行道，其有效净高应不小于1.9m，有效宽度应符合下列规

6、定：人力运输的巷道，不小于0.7m；机车运输的巷道，不小于0.8m；调车场及人员乘车场，两侧均不小于1.0m；1.1.2 平巷净断面尺寸确定平巷净断面尺寸确定井底车场矿车摘挂钩处，应设两条人行道，每条净宽不小于1.0m；带式输送机运输的巷道，不小于1.0m。（2） 6.1.1.10 在水平巷道和斜井中，有轨运输设备之间及运输设备与支护之间的间隙，应不小于0.3m；带式输送机与其它设备突出部分之间的间隙，应不小于0.4m；无轨运输设备与支护之间的间隙，应不小于0.6m。（3）6.3.1.13 架线式电机车运输的滑触线1.1.2 平巷净断面尺寸确定平巷净断面尺寸确定悬挂高度（由轨面算起），应符合下

7、列规定：主要运输巷道：线路电压低于500V时，不低于1.8m；线路电压高于500V时，不低于2.0m；井下调车场、架线式电机车道与人行道交叉点：线路电压低于500V时，不低于2.0m；线路电压高于500V时，不低于2.2m；井底车场（至运送人员车站），不低于2.2m。 1.1.2 平巷净断面尺寸确定平巷净断面尺寸确定1.1.2.1 巷道净宽确定巷道净宽确定一、净宽的计算公式 拱形巷道的净宽度（B0）是指直墙内侧的水平距离（见图1），按下式计算： B0=2b+b1+b2+m=A+F+C（双轨） B0=b+b1+b2 （单轨）式中 b运输设备的宽度，mm，按书中表1-1选取； b1运输设备到支护体

8、的间隙，mm，按安全规程6.1.1.10条选取； 1.1.2 平巷净断面尺寸确定平巷净断面尺寸确定 b2人行道的宽度，mm，按安全规程6.1.1.8条选取；并要求双轨线路之间及溜矿口一侧禁设人行道；人行道尽量不穿越或少穿越线路；在人行道侧铺设管路（架高铺设除外）时，要相应增加人行道宽度； A非人行道侧线路中心线到支护的距离，mm； F双轨运输线路中心距，mm； C人行道侧线路中心线到支护的距离，mm。1.1.2 平巷净断面尺寸确定平巷净断面尺寸确定二、曲线巷道加宽 设计曲线巷道时，要考虑矿车在弯道运行时，由于车体中心线和线路中心线不相吻合，产生矿车外侧车厢边角外伸和矿车内侧车帮内移现象。所以，

9、按上式计算出的巷道净宽度（B0）后，还要适当加宽，按表1-2选取加宽值。 1.1.2 平巷净断面尺寸确定平巷净断面尺寸确定1.1.2 平巷净断面尺寸确定平巷净断面尺寸确定表1-2 曲线巷道加宽值 运输方式内侧加宽外侧加宽线路中心线加宽电机车100200200人推车50100100图2 曲线巷道加宽分析图 1.1.2.2 巷道净高确定巷道净高确定 巷道净高度（H0）指从道渣面至拱顶内缘的垂直距离，应满足运输、行人及管缆架设的要求，其最小高度应符合安全规程有关规定。其计算公式如下：（按图1讲解） H0=f0+h3-h5式中 f0拱形巷道拱高，mm； h3拱形巷道墙高，mm； h5巷道铺轨道渣厚度，

10、mm。1.1.2 平巷净断面尺寸确定平巷净断面尺寸确定一、拱的形式及拱高（f0）的确定 拱的高度常用高跨比来表示，即拱高与净宽度之比。一般按f0=（0.350.40）B0选取。选用较高的拱，有利于巷道稳定，但断面浪费；选用较低的拱，不利于巷道稳定，但断面节省。按拱的高度进行比较：半圆拱圆弧拱三心拱；按断面利用好坏比较：半圆拱圆弧拱5619）时：式中 H1巷道轨面至导电弓子的高度，按安全规程6.3.1.13条选取； h6巷道底板至轨面高度，按书中P11表1-8选取，mm;1.1.2 平巷净断面尺寸确定平巷净断面尺寸确定554. 0cos022613)()250(fRZKRhHh K电机车导电弓子

11、宽度之半，一般取400mm； Z轨道中心线至巷道中心线间距，mm。 1.1.2 平巷净断面尺寸确定平巷净断面尺寸确定（二）按行人要求确定巷道墙高 巷道墙高应保证行人距墙壁100mm处的巷道净高不小于1900mm（图5）（1）圆弧拱巷道墙高（图5a），按下式计算：（2）三心拱巷道墙高（图5b），按下式计算：1.1.2 平巷净断面尺寸确定平巷净断面尺寸确定020531002/19002fBRRhh22531001900rrhh图5（三）按架设管道要求确定巷道墙高 要求导电弓子与管道距离不小300mm，管道最下边应满足1900mm的行人高度。 1.1.2 平巷净断面尺寸确定平巷净断面尺寸确定1.1.

12、2.3 道床参数与水沟道床参数与水沟一、道床 道床是指轨道、轨枕和道渣，矿用道床结构见图6。 轨道分为重轨和轻轨，超过30kg/m为重轨，小于或等于30 kg/m为轻轨。轨道型号按通过该巷道的运输量、电机车类型及矿车容积而定，可按书中P11表1-7选取。 轨枕、道渣应与轨道类型相适应，可按书中P11表1-8选取。 1.1.2 平巷净断面尺寸确定平巷净断面尺寸确定图6 二、水沟（一）水沟设计的一般要求 水沟设计有很多要求，这里只讲几个重要的方面：（1）水沟的纵向坡度与平硐（巷）坡度相同， 一般不小于3； 横向坡度不小于1：0.11：0.25。（2）水沟中水的最大流速见表1-3。（3）水沟中的最小

13、流速应满足泥沙不沉淀的条件，水流速度不应小于0.5m/s。 1.1.2 平巷净断面尺寸确定平巷净断面尺寸确定 表表1-3 水沟中水的最大流速水沟中水的最大流速 1.1.2 平巷净断面尺寸确定平巷净断面尺寸确定支护形式水的最大流速/ms-1混凝土支护510木支护6.5不支护34.5（二）水沟断面计算 水沟断面分为梯形、半梯形或矩形断面，见图7。（1）水沟的净断面积：式中 b水沟净断面的上宽； b1水沟净断面的下宽； h水沟净断面的深度。 1.1.2 平巷净断面尺寸确定平巷净断面尺寸确定hbbS211.1.2 平巷净断面尺寸确定平巷净断面尺寸确定图7 （2）水沟的有效断面积（S）：式中 S水沟的净

14、断面积； 0.75水沟的充满系数。（3）水沟的有效断面的上宽b： 对称梯形： 1.1.2 平巷净断面尺寸确定平巷净断面尺寸确定hbbSS2)(75. 075. 0121mhbb 不对称梯形（半梯形）：式中 b水沟的有效断面上宽； m水沟坡度系数，一般取0.10.25； h水沟有效断面深度，计算如下： 1.1.2 平巷净断面尺寸确定平巷净断面尺寸确定1mhbb对称梯形 不对称梯形 1.1.2 平巷净断面尺寸确定平巷净断面尺寸确定mmSbbh23211mmSbbh75. 02111.1.2.4 管缆布置管缆布置 只是一些规定，建议同学们自学。1.1.2.5 平巷支护参数的选择平巷支护参数的选择一、

15、支护形式 常用的有混凝土衬砌、钢筋混凝土衬砌、喷射混凝土支护、型钢支架、锚喷支护等。二、选择支护形式时应注意的几点（1）当岩层坚硬稳固，整体性好（岩石坚固系数f68），跨度小于6m时，可考虑不予支护；1.1.2 平巷净断面尺寸确定平巷净断面尺寸确定（2）为了充分利用围岩本身抗压强度高的特点，建议开凿巷道时，尽量采用光面爆破施工方法，减少施工对围岩的破坏；（3）锚喷支护在目前井巷支护中得到广泛应用，因此在设计中优先采用锚喷支护，并与光面爆破配合使用，尽量不用或少用木材做支护材料；（4）由于地下工程地质条件的复杂性，所以支护结构的计算不能作为设计与施工的唯一依1.1.2 平巷净断面尺寸确定平巷净断

16、面尺寸确定据。支护形式的选择应结合现场实际情况，通过工程类比等方法，综合考虑分析加以确定。 井巷支护是一门专业性很强的学问，它的理论计算也非常复杂。将在第八章专门讲授。1.1.2.6 坡度坡度 为便于排水和运输，平巷均设有一定的坡度，与轨道坡度相同。在一般情况下，运行机车的轨道坡度采用35的重车下坡。自溜坡度一般达到1518。1.1.2 平巷净断面尺寸确定平巷净断面尺寸确定在机车需要摘挂钩的矿车装载地点和车场，其轨道的最大坡度应小于列车的基本单位阻力（imax）。当i=时，则必须设置挡车装置，如阻车器、绞车等。1.1.2.7 风速验算风速验算 矿井通风是一门专业课，将在下学期学习。几乎井下所有

17、巷道都起到通风作用。由于巷道风量等于风速与巷道断面之积，所以当通过巷道的风量一定时，巷道断面越小，风速越1.1.2 平巷净断面尺寸确定平巷净断面尺寸确定大。安全规程规定了各种用途的巷道所允许的最高风速，见书中P14页表1-10。因此，设计巷道净断面后，还必须进行风速验算。若风速超过允许的最高风速，则应重新修改断面尺寸，直至满足通风要求为止。按下式验算： 1.1.2 平巷净断面尺寸确定平巷净断面尺寸确定允净vSQv1.1.2.8 绘制巷道断面图并编制工程量及材绘制巷道断面图并编制工程量及材料消耗量表料消耗量表 巷道设计的最终成果，是按比例（1：50）绘制巷道断面图，并附有工程量及材料消耗量。以上为平巷断面设计，由井建专业设计，采矿专业根据井建专业提供的巷道不同位置的不同断面和每米长