礦井運(yùn)輸與提升 礦井軌道

2023/2/51第一章礦井軌道2023/2/521.1軌道結(jié)構(gòu)軌道不僅是電機(jī)車、礦車的運(yùn)行軌跡，同時(shí)也是回電電流的導(dǎo)體。軌道線路應(yīng)力求平直，在拐彎的地方，在可能的情況下盡可能采用較大的曲線半徑，減少列車運(yùn)行阻力，同時(shí)避免過(guò)多的線路起伏，以免增加列車運(yùn)輸?shù)睦щy。

礦井軌道是由上部建筑和下部建筑所組成。上部建筑包括鋼軌、軌枕、道床和聯(lián)接零件；下部建筑就是巷道底板。2023/2/53（1）鋼軌鋼軌斷面一般是工字形，鋼軌由軌頭、軌腰和軌底組成。如圖1-1所示。作用是引導(dǎo)車輛運(yùn)行，而且直接承受載荷，并經(jīng)軌枕將載荷傳遞給道床及巷道底板。鋼軌的型號(hào)是以每米長(zhǎng)度的重量（kg/m）表示。見表1-1。圖1-11.1軌道結(jié)構(gòu)2023/2/54表1-1礦用標(biāo)準(zhǔn)鋼軌的規(guī)格鋼軌型號(hào)(kg/m)斷面尺寸(mm)斷面面積(mm2)理論質(zhì)量(kg/m)標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度(m)高底寬頂寬腰寬輕軌8655425710768.425~101180.566327143111.206~10159176377188014.726~101890804010230718.067~1224107925110.9312424.467~12重軌381341146813495038.73312.5431401147014.5570044.65312.5,252023/2/55表1-2運(yùn)輸量與機(jī)車質(zhì)量、礦車容積、軌距、軌型的一般關(guān)系運(yùn)輸量(萬(wàn)t/a)機(jī)車質(zhì)量(t)礦車容積(m3)軌距(mm)鋼軌型號(hào)(kg/m)＜81.50.5~0.660088~151.5~30.6~1.26008~1115~303~70.7~1.260011~1530~607~101.2~2.060015~1860~10010~142.0~4.0600,76218~24100~20014,10、20雙機(jī)車牽引4.0~6.0762,90024~38＞20014,10、20雙機(jī)車牽引＞6.0762,900382023/2/56（2）軌枕作用：固定和支承鋼軌，使兩根鋼軌始終保持一定的距離，防止軌道產(chǎn)生橫向和縱向移動(dòng)，保持軌道的穩(wěn)定性，并將鋼軌的壓力較均勻地傳遞給道床。1.1軌道結(jié)構(gòu)軌枕有木質(zhì)的、鋼筋混凝土的和金屬的三種。軌枕間距一般小于0.8m。兩根鋼軌接頭處應(yīng)懸空，且軌枕間距應(yīng)較一般間距縮短一些。各種軌枕的優(yōu)缺點(diǎn)：

木質(zhì)的、鋼筋混凝土的。2023/2/57木質(zhì)軌枕的優(yōu)缺點(diǎn)木質(zhì)軌枕的能很好地保證軌道的穩(wěn)定性；加工制作方便；具有足夠的強(qiáng)度和彈性，鋼軌在軌枕上的固定簡(jiǎn)便等；但木質(zhì)軌枕容易腐朽，所以，通常應(yīng)進(jìn)行防腐處理，以延長(zhǎng)它的使用年限。木軌枕規(guī)格見表1-3。2023/2/58表1-3木軌枕規(guī)格軌距(mm)軌型(kg/m)長(zhǎng)度(mm)寬度(mm)高度(mm)上寬下寬60015、1812001200150120150150120120241200120016013016016014014076215、1815001500150120150150120120241500150016013016016014014090015、18160016001501201501501201202416001600160130160160140140允許偏差±20-10-10±102023/2/59鋼筋混凝土軌枕的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：鋼筋混凝土軌枕使用壽命長(zhǎng)，維修費(fèi)用少；抗壓強(qiáng)度高；抗腐蝕性能好；取材和制造均方便。缺點(diǎn)：重量大、導(dǎo)電；增大軌道的整體剛度；鋪設(shè)及修理的勞動(dòng)強(qiáng)度大。1.1軌道結(jié)構(gòu)2023/2/510表1-4鋼筋混凝士軌枕主要規(guī)格軌型(kg/m)軌枕厚度(mm)頂面寬度(mm)底面寬度(mm)長(zhǎng)度(mm)軌距600軌距762軌距90011、151301201401200181301601801200181501802001350241451702001700381451702001700為節(jié)省寶貴的木材資源，主要運(yùn)輸巷道盡可能用鋼筋混凝土軌枕，為了減少鋼筋混凝土的導(dǎo)電性，可在墊板和軌枕之間放置絕緣板，例如橡膠、壓縮木板和夾布膠木等制成的絕緣墊。鋼筋混凝士軌枕主要規(guī)格見表1-4。2023/2/511（3）道床

作用：分壓作用。將軌枕下的壓力分散并傳于路基，使路基面的應(yīng)力均勻并小于其容許強(qiáng)度；約束軌道框架。提供道床阻力以約束軌道框架，保持軌道的方向、高低等幾何位置；增彈減振。提供軌道所需要的彈性和阻尼，衰減列車通過(guò)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)，排水。道床所使用的透水性材料，可提供良好的排水性能，對(duì)提高路基的承載能力有著重要的作用；方便維修養(yǎng)護(hù)。軌道在行車中產(chǎn)生的不平順及方向不良可以通過(guò)調(diào)整枕下碎石加以整治。2023/2/512要求：道床材料必須質(zhì)地堅(jiān)韌，吸水度低，不易風(fēng)化，不易破碎。最好的道床料是碎石。碎石料度為20~40mm。道床應(yīng)有適當(dāng)厚度，以使路基面受力均勻且基面應(yīng)力小于其容許限度。（3）道床2023/2/513（4）聯(lián)接零件

聯(lián)接零件的用途是在縱向把鋼軌接在一起，并將鋼軌固定在軌枕上。聯(lián)接零件有魚尾板（道夾板）、螺栓、墊板及道釘。鋼軌接頭是軌道最薄弱的地方。1.1軌道結(jié)構(gòu)2023/2/5141.2軌距和軌道的坡度軌距是指直線軌道上兩條鋼軌軌頂內(nèi)側(cè)垂直平面間的距離；見圖1-2。我國(guó)金屬礦井下的標(biāo)準(zhǔn)軌距為600mm、762mm和900mm。圖1-2（1）軌距2023/2/515（2）軌道的坡度軌道線路的坡度是線路縱斷面上相鄰兩點(diǎn)的高度差與這兩點(diǎn)間的水平距離之比，通常以千分?jǐn)?shù)表示；設(shè)一條線路的起點(diǎn)標(biāo)高為H1（m），終點(diǎn)標(biāo)高為H2（m），兩點(diǎn)間的線路水平距離為L(zhǎng)（m），則這條線路的平均坡度（ip）為：2023/2/516（2）軌道的坡度軌道線路的坡度主要是由井下排水的需要決定的，一般為3‰~10‰。如果坡度小于3‰，巷道排水較困難；坡度過(guò)大，電機(jī)車將難以牽引車組上坡運(yùn)行，而且制動(dòng)困難、不安全、軌道與車輛輪緣磨損嚴(yán)重。1.2軌距和軌道的坡度最理想的軌道線路坡度就是等阻坡度。在設(shè)計(jì)井下軌道線路時(shí)，一般按3‰的坡度考慮。思考題：為什么井下的巷道或者說(shuō)軌道不是水平的而需有一定的坡度？2023/2/5171.3彎道和道岔1.3.1彎道（1）彎道的表示彎道特征要素用中心角α、曲線半徑R、曲線段弧長(zhǎng)L、切線長(zhǎng)度T等參數(shù)來(lái)表示，在設(shè)計(jì)圖中應(yīng)集中標(biāo)注并標(biāo)出曲線的中心O。各要素之間的關(guān)系為：圖1-32023/2/5181.3.1彎道（2）最小彎道半徑車輛在彎道上運(yùn)行時(shí)，由于離心力的作用，使輪緣與軌道間的阻力增加，而離心力和彎道阻力的大小與車輛運(yùn)行速度、彎道半徑和車輛軸距等因素有關(guān)。因此，最小彎道半徑應(yīng)根據(jù)車輛運(yùn)行速度和軸距大小來(lái)確定。

當(dāng)轉(zhuǎn)角小于或等于90°，兩軸車輛的運(yùn)行速度小于1.5m/s時(shí)，最小彎道半徑不得小于軸距的7倍；運(yùn)行速度大于1.5m/s時(shí)，最小彎道半徑不得小于軸距的10倍；運(yùn)行速度大于3.5m/s時(shí)，最小彎道半徑不得小于軸距的15倍。當(dāng)轉(zhuǎn)角大于90°時(shí)，最小彎道半徑均按大于軸距的10~15倍計(jì)算。2023/2/519（3）軌距加寬1.3彎道和道岔情況一在彎道上運(yùn)行的車輛，由于車軸是固定在車架上，不可能與彎道半徑取得一致方向，所以容易發(fā)生軌頭將車輪緣楔住以及車輛運(yùn)行阻力和磨損劇烈增加的現(xiàn)象。1.3.1彎道

加寬軌距時(shí)，外軌不動(dòng)，只將內(nèi)軌向彎道曲線中心方向移動(dòng)規(guī)定的距離。軌距的加寬是在與曲線段兩端相銜接的直線逐漸進(jìn)行的，到曲線段與直線段的切點(diǎn)上。從直線段開始加寬軌距點(diǎn)起到直線段與曲線段的切點(diǎn)為止的線路長(zhǎng)度，稱為軌距加寬遞減距離。軌距加寬遞減距離一般按軌距加寬值的100~300倍計(jì)算。2023/2/520表1-5軌距加寬值（mm）彎道半徑(m)軸距（mm）4005006008001000110012001300140016004101055101020855101525301255510152025253015551015152020253020551010151515202525551010101515203010101010151540510101010152023/2/5211.3.1彎道（4）外軌抬高情況二當(dāng)車輛行經(jīng)彎道時(shí)，將產(chǎn)生作用于車輛重心的離心力，使車輪輪緣擠壓外軌或內(nèi)軌。其結(jié)果加劇了輪緣和鋼軌的磨損，并使運(yùn)行阻力增加，嚴(yán)重時(shí)將發(fā)生脫軌甚至翻車事故。為了消除離心力的上述影響，應(yīng)將彎道外軌抬高，使車輛在彎道運(yùn)行時(shí)，離心力與礦車重量的合力垂直軌道平面，如圖1-4所示。這樣就使車輛不再受橫向力作用的影響而順利通過(guò)彎道。2023/2/522圖1-4（4）外軌抬高2023/2/5231.3.1彎道（4）外軌抬高外軌抬高的方法是增加外軌下面的道床厚度。在鋪設(shè)與彎道外軌兩端銜接的直線段鋼軌時(shí)，應(yīng)將它作成3‰～10‰的下坡，在整個(gè)彎道內(nèi)保持計(jì)算的外軌抬高量。用3‰～10‰的下坡所鋪的這段鋼軌長(zhǎng)度，稱為外軌抬高遞減距離。外軌臺(tái)高遞減距離一般按外軌抬高量的100～300倍計(jì)算。2023/2/5241.3彎道和道岔情況三當(dāng)車輛在彎道上運(yùn)行時(shí)，車箱中心線的兩端點(diǎn)就凸出于軌道中心線之外；車箱中心線中點(diǎn)偏移于軌道中心線內(nèi)側(cè)。圖1-51.3.1彎道2023/2/525一般情況下，曲線段兩軌道線路中心線間距可按兩直線段線路中心線間距再加寬300mm。曲線段巷道的凈寬，通常對(duì)其外側(cè)和內(nèi)側(cè)分別加寬200mm和100mm。加寬的范圍除曲線段外，尚應(yīng)包括與其相鄰的一段直線巷道。圖1-5（5）軌道中心線間距及巷道加寬1.3.1彎道2023/2/526軌道線路是由若干直線段和曲線段聯(lián)接而成，線路的聯(lián)接通常都用道岔。道岔是引導(dǎo)單個(gè)礦車或列車從一條線路駛向另一條線路的轉(zhuǎn)向裝置。（1）道岔的種類按線路間的相對(duì)位置，道岔可分為單開道岔、對(duì)稱道岔、渡線道岔和菱形道岔等。見圖1-6。圖1-61.3.2道岔2023/2/527單開道岔菱形道岔雙開道岔組合道岔2023/2/528某礦地面運(yùn)輸軌道中的手動(dòng)道岔按操作方法不同，道岔分為手動(dòng)的和機(jī)械操縱的道岔、彈簧道岔和遠(yuǎn)距離操縱的道岔等。2023/2/529（2）道岔的型式道岔標(biāo)號(hào)是用軌距、軌型、道岔型號(hào)及道岔曲線半徑等表示。例如，624-1/4-12右（左）道岔，6表示軌距為600mm，24指軌型為24kg/m，1/4是道岔型號(hào)，12指道岔曲線半徑為12m，右表示右開道岔（左表示左開道岔）。（3）單開道岔的構(gòu)造（見圖1-6）主要有：尖軌、基本軌、轉(zhuǎn)轍器、過(guò)渡軌、護(hù)輪軌、轍岔。1.3彎道和道岔

1.3.2道岔2023/2/530圖1-6單開道岔示意圖

1—尖軌；2—基本軌；3—轉(zhuǎn)轍器；4—過(guò)渡軌；5—護(hù)輪軌；6—轍岔2023/2/531圖1-6中的α角是轍岔岔心角。為了便于計(jì)算和制造，通常用轍岔型號(hào)M表示轍岔的技術(shù)特征。用岔心角的半角正切值的兩倍表示道岔型號(hào)M，即：常用的道岔型號(hào)有1/3、1/4和1/5等三種。

警沖標(biāo)是用來(lái)指示車輛停車時(shí)相鄰兩條線路的最小安全距離，以防止停留在該線路上的車輛與鄰線路上的車輛發(fā)生側(cè)面沖撞的標(biāo)志。超過(guò)警沖標(biāo)以后，相鄰兩車彼此都在對(duì)方的安全限界之外，不會(huì)發(fā)生刮蹭現(xiàn)象。（1-2）1.3.2道岔2023/2/532(4)道岔的選擇選擇道岔時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：與基本軌的軌距相適應(yīng)。如基本軌的軌距是600mm，就應(yīng)選用600mm軌距的道岔；選用762mm及900mm軌距時(shí)也一樣。