硐室及交岔點(diǎn)設(shè)計(jì)與施工山科課件

12023/3/24第十一章交岔點(diǎn)及硐室施工22023/3/2411.3硐室施工11.2交岔點(diǎn)施工

11.1交岔點(diǎn)與硐室的特點(diǎn)第十一章交岔點(diǎn)及硐室施工32023/3/2411.1交岔點(diǎn)及硐室施工交岔點(diǎn)——與巷道相交或分岔地點(diǎn)處的那段巷道。硐室——位于井底車(chē)場(chǎng)，為煤礦井下各種用途服務(wù)而開(kāi)鑿的地下空間，如馬頭門(mén)、水泵房、變電所、箕斗裝載硐室、翻籠硐室等。交岔點(diǎn)及硐室的特點(diǎn)：（1）硐室規(guī)格尺寸大；（2）工程質(zhì)量要求高；（3）施工難度大。52023/3/24

11.2.1交岔點(diǎn)類(lèi)型交岔點(diǎn)是指巷道相交或分岔的地點(diǎn)，其類(lèi)型如圖11-1所示。62023/3/24按支護(hù)方式不同交岔點(diǎn)可分為簡(jiǎn)易交岔點(diǎn)和碹岔式交岔點(diǎn)。碹岔式交岔點(diǎn)按結(jié)構(gòu)形式可分為牛鼻子交岔點(diǎn)和穿尖交岔點(diǎn)兩類(lèi)，如圖11.2所示。72023/3/24井下窄軌線(xiàn)路的基本知識(shí)

㈠曲線(xiàn)線(xiàn)路

1.最小曲線(xiàn)半徑：最小曲線(xiàn)半徑R應(yīng)根據(jù)車(chē)輛運(yùn)行速度V以及車(chē)輛軸距SB大小來(lái)確定。

δ<90oV<1.5m/s，R不小于7SB；

V>1.5m/s，R不小于10SB；

V>3.5m/s，R不小于15SB；

δ>90o

R大于（10～15）SB如為列車(chē)運(yùn)行，則應(yīng)以機(jī)車(chē)或礦車(chē)的最大軸距來(lái)計(jì)算，取以米為單位的整數(shù)值。

R常用值：9m、12m、15m、20m、25m、30m、35m、40m等。

δROSB92023/3/244）軌距加寬

圖8-52是車(chē)輛在直線(xiàn)和曲線(xiàn)線(xiàn)路上運(yùn)行狀態(tài)圖。

曲線(xiàn)的軌距加寬值軌距加寬的方法是，外軌不動(dòng)，將內(nèi)軌向曲線(xiàn)中心移動(dòng)

逐漸加寬或逐漸減小的直線(xiàn)段距離（也稱(chēng)緩和線(xiàn)）為d1=（100～300）102023/3/24

3.曲線(xiàn)的外軌抬高當(dāng)車(chē)輛在曲線(xiàn)軌道上運(yùn)行時(shí)，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(yùn)動(dòng)的車(chē)輛通過(guò)車(chē)輪輪緣就要向外軌擠壓；增加了鋼軌磨損和運(yùn)行阻力，嚴(yán)重時(shí)車(chē)輛就要向外翻或出軌。圖8-54為外軌抬高計(jì)算示意圖。

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＝（100～300）Δh112023/3/244．雙軌曲線(xiàn)線(xiàn)路軌中心距的加寬當(dāng)車(chē)輛在曲線(xiàn)段運(yùn)行時(shí)，為防止雙向行駛的車(chē)輛相撞，雙軌曲線(xiàn)線(xiàn)路的軌道中心距應(yīng)適當(dāng)加寬，如圖8-55所示為曲線(xiàn)段車(chē)體的外伸和內(nèi)移。

L——車(chē)輛長(zhǎng)度，m；

SB——車(chē)輛軸距，m；

R——曲線(xiàn)半徑，m。132023/3/24142023/3/24（1）岔尖是道岔的最重要的零件，它的作用是引導(dǎo)車(chē)輛向主線(xiàn)或岔線(xiàn)運(yùn)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(chē)掉道，保證乍輪輪緣能順利通過(guò)，并引導(dǎo)車(chē)輛行駛方向的一組軌道。（3）轉(zhuǎn)轍曲線(xiàn)是位于岔尖和轍岔之間的一段曲線(xiàn)。（4）轍岔岔心角α（簡(jiǎn)稱(chēng)轍岔角）是道岔的最重要參數(shù)。用它的半角余切的1/2表示道岔號(hào)碼M，即窄軌道岔的號(hào)碼M分為2、3、4、5和6號(hào)五種，按（8-24）式可求得其相應(yīng)的轍岔角應(yīng)分別為28°04′20″、18°55′30″、14°15′、11°25′16″和9°31′38″?？梢?jiàn)，M越大，α越小，道岔曲線(xiàn)半徑R和曲線(xiàn)長(zhǎng)度就越大，車(chē)輛就越平穩(wěn)。（5）護(hù)輪軌是防止車(chē)輛在轍岔上脫軌而設(shè)置的一段內(nèi)軌。152023/3/24

（2）道岔的類(lèi)型道岔的類(lèi)型按其分岔型式可分成單開(kāi)道岔、對(duì)稱(chēng)道岔和渡線(xiàn)道岔三大類(lèi)型。分別以拼音字母“DK”、“DC”和“DX”表示。巷道交岔點(diǎn)使用的道岔是單開(kāi)道岔與對(duì)稱(chēng)道岔，其技術(shù)特征和適用條件見(jiàn)表11-1。道岔的每一種類(lèi)型由按規(guī)矩和軌型不同共有五個(gè)系列，即615、618、624、918和924。其中第一個(gè)數(shù)字6或9表示軌距為600㎜或900㎜；而后兩個(gè)數(shù)字表示軌型為15kg/m或18kg/m或24kg/m。再接著寫(xiě)橫桿連接一位數(shù)字，表示道岔號(hào)碼。再接著寫(xiě)橫桿連接一個(gè)兩位的數(shù)值，表示曲率半徑。600172023/3/24道岔的每一個(gè)系列按轍岔號(hào)碼M和道岔的曲線(xiàn)半徑不同又分成55個(gè)型號(hào)，如DK615-4-12、DC618-3-12、DX924-4-1519（左）等。在線(xiàn)路設(shè)計(jì)的平面圖中，道岔是用計(jì)算簡(jiǎn)圖表示的。

圖11-2窄軌道岔結(jié)構(gòu)與計(jì)算簡(jiǎn)圖對(duì)照?qǐng)D（a）單開(kāi)道岔；（b）對(duì)稱(chēng)道岔；a—轍岔中心至道岔起點(diǎn)的距離；b—轍岔中心至道岔終點(diǎn)的距離；L—道岔長(zhǎng)度182023/3/24

（c）渡線(xiàn)道岔DX924-4-1519（左）192023/3/24（3）道岔的選擇原則1）與基本軌的軌距相適應(yīng)。2）與基本軌的軌型相適應(yīng)。3）與行駛車(chē)輛的類(lèi)別相適應(yīng)。4）與行車(chē)速度相適應(yīng)。212023/3/24確定交岔點(diǎn)平面尺寸，就是要定出交岔點(diǎn)擴(kuò)大斷面的起點(diǎn)和柱墩的位置，即交岔點(diǎn)斜墻的起點(diǎn)至柱墩的長(zhǎng)度，定出交岔點(diǎn)最大斷面處的寬度，并計(jì)算出交岔點(diǎn)單項(xiàng)工程的長(zhǎng)度。在設(shè)計(jì)前，應(yīng)首先確定各條巷道的斷面及主巷與支巷的關(guān)系，并以下述條件作為設(shè)計(jì)交岔點(diǎn)平面尺寸的已知條件：所選道岔的a、b、a值，支巷對(duì)主巷的轉(zhuǎn)角；各條巷道的凈寬度、B1

、B2、B3及其軌道中心線(xiàn)至柱墩一側(cè)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(diǎn)的種類(lèi)很多，在表8-2中列出了六類(lèi)交岔點(diǎn)的計(jì)算圖和計(jì)算公式。222023/3/24

232023/3/24252023/3/24262023/3/24292023/3/2411.2.4交岔點(diǎn)施工1）穩(wěn)定圍巖交岔點(diǎn)的施工在穩(wěn)定和穩(wěn)定性較好的巖層中，交岔點(diǎn)可采用用全斷面一次掘進(jìn)法，隨掘隨錨噴或先錨后噴，一次完成。302023/3/242）中等穩(wěn)定圍巖交岔點(diǎn)施工

在中等穩(wěn)定巖層中，或巷道斷面較大時(shí)，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30～50mm的混凝土或砂漿（巖石條件差對(duì)，可加打錨桿)作臨時(shí)支護(hù)，然后回過(guò)頭來(lái)再刷幫挑頂，隨即進(jìn)行錨噴。采用砌碹支護(hù)的交岔點(diǎn)，開(kāi)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(jìn)．架設(shè)棚式臨時(shí)支架維護(hù)頂板，掘過(guò)柱墩端面2m，先將此2m砌好，然后再回過(guò)頭來(lái)，由小斷面向柱墩進(jìn)行刷砌，最后在岔口封頂并做好柱墩端面(齊臉，迎險(xiǎn))。312023/3/243）穩(wěn)定性較差巖層中的交岔點(diǎn)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(kuò)大斷面部分的方法。圖11.7穩(wěn)定性較差巖層中的交岔點(diǎn)的施工順序

a—正向掘進(jìn)；b—反向掘進(jìn)

322023/3/244）穩(wěn)定性差的松軟巖層中交岔點(diǎn)的施工在穩(wěn)定性差的松軟巖層中掘進(jìn)交岔點(diǎn)時(shí)，不允許一次暴露的面積過(guò)大，可采用導(dǎo)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(diǎn)導(dǎo)硐法施工順序

a—正向施工法；b—反向施工法

332023/3/2411.2.5交岔點(diǎn)施工實(shí)例1）工程概況某礦-520m水平井底車(chē)場(chǎng)，巷道底板埔設(shè)300mm厚的C30混凝土，在混凝土中埋設(shè)24kg/m鋼軌運(yùn)輸線(xiàn)路，軌距900mm,軌面與巷道底板平齊。交岔點(diǎn)的結(jié)構(gòu)形式均為牛鼻子交岔點(diǎn)，除煤層中的交岔點(diǎn)采用砌碹支護(hù)外，其余均采用錨網(wǎng)噴支護(hù)。錨桿采用Φ16×2300mm樹(shù)脂錨桿，間排距600mm×600mm；金屬網(wǎng)采用Φ5mm鋼筋焊接，網(wǎng)孔150mm×150mm；噴射混凝土強(qiáng)度等級(jí)C20，噴厚200mm。

交岔點(diǎn)位置的巖性一般為粉細(xì)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。342023/3/242）交岔點(diǎn)施工（1）正向施工根據(jù)頂板的破碎程度，選用無(wú)頂后底的正臺(tái)階法施工（圖11.9a）施工順序?yàn)?；如果頂板破碎，則將頂板一分為二，先施工其中一側(cè)，然后再施工另一側(cè)，采用一掘一支多次成巷的施工方式（圖11.9b），施工順序?yàn)镮→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ→Ⅵ；遇到斷面大而頂板破碎情況時(shí)，則將頂板一分為三，先施工中間導(dǎo)硐，然后再施工兩側(cè)（圖11.9c）。（2）反向施工當(dāng)采用反向施工時(shí)，無(wú)沿主巷施工至斜墻起點(diǎn)，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。352023/3/24井底車(chē)場(chǎng)Ⅳ號(hào)交岔點(diǎn)（圖11.10）長(zhǎng)度為25.39m，其中變斷面的長(zhǎng)度為17.39m，最大斷面掘進(jìn)寬度10.42m，掘進(jìn)高度6.31m，掘進(jìn)斷面53.8㎡，最小解決斷面17.2㎡。該交岔點(diǎn)經(jīng)過(guò)的巖層主要為3下煤層的頂板灰黑色黏土巖、泥巖、粉細(xì)砂巖和3下煤層煤等。圍巖的穩(wěn)定性為Ⅲ~

Ⅳ級(jí)，采用錨網(wǎng)噴支護(hù)。該交岔點(diǎn)采用正向施工法。施工時(shí)先從斜墻起點(diǎn)開(kāi)始向牛鼻子施工，逐步擴(kuò)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(gè)變斷面處分為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ三個(gè)階段(圖11.11)。在第Ⅰ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(jìn)行及時(shí)支護(hù)；在第Ⅱ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(hù)，即其中一半爆破后，及時(shí)進(jìn)行錨網(wǎng)噴支護(hù)，然后再施工另一半；在第Ⅲ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(hù)。362023/3/24372023/3/2411.3硐室施工

硐室特點(diǎn)1．硐室的斷面大而且變化多，長(zhǎng)度則比較短，使得大型施工機(jī)械在此施展。

2．硐室往往與其他硐室、巷道相毗連，加之硐室本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故其受力狀態(tài)比較復(fù)雜且不易準(zhǔn)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。

3．硐室的服務(wù)年限長(zhǎng)，工程質(zhì)量要求高，不少硐室還要澆筑機(jī)電設(shè)備的基礎(chǔ)、預(yù)留管線(xiàn)溝槽、安設(shè)起重梁等，故施工時(shí)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(chēng)為硐室。382023/3/2411.3.1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(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面一次將硐室掘出，與巷道施工方法基本相同。有時(shí)因硐室較高，打頂部炮眼比較困難，全斷面可實(shí)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，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(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，然后再清除全部矸石并支護(hù)兩幫，從而完成一個(gè)掘進(jìn)循環(huán)。根據(jù)硐室的長(zhǎng)度和斷面大小等施工條件，可采用掘砌單行作業(yè)或平行作業(yè)等作業(yè)方式。

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(jìn)硐室的高度，以不超過(guò)4～5m為宜。392023/3/241．兩側(cè)導(dǎo)硐施工法兩側(cè)導(dǎo)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。這種方法是從硐室底板開(kāi)始，在兩側(cè)墻部超前開(kāi)掘兩個(gè)小導(dǎo)硐，逐步向上擴(kuò)大(如下圖所示)。（2）導(dǎo)硐施工法

這種施工方法多用于松軟破碎地帶，在穩(wěn)定巖層中施工特大斷面(如50㎡)的硐室時(shí)也可采用。

402023/3/242．中央下導(dǎo)硐施工法當(dāng)硐室采用錨噴支護(hù)時(shí)，用中央下導(dǎo)硐(圖8-43)，先挑頂后開(kāi)幫的順序施工。砌碹支護(hù)的硐室，適用中央下導(dǎo)硐先開(kāi)幫后挑頂?shù)捻樞蚴┕ぃ?-44）。

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3．頂部導(dǎo)硐施工法此法施工順序如圖8-46所示。先掘頂部導(dǎo)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(kāi)幫3。此時(shí)整個(gè)拱部已經(jīng)掘出，便可進(jìn)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。422023/3/24（3）分層施工法1．正臺(tái)階工作面(下行分層)施工法根據(jù)硐室的全高，整個(gè)斷面可分為2～3層，每層的高度以1.8～2.0m為宜，最大不要超過(guò)3m。

分層施工法是將硐室沿其高度分為幾個(gè)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。432023/3/242．倒臺(tái)階工作面(上行分層)施工法

正臺(tái)階工作面施工法比較安全可靠；倒臺(tái)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、整體性比較好的巖層。其中先拱后墻下行分層法的適應(yīng)范圍更廣，在較松軟的巖層中也可應(yīng)用。

442023/3/2411.3.2井筒硐室施工方法（1）馬頭門(mén)的施工方法1．當(dāng)井筒掘進(jìn)到馬頭門(mén)上方5～10m處，暫停掘進(jìn)，先將上段井壁砌好。

2．井筒繼續(xù)下掘，可以隨井筒同時(shí)將馬頭門(mén)掘出，也可以將井筒一次掘夠深度或只掘至馬頭門(mén)下方的混凝土壁圈處。

3．由下向上砌筑井壁至馬頭門(mén)的底板高處。4．逐段施工馬頭門(mén)。1234410567899110

井筒硐室有馬頭門(mén)和箕斗裝載載室，它們是煤礦井底車(chē)場(chǎng)與副井、主井井筒直接相連的兩個(gè)主要硐室。452023/3/24當(dāng)馬頭門(mén)處圍巖比較堅(jiān)硬穩(wěn)定時(shí)，掘進(jìn)時(shí)可以用錨噴作為臨時(shí)支護(hù)。為加快馬頭門(mén)施工的速度，可安排與井筒同時(shí)自上而下施工。圖11-18。462023/3/24（2）箕斗裝載硐室施工1）箕斗裝載硐室與井筒同時(shí)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井口永久

建筑平行施工。馬頭門(mén)與井筒順序施工是指先掘砌完整個(gè)井筒，再返上來(lái)施工馬頭門(mén)。順序施工最突出的優(yōu)點(diǎn)是馬頭門(mén)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(mén)施工，也可能和其他工程平行。1）箕斗裝載硐室與井筒同時(shí)施工472023/3/24當(dāng)井筒掘至硐室上方4-6m處時(shí)停止掘進(jìn)，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(cuò)開(kāi)一茬炮的高度(1.5-2.0m)，如圖11.19a所示，同時(shí)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(lái)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(shè)備進(jìn)行硐室施工，效率高、進(jìn)度快、安全性好和硐室施工前的準(zhǔn)備工作較少的優(yōu)點(diǎn)，但是硐室施工占用了井筒工期，拖延了井筒到底的時(shí)間。482023/3/24

2）箕斗裝載硐室與井筒順序施工施工順序是，待井筒施工到底后，再開(kāi)始箕斗裝載硐室的施工。當(dāng)井筒掘砌