井巷工程ch2巷道交叉点设计与施工

井巷工程第二章巷道交叉点设计与施工一、交岔点的类型交岔点是指巷道相交或分岔的地点。按支护方式不同交岔点可分为简易交岔点和碹岔式交岔点。碹岔式交岔点按结构形式可分为牛鼻子交岔点和穿尖交岔点两类二、井下窄轨线路的基本知识㈠曲线线路1.最小曲线半径：最小曲线半径R应根据车辆运行速度V以及车辆轴距SB大小来确定。δ90ºV1.5m/s，R不小于7SB；V1.5m/s，R不小于10SB；V3.5m/s，R不小于15SB；δ90ºR大于（10～15）SB如为列车运行，则应以机车或矿车的最大轴距来计算，取以米为单位的整数值。R常用值：9m、12m、15m、20m、25m、30m、35m、40m等。δROSB2．曲线的轨距加宽1）轨距是指直线线路上两条钢轨轨头内缘之间的距离SPSPSWx2）轮距两车轮轮缘外侧工作边的距离SW3）x轨距、轮距之间的距离，一般为10㎜曲线的轨距加宽值轨距加宽的方法是，外轨不动，将内轨向曲线中心移动逐渐加宽或逐渐减小的直线段距离（也称缓和线）为d1=（100～300）4）轨距加宽右图是车辆在直线和曲线线路上运行状态图。RSSWP218.0=DpSDPSD3.曲线的外轨抬高当车辆在曲线轨道上运行时，如果内、外轨仍在同一平面上，由于存在着离心力，作圆周运动的车辆通过车轮轮缘就要向外轨挤压；增加了钢轨磨损和运行阻力，严重时车辆就要向外翻或出轨。外轨抬高计算示意图。RVShP2100=D外轨抬高的方法是垫厚外轨下面的道渣。外轨抬高的渐变段距离d2＝（100～300）Δh4．双轨曲线线路轨中心距的加宽当车辆在曲线段运行时，为防止双向行驶的车辆相撞，双轨曲线线路的轨道中心距应适当加宽，如图所示为曲线段车体的外伸和内移。1D2DL——车辆长度，m；SW——车辆轴距，m；R——曲线半径，m。AL2SBL1CD1DA2BB1D11DC2C2C22L2RR1RSLW8221-=DRSW822=D㈡窄轨道岔(二)道岔的构造道岔的构造如图所示，它主要有岔尖、基本轨、辙岔、护轮轨、转辙器等部件构成。1—岔尖；2—基本轨；3——辙岔；4—护轮轨；5—拉杆；6—转辙器123456岔尖是道岔的最重要的零件，它的作用是引导车辆向主线或岔线运行。辙岔是道岔的另一个重要零件，其作用是保证车轮轮缘能顺利通过。它是由岔心和翼轨焊接钢板而成，辙岔岔心角α（简称辙岔角）是道岔的最重要参数。用它的半角余切的1/2表示道岔号码M，即221ctgM=窄轨道岔的号码M分为2、3、4、5和6号五种，按上式可求得其相应的辙岔角应分别为28°04′20″、18°55′30″、14°15′、11°25′16″和9°31′38″。可见，M越大，α越小，道岔曲线半径R和曲线长度就越大，车辆就越平稳。（三）道岔的类型、系列和型号道岔的类型按其分岔型式可分成单开道岔、对称道岔和渡线道岔三大类型。分别以拼音字母“DK”、“DC”和“DX”表示。巷道交岔点使用的道岔是单开道岔与对称道岔，其技术特征和适用条件见下表。道岔的每一种类型由按轨距和轨型不同共有五个系列，即615、618、624、918和924。其中第一个数字6或9表示轨距为600㎜或900㎜；而后两个数字表示轨型为15kg/m或18kg/m或24kg/m。600单开、对称道岔技术特征及适用条件道岔的每一个系列按辙岔号码M和道岔的曲线半径不同又分成55个型号，如DK615-4-12、DC618-3-12、DX924-4-1519（左）等。在线路设计的平面图中，道岔是用计算简图表示的。窄轨道岔结构与计算简图对照图（a）单开道岔；（b）对称道岔；a—辙岔中心至道岔起点的距离；b—辙岔中心至道岔终点的距离；L—道岔长度baabs1αLxbαbaas1L（c）渡线道岔DX924-4-1519（左）（四）道岔的选择原则1）与基本轨的轨距相适应。2）与基本轨的轨型相适应。3）与行驶车辆的类别相适应。4）与行车速度相适应。三、交岔点设计㈠平面尺寸的确定p50建议掌握作图法确定交岔点平面尺寸，就是要定出交岔点扩大断面的起点和柱墩的位置，即交岔点斜墙的起点至柱墩的长度，定出交岔点最大断面处的宽度，并计算出交岔点单项工程长度。在设计前，应首先确定各条巷道的断面及主巷与支巷的关系，并以下述条件作为设计交岔点平面尺寸的已知条件：所选道岔的a、b、a值，支巷对主巷转角α；各条巷道的净宽度B1、B2、B3及其轨道中心线至柱墩一侧边墙的距离b1，b2、b3。此外，尚需确定柱墩的宽度(一般取500mm)，轨道的曲率半径R。交岔点的种类很多，在下表中列出了六类交岔点的计算图和计算公式。1．单轨巷道单侧分岔点P48-491)曲率中心O的位置2）确定θ321500cosbRbH--=-3）基本轨起点至变断面终点的水平距离为P：sin)(sin)]([3333BbRJbBRJP-=--=4）最大断面宽度TM22TNNMTM=而NM=B3sinθ23500cosBBTN=5）自基本轨起点至柱墩的距离：NMPL=2bsinRH=cossincos-RbaJ=6）确定斜墙TQ的斜率i求算斜率i0PBTNi10-=根据i0值的大小，选取i为0.2或0.25或0.3，个别情形可取0.15。7）确定的斜墙起点Q到交岔点扩大断面部分的长度：iBTNL10-=8)变断面的起点至基本轨起点的距离Y：Y=P-L09)交岔点工程的计算长度L:L=L2+2000P50㈡交岔点的中间断面1．交岔点各中间断面的宽度，取决于通过它的运输设备的尺寸、道岔型号、线路联接系统的类型、行人及错车的安全要求。2．考虑到运输设备通过弯道和道岔时边角会外伸，交岔点道岔处的中间断面应加宽，加宽要点如下：1)单轨巷道单侧分岔点：在弯道内侧加宽100㎜。其外侧因外伸值不大，可不再加宽，但若安全间隙很小，则应加宽200㎜。加宽范围为道岔转辙中心(理论中心)左边5m和右边1m。2)双轨巷道单侧分岔点，在道岔转辙中心前5m一段，双轨中心线距应加宽200mm或200mm以上，并在其左、右各设置5m过渡线段，因而在此范围内，巷道外侧也要相应加宽。3)双轨巷道单侧分岔分支点，在道岔转辙中心前5m一段，双轨中心线距应加宽300㎜或300㎜以上，并在其左设置5m过渡线，因而在此范围内，巷道外侧也要相应加宽。3．为了施工方便和减少通风阻力，在井底车场交岔点，一般应不改变双轨中心线距及巷道断面，在设计交岔点时，中间断面应选用标准设计图册中相应的曲线段的断面。4）单轨巷道对称分岔点，两侧均应加宽。5)双轨巷道分支点，从弯道曲率中心向右开始加宽200mm或200m以上，并在其左设置5m过渡线，因而在此范围内，巷道外侧也要相应加宽。6)双轨巷道对称分支点，从弯道曲率中心向左3m段，两轨中心线均应分别向外移动200mm或更多，即双轨中心线加宽400mm或更多，并在其左也设置5m过渡线段，巷道也就要相应加宽。4．交岔点中间断面斜墙侧，按选用的斜率i每米巷道递加i米。若交岔点采用砌碹支护，则每米架设一架的碹胎宽度，亦应递加i米。5．交岔点中间断面(扩大部分)拱高的确定方法与一般巷道相同。为了提高断面利用率可降低墙高或拱高。01LhhiTNB-=•降低墙高（a）墙高降低的斜率iδh=200～500mm。•降低拱高（b）㈢交岔点工程量及材料消耗量计算一种是将交岔点按不同断面分为几个计算段，求出每段掘进体积，然后相加(包括柱墩)；另一种是近似计算，其精度能满足工程需要，在施工中广泛应用，具体算法按下图进行。1．体积计算)()(2132111SSgSSLYSVTM=2．各种材料的消耗量)()(2132111VVgVVLYVVTM=3．柱墩端壁材料消耗量TSSSVTM)]([32-=4．粉刷面积计算nnnnTMnnnSSSgSSLYSV=)()(2132115．锚杆数量，金属网面积㈣交岔点的作图1．按1：100的比例绘出交岔点平面图。2．按1：50的比例绘出主巷、支巷及最大宽度TM处的断面图。在TM断面图上，大断面是实际尺寸。两个小断面和柱墩的宽度则是投影尺寸。作图时所需尺寸可以直接在平面图上量取，无需计算。3．作出交岔点断面变化特征表，工程量及主要材料消耗量表。有些设计单位采用固定斜率法定斜墙位置，因而不再列出交岔点断面变化特征表。P50自学熟悉作图法四、交岔点施工㈠交岔点施工方法1．在稳定和稳定性较好的岩层中，交岔点可采用用全断面一次掘进法，随掘随锚喷或先锚后喷，一次完成。2．在中等稳定岩层中，或巷道断面较大时，可先将一条巷道掘出，并将边墙先行锚喷，余下周边喷上一层厚30～50mm的混凝土或砂浆（岩石条件差时，可加打锚杆)作临时支护，然后回过头来再刷帮挑顶，随即进行锚喷。采用砌碹支护的交岔点，开始以全断面由主巷向支巷方向掘砌，至断面较大处，改用以小断面向两支巷掘进。架设棚式临时支架维护顶板，掘过柱墩端面2m，先将此2m砌好，然后再回过头来，由小断面向柱墩进行刷砌，最后在岔口封顶并做好柱墩端面(齐脸，迎险)。3．在稳定性较差的岩层中，可采用先掘砌好柱墩再刷砌扩大断面部分的方法。先掘砌柱墩在刷砌扩大断面施工顺序a—正向掘进；b—反向掘进4．在稳定性差的松软岩层中掘进交岔点时，不允许一次暴露的面积过大，可采用导硐施工法如图下所示㈡施工注意事项1．交岔点一般应从主巷向岔口的方向进行刷大与砌碹，这样对砌拱与壁后充填比较容易，最后在岔口封顶。2．柱墩是交岔点受力最大的地方，柱墩及岔口的施工是整个工程的关键，必须尽力保证该处围岩的完整和稳定，抓施工质量。柱墩端面施工示意图a—混凝土碹；b—料石碹1—碹胎；2—模板；3—爬箍3．用混凝土砌筑岔口时，先将岔口两巷道口的拱、墙砌好，TN、TM处应各立一架大拱碹眙。4．刷砌交岔点扩大部分时，若岩石条件不好，则必须采用过顶梁作临时支护5．交岔点扩大部分，拱高随宽度增大而增高，墙高却可能逐渐降低。因此，架设碹胎时，各架碹胎基脚点必须精确测量，以便作为以后各碹胎的标准。㈢棚式支架交岔点结构直角交岔点棚子的架设如图a所示；锐角交岔点棚子的架设见图b。习题1.交岔点的施工方法有几种？施工注意事项？2.碹岔式交岔点按结构分哪几种？3.窄轨道岔有哪几部分构成？道岔按分岔类型分几种？4.选择道岔类型的原则？新的标准煤矿常用道岔（新的标准：MT/T2--95）（1）单开ZDK（2）对称ZDC（3）渡线ZDX（增加Z代表窄轨道岔）标准道岔共有七个系列600轨距：615、622、630、643、900轨距：915、930、938新设计矿井轨型选用要求使用地点运输设备轨型（kg/m）运输大巷10t，14t电机车7t，8t电机车30~38（24）22~30（18~24）上下山3t矿车1t，1.5t矿车22~30（18）15～22（11~15）区段平巷3t，矿车1.5t矿车22~30（18）15（11）3）道岔辙岔号与辙岔角关系新计算方法原计算方法Ｍ＝＝ctanαα＝tan－１M1Ｍ＝＝tan－１α＝2tan－１OBAO212M21BCAC道岔角度对照表M新标准角度值α226°33′54″26.565°318°26′06″18.435°414°02′10″14.036°511°18′36″11.310°69°27′44″9.462°M原标准角度值α228°04′38″28.077°318°55′30″18.925°414°15′14.25°511°25′16″11.421°69°31′38″9.527°ZDK、ZDX道岔的方向性—分左向、右向。道岔手册中所列型号均为右向道岔。如：ZDK622/4/12未注明左、右，均为右向道岔。右向道岔—岔线在行进方向（由ab）的右侧。左向道岔：必须在尾数后注上（左）字。如：ZDK622/4/12（左）岔线在行进方向（由ab）的左侧。