巷道斷面施工圖設(shè)計(jì)

第一章巷道斷面施工圖設(shè)計(jì)第一節(jié)、選擇巷道斷面形狀巷道斷面形狀選擇，主要應(yīng)考慮巷道所處位置及穿過(guò)圍巖性質(zhì)、作用在巷道上地壓力大小和方向、巷道用途及其服務(wù)年限、選取支架材料和支護(hù)方式（要考慮到支護(hù)成本）、巷道掘進(jìn)方法和采取掘進(jìn)設(shè)備等原因，也能夠參考鄰近礦井同類巷道斷面形狀及其維護(hù)情況等。依照本課程設(shè)計(jì)所給數(shù)據(jù)及要求，此次設(shè)計(jì)選取半圓拱型雙軌運(yùn)輸大巷圖表SEQ圖表\*ARABIC1-1半圓拱形巷道斷面第二節(jié)、確定巷道凈斷面尺寸《煤礦安全規(guī)程》要求：巷道凈斷面必須滿足行人、運(yùn)輸、通風(fēng)和安全設(shè)施及設(shè)備安裝、檢修、施工需要。所以，巷道斷面尺寸主要取決于巷道用途，存放或經(jīng)過(guò)他機(jī)械、器材或運(yùn)輸設(shè)備數(shù)量與規(guī)格，人行道寬與各種安全間隙以及經(jīng)過(guò)巷道風(fēng)量等。巷道凈寬度確實(shí)定巷道凈寬度，是指巷道兩側(cè)內(nèi)壁或錨桿露出長(zhǎng)度終端之間水平距離。對(duì)于梯形巷道，當(dāng)其內(nèi)通行礦車、電機(jī)車時(shí)，凈寬度是指車輛頂面水平巷道寬度；當(dāng)巷道內(nèi)不通行運(yùn)輸設(shè)備時(shí)，凈寬度是指白底板起1．6m水平巷道寬度。運(yùn)輸巷道凈寬度，由運(yùn)輸設(shè)備本身外輪廓最大寬度和《煤礦安全規(guī)程》所要求人行道寬度及關(guān)于安全間隙相加而得。巷道安全間隙不應(yīng)小于表1-2中要求。表格SEQ表格\*ARABIC1-2巷道安全間隙表項(xiàng)目要求數(shù)值/mm人行側(cè)從道砟面起1.6m高范圍內(nèi)設(shè)備與拱、壁間綜采礦井1000其余礦井800非人行側(cè)設(shè)備與拱、壁間綜采礦井500其余礦井300移動(dòng)變電站或平板車上綜采設(shè)備最突出部分與拱、壁間300與輸送機(jī)間700人車停車地點(diǎn)人行側(cè)從道碴面起1.6m高度范圍內(nèi)設(shè)備與拱、壁間1000安設(shè)輸送機(jī)巷道輸送機(jī)與拱、壁間500兩列對(duì)開列車最突出部分間200采區(qū)裝載點(diǎn)兩列車最突出部分間700電機(jī)車架空線與巷道頂或棚梁間200導(dǎo)電弓據(jù)拱、壁間300礦車摘掛鉤地點(diǎn)兩列車最突出部分間1000導(dǎo)電弓子據(jù)管道最突出部分間300運(yùn)輸設(shè)備與管道最突出部分間300設(shè)備上面最突出部分據(jù)巷道頂或棚梁間、壁間300用架空乘人裝置運(yùn)輸人員時(shí)，蹬座中心至巷道一側(cè)距離700本課程設(shè)計(jì)所選取巷道斷面為半圓拱型雙軌運(yùn)輸大巷，按下式計(jì)算：B=a+2A1+c+t（1-1）式中B——巷道凈寬度，直至墻內(nèi)側(cè)水平距離，ma——非人行側(cè)寬度，mA1——運(yùn)輸設(shè)備最大寬度，mc——人行側(cè)寬度，mt——雙軌運(yùn)輸巷中，兩輛對(duì)開列車最突出部分之間距離，m查表2．2知ZK7—9／550電機(jī)車寬A1＝1360mm、高h(yuǎn)＝1550mm，1t礦車寬880mm、高1150mm。依照《煤礦安全規(guī)程》，取巷道人行道寬c＝840mm、非人行道一側(cè)寬a＝400mm。查表2．3知該巷雙軌中線距b＝1600mm，則兩電機(jī)車之間距離為1600-(1360／2十1360／2)mm＝240mm>200mm故巷道凈寬度：B＝a1十b十c1＝（400十1360／2)十1600mm十(1360／2十840)mm＝1080+1600+1520=4200mm巷道凈高度確實(shí)定矩形、梯形巷道凈高是指自道碴面或底板起至頂梁或頂部噴層面、錨桿露出長(zhǎng)度終端高度；拱形巷道凈高度是指自道碴面起至拱頂內(nèi)沿或錨桿露出長(zhǎng)度終端高度?！睹旱V安全規(guī)程》第二十一條要求，主要運(yùn)輸巷道和主要風(fēng)巷凈高，自軌面起不得低于2m；架線電機(jī)車運(yùn)輸巷道凈高必須符合規(guī)程關(guān)于要求。第三百五十六條要求，電機(jī)車架空線懸掛高度，自軌面算起在行人巷道內(nèi)、車場(chǎng)內(nèi)以及人行道與運(yùn)輸巷道交叉地方不得小于2m；在不行人巷道內(nèi)不得小于1.9m；在井底車場(chǎng)內(nèi)，從井底到乘車場(chǎng)大于2.2m。電機(jī)車架空線和巷道頂或頂梁之間距離不得小于0.2m。對(duì)于采區(qū)(盤區(qū))內(nèi)上山、下山和平巷凈高不得低于2m，薄煤層內(nèi)不得低于1.8m。確定拱形巷道凈高度，主要是確定它拱高和自底板起壁(墻)高。H＝h0+h3-hb(1-2)式中H——拱形巷道凈高度，m；h0——拱形巷道拱高，m；h3——拱形巷道壁高，m；hb——巷道內(nèi)道碴高度，按表2．11選取，m。拱高h(yuǎn)0確實(shí)定拱高度常以巷道凈寬比來(lái)表示(稱為高跨比)。半圓拱拱高h(yuǎn)0、拱半徑只均為巷道凈寬1／2，即h0＝R＝B／2；所以，h0=B/2=4200/2=2100mm。半圓拱半徑R=h0=2100mm。2）巷道壁高h(yuǎn)3確實(shí)定拱形巷道壁高h(yuǎn)3是指自巷道底板至拱基線垂直距離(圖2.2)。為了滿足行人安全、運(yùn)輸通暢以及安裝和檢修設(shè)備、管纜需要，拱形巷道壁高h(yuǎn)3，設(shè)計(jì)要求按架線電機(jī)車導(dǎo)電弓頂端與巷道拱壁問(wèn)最小安全間隙要求、接管道裝設(shè)高度要求、按人行高度要求、按1.6m高度人行寬度要求以及校設(shè)備上緣至拱壁最小安全間隙要求等5種情況，按圖2.4、圖2.5和表2.5中公式計(jì)算，并取其最大者。對(duì)于架線電機(jī)車運(yùn)輸巷道，通常按其中架線電機(jī)車導(dǎo)電弓子和管道裝設(shè)高度要求計(jì)算即能滿足設(shè)計(jì)要求；其余如礦車運(yùn)輸、僅鋪設(shè)輸送機(jī)或無(wú)運(yùn)輸設(shè)備巷道，通常只按行人高度要求計(jì)算即可滿足設(shè)計(jì)要求，但在人行道范圍內(nèi)(1.8m以下)．不得架設(shè)管、線和電纜。上述計(jì)算出壁高h(yuǎn)3值，必須按只進(jìn)不舍標(biāo)準(zhǔn)，以0.1m進(jìn)級(jí)。按架線式電機(jī)車導(dǎo)電弓子要求確定h3。由表2.5中半圓拱形巷道壁高公式得h3≥h4+hc-式中h4——軌面起電機(jī)車架線高度，按《煤礦安全規(guī)程》取h4＝mm；hc——道床總高度，查表2.9選30kg／m鋼軌，再查表2.11得hc＝410mm，道碴高度hb＝220mm；n——導(dǎo)電弓子距拱壁安全間距，取n＝300mm；K——導(dǎo)電弓子寬度之半，K＝718mm／2＝359mm，K＝360mm；b1——軌道中線與巷道中線間距，b1＝B／2-a1＝4200mm／2—1080mm＝1020mm。故h3≥mm+410mm-mm=1156mm按管道裝設(shè)要求確定h3。h3≥h5+h7+hb-式中h5——碴面至管子底高度，按《煤礦安全規(guī)程》取h5＝1800mmh7——管子懸吊件總高度，取h7＝900mm；m——導(dǎo)電弓子距管子間距，取m＝300mm；D——壓氣管法蘭盤直徑，D＝335mm；b2——軌道中線與巷道中線間距，b2＝B/2-C1=4200/2-1520=580mm;故h3≥1800mm+900mm+220mm-=1361mm；(3)按人行高度要求確定h3h3≥1800+hb-式中，j——距壁j處巷道有效高度大于1800mm。j≥100mm，通常取j＝200mm。故h3≥1800mm+220mm-=1126mm綜上計(jì)算，并考慮一定余量，確定該巷道壁高為h3＝1561mm。則巷道高度H＝h3-hb+h0=1561mm-220mm+2100mm=3441mm。巷道凈斷面面積由表2．6得凈斷面積S＝B(0.39B十h2)式中h2——道碴面以上巷道壁高，h2＝h3-hb＝1561mm-220mm＝1341mm。故S＝4200(O.39×4200十1341)mm2＝12511800mm2＝12.5m2凈周長(zhǎng)P＝2.57B十2h2＝2.57×4200mm十2×1341mm＝13476mm=13.5m第三節(jié)、風(fēng)速驗(yàn)算巷道經(jīng)過(guò)風(fēng)量是依照對(duì)整個(gè)礦井生產(chǎn)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)求解得到。當(dāng)經(jīng)過(guò)該巷道風(fēng)量確定后，斷面越小，風(fēng)速越大。風(fēng)速過(guò)大，不但會(huì)揚(yáng)起煤塵，影響工人身體健康和工作效率，而且易引發(fā)煤塵爆炸事故。為此，《煤礦安全規(guī)程》要求廣各種不一樣用途巷道所允許最高風(fēng)速(表2.8)。同時(shí)，為使礦井增產(chǎn)留有余地和經(jīng)濟(jì)風(fēng)速要求，通常不選取表2.8中所列最高風(fēng)速。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在不違反《煤礦安全規(guī)程》情況下，按照《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，礦井主要進(jìn)風(fēng)巷風(fēng)速通常小于6m／s，為礦井增產(chǎn)留有余地。按下式進(jìn)行風(fēng)速驗(yàn)算：v=≤vmax式中v——經(jīng)過(guò)該巷道風(fēng)速，m／s；Q——依照設(shè)計(jì)要求經(jīng)過(guò)該巷道風(fēng)量，m3／s；S——巷道凈斷面面積，m2；vmax——該巷道允許經(jīng)過(guò)最大風(fēng)速，按表2．8確定，m／s。通常對(duì)低瓦斯礦井，按前述方法所設(shè)計(jì)出巷道凈斷面尺寸均能滿足通風(fēng)要求。不過(guò)，對(duì)高瓦斯礦井往往不能滿足。這時(shí)，巷道凈斷面尺寸就需要依照允許巷道最高風(fēng)速和《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求最高風(fēng)速要求來(lái)進(jìn)行計(jì)算。查表2.8，知vmax＝8m／s，已知經(jīng)過(guò)大巷風(fēng)量Q＝48m3／s，代入式(2．6)得故v===3.84m/s<8m/s第四節(jié)、選擇道床參數(shù)道床參數(shù)是指鋼軌型號(hào)、軌枕規(guī)格和道碴高度。1)鋼軌型號(hào)鋼軌型號(hào)是以每米長(zhǎng)度質(zhì)量來(lái)表示。煤礦慣用鋼軌型號(hào)是15，22，30和38kg／m。鋼軌型號(hào)是依照巷道類型、運(yùn)輸方式及設(shè)備、礦車容積和軌距來(lái)選取。2)軌枕規(guī)格軌枕類型和規(guī)格應(yīng)與選取鋼軌型號(hào)相適應(yīng)。礦井多使用鋼筋泥凝土軌枕和木軌枕，個(gè)別地點(diǎn)也有用鋼軌枕?；炷淋壵碇饕糜诰总噲?chǎng)、運(yùn)輸大巷、上(下)山和中巷；木軌枕主要用于道岔等處；鋼軌枕主要用于固定道床。因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土軌枕具備很好抗裂性和耐久性，同時(shí)具省構(gòu)件剛度大、節(jié)約木料、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，所以應(yīng)大力推廣使用。3)道碴高度道碴道床由鋼軌及其連接件、軌枕、道碴等組成，道碴道床鋪設(shè)如圖2．6所表示。道碴道床優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單，輕易更換，工程造價(jià)較低，有一定彈性和良好排水性，并有利于軌道調(diào)平。但在生產(chǎn)過(guò)程中，煤、巖粉灑落在道床上之后，使其彈性降低，排水受到妨礙，可能影響機(jī)車正常運(yùn)行。但只要加強(qiáng)維修，這種道床完全能夠滿足機(jī)車運(yùn)行要求。在井底車場(chǎng)、主要運(yùn)輸大巷和有電機(jī)車通行巷道通常都應(yīng)使用道碴道床。本設(shè)計(jì)依照該巷道經(jīng)過(guò)運(yùn)輸設(shè)備，已選取30kg/m鋼軌，其道床參數(shù)hc、hb分別為410mm和220mm，道碴面至軌面高度ha=hc-hb=410-220=190mm，采取鋼筋混凝凝土軌枕。第五節(jié)、選擇支護(hù)參數(shù)通常應(yīng)依照巷迫類型和用途，巷道服務(wù)年限，圍巖物理和力學(xué)性質(zhì)以及支架材料特征、起源等原因，綜合分析選擇合理支護(hù)形式。支護(hù)形式確定后，即可進(jìn)行支護(hù)參數(shù)選擇。支護(hù)參數(shù)是指各種支架規(guī)格尺寸，如礦用工字鋼和u型鋼型號(hào)，錨噴支護(hù)錨桿類型、長(zhǎng)度、直徑、間距和排距，噴射強(qiáng)凝土厚度與標(biāo)號(hào)等。采取錨噴支護(hù)，依照巷道凈寬4.2m、穿過(guò)中等穩(wěn)定巖層即屬=3\*ROMANIII類圍巖、服務(wù)年限大于l0年等條件，確定選取錨固可靠、錨固力大樹脂錨桿，桿體為∮18mm螺紋鋼，每孔安裝兩個(gè)樹脂藥卷，錨團(tuán)長(zhǎng)度≥700mm，設(shè)計(jì)錨固力≥80kN。錨桿長(zhǎng)度2．0m，成方形布置，其間排距0.80m×0.80m，托板為8mm厚150mm×150mm方形鋼板。噴射層T1＝l00mm，分兩次噴射，每次各噴50mm厚，故支護(hù)厚度T＝T1＝l00mm。第六節(jié)、確定管線布置依照生產(chǎn)需要，巷道內(nèi)需要敷設(shè)諸如壓風(fēng)管、排水管、供水管、動(dòng)力電線、照明和通信電線等管道和電纜。管纜布置，主實(shí)是以確保安全和便于安裝、檢修。為標(biāo)準(zhǔn)管道布置管纜布置，主實(shí)是以確保安全和便于安裝、檢修本設(shè)計(jì)管子懸吊在人行道一側(cè)，電力電纜掛在非人行道一側(cè)，通信電纜掛在管子上方，如圖2．9所表示。第七節(jié)、確定水溝參數(shù) (1)水平巷道及傾角小于160傾斜巷道水溝，通常布置在人行側(cè)；當(dāng)非人行側(cè)有適當(dāng)空間時(shí)，亦可布置；應(yīng)盡員防止穿越軌道或輸送機(jī)。(2)在傾角大于160巷道中，當(dāng)涌水量小或巷道較窄時(shí)，水溝與人行臺(tái)階對(duì)在巷道同側(cè)平行或重合布置；當(dāng)涌水量較大或巷道較寬時(shí)，水溝和人行臺(tái)階可分設(shè)在巷道兩側(cè)。應(yīng)大于0.3m。(3)金屬或水支架巷道水溝為使立柱牢靠和流水通暢，水溝小線與立柱之間距離應(yīng)大丁0.5m，或者水溝與立柱最小距離應(yīng)大于0.3m(圖2．7)。(4)專用排水巷道、中間設(shè)人行道巷道、有底鼓巷道和鋪設(shè)整體道床巷道，水溝也可布量在巷道中間。(5)巷道橫向水溝，通常應(yīng)布置在含水層下方、上(下)山下部車場(chǎng)上方、帶式輸送機(jī)接頭閑空下方或出水點(diǎn)處。(6)在水平和傾斜砌殖巷道中，可將沿水溝一例巷道基礎(chǔ)加寬50mm以上，方便搭設(shè)水溝蓋板，同時(shí)應(yīng)使水溝底板掘進(jìn)面比巷道基礎(chǔ)淺50——100mm。(7)在傾角小于或等于l0o。行人及車輛來(lái)往頻繁主要巷道，水溝上面要加設(shè)蓋板，蓋板頂面應(yīng)與道碴面平齊。為行人方便，大巷及傾角小于150上(下)山水溝，通常設(shè)置蓋扳。其規(guī)格及材料消耗量見表2.12。蓋板寬度通常比水溝凈寬加寬150mm，主要巷道水溝蓋扳寬度應(yīng)小于500mm。蓋板通常為鋼筋混凝土須制板，每質(zhì)量不宜超出35kg，厚度不應(yīng)小于50mm，可用設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)不低于Cl8混凝土、Φ6直徑冷拔3號(hào)鋼筋進(jìn)行制作。無(wú)運(yùn)輸設(shè)備巷道、傾角大于15上(下)山和采區(qū)巷道水溝通?？刹辉O(shè)蓋板。已知經(jīng)過(guò)該巷道水量為160m3/h，現(xiàn)采取水溝坡度為3%0，查表2.12得水溝深400mm，水溝寬400mm、水溝凈斷面積0.16m2；水溝掘進(jìn)斷面積0.203m2，每米水溝蓋板用鋼筋1.633kg、混凝土0.0276m3，水溝用混凝土0.133m3。第八節(jié)、確定巷道掘進(jìn)斷面尺寸巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面尺寸加上允許掘進(jìn)超挖誤差值δ(75mm)，即可求算出巷道計(jì)算掘進(jìn)斷面尺寸。所以，在計(jì)算布置錨桿巷道周長(zhǎng)、噴射混凝土周長(zhǎng)和粉刷面積周長(zhǎng)時(shí)，就應(yīng)用比原設(shè)計(jì)凈寬大2δ計(jì)算凈寬作為計(jì)算基礎(chǔ)，方便確保巷道施工時(shí)材料應(yīng)有消耗量。巷道凈尺寸加上支護(hù)和道床參數(shù)后，便可取得巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)尺寸，進(jìn)而求算出巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面積。半圓拱形巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面積S巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)寬度B=4200mm+2100mm=4000mm巷道計(jì)算掘進(jìn)寬度B=4000+275mm=4150mm巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)高度H=3441mm+220mm+100mm=3761mm巷道計(jì)算掘進(jìn)高度H=3761mm+75mm=3836mm巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面面積S=4000mmmm=12484000mm=12.5m2巷道計(jì)算掘進(jìn)斷面面積S=4150mmmm=13194925mm2=13.19m2取S=13.19m第九節(jié)、編制巷道斷面特征表和每米巷道材料消耗量表（一）巷道斷面特征表格SEQ表格\*ARABIC2-2運(yùn)輸大巷特征圍巖類型斷面面積/m設(shè)計(jì)掘進(jìn)尺寸/mm噴射厚度/mm錨桿/mm凈周長(zhǎng)/m凈斷面設(shè)計(jì)掘進(jìn)寬