水平岩石巷道交叉点设计

1、 中国煤矿安全生产网设计任务书1、题目：水平岩石巷道交叉点设计2、要求：（1）每组成员要独立完成设计（2）必须按照标准的格式完成设计（3）设计应遵循制图要求，cad设计要求（4）设计在一周内完成目 录1、断面设计一、确定巷道断面形状二、确定巷道断面尺寸1、计算巷道净宽度b2、计算巷道拱h。3、计算巷道壁高 4、计算巷道净断面面积s和净周长p5、巷道风速验算6、选择支护参数7、选择道床参数8、计算巷道掘进断面尺寸三、布置巷道内水沟和管线2、交叉点设计一、选型基本数据二、平面交岔点尺寸的计算三、计算巷道掘进工程和材料消耗量3、巷道设计绘图一、断面设计（一） 确定巷道断面形状

2、 根据设计要求和煤矿安全规程规定，设计巷道要满足安全和生产要求所以本设计采用600mm轨距双轨运输大巷，其净宽应在3m以上，且穿过中等稳定岩层，采用料石砌碹支护，半圆拱形断面，且墙壁高取1800mm，设计时不降墙高，交叉点采用单开，其设计如下：（二） 确定巷道断面尺寸 1 、计算巷道净宽度b由于本设计采用的是 xk 8电机车所以巷道设计要求的如下基本数据：宽=1060mm，高h=1550mm；1.5t矿车宽1050mm，高1150mm。取巷道人行道宽c=840mm，非人行道一侧宽第一断面a=400mm，第二断面a=300mm，第三断面a=500m。又根据表6 2双轨中线距b=1300mm则电机

3、车之间的距离为：1300-（1054/2+1054/2）=246mm200mm符合安全要求。第一断面巷道净宽度：b1=+b+=（400+1054/2）+1300+（1054/2+840）=927+1300+1367=3594mm为了设计的简便我们取b1=3600mm第二断面巷道净宽度： b2=+b+=（300+1054/2）+1300+（1054/2+840）=827+1300+1367=3500mm第三断面巷道净宽度：b3=+b+=（500+1054/2）+1300+（1054/2+840）=1027+1300+1367=3700mm 2、计算巷道拱h。本设计拱形采用半圆形根据几何性质我们可

4、以求半圆拱形巷道拱高第一断面巷道拱高h。=b/2=3594/2=1797mm，其半径r=h。=1800mm。第二断面巷道拱高h。=b/2=3500/2=1750mm，其半径r=h。=1750mm。第三断面巷道拱高h。=b/2=3700/2=1850mm，其半径r=h。=1850mm。3、 计算巷道壁高 按架线电机车导电弓子计算+-式中 轨面起电机车架线高度，按煤矿安全规程规定，取=2000mm； 道床总高度。根据表6-6选24/m 的钢轨，又根据表6-7得=360mm，道碴高度=200mm； n导电弓子距拱璧 的安全距离，取n=300mm； k导电弓子宽度之半，k=718/2=359mm，取k

5、=360mm； -轨道中线与巷道中线距离，第一断面：=b/2-=3600/2-927=873mm。2000+360-=1502mm第二断面：b1=b/2-a1=3500/2-827=723720 mm h32000+360-=1684.4 mm第三断面：b1=b/2-a1=3700/2-1030=820 mmh32000+360-=1355 mm按管道装设计算，即： 式中碴面至管子底高度，按煤矿安全规程规定取=1800mm； 管子悬吊件总高度，取=900mm； m导电弓子距管子距离，取m=300mm； 轨道中线与巷道中线距离，第一断面：=3600/2-1367=433mm。1800+900+2

6、00-=1612mm第二断面： =3500/2-1367=383m1800+900+200-=1708第三断面：=3700/2-1367=4831800+900+200- =1891按人行高度计算即： 1800+式中j 距巷道璧的距离，距璧j处巷道有效高度不小于1800mm， j100mm，一般取j=200mm。 在第一巷道： 1800+200-1175mm在第二巷道：1800+200-1188mm在第三巷道：1800+200-1163mm 根据上述计算，按管道要求且考虑一定富余量，确定巷道璧高1800mm故巷道高: 第一断面： h=1800-200+1800=3400mm。第二断面：h=18

7、00-200+1750=3350 mm第三断面：h=1800-200+1850=3450 mm4 、计算巷道净断面面积s和净周长p（根据表6-12） s=b(0.39b+)式中道碴面以上巷道璧高 =1800-200=1600mm。 第一断面：s=3600（0.393600+1600）=10.8 p=2.57b+2=2.573600+21600=12.5m第二断面：s=3500（0.393500+1600）=10.38 p=2.573500+21600=12.83m第三断面：s=3700（0.393700+1600）=11.26p=2.573700+21600=13.38m5、巷道风速验算巷道的

8、通风量是根据矿井生产通风网络计算而得，通风量确定后，断面越小风速越大。风速大，即会扬起岩粉煤尘，损害工人身体健康，影响工作效率，又会引起瓦斯煤尘爆炸事故。煤矿安全规程规定的巷道允许最高风速如表6-4所列。但是，按煤矿工业设计规范规定：矿井主要进风巷的风速一般不大于6m/s，以满足矿井增产和经济风速的要求。所以设计的巷道净断面，必须进行风速验算，即 v=q/sv通过巷道的风速，m/s q设计要求通过巷道的通风量，/s s巷道的净断面面积， 巷道允许通过的最大风速m/s 根据煤矿最大风量表可知=8m/s，我们可以根据本矿要求的最大风量和巷道断面求出煤矿的供风量 6 、选择支护参数根据巷道净宽3.6

9、m、3.5m、3.7m。穿过中等稳定岩层即属类围岩，该采用砌碹支护，据表6-10。 f=4-6，砌碹厚度d=t=300mm。 7、 选择道床参数 根据巷道的运输设备，已选用24/m钢轨，其道床参数=360mm ，=200mm，道碴面至轨道面高度=360-200=160mm。故选用钢筋混凝土轨枕。 8、计算巷道掘进断面尺寸（根据表6-12）第一断面： 巷道设计掘进宽度b1=b+2t=3600+2300=4200mm巷道计算掘进宽度 b2=b1+2=4200+275=4350mm巷道时间掘进高度 h1=h+hb+t=3400+200+300=3900mm巷道计算掘进高度 h2=h1+=3900+7

10、5=3975mm巷道设计掘进断面面积s1=b1(0.39b1+h3)=4200（0.394200+1800）=14.5巷道计算掘进断面面积s2=b2(0.39b2+h3)=4350（0.394350+1800）=15.3 第二断面：巷道设计掘进宽度b1=b+2t=3500+2300=4100mm巷道计算掘进宽度 b2=b1+2=4100+275=4250mm巷道时间掘进高度 h1=h+hb+t=3350+200+300=3850mm巷道计算掘进高度 h2=h1+=3850+75=3925mm巷道设计掘进断面面积s1=b1(0.39b1+h3)=4100（0.394100+1800）=13.94

11、巷道计算掘进断面面积s2=b2(0.39b2+h3)=4250（0.394250+1800）=14.7第三断面巷道设计掘进宽度b1=b+2t=3700+2300=4300mm巷道计算掘进宽度 b2=b1+2=4300+275=4450mm巷道时间掘进高度h1=h+hb+t=3450+200+300=3950mm巷道计算掘进高度 h2=h1+=3950+75=4025mm巷道设计掘进断面面积s1=b1(0.39b1+h3)=4300（0.394300+1800）=14.96巷道计算掘进断面面积s2=b2(0.39b2+h3)=4450（0.394450+1800）=15.74 （三） 布置巷道内

12、水沟和管线 已知通过该断面的涌水量为160m/h，采用0.3%的水沟坡度，根据表6-15，确定水沟深400mm、宽400mm，净断面积0.16m，掘进断面面积0.203m，每米水沟盖板用钢筋1.633kg、混凝土0.0276m。二、交岔点设计由设计要求可知煤矿井底车场，采用xk8-6/110a型蓄电池机电车运输，在一个双轨单侧交岔点处要求支巷对主巷的转角为45，选用的岔型号dk625-5-15岔道的曲线半径为20m，支岔点系用料石砌碹支护。（一）选型基本数据 已知：巷道断面为半圆拱形，其i-i断面：b1=3600mm，b1=930mm ；-断面:b2=3500mm，b2=830mm；-断面:b

13、3=3700mm，b3=1030mm查表可以知道a=3251mm，b=4149mm，=112516（二）平面交岔点尺寸的计算计算o点到道岔中心的横轴长度d，和纵轴长度h：d=bcos-rsin=4149cos112516-20000sin112516=106.02mmh=rcos+bsin=20000cos112516+4149sin112516=19600+821.50=20421.50mm计算夹角=arcos=arcos=244738从柱墩到岔心的距离 l1=（r+b3）sin+d=（20000+1030）sin+106.02=8925mm解直角三角形tnm得tn=b3cos+50+b2=

14、3700cos244738+50+3500=6909mmnm= b3 sin=3700 sin244738=1551.61mmtm=7081.08mmtm断面面积s= tm (0.39 tm +) =7081.1（0.397081.1+1600） =30.89tm断面周长p=2.57tm+2 =2.5770811+21600 =21.40从柱墩面刀基本轨起点的距离l1= l1+a=8925+3251=12176mm由于设计断面巷道为双轨单侧且选用的1.5t的机车所以由常理我们选斜墙斜率i=0.3则： l0=(tn-b1)/i=(6909-3600)/0.3=11030y=l1-l0-nm=12

15、172-11030-1551.61=409.61设计要求支巷对主巷的转角为45，故从道岔道起的弯道转角为：1=-=45-112516=333444巷道长度为l=r1/180=2000333444=11720.90 通过绘图和计算可得出交叉点断面变化特征如下，交叉点变化断面特征计算结果：断面号净宽墙高拱高全高壁厚拱厚1360018001800360030030024000180020003800300300344001800220040003003004480018002400420030030055200180026004400300300656001800280046003003007600

16、0180030004800300300864001800320050003003009690918003454.55254.5300300tm708118003540.55340.5300300(三)计算巷道掘进工程和材料消耗量根据表6-21知第一断面每米巷道拱与墙计算掘进体积v= s21=15.31=15.3m第二断面每米巷道拱与墙计算掘进体积v= s21=14.71=14.7m第三断面每米巷道拱与墙计算掘进体积v= s21=15.741=15.74m每米砌碹巷道砌拱所需材料 b取3600，3500，3700第一断面：v1=1.579(b+t）t=1.57（3600+300）300=1.57

17、（3.6+0.3）0.3=1.84m第二断面：v1=1.579(b+t）t=1.57（3500+300）300=1.57（3.5+0.3）0.3=1.79m第三断面：v1=1.579(b+t）t=1.57（3700+300）300=1.57（3.7+0.3）0.3=1.89m每米砌壁所需材料v2=2h3t=21800300=21.80.3=1.08m每米基础所需材料v3=(m1+m2)t+m1e=0.750.3+0.50.05=0.225+0.025=0.25 m无水沟每米填充所需材料v4=2(m1+m2+t+2r)q=2（0.5+0.25+0.3+20.100）0.075=0.1875 m第

18、一断面每米填充所需材料v4=1.274.350.075+21.60.075+0.1875=0.415+0.24+0.1875 =0.8425 m第二断面每米填充所需材料v4=1.274.250.075+21.60.075+0.1875=0.405+0.24+0.1875=0.8325 m第三断面每米填充所需材料v4=1.270.0754.45+21.60.075+0.1875=0.424+0.24+0.1875=0.8514 m有水沟每米充填基础所需材料v4=q=(0.5+0.252+20.3+30.05) 0.075=0.141 m每米基础掘进体积v0=(m1+q)(t+q+e)+(m2+q

19、)(t+2q)=(0.5+0.075) (0.3+0.075+0.05)+(0.25+0.075) (0.3+20.075)=0.5750.38+0.3250.45 =0.365 m第一断面每米砌碹巷道计算掘进体积v=s2+v0=15.3+0.365=15.7 m第一断面每米砌碹巷道粉面积 h2=h1+h=1.6msa=1.57b+2h2=1.573.6+21.69=8.86 第二断面每米碹巷道计算掘进体积v=s2+v0=14.7+0.365m=15.065m第二断面每米砌碹巷道粉刷面积sa =1.57b+2h2=1.573.5+2h6=8.70第三断面每米砌碹巷道计算掘进体积v=s2+v=1

20、5.96+0.365=16.325m第三断面每米砌碹巷道粉刷面积sa=1.57b+2h2=1.573.7+21.6=9.01拱材料消耗量：第一断面：q= v1 l=1.840.41=0.76 m第二断面：q= v1 l=1.792.00=3.58 m第三断面：q= v1 l=1.892.00=3.78 m墙壁材料消耗量：q= v2 l第一断面：q= v2 l=1.080.41=0.45 m第二断面：q= v2 l=1.082.00=2.16 m第三断面：q= v2 l=1.082.00=2.16 m基础材料消耗量：q= v3 l第一断面：q= v3 l=0.250.41=0.103 m第二断面：q= v3 l=0.252.00=0.5 m第三断面：q= v3 l=0.252.00=0.5 m填充材料消耗量：q= v4l第一断面：q= v4l=0.84250.1=0.350 m第二断面：q= v4 l=0.83252.00=1.665m第三断面：q= v4 l=0.85142.00=1.703m由于设计要求我们设计如下字母代表各自的参数项目公 式符号及适用数据净体积、掘进体积或基础掘进体积/ms1、s2、s3、s4分别为交岔点各断面在图中所示位置之净面积