第2-3次課(平巷設(shè)計(jì)).

1、主要內(nèi)容主要內(nèi)容1.1.1平巷斷面形狀的選擇平巷斷面形狀的選擇1.1.2平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定1.1 平巷設(shè)計(jì)平巷設(shè)計(jì)一、巷道斷面設(shè)計(jì)內(nèi)容 包括斷面形狀選擇、斷面尺寸確定、支護(hù)形式選擇及巷道內(nèi)其它設(shè)施的布置。其它設(shè)施包括運(yùn)輸軌道、管路和電纜、人行道、水溝、躲避硐室等。二、巷道斷面設(shè)計(jì)的基本原則 在滿足安全與技術(shù)要求的條件下，力求提高斷面的利用率，縮小斷面，降低造價(jià)并有利于加快施工進(jìn)度。1.1 平巷設(shè)計(jì)平巷設(shè)計(jì) 三、平巷設(shè)計(jì)所需資料（1）工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料；（2）平巷的服務(wù)年限、用途以及對(duì)通風(fēng)、防火、衛(wèi)生等方面的要求；（3）運(yùn)輸設(shè)備類型、規(guī)格尺寸、坑內(nèi)外運(yùn)輸?shù)穆?lián)系；（4）平巷內(nèi)

2、的裝備和管、纜的規(guī)格尺寸、數(shù)量及架設(shè)、檢修要求；（5）工業(yè)場(chǎng)地對(duì)平硐口的相對(duì)位置的要求；（6）當(dāng)?shù)夭牧系墓?yīng)與價(jià)格情況。 1.1 平巷設(shè)計(jì)平巷設(shè)計(jì) 1.1.1 平巷斷面形狀的選擇1.1.1 平巷斷面形狀的選擇平巷斷面形狀的選擇一、斷面形狀種類 按斷面輪廓線可分為折線形和曲線形兩大類。折線形包括：矩形、梯形、不規(guī)則形等；曲線形包括：半圓拱形、圓弧拱形、三心拱形、馬蹄形、橢圓形和圓形等。見(jiàn)圖1。 1.1.1 平巷斷面形狀的選擇平巷斷面形狀的選擇 1.1.1 平巷斷面形狀的選擇平巷斷面形狀的選擇 二、斷面形狀選擇時(shí)主要考慮的因素（1）地壓大小。巷道地壓分為頂壓、側(cè)壓和底壓。 巷道斷面形狀適用地壓大小

3、情況見(jiàn)表1-1. （2）巷道的用途及服務(wù)年限。按服務(wù)年限長(zhǎng)短分為開(kāi)拓巷道、采準(zhǔn)巷道和回采巷道。斷面形狀一般均為拱形，所不同的主要是支護(hù)形式不同。1.1.1 平巷斷面形狀的選擇平巷斷面形狀的選擇 （3）支護(hù)材料與方式。液壓支柱或水壓支柱僅適用于梯形和矩形斷面；鋼筋混凝土與噴射混凝土支護(hù)多適用于拱形斷面；金屬支架和錨桿支護(hù)適用于任何形狀斷面。（4）巷道施工方法。鑿巖爆破法適應(yīng)各種斷面形狀；全斷面掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)巷道只能形成圓形或圓弧拱形斷面。（5）通風(fēng)阻力。一般曲線形斷面通風(fēng)阻力小。 1.1.1 平巷斷面形狀的選擇平巷斷面形狀的選擇 序號(hào)名稱適用條件1梯形用于圍巖穩(wěn)固，服務(wù)年限短，跨度小于34m的巷道2

4、三心拱形斷面利用率高，適于頂壓較小、圍巖堅(jiān)固的開(kāi)拓巷道3圓弧拱形斷面利用率較高，適于頂壓較小、無(wú)側(cè)壓或側(cè)壓小于頂壓的平巷和硐室4半圓拱形斷面利用率低，用于頂壓大、側(cè)壓小、無(wú)底鼓、服務(wù)年限長(zhǎng)的巷道5馬蹄形多用于圍巖松軟，有膨脹性、頂壓和側(cè)壓很大，且有一定底壓的巷道6圓形、橢圓形用于圍巖松軟，有膨脹性、四周壓力均很大，其它形狀不能抵抗周圍壓力 表1-1 平巷斷面形狀和適用條件 1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定一、設(shè)計(jì)步驟 依據(jù)通過(guò)巷道中運(yùn)輸設(shè)備的類型和數(shù)量，按金屬非金屬礦山安全規(guī)程GB 164232006（以下簡(jiǎn)稱安全規(guī)程）規(guī)定的人行道寬度和各種安全間

5、隙，并考慮管路、電纜及水溝的合理布置等來(lái)設(shè)計(jì)凈斷面尺寸，然后用通過(guò)該巷道的允許風(fēng)速來(lái)校核，合格后再設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)及尺寸，繪制施工圖和工程量表。1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定二、摘錄安全規(guī)程中有關(guān)平巷設(shè)計(jì)方面的規(guī)定（1） 6.1.1.8 行人的水平運(yùn)輸巷道應(yīng)設(shè)人行道，其有效凈高應(yīng)不小于1.9m，有效寬度應(yīng)符合下列規(guī)定：人力運(yùn)輸?shù)南锏?，不小?.7m；機(jī)車運(yùn)輸?shù)南锏?，不小?.8m；調(diào)車場(chǎng)及人員乘車場(chǎng)，兩側(cè)均不小于1.0m；1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定井底車場(chǎng)礦車摘掛鉤處，應(yīng)設(shè)兩條人行道，每條凈寬不小于1.0m；帶式輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)南锏?，不小?.0m。（2） 6.

6、1.1.10 在水平巷道和斜井中，有軌運(yùn)輸設(shè)備之間及運(yùn)輸設(shè)備與支護(hù)之間的間隙，應(yīng)不小于0.3m；帶式輸送機(jī)與其它設(shè)備突出部分之間的間隙，應(yīng)不小于0.4m；無(wú)軌運(yùn)輸設(shè)備與支護(hù)之間的間隙，應(yīng)不小于0.6m。（3）6.3.1.13 架線式電機(jī)車運(yùn)輸?shù)幕|線1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定懸掛高度（由軌面算起），應(yīng)符合下列規(guī)定：主要運(yùn)輸巷道：線路電壓低于500V時(shí)，不低于1.8m；線路電壓高于500V時(shí)，不低于2.0m；井下調(diào)車場(chǎng)、架線式電機(jī)車道與人行道交叉點(diǎn)：線路電壓低于500V時(shí)，不低于2.0m；線路電壓高于500V時(shí)，不低于2.2m；井底車場(chǎng)（至運(yùn)送人員車站），不低于2.2m。

7、1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定1.1.2.1 巷道凈寬確定巷道凈寬確定一、凈寬的計(jì)算公式 拱形巷道的凈寬度（B0）是指直墻內(nèi)側(cè)的水平距離（見(jiàn)圖1），按下式計(jì)算： B0=2b+b1+b2+m=A+F+C（雙軌） B0=b+b1+b2 （單軌）式中 b運(yùn)輸設(shè)備的寬度，mm，按書中表1-1選?。?b1運(yùn)輸設(shè)備到支護(hù)體的間隙，mm，按安全規(guī)程6.1.1.10條選??； 1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定 b2人行道的寬度，mm，按安全規(guī)程6.1.1.8條選取；并要求雙軌線路之間及溜礦口一側(cè)禁設(shè)人行道；人行道盡量不穿越或少穿越線路；在人行道側(cè)鋪設(shè)管路（架高鋪設(shè)除外）時(shí)，要相

8、應(yīng)增加人行道寬度； A非人行道側(cè)線路中心線到支護(hù)的距離，mm； F雙軌運(yùn)輸線路中心距，mm； C人行道側(cè)線路中心線到支護(hù)的距離，mm。1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定二、曲線巷道加寬 設(shè)計(jì)曲線巷道時(shí)，要考慮礦車在彎道運(yùn)行時(shí)，由于車體中心線和線路中心線不相吻合，產(chǎn)生礦車外側(cè)車廂邊角外伸和礦車內(nèi)側(cè)車幫內(nèi)移現(xiàn)象。所以，按上式計(jì)算出的巷道凈寬度（B0）后，還要適當(dāng)加寬，按表1-2選取加寬值。 1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定表1-2 曲線巷道加寬值 運(yùn)輸方式內(nèi)側(cè)加寬外側(cè)加寬線路中心線加寬電機(jī)車100200200人推車501

9、00100圖2 曲線巷道加寬分析圖 1.1.2.2 巷道凈高確定巷道凈高確定 巷道凈高度（H0）指從道渣面至拱頂內(nèi)緣的垂直距離，應(yīng)滿足運(yùn)輸、行人及管纜架設(shè)的要求，其最小高度應(yīng)符合安全規(guī)程有關(guān)規(guī)定。其計(jì)算公式如下：（按圖1講解） H0=f0+h3-h5式中 f0拱形巷道拱高，mm； h3拱形巷道墻高，mm； h5巷道鋪軌道渣厚度，mm。1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定一、拱的形式及拱高（f0）的確定 拱的高度常用高跨比來(lái)表示，即拱高與凈寬度之比。一般按f0=（0.350.40）B0選取。選用較高的拱，有利于巷道穩(wěn)定，但斷面浪費(fèi)；選用較低的拱，不利于巷道穩(wěn)定，但斷面節(jié)省。按拱的高度

10、進(jìn)行比較：半圓拱圓弧拱三心拱；按斷面利用好壞比較：半圓拱圓弧拱5619）時(shí)：式中 H1巷道軌面至導(dǎo)電弓子的高度，按安全規(guī)程6.3.1.13條選??； h6巷道底板至軌面高度，按書中P11表1-8選取，mm;1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定554. 0cos022613)()250(fRZKRhHh K電機(jī)車導(dǎo)電弓子寬度之半，一般取400mm； Z軌道中心線至巷道中心線間距，mm。 1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定（二）按行人要求確定巷道墻高 巷道墻高應(yīng)保證行人距墻壁100mm處的巷道凈高不小于1900mm（圖5）（1）圓弧拱巷道墻高（圖5a），按下式計(jì)算：（2）三

11、心拱巷道墻高（圖5b），按下式計(jì)算：1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定020531002/19002fBRRhh22531001900rrhh圖5（三）按架設(shè)管道要求確定巷道墻高 要求導(dǎo)電弓子與管道距離不小300mm，管道最下邊應(yīng)滿足1900mm的行人高度。 1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定1.1.2.3 道床參數(shù)與水溝道床參數(shù)與水溝一、道床 道床是指軌道、軌枕和道渣，礦用道床結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6。 軌道分為重軌和輕軌，超過(guò)30kg/m為重軌，小于或等于30 kg/m為輕軌。軌道型號(hào)按通過(guò)該巷道的運(yùn)輸量、電機(jī)車類型及礦車容積而定，可按書中P11表1-7選取。 軌枕、道渣應(yīng)與

12、軌道類型相適應(yīng)，可按書中P11表1-8選取。 1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定圖6 二、水溝（一）水溝設(shè)計(jì)的一般要求 水溝設(shè)計(jì)有很多要求，這里只講幾個(gè)重要的方面：（1）水溝的縱向坡度與平硐（巷）坡度相同， 一般不小于3； 橫向坡度不小于1：0.11：0.25。（2）水溝中水的最大流速見(jiàn)表1-3。（3）水溝中的最小流速應(yīng)滿足泥沙不沉淀的條件，水流速度不應(yīng)小于0.5m/s。 1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定 表表1-3 水溝中水的最大流速水溝中水的最大流速 1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定支護(hù)形式水的最大流速/ms-1混凝土支護(hù)510木支護(hù)6.5不支

13、護(hù)34.5（二）水溝斷面計(jì)算 水溝斷面分為梯形、半梯形或矩形斷面，見(jiàn)圖7。（1）水溝的凈斷面積：式中 b水溝凈斷面的上寬； b1水溝凈斷面的下寬； h水溝凈斷面的深度。 1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定hbbS211.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定圖7 （2）水溝的有效斷面積（S）：式中 S水溝的凈斷面積； 0.75水溝的充滿系數(shù)。（3）水溝的有效斷面的上寬b： 對(duì)稱梯形： 1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定hbbSS2)(75. 075. 0121mhbb 不對(duì)稱梯形（半梯形）：式中 b水溝的有效斷面上寬； m水溝坡度系數(shù)，一般取0.10.25；

14、h水溝有效斷面深度，計(jì)算如下： 1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定1mhbb對(duì)稱梯形 不對(duì)稱梯形 1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定mmSbbh23211mmSbbh75. 02111.1.2.4 管纜布置管纜布置 只是一些規(guī)定，建議同學(xué)們自學(xué)。1.1.2.5 平巷支護(hù)參數(shù)的選擇平巷支護(hù)參數(shù)的選擇一、支護(hù)形式 常用的有混凝土襯砌、鋼筋混凝土襯砌、噴射混凝土支護(hù)、型鋼支架、錨噴支護(hù)等。二、選擇支護(hù)形式時(shí)應(yīng)注意的幾點(diǎn)（1）當(dāng)巖層堅(jiān)硬穩(wěn)固，整體性好（巖石堅(jiān)固系數(shù)f68），跨度小于6m時(shí)，可考慮不予支護(hù)；1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定（2）為了充分利用圍巖

15、本身抗壓強(qiáng)度高的特點(diǎn)，建議開(kāi)鑿巷道時(shí)，盡量采用光面爆破施工方法，減少施工對(duì)圍巖的破壞；（3）錨噴支護(hù)在目前井巷支護(hù)中得到廣泛應(yīng)用，因此在設(shè)計(jì)中優(yōu)先采用錨噴支護(hù)，并與光面爆破配合使用，盡量不用或少用木材做支護(hù)材料；（4）由于地下工程地質(zhì)條件的復(fù)雜性，所以支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算不能作為設(shè)計(jì)與施工的唯一依1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定據(jù)。支護(hù)形式的選擇應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，通過(guò)工程類比等方法，綜合考慮分析加以確定。 井巷支護(hù)是一門專業(yè)性很強(qiáng)的學(xué)問(wèn)，它的理論計(jì)算也非常復(fù)雜。將在第八章專門講授。1.1.2.6 坡度坡度 為便于排水和運(yùn)輸，平巷均設(shè)有一定的坡度，與軌道坡度相同。在一般情況下，運(yùn)行機(jī)

16、車的軌道坡度采用35的重車下坡。自溜坡度一般達(dá)到1518。1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定在機(jī)車需要摘掛鉤的礦車裝載地點(diǎn)和車場(chǎng)，其軌道的最大坡度應(yīng)小于列車的基本單位阻力（imax）。當(dāng)i=時(shí)，則必須設(shè)置擋車裝置，如阻車器、絞車等。1.1.2.7 風(fēng)速驗(yàn)算風(fēng)速驗(yàn)算 礦井通風(fēng)是一門專業(yè)課，將在下學(xué)期學(xué)習(xí)。幾乎井下所有巷道都起到通風(fēng)作用。由于巷道風(fēng)量等于風(fēng)速與巷道斷面之積，所以當(dāng)通過(guò)巷道的風(fēng)量一定時(shí)，巷道斷面越小，風(fēng)速越1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定大。安全規(guī)程規(guī)定了各種用途的巷道所允許的最高風(fēng)速，見(jiàn)書中P14頁(yè)表1-10。因此，設(shè)計(jì)巷道凈斷面后，還必須進(jìn)行風(fēng)速驗(yàn)算。若風(fēng)速超過(guò)允許的最高風(fēng)速，則應(yīng)重新修改斷面尺寸，直至滿足通風(fēng)要求為止。按下式驗(yàn)算： 1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定允凈vSQv1.1.2.8 繪制巷道斷面圖并編制工程量及材繪制巷道斷面圖并編制工程量及材料消耗量表料消耗量表 巷道設(shè)計(jì)的最終成果，是按比例（1：50）繪制巷道斷面圖，并附有工程量及材料消耗量。以上為平巷斷面設(shè)計(jì)，由井建專業(yè)設(shè)計(jì)，采礦專業(yè)根據(jù)井建專業(yè)提供的巷道不同位置的不同斷面和每米長(zhǎng)度巷道的工程量