礦山設(shè)計(jì)原理第三章

礦山設(shè)計(jì)原理（地下開采部分3）3.井底車場3.1井底車場的概念井底車場是位于開采水平、連接井筒和井下主要運(yùn)輸巷道的一組巷道和硐室的總稱；它擔(dān)負(fù)著轉(zhuǎn)運(yùn)礦石、廢石、人員、材料及設(shè)備的任務(wù)，同時(shí)又是設(shè)置井下各種硐室設(shè)施之處。井底車場結(jié)構(gòu)示意圖1-翻籠硐室2-貯礦倉3-箕斗裝載硐室4-清理井底斜巷5-等候室6-馬頭門7-水泵房8-中央變電所9-水倉10-清淤絞車硐室11-機(jī)車修理硐室12-調(diào)車室3.井底車場3.1井底車場的概念下面我們以豎井井底車場為例了解井底車場的結(jié)構(gòu)（井底車場的線路和硐室）和功能。井底車場的線路由重車線、空車線、繞道以及其它輔助線路組成。1.重車線重車線是存放從采場來的重車的軌道，包括主井重車線和副井重車線，它的位置在翻車機(jī)（用箕斗提升時(shí)）或罐籠（用罐籠提升時(shí)）之前。2.空車線空車線是存放從罐籠替換出來的空車、或經(jīng)過翻車機(jī)卸載后的空車的軌道。如需暫時(shí)存放從地面運(yùn)至井下的材料車和裝有機(jī)械設(shè)備的車輛，可以在副井空車道一側(cè)設(shè)置材料車支線。3.繞道繞道是連接主、副井的空、重車線和主要運(yùn)輸巷道的軌道。4.調(diào)車線調(diào)車線亦稱調(diào)車支線，用于列車會讓（錯(cuò)車）及機(jī)車調(diào)頭。3.井底車場3.1井底車場的概念5.輔助線路輔助線路是通往各硐室的線路，如清理水倉和清理箕斗井井底的專用支線，以及通向電機(jī)車庫的支線等。井底車場中的主井的重車線與空車線、副井的重車線與空車線、以及停放材料車的材料支線，是用以儲存礦車的停車線路，又稱為儲車線路。繞道、調(diào)車支線、供礦車進(jìn)出罐籠的馬頭門線路，又稱行車線路。井底車場內(nèi)硐室的設(shè)置是根據(jù)提升、運(yùn)輸、排水和升降人員的需要而定的。通常有水泵房、水倉、變電所、候罐室（等候室）、電機(jī)車修理室等，采用箕斗提升時(shí)必須設(shè)置卸礦硐室、礦倉、裝載硐室和清理撒礦硐室及斜巷。3.井底車場3.2井底車場的分類和型式根據(jù)井型分為豎井井底車場和斜井井底車場。豎井井底車場的主要型式：1.按使用的提升設(shè)備：罐籠井井底車場箕斗井井底車場罐籠箕斗混合井井底車場2.按礦車運(yùn)行系統(tǒng)：環(huán)形式其特點(diǎn)是在車場內(nèi)空重列車不在同一軌道上作相向運(yùn)行。

折返式其特點(diǎn)是井筒或翻車機(jī)的兩側(cè)均敷設(shè)軌道，一側(cè)進(jìn)重車另一側(cè)出空車，空車經(jīng)過另敷的平行線路或原線路（改變礦車首尾方向）返回。盡頭式其特點(diǎn)是在井筒一側(cè)敷設(shè)軌道，因此進(jìn)車、出車，空、重車線和調(diào)車線均在井筒一側(cè)。3.按車場線路和運(yùn)輸大巷的相對關(guān)系，環(huán)形式井底車場又有：平行式、斜交式和垂直式等三種布置形式。

以上各種型式的不同組合，就形成了各種各樣的井底車場布置方案。3.井底車場3.2井底車場的分類和型式（續(xù)）根據(jù)井型分為豎井井底車場和斜井井底車場。（續(xù)）斜井井底車場的主要型式：按提升方式可分為串車提升井底車場、斜井臺車井底車場、箕斗提升井底車場和帶式輸送機(jī)提升井底車場等型式。（箕斗提升井底車場和帶式輸送機(jī)提升井底車場與豎井箕斗提升井底車場相似，因?yàn)橹饕堑V車卸載系統(tǒng)）串車提升井底車場是最具斜井特色而又最常用的井底車場。串車提升井底車場又分為：甩車道井底車場斜井中段吊橋井底車場吊橋式甩車道井底車場。串車提升井底車場的功能是實(shí)現(xiàn)礦車組由平巷運(yùn)輸轉(zhuǎn)入井筒提升。3.井底車場3.3豎井井底車場型式的選擇3.3.1選擇井底車場的原則1.井底車場的通過能力應(yīng)大于礦井生產(chǎn)能力，并有30%以上的富裕量；2.調(diào)車簡單、安全、方便，彎道及交叉點(diǎn)少；3.操作安全，符合規(guī)程、規(guī)范要求；4.井巷工程量小，建設(shè)投資少、速度快、時(shí)間短，便于維護(hù)，生產(chǎn)成本低；5.施工方便，有利于各井筒之間、井底車場巷道與主要運(yùn)輸巷道之間迅速貫通，從而縮短建井時(shí)間。3.3.2影響井底車場選擇的因素選擇井底車場型式時(shí)主要考慮如下因素：﹡礦井的生產(chǎn)能力﹡井筒內(nèi)提升容器的類型及其配置﹡開拓方式﹡主要運(yùn)輸巷道和井底車場內(nèi)的﹡通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)輸方式﹡礦井地面生產(chǎn)系統(tǒng)的特殊要求﹡運(yùn)輸設(shè)備類型和機(jī)械化程度﹡井底車場范圍內(nèi)井筒的數(shù)目及﹡車場內(nèi)巷道圍巖的穩(wěn)固性其相互位置等等必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行方案比較，以選擇比較經(jīng)濟(jì)合理的井底車場型式。3.井底車場3.3豎井井底車場型式的選擇3.3.2影響井底車場選擇的因素（續(xù)）根據(jù)以上影響因素選擇井底車場時(shí)可參考以下幾點(diǎn)：1.對于大中型礦井，由于年產(chǎn)量較大，一般都開鑿主副井筒，而且都布置在井田中央，主井為箕斗井，副井為罐籠井，主、副井系統(tǒng)的線路布置均為環(huán)形，構(gòu)成雙環(huán)形式井底車場。2.采用箕斗提升礦石時(shí)，用側(cè)卸式礦車運(yùn)輸，運(yùn)輸量較小時(shí)，常用折返式車場；當(dāng)運(yùn)輸量較大時(shí)，為減少摘掛作業(yè)時(shí)間也可用環(huán)形式車場。當(dāng)采用雙機(jī)車牽引的底卸式礦車時(shí)，多用折返式車場。固定式礦車常用機(jī)車調(diào)頭推、頂車組直接卸載的盡頭式車場。3.當(dāng)用罐籠井作主副井提升時(shí)，一般采用環(huán)形式車場。如圍巖不穩(wěn)固、礦井生產(chǎn)能力較小，能直接在靠近豎井外側(cè)鋪設(shè)繞道時(shí)，可以考慮采用折返式車場。4.輔助提升用的罐籠井，如廢石量不大，或礦車進(jìn)出罐籠的換車時(shí)間能滿足提升量要求時(shí)，可以采用盡頭式單面車場。3.井底車場3.4豎井井底車場線路平面布置井底車場型式確定之后，開始線路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，布置儲車線路和行車線路，以及確定各段線路的長度和坡度等。井底車場線路平面布置是根據(jù)車場運(yùn)行需要，計(jì)算各部分的具體尺寸和數(shù)據(jù)，完成車場的平面設(shè)計(jì)任務(wù)。井筒位置和井筒出車方向是井底車場平面設(shè)計(jì)中的兩個(gè)基本參數(shù)。通常在開拓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，根據(jù)地表地形和井下運(yùn)輸大巷布置綜合考慮確定井筒位置和出車方向。井筒位置以井筒中心大地坐標(biāo)的形式給出；

出車方向以方位角的形式給出。3.4.1井筒相互位置的計(jì)算當(dāng)在同一車場中有二個(gè)及以上井筒時(shí)，井筒之間的相互位置數(shù)據(jù)是井底車場平面設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。比較典型的雙環(huán)形式車場兩井筒之間有如下關(guān)系：(畫圖講解）＿＿＿＿＿＿＿

C=√(x2-x1)2+(y2-y1)2

L=C×cosθH=C×sinθy2-y1

θ=tan-1———

-α

x2-x13.井底車場3.4豎井井底車場線路平面布置3.4.2馬頭門線路的平面布置及計(jì)算采用罐籠提升時(shí)，為實(shí)現(xiàn)車輛的進(jìn)出罐籠和提高車場通過能力，通常在罐籠兩側(cè)設(shè)置一些輔助機(jī)械設(shè)備和線路，這些線路總稱為馬頭門線路。（因?yàn)槠浯蟛糠治挥隈R頭門內(nèi)）1.雙罐籠提升的馬頭門線路布置雙罐籠提升，輔助設(shè)備有搖臺、單式阻車器和復(fù)式阻車器，馬頭門線路各段線路長度如下：（先加講罐籠承接裝置）3.井底車場3.4豎井井底車場線路平面布置3.4.2馬頭門線路的平面布置及計(jì)算采用罐籠提升時(shí)，為實(shí)現(xiàn)車輛的進(jìn)出罐籠和提高車場通過能力，通常在罐籠兩側(cè)設(shè)置一些輔助機(jī)械設(shè)備和線路，這些線路總稱為馬頭門線路。（因?yàn)槠浯蟛糠治挥隈R頭門內(nèi)）1.雙罐籠提升的馬頭門線路布置雙罐籠提升，輔助設(shè)備有搖臺、單式阻車器和復(fù)式阻車器，馬頭門線路各段線路長度如下：（結(jié)合圖講）

進(jìn)車側(cè)單式阻車器輪擋至罐籠中心線的距離：

S=L0/2+L4+L3+L2

米式中：L0—罐籠底板長度，米；

L4—搖臺活動軌（即搖臂）長度，米；

L3—搖臺基本軌長度，米；

L2—單式阻車器輪擋至搖臺基本軌的距離，米，一般取L2=1.4米。3.井底車場3.4豎井井底車場線路平面布置3.4.2馬頭門線路的平面布置及計(jì)算單式阻車器輪擋至對稱道岔連接系統(tǒng)末端的距離b4：

b4≥Sz+D/2

米

b4≥b4’式中：b4’—阻車器輪擋到阻車器基本軌末端的距離，米；

SZ、D—分別為礦車的最大軸距和車輛直徑，米。一般可取b4≥2米。對稱道岔連接系統(tǒng)長度b3:按線路平面連接計(jì)算方法求出。復(fù)式阻車器前輪擋至對稱道岔基本軌起點(diǎn)的距離b2:一般取b2=1.5～2米，此段距離要保證復(fù)式阻車器的基礎(chǔ)不妨礙對稱道岔的敷設(shè)。復(fù)式阻車器前后輪擋距離b1:可從復(fù)式阻車器具體結(jié)構(gòu)尺寸獲得。出車側(cè)出車側(cè)搖臺基本軌末端至對稱道岔連接系統(tǒng)末端的距離b5:一般取b5=1.5～2米，此段距離要保證搖臺的基礎(chǔ)與道岔不相接觸，而且是礦車保持在直線段上。其它尺寸與進(jìn)車側(cè)對應(yīng)結(jié)構(gòu)尺寸相同。3.井底車場3.4豎井井底車場線路平面布置3.4.2馬頭門線路的平面布置及計(jì)算2.單罐籠提升的碼頭門線路布置單罐籠提升，一般設(shè)置的輔助機(jī)械設(shè)備有搖臺和復(fù)式阻車器時(shí)，馬頭門線路布置與前述雙罐籠相似。當(dāng)單罐籠提升使用的輔助機(jī)械設(shè)備有托臺和復(fù)式阻車器時(shí)，馬頭門線路布置按托臺安裝尺寸作相應(yīng)的計(jì)算確定：復(fù)式阻車器前輪擋至罐籠中心線間的距離為：

S=L0/2+L1+L2

米式中：L1—托臺基礎(chǔ)外伸的長度，米；

L2—復(fù)式阻車器前輪擋到托臺外伸段末端的距離，米。3.井底車場3.4豎井井底車場線路平面布置3.4.3儲車線長度的確定確定合理的儲車線長度是完成礦井產(chǎn)量，減少開拓工程量的重要因素。概念:道岔警沖標(biāo)是指道岔附近能安全停車的標(biāo)志點(diǎn)或界限標(biāo)，它是為保證安全行車而設(shè)置的。儲車線的起、終點(diǎn)如圖所示3.井底車場3.4豎井井底車場線路平面布置3.4.3儲車線長度的確定1.主井儲車線長度一般重車線取1.5～2倍列車長；空車線不小于1.5倍列車長。一般按空、重車線長度相等考慮。2.副井儲車線長度重車線取1.2～1.5倍列車長；空車線一般取1.1～1.2倍列車長。3.調(diào)車線長度一般取一列車長度再加上停車長度8～10米。4.材料線長度一般取6～8節(jié)礦車長度即可。儲車線長度也可按下式計(jì)算：

L=Knl1+l2+l3

米式中K、n、l1、l2、l3

分別為儲車系數(shù)、一列車礦車數(shù)、礦車單長、電機(jī)車長和停車長度（8～10米）。一般主井、產(chǎn)量大和不均衡性大的儲車線要采用較大的K值。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，主井空重線取K=1.5～2；副井空重線取K=1.1～1.5。3.井底車場3.4豎井井底車場線路平面布置3.4.4井底車場線路平面布置設(shè)計(jì)一、原始資料1.礦井年產(chǎn)量，階段日產(chǎn)量；2.井筒中心點(diǎn)坐標(biāo)；3.提升方式，提升容器在井筒中的布置（取自井筒斷面設(shè)計(jì)）；4.儲車線方位（即出車方向）；5.井底車場與階段石門（或運(yùn)輸大巷）之間的關(guān)系；6.電機(jī)車、礦車技術(shù)規(guī)格，電機(jī)車數(shù)量及每臺電機(jī)車所牽引的礦車數(shù)和列車總長度。二、有關(guān)參數(shù)的確定與選取1.車場型式的確定；2.鋼軌、道岔型號、彎道半徑的選??；3.主、副井儲車線長度的確定；4.井口機(jī)械及井底車場機(jī)械設(shè)備的選取。3.井底車場3.4豎井井底車場線路平面布置3.4.4井底車場線路平面布置設(shè)計(jì)三、計(jì)算步驟1.井筒相互位置及主副井儲車線間距離的計(jì)算；2.計(jì)算馬頭門線路；3.計(jì)算儲車線長度；4.計(jì)算各道岔的連接尺寸，并布置車場線路；5.利用投影法計(jì)算各段尺寸（即進(jìn)行平面幾何計(jì)算），以達(dá)到最終平面尺寸閉合。在平面布置計(jì)算時(shí)，要考慮到各段線路的坡度，并留有一定的調(diào)整余地。如坡度和儲車線長度不能滿足要求時(shí)，則要重新布置線路或改變線路結(jié)構(gòu)，甚至重新選擇井底車場型式。3.井底車場3.5豎井井底車場線路縱斷面設(shè)計(jì)(坡度設(shè)計(jì)）1.井底車場內(nèi)主要線路的坡度2.馬頭門線路坡度計(jì)算3.儲車線及繞道的坡度4.井底車場線路縱斷面閉合設(shè)計(jì)（因課時(shí)有限，本節(jié)內(nèi)容在礦山提升運(yùn)輸課講）3.井底車場3.6斜井井底車場本節(jié)僅講斜井甩車道井底車場一、甩車道車場及其結(jié)構(gòu)斜井甩車道車場是從井筒內(nèi)的軌道線路用一個(gè)道岔分出一條支線，從井筒旁側(cè)用豎曲線和平曲線與階段運(yùn)輸線路連接的井底車場。所謂甩車道是指從斜井分岔到落平點(diǎn)（起坡點(diǎn)）的一段線路。斜井傾角小于30°時(shí)，一般適宜布置甩車道車場，主提升井一般要求斜井傾角小于25°。甩車道車場由下列各部分組成：1.斜井甩車道，用它將斜井與車場連接起來，并使礦車由斜變平。一般在變平處進(jìn)行摘空車掛重車（摘掛鉤段）。2.緊接摘掛鉤段為儲車場，設(shè)有空、重車的儲車線。3.調(diào)車場，電機(jī)車在此處調(diào)頭，以便將重車推入重車線，以及進(jìn)空車線拉空車。3.井底車場3.6斜井井底車場二、甩車道的布置甩車道車場按甩車方式可分為單側(cè)甩車和兩側(cè)甩車兩種；按甩車道下部軌道布置可分為單軌布置和雙軌布置兩種。礦山最為常用的是單側(cè)甩車的雙軌布置車場，其車場線路由甩車道岔（一號道岔）、分車道岔（二號道岔）、重車線豎曲線、空車線豎曲線、重車儲車線、空車儲車線及相應(yīng)的連接線段構(gòu)成。（為保證井筒與車場連接處的井巷安全性，在車場線路的布置中可采用插入曲線段或采用曲線，從而形成了多種具體布置方案。）甩車道岔的作用是實(shí)現(xiàn)井筒軌道與車場線路的分合連接；分車道岔的作用是實(shí)現(xiàn)空、重車線的分合連接；重車線豎曲線和空車線豎曲線的作用是實(shí)現(xiàn)車場線路由斜轉(zhuǎn)平；其它線路段的作用同豎井井底車場。3.井底車場3.6斜井井底車場三、斜井及甩車道鋼軌和道岔的選擇常用的鋼軌型號為15～24公斤/米。斜井甩車道的軌型可以和平巷的軌型同級，也可以比平巷的軌型高一級。甩車道道岔型號的選擇見下表。四、斜井甩車道的參數(shù)選擇1.豎曲線半徑豎曲線式使甩車道從斜面過渡到平面的曲線。豎曲線的終點(diǎn)是起坡點(diǎn)，也就是摘掛鉤處，為了便于礦車運(yùn)行和摘掛鉤工作，豎曲線半徑應(yīng)保證串車在豎曲線處，兩相鄰礦車車箱上緣間隙不小于200毫米。豎曲線的最小半徑可根據(jù)礦車結(jié)構(gòu)尺寸，通過幾何關(guān)系計(jì)算求得。常用的豎曲線半徑為15～20米。3.井底車場3.6斜井井底車場2.車場坡度及空中車線的高低差①車場坡度根據(jù)甩車道車場的礦車運(yùn)行方式，空、重車儲車線均應(yīng)設(shè)置一定的坡度，以便使礦車經(jīng)摘鉤后能自溜運(yùn)行。重車自溜坡度一般可取8～10‰，空車線可取10～