1、2020年6月24日星期三,巷道斷面設計,2020年6月24日星期三,巷道斷面設計,主要內(nèi)容 巷道斷面設計的原則、內(nèi)容和步驟 巷道斷面形狀選擇 巷道斷面尺寸設計 巷道斷面內(nèi)水溝設計與管線布置 重點內(nèi)容 巷道凈斷面尺寸的確定(凈寬度、凈高度） 難點內(nèi)容 巷道凈斷面尺寸的確定(凈寬度、凈高度）,2020年6月24日星期三,巷道斷面設計的原則,在滿足安全、生產(chǎn)和施工要求的條件下，力求提高斷面利用率，取得最佳的經(jīng)濟效果。,2020年6月24日星期三,巷道斷面設計的內(nèi)容和步驟,（1）選擇巷道斷面形狀； （2）確定巷道凈斷面尺寸； （3）風速校核； （4）根據(jù)支護參數(shù)、道床參數(shù)計算巷道的設計掘進斷面尺寸；

2、 （5）按允許的超挖值計算巷道的計算掘進斷面尺寸； （6）布置水溝和管線； （7）繪編“一圖二表” 巷道斷面施工圖、巷道特征表、每米巷道工程量及材料消耗量表。,2020年6月24日星期三,2020年6月24日星期三,巷道斷面設計所需資料,（1）巷道層位的地質(zhì)資料； （2）巷道的服務年限、用途及對通風、排水、防火、衛(wèi)生等方面的要求； （3）運輸設備類型、規(guī)格尺寸及與其他巷道的關系； （4）巷道內(nèi)的裝備、管道和電纜的規(guī)格尺寸、數(shù)量及架設檢修要求； （5）其他巷道、硐室對巷道的位置要求； （6）支護材料供應的情況，施工技術及其裝備條件。,2020年6月24日星期三,巷道斷面形狀選擇,按構成的輪廓線分

3、兩種： 折線型：矩形、梯形、不規(guī)則形； 曲線型：直墻拱形(如三心拱形、半圓拱形、圓弧拱形)以及封閉拱形、橢圓形、圓形等。,2020年6月24日星期三,2020年6月24日星期三,影響巷道斷面選擇的因素,（1）作用在巷道上的地壓大小和方向在選擇巷道斷面形狀時起主要作用。 （2）巷道用途和服務年限也是選擇巷道斷面形狀不可缺少的重要因素。 （3）礦區(qū)的支架材料和習慣使用的支護方式，也直接影響巷道斷面形狀的選擇； （4）掘進方法和掘進設備對于巷道斷面形狀的選擇也有一定影響。 （5）需要風量大的礦井，選擇通風阻力小的斷面和支護方式，有利于安全和具有經(jīng)濟效益。,2020年6月24日星期三,2020年6月2

4、4日星期三,通常經(jīng)驗,當巷道圍巖比較穩(wěn)定，礦山壓力不大，服務年限不長時，一般宜選用礦用工字鋼支架、錨桿或鋼筋混凝土支架進行支護，其斷面形狀一般為梯形或矩形。 如采區(qū)內(nèi)的準備巷道和回采巷道。,2020年6月24日星期三,2020年6月24日星期三,通常經(jīng)驗,當巷道圍巖不太穩(wěn)定，礦山壓力較大，且服務年限較長時，一般宜采用錨噴、混凝土砌碹、料石砌碹或U型鋼可縮性支架進行支護，斷面形狀一般為拱形、圓形或橢圓形。 如井底車場巷道、主要運輸大巷、回風大巷或服務年限較長的準備巷道。,2020年6月24日星期三,巷道斷面尺寸,煤礦安全規(guī)程規(guī)定：巷道凈斷面必須滿足行人、運輸、通風和安全設施及設備安裝、檢修和施工

5、的需要。 巷道斷面尺寸主要取決于： 1.巷道用途； 2.存放或通過它的機械、器材或運輸設備的數(shù)量及規(guī)格； 3.人行道寬度和各種安全間隙； 4.通過巷道的風量。,2020年6月24日星期三,凈寬的確定,直墻拱形巷道的凈寬度系指巷道兩側內(nèi)壁或錨桿露出長度終端之間的水平間距。 矩形巷道的凈寬度系指巷道兩側內(nèi)壁或錨桿露出長度終端之間的水平間距。 梯形巷道 當其內(nèi)通行礦車、電機車時，凈寬系指車輛頂面水平的巷道寬度；當其內(nèi)不通行運輸設備時，凈寬系指自底板起1.6m高水平的巷道寬度。,2020年6月24日星期三,1.拱形雙軌巷道凈寬度計算:,2020年6月24日星期三,2020年6月24日星期三,巷道斷面凈

6、寬,為了滿足掘進機械化裝載和鋪設臨時雙軌調(diào)車，以及運輸綜采支架的需要。 巷道最小寬度：主要大巷為2.2m；采區(qū)巷道為2 m。,2020年6月24日星期三,巷道斷面凈寬,在確定曲線段巷道凈寬度時，按公式計算巷道的凈寬，要考慮 礦車在彎道上運行，由于車體的 中心線和線路的中心線不相吻 合，發(fā)生礦車外邊角外伸和礦車 內(nèi)側車幫內(nèi)移現(xiàn)象，內(nèi)側和外側 均要加寬0.2m。曲線段巷道加寬 范圍：除曲線段外，用礦車運輸 時與曲線段兩端相聯(lián)的各長2m的 直線段也要加寬；用電機車運輸 時曲線兩端直線段加寬長度為3.0m。,2020年6月24日星期三,雙軌巷道中心線加寬,雙軌巷道對開列車車輛之間應有足夠的安全間隙，兩

7、條平行軌道的中線距可按表23選??；,2020年6月24日星期三,2020年6月24日星期三,巷道斷面凈高的確定,1矩形、梯形巷道： 自渣面或底板到頂梁或頂部噴層面、錨桿露出長度終端的高度。,2020年6月24日星期三,巷道斷面凈高的確定,2拱形巷道凈高：自渣面至拱 頂內(nèi)沿或錨桿露出長度終端的高 度。 主要是確定凈拱高和自底板 起的墻高。 H=h0+h3-hb H拱形巷道凈高； h0拱形巷道拱高； h3拱形巷道墻高； hb巷道內(nèi)道碴高度。,2020年6月24日星期三,拱高h0常以巷道凈寬的比來表示（高跨比）：半圓拱：h=R=B/2， 墻高h3自巷道底板至拱基線的距離： 架線電機車導電弓子頂端兩切

8、線交點處與巷道拱壁間最小安全間隙要求； 管道的裝設要求； 人行高度要求； 1.6m高度人行道寬度； 設備上緣至拱壁間最小安全間隙。,拱形巷道斷面凈高的確定,2020年6月24日星期三,2020年6月24日星期三,2020年6月24日星期三,一般，架線電機車運輸?shù)南锏?，按其中架線電機 車導電弓子和管道裝設要求計算即能滿足要求；其它 如礦車運輸、僅鋪設輸送機或無運輸設備的巷道一般 只按行人高度要求即能滿足要求，但在人行道范圍 1.8m以下，不得架設管線和電纜。 以上計算的墻高h3值，必須按只進不舍的原則， 以0.1m進級。,巷道的凈高度(續(xù)),2020年6月24日星期三,巷道凈斷面必須滿足行人、運

9、輸、通風和安全設施及設備安裝、檢修、施工的需要，并符合下列要求： （一）主要運輸巷和主要回風巷的凈高,自軌面起不得低于2m;架線電機車運輸巷的凈高:電機車架線的懸掛高度,自軌面起在行人巷道內(nèi)、車場內(nèi)以及人行道與運輸巷道交叉口的地方不小于2m;在不行人的巷道內(nèi)不得小于1.9m;在井底車場內(nèi),從井底到乘車場的高度不小于2.2m;電機車架空線與巷道頂或棚梁間的距離不小于0.2m; （二）采(盤)區(qū)內(nèi)上山、下山和平巷的凈高不得低于2m，薄煤層內(nèi)的不得低于1.8m。,煤礦安全規(guī)程21條規(guī)定,2020年6月24日星期三,巷道凈斷面面積,2020年6月24日星期三,巷道風速驗算,生產(chǎn)礦井的巷道通常兼作通風用

10、，因此還要進行最優(yōu)的風速驗算： V通過巷道的風速， Q通過巷道的風量， Vmax巷道允許通風的最高風速，ms。,2020年6月24日星期三,煤礦安全規(guī)程規(guī)定如右表，煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范規(guī)定：礦井主要進風巷的風速一般不大于6ms； 輸送機巷道采區(qū)風巷一般不大于4ms。設計時，應在不違反煤礦安全規(guī)程的原則下，按規(guī)范要求確定巷道斷面，以留有余地。,2020年6月24日星期三,巷道的設計掘進面積,1支護參數(shù)的選擇 2道床參數(shù)的選擇 3巷道設計掘進斷面積 4巷道計算掘進斷面積,2020年6月24日星期三,支護參數(shù)的選擇,支護是影響煤礦技術經(jīng)濟指標和安全生產(chǎn)的關鍵技術問題，長期以來，棚式支架和磚石、混凝土

11、砌碹是支護的主要形式，近年來，金屬支架和錨噴支護得到發(fā)展。支架參數(shù)的選取，就是確定坑木的直徑、金屬和鋼筋混凝土構件的斷面高度以及背板厚度、噴層的厚度或錨桿外露的長度，所有這些尺寸的選取方法，將在巷道支護中介紹 。,2020年6月24日星期三,道床參數(shù)的選擇,道床參數(shù)是按選取的鋼軌型號、軌枕規(guī)格和道碴厚度確定的。 鋼軌型號是根據(jù)巷道類型、運輸方式及礦車容積來選取。 軌枕：軌枕的類型和規(guī)格應與選用的鋼軌型號相適應。 道床：一股采用堅硬的碎石或不易自燃的矸石或卵石做道碴，顆粒度以 2040mm為宜。,2020年6月24日星期三,鋼軌軌枕型號,2020年6月24日星期三,3巷道設計掘進斷面積,巷道凈尺

12、寸加上支架、道床參數(shù)使可得到巷道的設 計掘進尺寸，從而求得巷道設計掘進斷面積。 半圓拱巷道：S1=B1（0.39B1+h3）； B1拱形巷道掘進寬度；h3墻高； 圓弧拱巷道：S1=0.24B2+1.27BT+1.57T2+B1h3； B巷道凈寬；T墻厚； 梯形巷道：S1=（B3+B4）H1/2； B3、B4頂梁、底梁設計掘進寬度； H1設計掘進高度。,2020年6月24日星期三,4巷道計算掘進斷面積,考慮到巷道在施工中出現(xiàn)超挖現(xiàn)象，因此，設計掘進斷面尺寸應 加上允許超挖值(75mm)(矩形、梯形棚子)，作為計算掘進斷面尺寸。并以此計算出巷道的掘進工程量和支護材料消耗量。,2020年6月24日星

13、期三,巷道斷面內(nèi)水溝設計和管線布置,一、水溝設計 二、管線布置,2020年6月24日星期三,水溝設計,1位置：一般布置在人行道一側，少穿越運輸線路。 2施工要求： 平巷水溝坡度可取35，或與巷道的坡度相同，但一般不小 于3，以利于水流通暢。 運輸大巷的水溝可用混凝土澆筑，也可用鋼筋混凝土預制成構件，然后送到井下鋪設，服務年限短，排水量小的巷道其水溝可不用支護。 棚式支架巷道水溝一側的邊緣距棚腿距不小于300mm。 為了行人方便，主要運輸大巷和傾角小于15斜巷的水溝，應鋪放鋼筋混凝上預制蓋板，蓋板頂面要與巷道渣面齊平。 常用的水溝斷面形狀有對稱倒梯形、半倒梯形和矩形。各種水溝斷 面尺寸應根據(jù)水溝

14、流量，坡度，支護材料和斷面形狀等因素決定，常用 的水溝斷面和尺寸見圖和表。 為了使巷道內(nèi)不積水，巷道橫向水溝的一側也應有2的坡度，并在 水溝的側面壁上每隔一定距離開設50的瀉水孔。,2020年6月24日星期三,水溝設計(續(xù)),2020年6月24日星期三,1、管線的種類：壓風管、排水管、供水管、電纜 2、管線布置要求： (1)管道設在人行道側，也可在另一側，在人行道側時，1.8 米以上； (2)架線機車巷道內(nèi)，不要將管道直接置于底板上，避免電流腐蝕管道；管 道與運輸設備間安全距離0.2米以上; (3)通信與動力電纜不要掛在同一側;人行道側最好不掛動力電纜。 (4)高壓與低壓電纜在同一側時,相互距

15、離大于0.1米; (5)電纜與管道在一側時,電纜在上,保持0.3米以上的距離; (6)電纜高度應保證礦車不碰壞電纜。,管線布置,2020年6月24日星期三,管線布置(續(xù)),2020年6月24日星期三,巷道斷面設計示例,例題 某煤礦，礦井設計能力為90萬t/a，低瓦斯礦井，中央分列式通風，井下最大涌水量為320m3/h。通過該礦第一水平東翼運輸大巷的流水量為160m3/h，采用ZK10-6/250架線式電機車牽引1.5噸礦車運輸，該大巷穿過中等穩(wěn)定的巖層，巖石堅固性系數(shù)f =46，需通過的風量為48m3/s。巷道內(nèi)敷設一趟直徑為200mm的壓風管和一趟直徑為100mm的水管。試設計運輸大巷直線段

16、的斷面。,2020年6月24日星期三,步驟之一：選擇巷道斷面形狀,年產(chǎn)90萬噸礦井的第一水平運輸大巷，一般服務年限在20年以上，采用 600mm軌距雙軌運輸?shù)拇笙?，其凈寬?m以上，又穿過中等穩(wěn)定的巖層，故選用鋼筋砂漿錨桿與噴射混凝土支護，半圓拱形斷面。,2020年6月24日星期三,步驟之二：確定巷道凈斷面尺寸,（1）確定巷道凈寬度B （2）確定巷道拱高h0 （3）確定巷道壁高h3 （4）確定巷道凈斷面面積S和凈周長P （5）用風速校核巷道凈斷面積 （6）選擇支護參數(shù) （7）選擇道床參數(shù) （8）確定巷道掘進斷面尺寸,2020年6月24日星期三,查表2.2知ZK106/250電機車寬A1=106

17、0，高h=1550；1.5噸礦車寬1050，高1200。 根據(jù)煤礦安全規(guī)程，取巷道人行道寬C=840，非人行道一側寬a=400。又查表2.3知本巷雙軌中心線b=1300，兩電機車之間的距離 為：1300-（1060/2+1060/2）=240 故巷道凈寬度B=a1+b+c1=a+2A1+C+t =400+21060+240+840=3600,確定巷道凈寬度B,2020年6月24日星期三,半圓拱巷道拱高h0=B/2 半圓拱半徑h0=3600/2=1800,確定巷道拱高h0,2020年6月24日星期三,對于架線電機車運輸?shù)南锏?，一般?架線電機車導電弓子要求； 管道裝設高度的要求； 人行高度要求。

18、,確定巷道壁高h3,2020年6月24日星期三,由表2.5中半圓拱巷道拱高公式得,架線電機車導電弓子要求,2020年6月24日星期三,2020年6月24日星期三,按管道裝設要求,2020年6月24日星期三,按人行道高度要求,綜上計算，并考慮一定的余量，確定本巷道壁高為h3=1820。則巷道高度H=h3-hb+h0=1820-220+1800=3400。,2020年6月24日星期三,巷道高度,綜上計算，并考慮一定的余量，確定本巷道壁高為h3=1820。 巷道高度H=h3-hb+h0=1820-220+1800=3400。,2020年6月24日星期三,由表2-6得凈斷面面積 S=B（0.39B+h

19、2） 式中： h2為道碴面以上巷道壁高，h2= h3-hb=1820-220=1600。 故S=3600（0.393600+1600）=10814002=10.8 凈周長P=2.57B+2h2=2.573600+21600=12500=12.5m,確定巷道凈斷面面積和凈周長,2020年6月24日星期三,查表2-8，知Vmax=8m/s，已知通過大巷風量Q=48m3/s，計算得：,用風速校核巷道凈斷面面積,設計的大巷斷面面積、風速沒超過規(guī)定，可以使用。,m/s,2020年6月24日星期三,本巷道采用錨噴支護，根據(jù)巷道凈寬3.6m、穿過中等穩(wěn)定巖層即屬類 圍巖、服務時間大于10年等條件，得錨噴支護

20、參數(shù)；錨桿長2.0m，間距a=0.8m，排距b=0.8m，錨桿直徑d=18，噴射混凝土層厚T1 =100mm，而錨桿露出長度T2=50mm。故支護厚度T=T1=100。,選擇支護參數(shù),2020年6月24日星期三,根據(jù)本巷道通過的運輸設備，選用30kg/m的鋼軌，其道床參數(shù)hc、hb分別為410和220，道渣至軌面高度ha=hc-hb=410-220=190。采用鋼筋混凝土軌枕。,選擇道床參數(shù),2020年6月24日星期三,巷道設計掘進寬度B1=B+2T=3600+2100=3800。 巷道計算掘進寬度B2= B1+2=3600+275=3950。 巷道設計掘進高度H1=H+hb+T=3400+2

21、20+100=3720。 巷道計算掘進高度H2=H1+=3720+75=3795。 巷道設計掘進斷面面積S1=B1（0.39B1+h3）=3800（0.393800+1820）=125476002，取S1=12.55。 巷道計算掘進斷面面積S2=B2（0.39B2+h3）=3950（0.393950+1820）=132739752，取S2=13.27。,確定巷道掘進斷面尺寸,2020年6月24日星期三,已知通過本巷道的水量為160m3/h，采用水溝坡度為0.3%，查表2-12得： 水溝深400、水溝寬400，水溝凈斷面面積0.16；水溝掘進斷面面積0.203，每米水溝蓋板用鋼筋1.633kg、

22、混凝土0.0276m3，水溝用混凝土0.133m3。 管子懸吊在人行道一側，電力電纜掛在非人行道一側，通信電纜掛在管子上方，如圖2-9所示。,步驟之三：布置巷道內(nèi)水溝和管線,2020年6月24日星期三,每米巷道拱與墻計算掘進體積V1=S21=13.271=13.27m3； 每米巷道墻腳計算掘進體積V3=0.2（T+）1=0.2（0.1+0.075）1=0.04m3； 每米巷道拱與墻噴射材料消耗V2=1.57（B2-T1）T1+2h3T11 =1.57（3.95-0.10）0.10+21.800.101=0.968m3； 每米巷道墻腳噴射材料消耗V4=0.2T11=0.20.11=0.02m3；

23、 每米巷道噴射材料消耗（不包括損耗）V= V2+ V4=0.968+0.02=0.988 m3； 每米巷道錨桿消耗,步驟之四：巷道掘進工程量及材料消耗量,式中，P1為計算錨桿消耗周長, ，P1=1.57B2+2h3=1.573.95+21.82=9.84m；a、a為錨桿間距、排距a=a=0.8m。,2020年6月24日星期三,每排錨桿數(shù),每米巷道粉刷面積,2020年6月24日星期三,折合質(zhì)量,2020年6月24日星期三,編制巷道特征表和每米巷道掘進工程量和材料消耗量表. 根據(jù)以上計算結果，按1：50比例繪制出巷道斷面圖（圖2-10），并附上工程量及材料消耗量表，如表2-15及表2-16。這些施工圖表發(fā)至施工單位，作為指導施工的依據(jù)。,步驟之五：繪制“一圖兩表”,2020年6月24日星期三,2020年6月24日星期三,2020年6月24日星期三,2020年6月24日星期三,常用三心拱高跨比及對應圓弧參數(shù),2020年6月24日星期三,2020年6月24日星期三,習題,巷道斷面設計的原則、內(nèi)容和步驟？ 巷道形狀選擇的因素？ 凈寬、凈高、拱形巷道墻高？ 水溝設計應注意的問題？ 管線布置應符合哪些要求？,2020年6月24日星期