巷道断面设计,交叉点设计

1、目录第一章设计资料2第二章巷道断面施工图设计2第一节巷道断面形状的选择2第二节道床参数的选择3第三节巷道内管线布置3第四节巷道净断面尺寸的确定3第五节验算风速5第六节选择支护参数6第七节确定水沟参数6第八节确定巷道掘进断面尺寸6第九节编制巷道断面特征表和每米巷道材料消耗量表7第十节绘制巷道断面施工图8第三章交岔点设计9第一节选择基本数据9第二节平面交岔点尺寸计算9第三节交岔点的断面尺寸计算10第四节工程量及材料消耗12第五节绘制交岔点施工图15参考文献15.第一章设计资料某煤矿，设计生产能力为3Mt/ 年，服务年限为65 年。采用立井开拓、单水平、上下山开拓。地面标高+38m，生产水平为650

2、m，属低沼气矿井。通风方式为中央并列式通风，井下最大涌水量为400m3/h ，通过第一水平东运输大巷的流水量为180m3/h ，风量为 45m3/s 。；采用 ZK7 9/550 电机车牵引1.5t矿车运输。 内设 108 压风管和 59 供水管各一路， 另设动力、照明、通讯和信号电缆各一路。大巷中间有一单轨分岔巷道与之相连（单轨巷道宽2860mm，其中b3为 1330mm），并成 60交角，交岔点处在不稳定岩层中，试设计大巷断面及交岔点。第二章巷道断面施工图设计第一节巷道断面形状的选择巷道断面形状的选择，主要应考虑巷道用途及其服务年限、所处的位置（即作用在巷道上地压的大小和方向、 围岩性质）

3、、选用的支架材料和支护方式、 掘进方法和采用的掘进设备等因素。一般情况下，巷道的用途和服务年限是考虑选择断面形状的重要因素。服务年限长达几十年的开拓巷道，采用受力性能好的各种拱形断面较为有利；服务年限短的准备巷道或回采断面多采用断面利用率高的梯形或矩形断面。作用在巷道上的地压大小和方向在选择断面形状时也起主要作用。当顶压较大、侧压较小时，则应选用直墙拱形断面 （半圆拱、 圆弧拱或三心拱） ；当顶压、 侧压都很大且有严重底鼓时，就必须选用诸如马蹄形、椭圆形或圆形等封闭式断面。矿区富有的支架材料和习惯使用的支护方式，往往也直接影响巷道断面形状的选择。金属支架和锚杆可用于任何形状的断面；喷射混凝土支

4、护方式适用于拱形等曲线断面。掘进方法和掘进设备对于巷道断面形状的选择也有一定的影响。目前，岩石平巷掘进仍是采用钻眼爆破方法占主导地位，它能适应任何形状的断面。未来在使用全断面掘进机组掘进的岩石平巷，选用圆形断面无疑是更为合适的。上述选择巷道断面形状应考虑的诸因素，彼此是密切联系而又相互制约的。条件要求不同，影响因素的主次位置就会发生变化。所以，应该综合分析，抓住主导因素兼顾次要因素，以便能选用较为合理的巷道断面形状此煤矿，设计生产能力为3Mt/ 年，服务年限为65 年，采用立井开拓、单水平、上下山开拓，地面标高+38m，生产水平为650m，巷道中等稳定，设计采用锚喷支护， 选择半圆拱形断面。.

5、第二节道床参数的选择运输大巷采用 ZK7 9/550钢轨型号： 30kg/m （矿山工程规划与设计表4-1 ）轨枕：钢筋混凝土轨枕( 矿山工程规划与设计表4-2 常用轨枕规格 )道床参数：道床总高度 hc=360mm ；道碴高度 hb =200 mm ；道碴距轨面高hc 160（矿山工程规划与设计表4-2 常用道床参数）第三节确定管线布置位置1. 管道布置在人行道一侧，其下部与道碴面保持1.8m 以上的距离。2. 通信电缆应布置在电力电缆的另一侧。3. 高压电缆和低压电缆在巷道同侧敷设，相互之间距离 0.2 m，同时高压电缆之间，低压电缆之间的距离 60mm。4. 电缆悬挂高度应保证当矿车掉道

6、时不会撞击电缆，或者电缆发生坠落时不会落在轨道上，电缆悬挂高度取 1.6m( 一般在 1.5-1.9m) ，电缆两个悬挂点间距2.5m( 不应大于3m)，电缆与运输设备之间的距离0.30( 不应小于 0.25m) 。5. 压风管和供水管悬吊在人行道一侧，最低处距渣面1.9m。第四节巷道净断面尺寸的确定一、巷道净宽度B 的确定该运输大巷采用ZK7-9/550 电机车牵引1.5t固定式矿车运输，计算尺寸见表2-1 ，表格 2-1运输设备的计算尺寸运输设备类型宽度 A/mm高度 h/mmZK7-9/550电机车136015501.5t矿车10501150根据煤矿安全规程 ，取人行道宽C=900 mm

7、，非人行道一侧宽a=350mm, 两电机车之间距离 t=300 mm，故巷道净宽度：Ba2A1Ct350213609003004270 mm取净宽： 4300mm二、巷道拱高h0 的确定半圆拱的拱高：h0 =R=B/2=4300/2=2150mm该半圆拱形直墙巷道拱高为2150mm 。三、巷道壁高h3 确定.按 架线电机车巷道，导电弓子、管道的装设、人行高度、1.6m 高度人行宽度、设备上缘与拱壁最小安全间隙要求设计巷道壁高h3 。相关尺寸说明：图 2-1 巷道净断面尺寸计算简图h4 轨面起电机车架线高度，按煤矿安全规程取h4 =2000 mm；hc 道床总高度，巷道选用30kg/m 钢轨，

8、hc360mm， hb 200mm；n 导电弓子距拱璧的安全间距，取n 200mm ；K 导电弓子宽度一半，取K360mm；b1 轨道中线与巷道中线间距，b1 B / 2 a1 =4300/2-1030=1120 mm ；h5渣面至管子底高度，按煤矿安全规程取h5=1900 mm ；h7管子悬吊件总高度，取h7=900 mm ；m导电弓子距管子间距，取m=300 mm ；D压气管法兰盘直径，D=230 mm ；b2 为人行道侧轨道中线与巷道中线间距，b2=540 ； .m1 为电机车距管子的距离，取250mm；j 为距巷道壁的距离，距壁j 处的巷道有效高度不小于1800 mm ，取 j=200

9、 mm ；C 为运输设备上缘与拱壁间距，取800mm；h机车高度，为1550mm ；a 运输设备上缘与拱壁间距，取200mm；（一）按架线电机车导电弓子要求确定h 3 h4 hc( R n) 2( K b1 ) 2.h320003602150236021091mm （2-1）2001120（二）按管道装设要求确定1.按导电弓子计算h3h5h7hbR2( K m D / 2 b2 )2h319009002002150 2360300230 / 221299mm （ 2-2）5402.按电机车计算h3h5h7hbR2( A1 / 2 m1D / 2 b2 )230 / 25402h31900 90

10、02002150 21360 / 22501548mm（ 2-3 ）（三）按人行高度要求h31800hbR2( Rj ) 2h318002002150221502002895mm （ 2-4）（四）按 1.6m高度人行宽度要求h 31600hbR2(CA1 / 2b2 ) 2h3160020021502800 1360 / 221064mm （2-5）540（五）按设备边缘与拱壁最小安全间隙要求计算1.人行道侧h 3 h hcR 2(C A1 / 2 b2 )2h31550360215028001360 / 221174mm （ 2-6）5402.非人行道侧h 3 h hcR2(a A1 /

11、2 b1 ) 2h3155036021502(2001360 / 21120)21121mm （2-7）综 上 计 算 ， 并 考 虑 一 定 的 富 余 ， 确 定 本 巷 道 壁 高 1600mm ， 则 巷 道 高H=1600+2150-200=3550mm。故取 H=3600mm四、确定巷道净断面面积S净断面面积 SB（0.39Bh ）2 （ 2-8）式中：h 2 为渣面以上巷道壁高，h2h3hb 1600200 1400mm故 S 43000.39 4300140013.23m2第五节验算风速风速验算公式vQ S （ 2-9）查煤矿安全生产规范知vMax =8m/s，已知通过大巷风量

12、Q=40 m 3 / s ,代入式（ 2-9）得vQ / S40 /13.233.03m / s8m / s.设计的大巷断面风速符合过规定，可以使用。第六节选择支护参数本巷道采用锚喷支护，根据巷道净宽4.27m、穿过中等稳定岩层即属类围岩、服务年限65 年等条件，得锚喷支护参数：表格 2-2锚喷支护参数支护锚杆长直径间距排距混凝土厚度锚杆露出长形式度/mm材质M/mmM /mmT/mm度 /mm/mm锚喷2200左旋螺纹钢8008001000支护20HRB335支护厚度 T=T 1=100mm 。第七节确定水沟参数为了排出井下涌水和其他污水，设计巷道断面时应根据矿井生产时通过该巷道的排水量设计

13、水沟。水沟布置在人行道一侧，并尽量减少穿越运输铁路。平巷水沟坡度可取 0.3%0.5%, 或与巷道的坡度相同。井下最大涌水量为33400m/h ，通过第一水平东运输大巷的流水量为180m/h ，按照本巷道实际情况，现采用水沟查规范得下表参数：表格 2-3水沟规格和材料消耗坡宽宽深净断面掘进断每米盖每米盖板每米水沟B1/B2/H/面积 /面面积 /板钢筋混凝土消混凝土消度mmmmmmm2m2质量 /kg耗 /m3耗/ m30.3%5005005000.2500.3062.0360.03230.61第八节确定巷道掘进断面尺寸巷道设计掘进宽度B1B2T430021004500 mm巷道计算掘进宽度B

14、2B1245002754650 mm巷道设计掘进高度H1HhbT 3600200 100 3900mm巷道计算掘进高度H 2Hmm巷道设计掘进断面面积S1B10.39B1h34500 0.39 45001600 15.1m2.巷道计算掘进断面面积S2B2 0.39B2h346500.39 4650 160015.87m2第九节编制巷道断面特征表和每米巷道材料消耗量表每米巷道计算掘进体积V1S2 1m 15.87m3每米巷道墙脚计算掘进体积V30.2(T)1m0.2(0.10.075) 1m0.035m3每米巷道拱与墙喷射材料消耗V21.57 B2T T 2h3T1m1

15、.04m3每米巷道墙脚喷射材料消耗V40.2T10.20.1 1 0.02m3每米巷道喷射材料消耗VV2V41.020.021.04m3 VV2V41.06m3每米巷道锚杆消耗 P / M1.57B/ M（ 2-10）12N、P1/ M 1 / M、（ 2-11）式中：P1 为锚杆消耗周长；M 、 M 为锚杆间距、排距，MM0.8m ；P1 / M 10故 , N (10 1) 0.8 13.75根。折合重量为13.75 l (d 2)213.75 2.23.1420.02 2 7850 74.6kg （ 2-12）式中：l 为锚杆深度， l =2.2m；d 为锚杆直径， d =20 mm；为

16、锚杆材料密度，=7850 / m3 ；每排锚杆数为 N0.813.750.811 根；每米巷道粉刷面积Sn1.57B32h2 （ 2-13）式中：B3为计算净宽， B3B2 2T 4.45m故 Sn1.57B3 2 1.39.59m2表格 2-4巷道断面特征表.断面 / m2设计掘进锚杆尺寸 /mm围喷射间岩厚度外露排锚杆类设计/排直径 /宽高长度 /列长 /净掘进型式距 /mm别mmmm方mmmm式13.215.14503900左旋螺纹0方220020001008003钢形表格 2-5运输大巷每米工程量及材料消耗围计算掘进工程岩量 / m3材料消耗类别喷射材料粉刷面积 / m2巷道墙角/ m

17、3锚杆数量 / 根质量 /kg15.870.0351.061474.69.59第十节绘制巷道断面施工图详见图纸截面。第三章交岔点设计第一节选择基本数据该交岔点为双轨大巷与单轨支巷相交，巷道转交70。主巷为双轨巷道， 净宽 4300 mm ，墙 1600 mm ，支巷为单轨巷道，净宽 2860 mm ，采用锚喷支护， 各断面喷射混凝土厚度为 T=150表格 3-2各条巷道的净宽度B1、B2 、B3 及其轨道中心线mm ，锚杆长度 l2200mm，各条巷道的净宽度 b1、b2、b3 及其轨道中心线半圆拱形断面。.B1B2B3b1b2b3430043002860103010301330道岔及主要参数

18、见表 3-1：表格 3-2道岔参数道岔型号辙叉角 ( )abDK930-4-1514.0439424858第二节平面交岔点尺寸计算图 3-1 单轨巷道单侧分叉点平面尺寸计算图示一、弯道中心到基本轨中心线的垂直距离.HR cosb sin=16000cos14.04o +4858sin14.04o=16701mm二、基本轨起点至垂线距离J a b cosRsin= 3942 4858cos14.04 o 16000sin14.04 o4774 mm三、 OT与 O点到主巷中心线的垂线夹角arccos ( Hb2 500) ( R b3 ) =arccos16701 1030 500 / 1600

19、0 133028.91oP=J+ R( B3b3）sin=4774+ 16000- 2860-1330sin 28.91o=11770mm四、交岔点最大宽度TMNMB3 sin2860sin28.91o=1383mmTNB3 cos500B2 2860cos28.91o500 4300 7304mmTMNM 2TN 213832730427434mm五、自基本轨起点到墙面的距离L 2L 2 =P+NM=11770+1383=13153mm六、斜墙水平长度L 0斜墙斜率 i 0(TNB1 ) P(73044300) 117700.255取 i 0.25L0(TNB1 ) i(73044300)

20、0.2512016mm七、斜墙起点至基本轨起点间距YPL011770 12016-246mm八、交岔点长度LL2200013153200015153mm第三节交岔点的断面尺寸计算( 一)设计交叉点高度1.I-I断面自底板起的墙高为1600mm；在 TM、 TN断面处的墙高定为1200mm，故墙降低率为：.i=（ hB1-h TN） /L0= （ 1600-1200 ）/12016=0.0334即每米墙的降低值为34mm2. 验证 TN、 TM断面处的墙高定为 1200mm是否合理。（ 1）按架线电机车导电弓子要求确定h3h h +h-2、 2(R-n)-(K b1 )34c式中：h3自道渣面算

21、起到拱基线的高度.h4自轨面算起至架线电机车导电弓子的高度，（自定尺寸，不行人取1.9m，行人取2 2.2m；所以取 h =2000）4hc取 hc360mmhb =200mmR即净宽之半， R=TM/2 3717mmn 导电弓子到拱璧的安全间隙，取n 200mmK导电弓子宽度之半K718/2 359，取 K360mmb1轨道中心线与巷道中心线的间距，b1=TM/2-（ B3-b3 ） 3717- （2860-1330 ）2367mmh h +h- (R - n)2- (K2200022 139 mmb1 )360 （3717-200）-（3602367）34c经计算得 : h 3 139mm

22、（ 2）按管道装设要求确定h3h3 h5+h7+hb-2、 2R -(K mD/2 b2 )式中：h自道渣面算起至拱基线的高度3h自道渣面算起至压风管底面的高度，根据煤矿安全规程规定，取h5 1900mm5h7管子悬吊件的高度，取h7900mmhb=200mm； R=3717mm；K=360mmm 导电弓子距管子的安全间隙，m300mmD压气管直径，取 D 230mmb轨道中心线与巷道中心线间距， b =TM/2-B2b2 3717-（ 4300-1030 ）=447mm22h3 h5+h7+hb-R 2 -(Km D/2、b2 ) 2 1900 90020037172-（360 300 11

23、52447） -510mm经计算得 : h3510mm(3) 按人行高度要求确定 h3架线电机车运输巷，此项不需要验算。由以上验算可知，原定 TM、 TN处墙高 1200mm能满足安全要求。.（三）交岔点各段尺寸表表格 3-2交叉点各段净尺寸表断面号净宽 /mm墙高 /mm拱高 /mm全高 /mm壁厚每排锚杆数 /mm根1430016002150360015014245501566227536411501534800153224003732150154505014982525382315016553001464265039141501765550143027754005150177580013

24、96290040961501886050136230254187150189630013283150427815019106550129432754369150191168001260340044601502012705012263525455115021TN730412003652465215022注：各断面之间距离1000mmBi 43000.25i 1 1000h3 i1600 34 i 1RiBi/ 2H ih3Ri200N=(P1 /M)+1/M 式中 : P1-计算锚杆消耗周长 ,P1=1.57（ B+2T+2 ）M-锚杆间距 , M=0.8mM -锚杆排距 ,M = M第四节工程

25、量及材料消耗一、确定支巷掘进断面尺寸净断面面积 S B（0.39Bh2）=28600.39 2860 1400 7.19m2（经验算风速满足）巷道设计掘进宽度B1B2T286021003060 mm巷道计算掘进宽度B2B1230602753210 mm.巷道净高度 Hh 3 R20016002860 / 22002830mm巷道设计掘进高度H1H hbT28302001003130mm巷道计算掘进高度H 2H 13130 753205mm巷道设计掘进断面面积S1B10.39B1h330600.39306016008.55m2S2B20.39B2h332100.39321016002巷道计算掘进

26、断面面积9.15m二、确定TM断面掘进尺寸净断面面积 SB（0.39B h2）=74340.39 7434 100028.98m2巷道设计掘进宽度B1B2T743421007634mm巷道计算掘进宽度B2B1276342757784mm巷道净高度 Hh 3 R20012007434/ 22004717mm巷道设计掘进高度H1HhbT47172001005017mm巷道计算掘进高度H 2Hm巷道设计掘进断面面积S1B10.39B1h376340.397634120031.89m2巷道计算掘进断面面积S2B20.39B2h377840.397784120032.97m2三、体积计算（工程量）体积 V Y S1 L1 (S1STM ) / 2g(S2 S3 ), m3式中：S1 、 S2 、 S3 、 STM 分别为、 - 、 - 、 T-M 断面处的净断面积、掘进断面积；L1