巷道断面设计

第页资环学院王猛1384187580012020/9/27井巷工程第三章巷道断面设计第页资环学院王猛1384187580022020/9/27第三章巷道断面设计第一节巷道断面形状第二节巷道断面尺寸第三节巷道断面内水沟设计和管线布置第四节巷道断面设计示例习题第页资环学院王猛1384187580032020/9/27第三章巷道断面设计一、巷道断面设计原则巷道断面设计主要是选择断面形状和确定断面尺寸。设计的原则是：在满足安全、生产和施工要求的条件下，力求提高断面利用率，取得最佳的经济效果。二、巷道断面设计的内容和步骤㈠选择巷道断面形状、确定巷道净断面尺寸，并进行风速验算；㈡根据支架参数和道床参数计算出巷道的设计掘进断面尺寸，并按允许的超挖值求算出巷道的计算掘进断面尺寸；㈢布置水沟和管缆；㈣绘制巷道断面施工图，工程量表、材料消耗量一览表。第页资环学院王猛1384187580042020/9/27第一节巷道断面形状一、巷道断面形状二、影响巷道断面选择的因素第页资环学院王猛1384187580052020/9/27一、巷道断面形状按构成的轮廓线分两种：折线型：矩形、梯形、不规则形；曲线型：直墙拱形(如三心拱形、半圆拱形、圆弧拱形)以及封闭拱形、椭圆形、圆形等。见图3-1巷道断面形状。第页资环学院王猛1384187580062020/9/27一、巷道断面形状第页资环学院王猛1384187580072020/9/27二、影响巷道断面选择的因素㈠作用在巷道上的地压大小和方向在选择巷道断面形状时起主要作用。㈡巷道用途和服务年限也是选择巷道断面形状不可缺少的重要因素。㈢矿区的支架材料和习惯使用的支护方式，也直接影响巷道断面形状的选择；㈣掘进方法和掘进设备对于巷道断面形状的选择也有一定影响。㈤需要风量大的矿井，选择通风阻力小的断面和支护方式，有利于安全和具有经济效益。第页资环学院王猛1384187580082020/9/27第页资环学院王猛1384187580092020/9/27第页资环学院王猛13841875800102020/9/27第二节巷道断面尺寸一、巷道净宽度的确定二、巷道的净高度三、巷道的净断面面积四、巷道风速验算五、巷道设计和计算掘进断面面积第页资环学院王猛13841875800112020/9/27直墙拱形巷道的净宽度系指巷道两侧内壁或锚杆露出长度终端之间的水平间距。矩形巷道的净宽度，系指巷道两侧内壁或锚杆露出长度终端之间的水平间距。梯形巷道，当其内通行矿车、电机车时，净宽系指车辆顶面水平的巷道宽度；当其内不通行运输设备时，净宽系指自底板起1.6m高水平的巷道宽度。第页资环学院王猛13841875800122020/9/27以直墙拱形巷道为例：B＝a十2A1十c十tA1——运输设备的最大宽度(表1-1)，m；a——非人行道侧宽度c——人行道的宽度；t——运输设备最突出部分之间的间距（具体数值见煤矿安全规程）第页资环学院王猛13841875800132020/9/27第二十一条巷道净断面必须满足行人、运输、通风和安全设施及设备安装、检修、施工的需要，并符合下列要求：（一）主要运输巷和主要风巷的净高，自轨面起不得低于2m。架线电机车运输巷的净高必须符合本规程第三百五十六条和第三百五十七条的有关要求。（二）采区（包括盘区，以下各条同）内的上山、下山和平巷的净高不得低于2m，薄煤层内的不得低于1.8m。采煤工作面运输巷、回风巷及采区内的溜煤眼等的净断面或净高，由煤矿企业统一规定。巷道净断面的设计，必须按支护最大允许变形后的断面计算。第二十二条运输巷两侧（包括管、线、电缆）与运输设备最突出部分之间的距离，应符合下列要求：（一）新建矿井、生产矿井新掘运输巷的一侧，从巷道道碴面起1.6m的高度内，必须留有宽0.8m（综合机械化采煤矿井为1m）以上的人行道，管道吊挂高度不得低于1.8m；巷道另一侧的宽度不得小于0.3m（综合机械化采煤矿井为0.5m）。巷道内安设输送机时，输送机与巷帮支护的距离不得小于0.5m；输送机机头和机尾处与巷帮支护的距离应满足设备检查和维修的需要，并不得小于0.7m。巷道内移动变电站或平板车上综采设备的最突出部分，与巷帮支护的距离不得小于0.3m。（三）在人车停车地点的巷道上下人侧，从巷道道碴面起1.6m的高度内，必须留有宽1m以上的人行道，管道吊挂高度不得低于1.8m。第二十三条在双轨运输巷中，2列列车最突出部分之间的距离，对开时不得小于0.2m，采区装载点不得小于0.7m，矿车摘挂钩地点不得小于1m。车辆最突出部分与巷道两侧距离，必须符合本规程第二十二条的要求。第页资环学院王猛13841875800142020/9/27一、巷道净宽度的确定(续)第页资环学院王猛13841875800152020/9/27为了满足掘进机械化装载和铺设临时双轨调车，以及运输综采支架的需要。巷道最小宽度：主要大巷为2.2m；采区巷道为2m。在确定曲线段巷道净宽度时，按公式计算巷道的净宽，要考虑矿车在弯道上运行，由于车体的中心线和线路的中心线不相吻合，发生矿车外边角外伸和矿车内侧车帮内移现象，内侧和外侧均要加宽0.2m。曲线段巷道加宽范围：除曲线段外，用矿车运输时与曲线段两端相联的各长2m的直线段也要加宽；用电机车运输时曲线两端直线段加宽长度为3.0m。第页资环学院王猛13841875800162020/9/27双轨巷道中心线加宽双轨巷道对开列车车辆之间应有足够的安全间隙，两条平行轨道的中线距可按表1—2选取；第页资环学院王猛13841875800172020/9/27二、巷道的净高度1．矩形、梯形巷道：自渣面或底板到顶梁或顶部喷层面、锚杆露出长度终端的高度。2．拱形巷道净高：自渣面至拱顶内沿或锚杆露出长度终端的高度。主要是确定净拱高和自底板起的墙高。H=h0+h3-hbH—拱形巷道净高；h0—拱形巷道拱高；h3—拱形巷道墙高；hb—巷道内道碴高度。第页资环学院王猛13841875800182020/9/27⑴拱高h0常与巷道净宽的比来表示（高跨比）：半圆拱：h０=R=B/2，⑵墙高h3自巷道底板至拱基线的距离：架线电机车导电弓子顶端两切线交点处与巷道拱壁间最小安全间隙；管道的装设要求；人行高度要求；1.6m高度人行道宽度；设备上缘至拱壁间最小安全间隙。nh3hbh5h2h7Dh0HδTH1aA1tA1Cb1b2KmBa1bc1B1B2δhahchh4m1第页资环学院王猛13841875800192020/9/27第页资环学院王猛13841875800202020/9/27一般，架线电机车运输的巷道，按其中架线电机车导电弓子和管道装设要求计算即能满足要求；其它如矿车运输、仅铺设输送机或无运输设备的巷道一般只按行人高度要求即能满足要求，但在人行道范围1.8m以下，不得架设管线和电缆。以上计算的墙高h3值，必须按只进不舍的原则，以0.1m进级。二、巷道的净高度(续)第页资环学院王猛13841875800212020/9/271．矩形巷道净断面积：S＝BHB—巷道净宽；H—巷道净高。2．梯形巷道净断面积：S＝(B1+B2)H/2；B1、B2—巷道顶梁、底板处净宽；H—巷道净高。3．半圆拱巷道：S＝B(0.39B+h2)h2—渣面起巷道壁的高度。4．圆弧拱巷道：S＝B(0.24B+h2)三、巷道的净断面面积第页资环学院王猛13841875800222020/9/27矩形巷道第页资环学院王猛13841875800232020/9/27梯形巷道第页资环学院王猛13841875800242020/9/27半圆拱形巷道第页资环学院王猛13841875800252020/9/27圆弧拱形巷道第页资环学院王猛13841875800262020/9/27四、巷道风速验算生产矿井的巷道通常兼作通风用，因此还要进行最优的风速验算：V——通过巷道的风速，Q——通过巷道的风量，Vmax——巷道允许通风的最高风速，m／s。maxVSQV《煤矿安全规程》规定如右表，《煤矿工业设计规范》规定：矿井主要进风巷的风速一般不大于6m／s；输送机巷道采区风巷一般不大于4m／s。设计时，应在不违反《煤矿安全规程》的原则下，按规范要求确定巷道断面，以留有余地。第页资环学院王猛13841875800272020/9/27五、巷道设计和计算掘进断面积1．支护参数的选择2．道床参数的选择3．巷道设计掘进断面积4．巷道计算掘进断面积第页资环学院王猛13841875800282020/9/271．支护参数的选择支护是影响煤矿技术经济指标和安全生产的关键技术问题，长期以来，棚式支架和砖石、混凝土砌碹是支护的主要形式，近年来，金属支架和锚喷支护得到发展。支架参数的选取，就是确定坑木的直径、金属和钢筋混凝土构件的断面高度以及背板厚度、喷层的厚度或锚杆外露的长度，所有这些只寸的选取方法，将在第五章中介绍第页资环学院王猛13841875800292020/9/272．道床参数的选择道床参数是按选取的钢轨型号、轨忱规格和道碴厚度确定的。①钢轨型号是根据巷道类型、运输方式及矿车容积来选取。②轨枕：轨枕的类型和规格应与选用的钢轨型号相适应。③道床：一股采用坚硬的碎石或不易自燃的矸石或卵石做道碴，颗粒度以20~40mm为宜。第页资环学院王猛13841875800302020/9/27钢轨轨枕型号第页资环学院王猛13841875800312020/9/273．巷道设计掘进断面积巷道净尺寸加上支架、道床参数使可得到巷道的设计掘进尺寸，从而求得巷道设计掘进断面积。半圆拱巷道：S1=B1（0.39B1+h3）；B1—拱形巷道掘进宽度；h3—墙高；圆弧拱巷道：S1=0.24B2+1.27BT+1.57T2+B1h3；B—巷道净宽；T—墙厚；梯形巷道：S1=（B3+B4）H1/2；B3、B4—顶梁、底梁设计掘进宽度；H1——设计掘进高度。第页资环学院王猛13841875800322020/9/274．巷道计算掘进断面积考虑到巷道在施工内出现超挖观象，因此，设计掘进断面尺寸应加上允许超挖值δ(矩形、梯形棚子)，作为计算掘进断面尺寸。并以此计算出巷道的掘进工程量和支炉材料消耗经。nh3hbh5h2h7Dh0HδTH1aA1tA1Cb1b2KmBa1bc1B1B2δhahchh4m1第页资环学院王猛13841875800332020/9/27第三节巷道断面内水沟设计和管线布置一、水沟设计二、管线布置第页资环学院王猛13841875800342020/9/27一、水沟设计1．位置：一般布置在人行道一侧，少穿越运输线路。2．施工要求：平巷水沟坡度真可取3‰~5‰，或与巷道的坡度相同，但一般不小于3‰，以利于水流通畅。运输大巷的水沟可用混凝土浇筑，也可用钢筋屈凝土预制成构件，然后送到井下铺设，服务年限短，排水量小的巷道其水沟可不用支护。棚式支架巷道水沟一侧的边缘距棚腿距不小于300mm，图3—7。为了行人方便，主要运输大巷和倾角小于15°斜巷的水沟，应铺放钢筋混凝上预制盖板，盖扳顶面要与巷道渣面齐平。常用的水沟断面形状有对称倒梯形、半倒梯形和矩形。各种水沟断面尺寸应根据水沟流量，坡度，支护材料和断面形状等因素决定，常用的水沟断面和尺寸见图3—6、和表3—13。为了使巷道内不积水，巷道横向水沟的一侧也应有2‰的坡度，并在水沟的侧面壁上每隔一定距离开设φ50㎜的泻水孔。第页资环学院王猛13841875800352020/9/27一、水沟设计(续)第页资环学院王猛13841875800362020/9/27二、管线布置1．管道通常应部置在人行道一侧，也可布置在非人行道一侧。管道架设可采用管墩架设、托架固定或锚杆悬挂等方式。若架设在人行道上方，管道而其下部与道渣面或水沟盖板面保持1.8m和1.8m以上的距离，若架设在水沟上，应以不妨碍清理水沟为原则。2．在架线式电机车运输巷道内，不要将管道直接置于巷道底板上（用管墩架设），以免电流腐蚀管道。管道与运输设备之间必须留有不小于0.2m的安全距离。3．通信电缆和电力电缆不宜设