井巷工程--巷道斷面設(shè)計(jì)概述.ppt

1、1,2020/10/7,井巷工程,第三章巷道斷面設(shè)計(jì),2,2020/10/7,第三章巷道斷面設(shè)計(jì),第一節(jié) 巷道斷面形狀,第二節(jié) 巷道斷面尺寸,第三 節(jié) 巷道斷面內(nèi)水溝設(shè)計(jì)和管線(xiàn)布置,第四節(jié) 巷道斷面設(shè)計(jì)示例,習(xí) 題,3,2020/10/7,第三章巷道斷面設(shè)計(jì),一、巷道斷面設(shè)計(jì)原則 巷道斷面設(shè)計(jì)主要是選擇斷面形狀和確定斷面尺寸。 設(shè)計(jì)的原則是：在滿(mǎn)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(jì)效果。,二、巷道斷面設(shè)計(jì)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(jìn)行風(fēng) 速驗(yàn)算； 根據(jù)支架參數(shù)和道床參數(shù)計(jì)算出巷道的設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面 尺寸，并按允許的超挖值求算出巷道的計(jì)算掘

2、進(jìn)斷面尺寸； 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。,4,2020/10/7,第一節(jié) 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,5,2020/10/7,一、巷道斷面形狀,按構(gòu)成的輪廓線(xiàn)分兩種： 折線(xiàn)型：矩形、梯形、不規(guī)則形； 曲線(xiàn)型：直墻拱形(如三心拱形、半圓拱形、圓弧拱形)以及 封閉拱形、橢圓形、圓形等。見(jiàn)圖 3-1 巷道斷面形狀。,6,2020/10/7,一、巷道斷面形狀,7,2020/10/7,二、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(shí)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。

3、礦區(qū)的支架材料和習(xí)慣使用的支護(hù)方式，也直接影響巷道斷面形狀的選擇； 掘進(jìn)方法和掘進(jìn)設(shè)備對(duì)于巷道斷面形狀的選擇也有一定影響。 需要風(fēng)量大的礦井，選擇通風(fēng)阻力小的斷面和支護(hù)方式，有利于安全和具有經(jīng)濟(jì)效益。,8,2020/10/7,9,2020/10/7,10,2020/10/7,第二節(jié) 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(yàn)算 五、巷道設(shè)計(jì)和計(jì)算掘進(jìn)斷面面積,11,2020/10/7,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(zhǎng)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(zhǎng)度終 端之間的水平間距。,梯形巷道，當(dāng)其內(nèi)通

4、行礦車(chē)、 電機(jī)車(chē)時(shí)，凈寬系指車(chē)輛頂面水平 的巷道寬度；當(dāng)其內(nèi)不通行運(yùn)輸設(shè) 備時(shí)，凈寬系指自底板起1.6m高水 平的巷道寬度。,12,2020/10/7,以直墻拱形巷道為例： Ba十2A1十c十t,A1運(yùn)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(yùn)輸設(shè)備最突出部分之間的間距 （具體數(shù)值見(jiàn)煤礦安全規(guī)程）,13,2020/10/7,第二十一條 巷道凈斷面必須滿(mǎn)足行人、運(yùn)輸、通風(fēng)和安全設(shè)施 及設(shè)備安裝、檢修、施工的需要，并符合下列要求：（一）主要運(yùn)輸巷和主要風(fēng)巷的凈高，自軌面起不得低于2m。架線(xiàn)電機(jī)車(chē)運(yùn) 輸巷的凈高必須符合本規(guī)程第三百五十六條和第三百五十七條的有關(guān)要求。（

5、二）采區(qū)（包括盤(pán)區(qū)，以下各條同）內(nèi)的上山、下山和平巷的凈高不得低 于2m，薄煤層內(nèi)的不得低于1.8m。采煤工作面運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷及采區(qū)內(nèi)的溜煤眼等的凈斷面或凈高，由煤礦企 業(yè)統(tǒng)一規(guī)定。巷道凈斷面的設(shè)計(jì)，必須按支護(hù)最大允許變形后的斷面計(jì)算。第二十二條 運(yùn)輸巷兩側(cè)（包括管、線(xiàn)、電纜）與運(yùn)輸設(shè)備最突出部分之間的 距離，應(yīng)符合下列要求：（一）新建礦井、生產(chǎn)礦井新掘運(yùn)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(jī)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；巷道另一側(cè)的寬度不得小于0.3m（綜合機(jī)械化采煤礦井為 0.5m）。巷道內(nèi)安設(shè)輸送機(jī)時(shí)，輸送機(jī)與巷幫支護(hù)

6、的距離不得小于0.5m；輸送 機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾處與巷幫支護(hù)的距離應(yīng)滿(mǎn)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(dòng)變電站或平板車(chē)上綜采設(shè)備的最突出部分，與巷幫支護(hù)的距 離不得小于0.3m。（三）在人車(chē)停車(chē)地點(diǎn)的巷道上下人側(cè)，從巷道道碴面起1.6m的高度內(nèi)，必 須留有寬1m以上的人行道，管道吊掛高度不得低于1.8m。第二十三條 在雙軌運(yùn)輸巷中，2列列車(chē)最突出部分之間的距離，對(duì)開(kāi)時(shí)不得 小于0.2m，采區(qū)裝載點(diǎn)不得小于0.7m，礦車(chē)摘掛鉤地點(diǎn)不得小于1m。車(chē)輛最突 出部分與巷道兩側(cè)距離，必須符合本規(guī)程第二十二條的要求。,14,2020/10/7,一、巷道凈寬度的確定(續(xù)),15,2020/1

7、0/7,為了滿(mǎn)足掘進(jìn)機(jī)械化裝載和鋪設(shè)臨時(shí)雙軌調(diào)車(chē)，以及運(yùn)輸綜采 支架的需要。巷道最小寬度：主要大巷為2.2m；采區(qū)巷道為2 m。,在確定曲線(xiàn)段巷道凈寬度時(shí)，按公式計(jì)算巷道的凈寬，要考慮 礦車(chē)在彎道上運(yùn)行，由于車(chē)體的 中心線(xiàn)和線(xiàn)路的中心線(xiàn)不相吻 合，發(fā)生礦車(chē)外邊角外伸和礦車(chē) 內(nèi)側(cè)車(chē)幫內(nèi)移現(xiàn)象，內(nèi)側(cè)和外側(cè) 均要加寬0.2m。曲線(xiàn)段巷道加寬 范圍：除曲線(xiàn)段外，用礦車(chē)運(yùn)輸 時(shí)與曲線(xiàn)段兩端相聯(lián)的各長(zhǎng)2m的 直線(xiàn)段也要加寬；用電機(jī)車(chē)運(yùn)輸 時(shí)曲線(xiàn)兩端直線(xiàn)段加寬長(zhǎng)度為3.0m。,16,2020/10/7,雙軌巷道中心線(xiàn)加寬,雙軌巷道對(duì)開(kāi)列車(chē)車(chē)輛之間應(yīng)有足夠的安全間隙，兩條平行軌道的中線(xiàn)距可按表12選??；,17

8、,2020/10/7,二、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(zhǎng)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(zhǎng)度終端的高 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。,18,2020/10/7,拱高h(yuǎn)0常與巷道凈寬的比來(lái)表示（高跨比）：半圓拱：h=R=B/2， 墻高h(yuǎn)3自巷道底板至拱基線(xiàn)的距離： 架線(xiàn)電機(jī)車(chē)導(dǎo)電弓子頂端兩切線(xiàn)交點(diǎn)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

9、。,19,2020/10/7,20,2020/10/7,一般，架線(xiàn)電機(jī)車(chē)運(yùn)輸?shù)南锏?，按其中架線(xiàn)電機(jī) 車(chē)導(dǎo)電弓子和管道裝設(shè)要求計(jì)算即能滿(mǎn)足要求；其它 如礦車(chē)運(yùn)輸、僅鋪設(shè)輸送機(jī)或無(wú)運(yùn)輸設(shè)備的巷道一般 只按行人高度要求即能滿(mǎn)足要求，但在人行道范圍 1.8m以下，不得架設(shè)管線(xiàn)和電纜。 以上計(jì)算的墻高h(yuǎn)3值，必須按只進(jìn)不舍的原則， 以0.1m進(jìn)級(jí)。,二、巷道的凈高度(續(xù)),21,2020/10/7,1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

10、高度。 4圓弧拱巷道： SB(0.24B+h2),三、巷道的凈斷面面積,22,2020/10/7,矩形巷道,23,2020/10/7,梯形巷道,24,2020/10/7,半圓拱形巷道,25,2020/10/7,圓弧拱形巷道,26,2020/10/7,四、巷道風(fēng)速驗(yàn)算,生產(chǎn)礦井的巷道通常兼作通風(fēng)用，因此還要進(jìn)行最優(yōu)的風(fēng)速 驗(yàn)算： V通過(guò)巷道的風(fēng)速， Q通過(guò)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(jì)規(guī)范規(guī)定：礦井主要進(jìn)風(fēng)巷的風(fēng)速一般不大于6ms； 輸送機(jī)巷道采區(qū)風(fēng)巷一般不大于4ms。設(shè)計(jì)時(shí)，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

11、有余地。,27,2020/10/7,五、巷道設(shè)計(jì)和計(jì)算掘進(jìn)斷面積,1支護(hù)參數(shù)的選擇 2道床參數(shù)的選擇 3巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面積 4巷道計(jì)算掘進(jìn)斷面積,28,2020/10/7,1支護(hù)參數(shù)的選擇,支護(hù)是影響煤礦技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和安全生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn) 題，長(zhǎng)期以來(lái)，棚式支架和磚石、混凝土砌碹是支護(hù)的主 要形式，近年來(lái)，金屬支架和錨噴支護(hù)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(zhǎng) 度，所有這些只寸的選取方法，將在第五章中介紹,29,2020/10/7,2道床參數(shù)的選擇,道床參數(shù)是按選取的鋼軌型號(hào)、軌忱規(guī)格和道碴厚度確定的。 鋼軌型號(hào)

12、是根據(jù)巷道類(lèi)型、運(yùn)輸方式及礦車(chē)容積來(lái)選取。 軌枕：軌枕的類(lèi)型和規(guī)格應(yīng)與選用的鋼軌型號(hào)相適應(yīng)。 道床：一股采用堅(jiān)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。,30,2020/10/7,鋼軌軌枕型號(hào),31,2020/10/7,3巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)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(jì)掘進(jìn)尺寸，從而求得巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面積。 半圓拱巷道：S1=B1（0.39B1+h3）； B1拱形巷道掘進(jìn)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(jì)掘進(jìn)

13、寬度； H1設(shè)計(jì)掘進(jìn)高度。,32,2020/10/7,4巷道計(jì)算掘進(jìn)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(jì)掘進(jìn)斷面尺寸應(yīng) 加上允許超挖值(矩形、梯形棚子)，作為計(jì)算掘進(jìn)斷面尺寸。并以此計(jì) 算出巷道的掘進(jìn)工程量和支爐材料消耗經(jīng)。,33,2020/10/7,第三 節(jié) 巷道斷面內(nèi)水溝設(shè)計(jì)和管線(xiàn)布置,一、水溝設(shè)計(jì) 二、管線(xiàn)布置,34,2020/10/7,一、水溝設(shè)計(jì),1位置：一般布置在人行道一側(cè)，少穿越運(yùn)輸線(xiàn)路。 2施工要求： 平巷水溝坡度真可取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(yùn)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

14、限短，排水量小的巷道其水溝可不用支 護(hù)。 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(yùn)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(duì)稱(chēng)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(hù)材料和斷面形狀等因素決定，常用 的水溝斷面和尺寸見(jiàn)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(kāi)設(shè)50的瀉水孔。,35,2020/10/7,一、水溝設(shè)計(jì)(續(xù)),36,2020/10/7,二、管線(xiàn)布置,1管道通常應(yīng)部置在人行道一側(cè)，

15、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(xiàn)式電機(jī)車(chē)運(yùn)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(yùn)輸設(shè)備之間必須留有不小于 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(shí)， 通信電纜應(yīng)設(shè)在動(dòng)力電纜上方0.1m以上的距離處以防電磁場(chǎng)作用干擾通訊 信號(hào)。 4高壓電纜和低壓電纜在巷道同側(cè)布置時(shí)，相互之間距離應(yīng)大于0.1m以 上；同時(shí)高壓電纜之間、低壓電纜

16、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(shí)，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(chē)掉道時(shí)不會(huì)撞擊電纜，或者電纜發(fā)生墜落 時(shí)，不會(huì)落在軌道上或運(yùn)輸設(shè)備上。,37,2020/10/7,二、管線(xiàn)布置(續(xù)),38,2020/10/7,第四節(jié) 巷道斷面設(shè)計(jì)示例,例題) 某煤礦，年設(shè)計(jì)能力為90萬(wàn)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(guò)該礦第一水平東翼運(yùn)輸大巷的流水量 為160m3/h，采用ZK106/250架線(xiàn)式電機(jī)車(chē)牽引1.5噸礦車(chē)運(yùn)輸，該大巷 穿過(guò)中等穩(wěn)定的巖層，巖石堅(jiān)固性系數(shù)f =46，需通過(guò)的風(fēng)

17、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(jì)運(yùn)輸大巷直線(xiàn)段的斷面。,一、選擇巷道斷面形狀、 年產(chǎn)90萬(wàn)噸礦井的第一水平運(yùn)輸大巷，一股眼務(wù)年限在20年以上，采 用 600mm軌距雙軌運(yùn)輸?shù)拇笙?，其凈寬?m以上，又穿過(guò)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(hù)，半圓拱形斷面。,39,2020/10/7,二、確定巷道斷面尺寸 確定巷道凈寬度B 查表3-1知ZK106/250電機(jī)車(chē)寬A1=1060，高h(yuǎn)=1550；1.5噸礦車(chē)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3-2知本

18、巷雙軌中心線(xiàn)b=1300，兩電機(jī)車(chē)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h(yuǎn)0 半圓拱巷道拱高h(yuǎn)0=B/2=3600/2=1800，半圓拱半徑=h0=3600/2=1800 確定巷道壁高h(yuǎn)3 按架線(xiàn)電機(jī)車(chē)導(dǎo)電弓子要求確定h3 由3-8中半圓拱巷道拱高公式得,第四節(jié) 巷道斷面設(shè)計(jì)示例 (續(xù)),40,2020/10/7,2.按管道裝設(shè)要求確定h3,第四節(jié) 巷道斷面設(shè)計(jì)示例(續(xù)),3.按人行高度要求確定h3,綜上計(jì)算，并考慮一定的余量，確定本巷道壁高為h3=180

19、0。則巷道高度H=h3-hb+h0=1800-200+1800=3400。,41,2020/10/7, 確定巷道凈斷面面積S和凈周長(zhǎng)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=3600（0.393600+1600）=10814002=10.8 凈周長(zhǎng)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3-4，知Vmax=8m/s，已知通過(guò)大巷風(fēng)量Q=28m3/s，計(jì)算得：,第四節(jié) 巷道斷面設(shè)計(jì)示例(續(xù)),設(shè)計(jì)的大巷斷面面積、風(fēng)速?zèng)]超過(guò)規(guī)定

20、，可以使用。,m/s,42,2020/10/7, 選擇支護(hù)參數(shù) 本巷道采用錨噴支護(hù)，根據(jù)巷道凈寬3.6m、穿過(guò)中等穩(wěn)定巖層即屬類(lèi) 圍巖、服務(wù)時(shí)間大于l0年等條件，得錨噴支護(hù)參數(shù)；錨桿長(zhǎng)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 =l00mm，而錨桿露出長(zhǎng)度T2=50mm。故支護(hù)厚度T=T1=100。 選擇道床參數(shù) 根據(jù)本巷道通過(guò)的運(yùn)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(jìn)斷面面積 巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)寬度B1=B+2T=360

21、0+2100=3800。 巷道計(jì)算掘進(jìn)寬度B2= B1+2=3600+275=3950。 巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)高度H1=H+hb+T=3400+200+100=3700。 巷道計(jì)算掘進(jìn)高度H2=H1+=3700+75=3775。 巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面面積S1=B1（0.39B1+h3）=3800（0.393800+1800）=124716002，取S1=12.5。 巷道計(jì)算掘進(jìn)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(jì)示例 (續(xù)),43,2020/10/7,三、布置巷道內(nèi)水溝和管線(xiàn) 已知通過(guò)本巷道的水量為160m3/h，采用水溝坡度為0.3%，查表3-11得： 水溝深400、水溝寬400，水溝凈斷面面積0.16；水溝掘進(jìn)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、計(jì)算巷道掘進(jìn)工程量和材料消耗量