巷道端面設(shè)計.ppt

1、1,2020/10/8,井巷工程,第3章巷道斷面設(shè)計,2,2020/10/8,2巷道斷面設(shè)計,2.1 巷道斷面形狀,2.2 巷道斷面尺寸,2.3 巷道斷面內(nèi)水溝設(shè)計和管線布置,2.4 巷道斷面設(shè)計示例,習(xí) 題,3,2020/10/8,2道斷面設(shè)計,一、巷道斷面設(shè)計原則 巷道斷面設(shè)計主要是選擇斷面形狀和確定斷面尺寸。 設(shè)計的原則是：在滿足安全、生產(chǎn)和施工要求的條件下， 力求提高斷面利用率，取得最佳的經(jīng)濟效果。,二、巷道斷面設(shè)計的內(nèi)容和步驟 選擇巷道斷面形狀、確定巷道凈斷面尺寸，并進行風(fēng) 速驗算； 根據(jù)支架參數(shù)和道床參數(shù)計算出巷道的設(shè)計掘進斷面 尺寸，并按允許的超挖值求算出巷道的計算掘進斷面尺寸；

2、 布置水溝和管纜； 繪制巷道斷面施工圖，工程量表、材料消耗量一覽表。,支架參數(shù),5,2020/10/8,2.1 巷道斷面形狀,一、巷道斷面形狀 二、影響巷道斷面選擇的因素,6,2020/10/8,一、巷道斷面形狀,按構(gòu)成的輪廓線分兩種： 折線型：矩形、梯形、不規(guī)則形； 曲線型：直墻拱形(如三心拱形、半圓拱形、圓弧拱形)以及 圓形、封閉拱形、橢圓形等。見圖 3-1 巷道斷面形狀。,7,2020/10/8,一、巷道斷面形狀,8,2020/10/8,二、影響巷道斷面選擇的因素,作用在巷道上的地壓大小和方向在選擇巷道斷面形狀時起主要作用。,巷道用途和服務(wù)年限也是選擇巷道斷面形狀不可缺少的重要因素。 需

3、要風(fēng)量大的礦井，選擇通風(fēng)阻力小的斷面和支護方式，有利于安全和具有經(jīng)濟效益。 礦區(qū)的支架材料和習(xí)慣使用的支護方式，也直接影響巷道斷面形狀的選擇； 掘進方法和掘進設(shè)備對于巷道斷面形狀的選擇也有一定影響。 各因素密切聯(lián)系而又互相制約，條件、要求不同，影響因素的主次位置就會發(fā)生變化。,9,2020/10/8,10,2020/10/8,11,2020/10/8,2.2 巷道斷面尺寸,一、巷道凈寬度的確定 二、巷道的凈高度 三、巷道的凈斷面面積 四、巷道風(fēng)速驗算 五、巷道設(shè)計和計算掘進斷面面積,12,2020/10/8,13,2020/10/8,14,2020/10/8,15,2020/10/8,16,2

4、020/10/8,直墻拱形巷道的凈寬度系指巷道兩側(cè)內(nèi)壁或錨桿露出長度終端之間的水平間距。,矩形巷道的凈寬度，系指巷 道兩側(cè)內(nèi)壁或錨桿露出長度終 端之間的水平間距。,梯形巷道，當(dāng)其內(nèi)通行礦車、 電機車時，凈寬系指車輛頂面水平 的巷道寬度；當(dāng)其內(nèi)不通行運輸設(shè) 備時，凈寬系指自底板起1.6m高水 平的巷道寬度。,17,2020/10/8,以直墻拱形巷道為例： Ba十2A1十c十t,A1運輸設(shè)備的最大寬度(表1-1)，m；a非人行道側(cè)寬度 c人行道的寬度 ；t運輸設(shè)備最突出部分之間的間距 （具體數(shù)值見煤礦安全規(guī)程）,18,2020/10/8,一、巷道凈寬度的確定(續(xù)),巷道安全間隙表,21,2020/

5、10/8,巷道非行人側(cè)的寬度不得小于0.3m（綜合機械化礦井為0.5m); 巷道內(nèi)安設(shè)輸送機時，輸送機與巷幫支護的距離不得小于0.5m; 輸送機機頭和機尾與巷幫支護的距離應(yīng)滿足設(shè)備檢查和維修的需要，并不得小于0.7m; 巷道內(nèi)移動變電站或平板車上綜采設(shè)備的最突出部分，與巷幫支護的距離不得小于0.3m；. 新建礦井、生產(chǎn)礦井新掘運輸巷的一側(cè)，從巷道道碴面起1.6m的高度內(nèi)，必須留有寬0.8m（綜合機械化采煤礦井為1m）以上的人行道，管道吊掛高度不得低于1.8m； 在雙軌運輸巷中，2列列車最突出部分之間的距離，對開時不得小于0.2m，采區(qū)裝載點不得小于0.7m，礦車摘掛鉤地點不得小于1m。,23,

6、2020/10/8,計算確定巷道凈寬后，還需要檢查是否能滿足掘進機械化裝載和鋪設(shè)臨時雙軌調(diào)車以及運輸綜采支架時所需最小凈寬度的要求。 拱形斷面的主要運輸巷道凈寬度，綜采礦井不宜小于3.0m，其他礦井不宜小于2.2m，其他巷道凈寬度不宜小于2.0m； 矩形巷道斷面寬度不宜小于2.0m； 梯形巷道斷面頂部凈寬度不宜小于1.8m。 巷道的凈寬度必須滿足從道渣面起1.6m的高度內(nèi)，留有寬度不小于0.8m的人行道，否則重新設(shè)計。,24,2020/10/8,25,2020/10/8,彎道處要加寬: 在確定曲線段巷道凈寬度時，內(nèi)側(cè)和外側(cè)均要加寬0.2m。 曲線段巷道加寬范圍： 除曲線段外，用礦車運輸時與曲線

7、段兩端相聯(lián)的各長2m的直線段也要加寬；用電機車運輸時曲線兩端直線段加寬長度為3.0m。,26,2020/10/8,雙軌巷道中心線加寬,雙軌巷道對開列車車輛之間應(yīng)有足夠的安全間隙，兩條平行軌道的中線距可按表12選取；,雙軌巷道中心線加寬,28,2020/10/8,二、巷道的凈高度,1矩形、梯形巷道：自渣面或 底板到頂梁或頂部噴層面、錨桿露 出長度終端的高度。,2拱形巷道凈高：自渣面至拱 頂內(nèi)沿或錨桿露出長度終端的高 度。,巷道凈高的一般規(guī)定,主要運輸巷道和主要風(fēng)巷的凈高，自軌面起不得低于2.0m； 架線式電機車運輸巷道的凈高必須符合規(guī)程有關(guān)要求 電機車架空線的懸掛高度，自軌面起在行人的巷道內(nèi)、車

8、場內(nèi)以及人行道與運輸巷道交叉的地方不得小于2.0m;在不行人的巷道內(nèi)不得低于1.9m；在井底車場內(nèi)，從井底到乘車場不小于2.2m。 電機車架空線和巷道頂和頂梁之間的距離不得小于0.2m； 對于采區(qū)（盤區(qū)）內(nèi)的上山、下山和平巷的凈高不得小于2.0m，薄煤層內(nèi)的不得低于1.8m。,29,2020/10/8,梯形巷道的凈高度,滿足上述規(guī)定確定 按照表2.4所列公式確定,30,2020/10/8,拱形巷道凈高度,主要是確定凈拱高和自底板起的墻高。 H=h0+h3-hb H拱形巷道凈高； h0拱形巷道拱高； h3拱形巷道墻高； hb巷道內(nèi)道碴高度。,32,2020/10/8,33,2020/10/8,拱

9、高h0常與巷道凈寬的比來表示（高跨比）：半圓拱：h=R=B/2， 墻高h3自巷道底板至拱基線的距離： 架線電機車導(dǎo)電弓子頂端兩切線交點處與巷道拱壁間最小安全間隙； 管道的裝設(shè)要求；人行高度要求；1.6m高度人行道寬度；設(shè)備上緣至拱 壁間最小安全間隙。,34,2020/10/8,35,2020/10/8,36,2020/10/8,一般，架線電機車運輸?shù)南锏?，按其中架線電機 車導(dǎo)電弓子和管道裝設(shè)要求計算即能滿足要求；其它 如礦車運輸、僅鋪設(shè)輸送機或無運輸設(shè)備的巷道一般 只按行人高度要求即能滿足要求，但在人行道范圍 1.8m以下，不得架設(shè)管線和電纜。 以上計算的墻高h3值，必須按只進不舍的原則， 以

10、0.1m進級。,二、巷道的凈高度(續(xù)),37,2020/10/8,1矩形巷道凈斷面積：SBH B巷道凈寬； H巷道凈高。 2梯形巷道凈斷面積：S(B1+B2)H/2； B1、B2巷道頂梁、底板處凈寬； H巷道凈高。 3半圓拱巷道：SB(0.39B+h2) h2渣面起巷道壁的高度。 4圓弧拱巷道： SB(0.24B+h2),三、巷道的凈斷面面積,38,2020/10/8,矩形巷道,39,2020/10/8,梯形巷道,40,2020/10/8,半圓拱形巷道,41,2020/10/8,圓弧拱形巷道,43,2020/10/8,四、巷道風(fēng)速驗算,生產(chǎn)礦井的巷道通常兼作通風(fēng)用，因此還要進行最優(yōu)的風(fēng)速 驗算

11、： V通過巷道的風(fēng)速， Q通過巷道的風(fēng)量， Vmax巷道允許通風(fēng)的最高風(fēng)速，ms。,煤礦安全規(guī)程規(guī)定如右表，煤礦工業(yè)設(shè)計規(guī)范規(guī)定：礦井主要進風(fēng)巷的風(fēng)速一般不大于6ms； 輸送機巷道采區(qū)風(fēng)巷一般不大于4ms。設(shè)計時，應(yīng)在不違反煤礦安全規(guī)程的原則下，按規(guī)范要求確定巷道斷面，以留有余地。,44,2020/10/8,五、巷道設(shè)計和計算掘進斷面積,1支護參數(shù)的選擇 2道床參數(shù)的選擇 3巷道設(shè)計掘進斷面積 4巷道計算掘進斷面積,45,2020/10/8,1支護參數(shù)的選擇,支護是影響煤礦技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)和安全生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)問 題，長期以來，棚式支架和磚石、混凝土砌碹是支護的主 要形式，近年來，金屬支架和錨噴支護

12、得到發(fā)展。支架參 數(shù)的選取，就是確定坑木的直徑、金屬和鋼筋混凝土構(gòu)件 的斷面高度以及背板厚度、噴層的厚度或錨桿外露的長 度，所有這些只寸的選取方法，將在第6章中介紹,46,2020/10/8,2道床參數(shù)的選擇,道床參數(shù)是按選取的鋼軌型號、軌忱規(guī)格和道碴厚度確定的。 鋼軌型號是根據(jù)巷道類型、運輸方式及礦車容積來選取。 軌枕：軌枕的類型和規(guī)格應(yīng)與選用的鋼軌型號相適應(yīng)。 道床：一股采用堅硬的碎石或不易自燃的矸石或卵石做道碴，顆粒度以 2040mm為宜。,47,2020/10/8,鋼軌軌枕型號,48,2020/10/8,3巷道設(shè)計掘進斷面積,巷道凈尺寸加上支架、道床參數(shù)使可得到巷道的設(shè) 計掘進尺寸，從

13、而求得巷道設(shè)計掘進斷面積。 半圓拱巷道：S1=B1（0.39B1+h3）； B1拱形巷道掘進寬度；h3墻高； 圓弧拱巷道：S1=0.24B2+1.27BT+1.57T2+B1h3； B巷道凈寬；T墻厚； 梯形巷道：S1=（B3+B4）H1/2； B3、B4頂梁、底梁設(shè)計掘進寬度； H1設(shè)計掘進高度。,49,2020/10/8,4巷道計算掘進斷面積,考慮到巷道在施工內(nèi)出現(xiàn)超挖觀象，因此，設(shè)計掘進斷面尺寸應(yīng) 加上允許超挖值(矩形、梯形棚子)，作為計算掘進斷面尺寸。并以此計 算出巷道的掘進工程量和支爐材料消耗經(jīng)。,50,2020/10/8,第三 節(jié) 巷道斷面內(nèi)水溝設(shè)計和管線布置,一、水溝設(shè)計 二、管

14、線布置,51,2020/10/8,一、水溝設(shè)計,1位置：一般布置在人行道一側(cè)，少穿越運輸線路。有時候放中間 。 2施工要求： 平巷水溝坡度可取35，或與巷道的坡度相同，但一般不小于3，以利于水流通暢。 運輸大巷的水溝可用混凝土澆筑，也可用鋼筋屈凝土預(yù)制成構(gòu)件，然后送到井下鋪設(shè)，服務(wù)年限短，排水量小的巷道其水溝可不用支護。 棚式支架巷道水溝一側(cè)的邊緣距棚腿距不小于300mm，圖37 。 為了行人方便，主要運輸大巷和傾角小于15斜巷的水溝，應(yīng)鋪放鋼筋混凝上預(yù)制蓋板，蓋扳頂面要與巷道渣面齊平。 常用的水溝斷面形狀有對稱倒梯形、半倒梯形和矩形。各種水溝斷面尺寸應(yīng)根據(jù)水溝流量，坡度，支護材料和斷面形狀等

15、因素決定，常用的水溝斷面和尺寸見圖36、和表313。 為了使巷道內(nèi)不積水，巷道橫向水溝的一側(cè)也應(yīng)有2的坡度，并在 水溝的側(cè)面壁上每隔一定距離開設(shè)50的瀉水孔。,52,2020/10/8,一、水溝設(shè)計(續(xù)),53,2020/10/8,二、管線布置,1管道通常應(yīng)部置在人行道一側(cè)，也可布置在非人行道一側(cè)。管道架設(shè) 可采用管墩架設(shè)、托架固定或錨桿懸掛等方式。若架設(shè)在人行道上 方， 管道而其下部與道渣面或水溝蓋板面保持1.8m和1.8m以上的距離，若架設(shè) 在水溝上，應(yīng)以不妨礙清理水溝為原則。 2在架線式電機車運輸巷道內(nèi)，不要將管道直接置于巷道底板上（用 管墩架設(shè)），以免電流腐蝕管道。管道與運輸設(shè)備之間必

16、須留有不小于 0.2m的安全距離。 3通信電纜和電力電纜不宜設(shè)在同一側(cè)。如受條件限制設(shè)在同一側(cè)時， 通信電纜應(yīng)設(shè)在動力電纜上方0.1m以上的距離處以防電磁場作用干擾通訊 信號。 4高壓電纜和低壓電纜在巷道同側(cè)布置時，相互之間距離應(yīng)大于0.1m以 上；同時高壓電纜之間、低壓電纜之間的距離不得小于50mm，以便摘掛 方便。 5電纜與管道在同一側(cè)敷設(shè)時，電纜要懸掛在管道上方并保持0.3m以上 的距離。 6電纜懸掛高度應(yīng)保證當(dāng)?shù)V車掉道時不會撞擊電纜，或者電纜發(fā)生墜落 時，不會落在軌道上或運輸設(shè)備上。,54,2020/10/8,二、管線布置(續(xù)),55,2020/10/8,第四節(jié) 巷道斷面設(shè)計示例,例題

17、) 某煤礦，年設(shè)計能力為90萬t，低瓦斯礦井，中央分列式通風(fēng)，井 下最大涌水量為320m3/h。位。通過該礦第一水平東翼運輸大巷的流水量 為160m3/h，采用ZK106/250架線式電機車牽引1.5噸礦車運輸，該大巷 穿過中等穩(wěn)定的巖層，巖石堅固性系數(shù)f =46，需通過的風(fēng)量為8m3/s。 巷道內(nèi)敷設(shè)一道直徑為200mm的壓風(fēng)管和一趟直徑為l00mm的水管。試 設(shè)計運輸大巷直線段的斷面。,一、選擇巷道斷面形狀、 年產(chǎn)90萬噸礦井的第一水平運輸大巷，一股眼務(wù)年限在20年以上，采 用 600mm軌距雙軌運輸?shù)拇笙?，其凈寬?m以上，又穿過中等穩(wěn)定的 巖層，故選用鋼筋砂漿錨稈與噴射混凝土支護，半圓

18、拱形斷面。,56,2020/10/8,二、確定巷道斷面尺寸 確定巷道凈寬度B 查表3-2知ZK106/250電機車寬A1=1060，高h=1550；1.5噸礦車寬 1050，高1150。 根據(jù)煤礦安全規(guī)程，取巷道人行道寬C=840，非人行道一側(cè)寬 a=400。又查表3-3知本巷雙軌中心線b=1300，兩電機車之間的距離 為：1300-（1060/2+1060/2）=240 故巷道凈寬度B=a1+b+c1=a+2A1+C+t=400+21060+240+840=3600。 確定巷道拱高h0 半圓拱巷道拱高h0=B/2=3600/2=1800，半圓拱半徑=h0=3600/2=1800 確定巷道壁高

19、h3 按架線電機車導(dǎo)電弓子要求確定h3 由表3-6中半圓拱巷道墻高公式得,第四節(jié) 巷道斷面設(shè)計示例 (續(xù)),58,2020/10/8,半圓拱形巷道,59,2020/10/8,2.按管道裝設(shè)要求確定h3,第四節(jié) 巷道斷面設(shè)計示例(續(xù)),3.按人行高度要求確定h3,綜上計算，并考慮一定的余量，確定本巷道壁高為h3=1800。則巷道高度H=h3-hb+h0=1800-200+1800=3400。,60,2020/10/8, 確定巷道凈斷面面積S和凈周長P 由表3-8得凈斷面面積 S=B（0.39B+h2） 式中： h2為道碴面以上巷道壁高，h2= h3-hb=1800-200=1600。 故S=36

20、00（0.393600+1600）=10814002=10.8 凈周長P=2.57B+2h2=2.573600+21600=12500=12.5m 用風(fēng)速校核巷道凈斷面面積 查表3-9，知Vmax=8m/s，已知通過大巷風(fēng)量Q=28m3/s，計算得：,第四節(jié) 巷道斷面設(shè)計示例(續(xù)),設(shè)計的大巷斷面面積、風(fēng)速沒超過規(guī)定，可以使用。,m/s,61,2020/10/8, 選擇支護參數(shù) 本巷道采用錨噴支護，根據(jù)巷道凈寬3.6m、穿過中等穩(wěn)定巖層即屬類 圍巖、服務(wù)時間大于l0年等條件，得錨噴支護參數(shù)；錨桿長1.8m，間距 a=0.780.8m，排距a=0.8m，錨桿直徑d=18，噴射混凝土層厚T1 =l

21、00mm，而錨桿露出長度T2=50mm。故支護厚度T=T1=100。 選擇道床參數(shù) 根據(jù)本巷道通過的運輸設(shè)備，選用24kg/m的鋼軌，其道床參數(shù)hc、hb分 別為360和200，道渣至軌面高度ha=hc-hb=360-200=160。采用鋼 筋混凝土軌枕。 確定巷道掘進斷面面積 巷道設(shè)計掘進寬度B1=B+2T=3600+2100=3800。 巷道計算掘進寬度B2= B1+2=3600+275=3950。 巷道設(shè)計掘進高度H1=H+hb+T=3400+200+100=3700。 巷道計算掘進高度H2=H1+=3700+75=3775。 巷道設(shè)計掘進斷面面積S1=B1（0.39B1+h3）=380

22、0（0.393800+1800）=124716002，取S1=12.5。 巷道計算掘進斷面面積S2=B2（0.39B2+h3）=3950（0.393950+1800）=131940752，取S2=13.2。,第四節(jié) 巷道斷面設(shè)計示例 (續(xù)),62,2020/10/8,三、布置巷道內(nèi)水溝和管線 已知通過本巷道的水量為160m3/h，采用水溝坡度為0.3%，查表3-12得： 水溝深400、水溝寬400，水溝凈斷面面積0.16；水溝掘進斷面面 積0.203，每米水溝蓋板用鋼筋1.633kg、混凝土0.0276m3，水溝用混凝 土0.133m3。 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3-8所示。 四、