第十一章硐室及交岔點設計與施工山科ppt課件

1、第頁12022-2-4井巷工程井巷工程第十一章交岔點及硐室施工第十一章交岔點及硐室施工第頁22022-2-411.3 硐室施工11.2 交岔點施工 11.1 交岔點與硐室的特點第十一章交岔點及硐室施工第十一章交岔點及硐室施工第頁32022-2-411.1 交岔點及硐室施工交岔點及硐室施工l交岔點交岔點l與巷道相交或分岔地點處的那段巷道。與巷道相交或分岔地點處的那段巷道。l硐室硐室l位于井底車場，為煤礦井下各種用途服務而位于井底車場，為煤礦井下各種用途服務而開鑿的地下空間，如馬頭門、水泵房、變電所、開鑿的地下空間，如馬頭門、水泵房、變電所、箕斗裝載硐室、翻籠硐室等。箕斗裝載硐室、翻籠硐室等。l交

2、岔點及硐室的特點：交岔點及硐室的特點：l（1硐室規(guī)格尺寸大；硐室規(guī)格尺寸大；l（2工程質(zhì)量要求高；工程質(zhì)量要求高；l（3施工難度大。施工難度大。第頁42022-2-411.2 交岔點施工交岔點施工 11.2.1 交岔點類型11.2.2 道岔的概念11.2.3 交岔點支護范圍、工程量及材料消耗量11.2.4 交岔點施工11.2.5 交岔點施工實例第頁52022-2-4 11.2.1 交岔點類型 交岔點是指巷道相交或分岔的地點，其類型如圖11-1所示。第頁62022-2-4 按支護方式不同交岔點可分為簡易交岔點和碹岔式交岔點。碹岔式交岔點按結構形式可分為牛鼻子交岔點和穿尖交岔點兩類，如圖11.2所

3、示。第頁72022-2-4井下窄軌線路的基本知識 曲線線路曲線線路 1.最小曲線半徑：最小曲線半徑最小曲線半徑：最小曲線半徑R應根據(jù)車輛運行速應根據(jù)車輛運行速度度V以及車輛軸距以及車輛軸距SB大小來確定。大小來確定。 90 V1.5m /s，R不小于不小于10 SB； V3.5m /s，R不小于不小于15 SB； 90 R大于大于1015） SB 如為列車運行，則應以機車如為列車運行，則應以機車或礦車的最大軸距來計算，取以或礦車的最大軸距來計算，取以米為單位的整數(shù)值。米為單位的整數(shù)值。 R常用值：常用值：9m、12m、15m、20m、25m、30m 、35m 、40m 等。等。 ROSB第頁8

4、2022-2-4 2曲線的軌距加寬 1軌距 是指直線線路上兩條鋼軌軌頭內(nèi)緣之間的距離SPSPSWX2輪距 兩車輪輪緣外側工作邊的 距離SW3X 軌距、輪距之間的距離，一般為10第頁92022-2-4 4軌距加寬 圖8-52是車輛在直線和曲線線路上運行狀態(tài)圖。 曲線的軌距加寬值RSSBP218. 0 軌距加寬的方法是，外軌不動，將內(nèi)軌向曲線中心移動 pS 逐漸加寬或逐漸減小的直線段距離也稱緩和線為d1=（100300）PS第頁102022-2-4 3.曲線的外軌抬高 當車輛在曲線軌道上運行時，如果內(nèi)、外軌仍在同一平面上，由于存在著離心力，作圓周運動的車輛通過車輪輪緣就要向外軌擠壓；增加了鋼軌磨損

5、和運行阻力，嚴重時車輛就要向外翻或出軌。 圖8-54為外軌抬高計算示意圖。 RVShP2100 外軌抬高的方法是墊厚外軌下面的道渣。值。外軌抬高的漸變段距離d2（100300h第頁112022-2-44雙軌曲線線路軌中心距的加寬雙軌曲線線路軌中心距的加寬 當車輛在曲線段運行時，為防止雙向行駛的車輛相撞，雙軌曲線線路的軌道中心距應適當加寬，如圖8-55所示為曲線段車體的外伸 和內(nèi)移 。 12RSLB8221RSB822 L車輛長度，車輛長度，m； SB車輛軸距，車輛軸距，m； R曲線半徑，曲線半徑，m。AL2SBL1CD1DA2BB111C2C2C22L2RR1第頁122022-2-411.2.

6、2 道岔的概念道岔的概念 （1道岔的構造道岔的構造 道岔的構造如圖所示，它主要有岔尖、基本軌、轍岔、護輪軌、轉(zhuǎn)轍器等部件構成。 1岔尖；2基本軌；3轍岔；4護輪軌；5拉桿；6轉(zhuǎn)轍器123456 道岔是使車輛由一條線路轉(zhuǎn)駛到另一條線路的裝置，它是交岔點軌道運輸線路連接系統(tǒng)中的基本元件。第頁132022-2-4第頁142022-2-4 （1岔尖是道岔的最重要的零件，它的作用是引導車輛向主線或岔線運行。 （2轍岔由岔心和翼軌鉚接或焊接而成，其作用是防止礦車掉道，保證乍輪輪緣能順利通過，并引導車輛行駛方向的一組軌道。 （3轉(zhuǎn)轍曲線是位于岔尖和轍岔之間的一段曲線。 （4轍岔岔心角簡稱轍岔角是道岔的最重要

7、參數(shù)。用它的半角余切的1/2表示道岔號碼M，即221ctgM 窄軌道岔的號碼M分為2、3、4、5和6號五種，按8-24式可求得其相應的轍岔角應分別為280420、185530、1415、112516和93138?？梢?，M越大，越小，道岔曲線半徑R和曲線長度就越大，車輛就越平穩(wěn)。 （5護輪軌是防止車輛在轍岔上脫軌而設置的一段內(nèi)軌。第頁152022-2-4 （2道岔的類型 道岔的類型按其分岔型式可分成單開道岔、對稱道岔和渡線道岔三大類型。分別以拼音字母“DK”、“DC和“DX表示。巷道交岔點使用的道岔是單開道岔與對稱道岔，其技術特征和適用條件見表11-1。 道岔的每一種類型由按規(guī)矩和軌型不同共有五

8、個系列，即615、618、624、918和924。其中第一個數(shù)字6或9表示軌距為600或900；而后兩個數(shù)字表示軌型為15kg/m或18kg/m或24kg/m。再接著寫橫桿連接一位數(shù)字，表示道岔號碼。再接著寫橫桿連接一個兩位的數(shù)值，表示曲率半徑。600第頁162022-2-4表11-1 單開、對稱道岔技術特征及適用條件第頁172022-2-4 道岔的每一個系列按轍岔號碼M和道岔的曲線半徑不同又分成55個型號，如DK615-4-12、DC618-3-12、DX924-4-1519左等。 在線路設計的平面圖中，道岔是用計算簡圖表示的。 圖11-2 窄軌道岔結構與計算簡圖對照圖（a單開道岔；（b對稱

9、道岔；a轍岔中心至道岔起點的距離；b轍岔中心至道岔終點的距離；L道岔長度第頁182022-2-4 baabs1Lxbbaas1L（c渡線道岔 DX924-4-1519左）第頁192022-2-4（3道岔的選擇原則道岔的選擇原則 1與基本軌的軌距相適應。與基本軌的軌距相適應。 2與基本軌的軌型相適應。與基本軌的軌型相適應。 3與行駛車輛的類別相適應。與行駛車輛的類別相適應。 4與行車速度相適應。與行車速度相適應。第頁202022-2-4 1交岔點支護范圍的確定交岔點支護范圍的確定 （1錨噴支護交岔點屬于規(guī)定的加強支護工程，因此其錨噴參數(shù)應按大斷面最大寬度TM選取上限值。分支巷道加強支護的長度，自

10、柱墩起35m(計算時，取為2m)。 （2） 對于砌碹交岔點，巷道凈寬度是由小到大漸變的，在巷道寬度變化的長度內(nèi)，按最大寬度選取拱壁厚度。分支巷道拱壁厚度，按各自的凈寬度選取。 （3柱墩的寬度一般為500mm，長度一般為13m，通常取2m。對光面爆破完整地保留了原巖體的柱墩，可按支護厚度考慮，不另加長度。11.2.3 交岔點支護范圍、工程量及材料消耗量交岔點支護范圍、工程量及材料消耗量第頁212022-2-4 確定交岔點平面尺寸，就是要定出交岔點擴大斷面的起點和柱墩的位置，即交岔點斜墻的起點至柱墩的長度，定出交岔點最大斷面處的寬度，并計算出交岔點單項工程的長度。 在設計前，應首先確定各條巷道的斷

11、面及主巷與支巷的關系，并以下述條件作為設計交岔點平面尺寸的已知條件：所選道岔的a、b、a值，支巷對主巷的轉(zhuǎn)角；各條巷道的凈寬度、B1 、B2、B3及其軌道中心線至柱墩一側邊墻的距離b1，b2、b3。此外，尚需確定往墩的寬度(一般取500mm)，軌道的曲率半徑R。 交岔點的種類很多，在表8-2中列出了六類交岔點的計算圖和計算公式。第頁222022-2-4 第頁232022-2-4第頁242022-2-4第頁252022-2-4第頁262022-2-4第頁272022-2-4第頁282022-2-4 2交岔點工程量及材料消耗量計算 一種是將交岔點按不同斷面分為幾個計算段，求出每段掘進體積，然后相加

12、(包括柱墩)； 另一種是近似計算，其精度能滿足工程需要，在施工中廣泛應用，具體算法按下圖進行。（1體積計算 )()(2132111SSgSSLYSVTM（2各種材料的消耗量)()(2132111VVgVVLYVVTM（3柱墩端壁材料消耗量 TSSSVTM)(32 （4粉刷面積計算 nnnnTMnnnSSSgSSLYSV)()(213211（5錨桿數(shù)量，金屬網(wǎng)面積 第頁292022-2-411.2.4 交岔點施工交岔點施工 1穩(wěn)定圍巖交岔點的施工 在穩(wěn)定和穩(wěn)定性較好的巖層中，交岔點可采用用全斷面一次掘進法，隨掘隨錨噴或先錨后噴，一次完成。第頁302022-2-4 2中等穩(wěn)定圍巖交岔點施工 在中等

13、穩(wěn)定巖層中，或巷道斷面較大時，可先將一條巷道掘出，并將邊墻先行錨噴，余下周邊噴上一層厚3050mm的混凝土或砂漿巖石條件差對，可加打錨桿)作臨時支護，然后回過頭來再刷幫挑頂，隨即進行錨噴。 采用砌碹支護的交岔點，開始以全斷面由主巷向支巷方向掘砌，至斷面較大處，改用以小斷面向兩支巷掘進架設棚式臨時支架維護頂板，掘過柱墩端面2m，先將此2 m砌好，然后再回過頭來，由小斷面向柱墩進行刷砌，最后在岔口封頂并做好柱墩端面(齊臉，迎險)。第頁312022-2-43穩(wěn)定性較差巖層中的交岔點施工 在穩(wěn)定性較差的巖層中，可采用先掘砌好柱墩再刷砌擴 大斷面部分的方法。 圖11.7 穩(wěn)定性較差巖層中的交岔點的施工順

14、序 a正向掘進；b反向掘進 第頁322022-2-44穩(wěn)定性差的松軟巖層中交岔點的施工在穩(wěn)定性差的松軟巖層中掘進交岔點時，不允許一次暴露的面積過大，可采用導硐施工法如圖11.8所示 圖11.8 穩(wěn)定性差的松軟巖層中交岔點導硐法施工順序 a正向施工法；b反向施工法 第頁332022-2-411.2.5 交岔點施工實例交岔點施工實例 1工程概況 某礦-520m水平井底車場，巷道底板埔設300mm厚的C30混凝土，在混凝土中埋設24kg/m鋼軌運輸線路，軌距900mm,軌面與巷道底板平齊。 交岔點的結構形式均為牛鼻子交岔點，除煤層中的交岔點采用砌碹支護外，其余均采用錨網(wǎng)噴支護。錨桿采用162300m

15、m樹脂錨桿，間排距600mm600mm；金屬網(wǎng)采用5mm鋼筋焊接，網(wǎng)孔150mm150mm；噴射混凝土強度等級C20，噴厚200mm。 交岔點位置的巖性一般為粉細砂巖，以粉砂巖為主，具水平層理，裂隙發(fā)育，局部破碎，圍巖穩(wěn)定性較差。第頁342022-2-42交岔點施工（1正向施工 根據(jù)頂板的破碎程度，選用無頂后底的正臺階法施工圖11.9a施工順序為；如果頂板破碎，則將頂板一分為二，先施工其中一側，然后再施工另一側，采用一掘一支多次成巷的施工方式圖11.9b），施工順序為I ；遇到斷面大而頂板破碎情況時，則將頂板一分為三，先施工中間導硐，然后再施工兩側圖11. 9c）。（2反向施工 當采用反向施工

16、時，無沿主巷施工至斜墻起點，然后再登矸挑頂刷大斷面，最后施工分支巷，仍采用一掘一支多次成巷的施工方法。第頁352022-2-4 井底車場號交岔點圖11.10長度為25. 39m，其中變斷面的長度為17.39m，最大斷面掘進寬度10.42m，掘進高度6.31m，掘進斷面53.8，最小解決斷面17.2。該交岔點經(jīng)過的巖層主要為3下煤層的頂板灰黑色黏土巖、泥巖、粉細砂巖和3下煤層煤等。圍巖的穩(wěn)定性為 級，采用錨網(wǎng)噴支護。第頁 該交岔點采用正向施工法。施工時先從斜墻起點開始向牛鼻子施工，逐步擴大和挑高斷面。因斷面大，采用分層施工法，先拱后墻，并根據(jù)斷面的變化情況，將整個變斷面處分為，三個階段(圖11.

17、11)。在第階段中，由于斷面跨度不太大，上分層采用圖11. 9a所示的做法，在打眼后一次起爆，然后進行及時支護；在第階段中，由于跨度加大，于是采用圖11. 9b所示的做法，將上分層分兩次爆破和兩次支護，即其中一半爆破后，及時進行錨網(wǎng)噴支護，然后再施工另一半；在第階段中，由于上分層的斷面寬度很大，因此，采用圖11.9c所示的做法，分三次爆破和支護。362022-2-4第頁372022-2-411.3 硐室施工硐室施工 硐室特點硐室特點 1硐室的斷面大而且變化多，長度則比較短，使得大硐室的斷面大而且變化多，長度則比較短，使得大型施工機械在此施展。型施工機械在此施展。 2硐室往往與其他硐室、巷道相毗

18、連，加之硐室本身硐室往往與其他硐室、巷道相毗連，加之硐室本身結構復雜，故其受力狀態(tài)比較復雜且不易準確分析，施工難結構復雜，故其受力狀態(tài)比較復雜且不易準確分析，施工難度較大，若圍巖穩(wěn)定性差，則更須注意施工安全。度較大，若圍巖穩(wěn)定性差，則更須注意施工安全。 3硐室的服務年限長，工程質(zhì)量要求高，不少硐室還硐室的服務年限長，工程質(zhì)量要求高，不少硐室還要澆筑機電設備的基礎、預留管線溝槽、安設起重梁等，故要澆筑機電設備的基礎、預留管線溝槽、安設起重梁等，故施工時要精心安排，確保工程規(guī)格和質(zhì)量。施工時要精心安排，確保工程規(guī)格和質(zhì)量。 井巷工程中，斷面尺寸比一般巷道或井筒大的工程稱為硐室。第頁382022-2

19、-411.3.1 巷道硐室施工方法巷道硐室施工方法 （1全斷面施工法 全斷面施工法是按硐室的設計掘進斷面全斷面施工法是按硐室的設計掘進斷面一次將硐室掘出，與巷道施工方法基本相一次將硐室掘出，與巷道施工方法基本相同。有時因硐室較高，打頂部炮眼比較困同。有時因硐室較高，打頂部炮眼比較困難，全斷面可實行多次打眼和爆破，即先難，全斷面可實行多次打眼和爆破，即先在硐室斷面的下部打眼爆破，暫不出矸，在硐室斷面的下部打眼爆破，暫不出矸，站在虛矸堆上再打硐室斷面的上部炮眼，站在虛矸堆上再打硐室斷面的上部炮眼，爆破后清除部分矸石，隨之進行臨時支護，爆破后清除部分矸石，隨之進行臨時支護，然后再清除全部矸石并支護兩

20、幫，從而完然后再清除全部矸石并支護兩幫，從而完成一個掘進循環(huán)。根據(jù)硐室的長度和斷面成一個掘進循環(huán)。根據(jù)硐室的長度和斷面大小等施工條件，可采用掘砌單行作業(yè)或大小等施工條件，可采用掘砌單行作業(yè)或平行作業(yè)等作業(yè)方式。平行作業(yè)等作業(yè)方式。 這種施工方法，常用于圍巖穩(wěn)定，斷面這種施工方法，常用于圍巖穩(wěn)定，斷面不是特別大的硐室。全斷面一次掘進硐室不是特別大的硐室。全斷面一次掘進硐室的高度，以不超過的高度，以不超過45m為宜。為宜。 第頁392022-2-4 1兩側導硐施工法兩側導硐施工法 兩側導硐施工法，是在松軟破碎巖層中采用的一種安全兩側導硐施工法，是在松軟破碎巖層中采用的一種安全有效的施工方法。這種方

21、法是從硐室底板開始，在兩側墻部有效的施工方法。這種方法是從硐室底板開始，在兩側墻部超前開掘兩個小導硐，逐步向上擴大超前開掘兩個小導硐，逐步向上擴大(如下圖所示如下圖所示)。 （2導硐施工法導硐施工法 這種施工方法多用于松軟破碎地帶，在穩(wěn)定巖層中施工這種施工方法多用于松軟破碎地帶，在穩(wěn)定巖層中施工特大斷面特大斷面(如如50)的硐室時也可采用。的硐室時也可采用。 第頁402022-2-42中央下導硐施工法中央下導硐施工法 當硐室采用錨噴支護時，用中央下導硐(圖8-43)，先挑頂 后開幫的順序施工。 砌碹支護的硐室，適用中央下導硐先開幫后挑頂?shù)捻樞蚴┕?-44）。 第頁412022-2-4 3頂部導

22、硐施工法 此法施工順序如圖8-46所示。先掘頂部導硐1，超前5m用以探明地質(zhì)情況，隨之臥底2，再落后15m左右開幫3。此時整個拱部已經(jīng)掘出，便可進行拱部的錨噴或砌碹4。然后再臥中心底部5。最后刷幫6與砌墻7。第頁422022-2-4（3分層施工法 1正臺階工作面(下行分層)施工法 根據(jù)硐室的全高，整個斷面可分為23層，每層的高度以1.82.0m為宜，最大不要超過3m。 分層施工法是將硐室沿其高度分為幾個分層，采用自上向下或自下向上分層施工，以便于操作的施上作業(yè)方法。分層施工法一般適用于圍巖穩(wěn)定或中等穩(wěn)定、斷面較大的硐室。第頁432022-2-4 2倒臺階工作面倒臺階工作面(上行分層上行分層)施

23、工法施工法 正臺階工作面施工法比較安全可靠；倒臺階法挑頂爆正臺階工作面施工法比較安全可靠；倒臺階法挑頂爆破效率高，裝巖方便。兩者都適用于圍巖比較穩(wěn)定、整體破效率高，裝巖方便。兩者都適用于圍巖比較穩(wěn)定、整體性比較好的巖層。其中先拱后墻下行分層法的適應范圍更性比較好的巖層。其中先拱后墻下行分層法的適應范圍更廣，在較松軟的巖層中也可應用。廣，在較松軟的巖層中也可應用。 第頁442022-2-411.3.2 井筒硐室施工方法井筒硐室施工方法（1馬頭門的施工方法馬頭門的施工方法 1當井筒掘進到馬頭門上方510m處，暫停掘進，先將上段井壁砌好。 2井筒繼續(xù)下掘，可以隨井筒同時將馬頭門掘出，也可以將井筒一次

24、掘夠深度或只掘至馬頭門下方的混凝土壁圈處。 3由下向上砌筑井壁至馬頭門的底板高處。 4逐段施工馬頭門。1234410567899110 井筒硐室有馬頭門和箕斗裝載載室，它井筒硐室有馬頭門和箕斗裝載載室，它們是煤礦井底車場與副井、主井井筒直接們是煤礦井底車場與副井、主井井筒直接相連的兩個主要硐室。相連的兩個主要硐室。第頁452022-2-4 當馬頭門處圍巖比較堅硬 穩(wěn)定時，掘進時可以用錨噴作為臨時支護。為加快馬頭門施工的速度，可安排與井筒同時自上而下施工。圖11-18。第頁462022-2-4 （2箕斗裝載硐室施工 1箕斗裝載硐室與井筒同時施工 2箕斗裝載硐室與井筒順序施工 3箕斗裝載硐室與主井

25、井口永久 建筑平行施工。 馬頭門與井筒順序施工是指先掘砌完整個井筒，再返上來施工馬頭門。順序施工最突出的優(yōu)點是馬頭門施工不占用井筒施工工期，使井筒可提前到底。后期的馬頭門施工，也可能和其他工程平行。第頁1箕斗裝載硐室與井筒同時施工472022-2-4 當井筒掘至硐室上方4-6m處時停止掘進，并將上段井壁砌好，再繼續(xù)下掘井筒至硐室位置。若圍巖比較穩(wěn)定，則井筒工作面與硐室工作面錯開一茬炮的高度(1.5-2.0m)，如圖11. 19a所示，同時自上而下分層施工，并保持井筒工作面始終超前。若圍巖穩(wěn)定性差，硐室各分層可與井筒交替施工，如圖11.19b所示。硐室爆破下來的矸石扒放到井筒中裝提出井。 這種施工方法具有充分利用鑿井設備這種施工方法具有充分利用鑿井設備進行硐室施工，效率高、進度快、安全性進行硐室施工，效率高、進度快、安全性好和硐室施工前的準備工作較少的優(yōu)點，好和硐室施工前的準備工作較少的優(yōu)點，但是硐室施工占用了井筒工期，拖延了井但是硐室施工占用了井筒工期，拖延了井筒到底的時間。筒到底的時間。第頁482022-2-4第頁 2箕斗裝載硐室與井筒順箕斗裝載硐室與井筒順序施工序施工