水平岩石巷道交叉点设计

1、水平岩石巷道交叉点设计水平岩石巷道交叉点设计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 B 2、计算 巷道拱ho3、计算巷道壁高 4、计算巷道净断面面积 S和净周长P 5、 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、

2、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，具净宽应在 3m以上，且穿过中 等稳定岩层，采用料石砌砧支护，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 8-6/110A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

3、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则电机车之间的距 离为：1300- (1054/2+1054/2) =246mm >200mm 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+

4、=( 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以求半圆拱形巷道拱高第一断面巷道拱高ho=B/2=3594/2=1797mm ,其半径 R=h。=1800mm。第二断面巷道拱高ho=B/2=3500/2=1750mm ,其半径 R=h。=1750mm。第三断面巷道拱高 ho=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 一轨面起电机车架线高度，按煤矿安全规程规定，取 =2000mm；一道床总高度。

5、根据表6-6选24 kg/m的钢轨，又根据表 6-7得=360mm , 道硝高度=200mm; n导电弓子距拱璧的安全距离，取n=300mm； K一导电弓子宽度之半，K=718/2=359mm ,取K=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=723 弋 720mm H3> 2000+360=1684.4 mm第三断面：b1=B/2-a1=3700/2- 1030=820 mm H3A 2000+360=1355 mm 按管道装设计算，即：式中一

6、硝面至管子底高度，按煤矿安全规程规定取 =1800mm； 一管子悬吊件总高度，取 =900mm ; m导电 弓子距管子距离，取 m=300mm;一轨道中线与巷道中线距 离，第一断面：=3600/2-1367=433mm。1800+900+200- =1612mm 第二断面： =3500/2-1367=383m 1800+900+200- =1708 第三断面： =3700/2-1367=483 1800+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：180

7、0+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=1800-200+1750=3350 mm 第三断面：H=1800-200+1850=3450 mm 4 、计算巷道净断面面积 S和 净周长P (根据表6-12) S=B(0.39B+)式中一道硝面以上巷 道璧高 =1800-200=1600mm。第一断面：S=3600X (0.39 3600+1600)=10.8 m2P=2.57

8、B+2=2.57 3600+2X1600 =12.5m 第二断面：S=3500(0.39 3500+1600)=10.38 m2P=2.57 )3500+2 X1600=12.83m 第三断面:S=3700X (0.39 3700+1600)=11.26 m2P=2.57 )3700+2 X1600=13.38m 5、巷道风速验算 巷道的通风 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

9、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/S V 一通过巷道的风速，m/s Q一设计要求通过巷道的通风量， /s S一巷道的净断面面积，m2一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生煤矿的供风量6、选择支护参数 根据巷道净宽 3.6m、3.5m、3.7m。穿过中等稳定岩层即属in类围岩，该采用砌砧支护，据表6-10of=4-6 ,砌砧厚度 d=T=300mm。7、选择道床参数 根据巷道的运输设备，已选用24 km /m 钢轨，其道床参数 =360mm , =200

10、mm ,道硝面至轨道面高 度=360-200=160mm。故选用钢筋混凝土轨枕。6-12) 第一断面:8、计算巷道掘进断面尺寸(根据表巷道设计掘进宽度B1=B+2T=3600+2X 300=4200mm 巷道计算掘进宽度B2=B1+2=4200+2 75=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+75=3975mm巷道设计掘进断面面积 S1=B1(0.39B1+h3) =4200 *0.39 4200+1800) =14.5 m2 巷道 计算掘进断面面积 S2=B2(0.39B2+h3)=4350X(0.

11、39 >4350+1800) =15.3 m2 第二断面：巷道设计掘进宽度B1=B+2T=3500+2X 300=4100mm 巷道计算掘进宽度B2=B1+2=4100+2 75=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 X (0.39 *100+1800) =13.94 m2 巷 道计算掘进断面面积 S2=B2(0.39B2+h3)=4250X(0.39 M250+1800) =14.7 m2第三断面 巷道设计掘

12、进宽度B1=B+2T=3700+2X 300=4300mm 巷道计算掘进宽度 B2=B1+2=4300+2X 75=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 X (0.39 *300+1800) =14.96 m2 巷 道计算掘进断面面积 S2=B2(0.39B2+h3)=4450X(0.39 >4450+1800) =15.74 m2 (三)布置巷道内水沟和管线 已知通过该断面的涌水量为160mZh,采用0.

13、3%的水沟坡度，根据表 6-15,确定水沟深 400mm、宽400mm,净断面 积0.16m2,掘进断面面积0.203m2,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,支岔点系用料石砌砧支护。(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 ; n - n 断面:B2=3500mm , b2=830mm；田-田断面

14、：B3=3700mm , b3=1030mm 查表可以 知道 a=3251mm, b=4149mm, a=11 25' 1&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=bcosa-Rsin a =4149Xcos11 25-20000 x sin11 25' 16=106.02mmH=Rcos a+bsin a=20000 Xcos11 25' 16 +4149Xsin11 25' 16 =19600+821.50=2021.50mm 计算夹角 =arcos =arcos=24 47' 3跃柱墩到岔心 的距

15、离 L1=( R+b3 ) sin+D = ( 20000+1030 )sin+106.02=8925mm 解直角三角形孑NM得TN=B3cos+50+B2 =3700cos2447' 38 +50+3569O9mmNM= B3 sin =3700 x sin24 47' =8551.61mm TM= =7081.08mm TM 断面面积 S= TM (0.39 TM +) =7081.1 (0.39 >7081.1+1600)=30.89 TM 断面周长 P=2.57TM+2=2.57 0811+2X1600 =21.40从柱墩面刀基本轨起点的距离 L1= l1+a=8

16、925+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=11030 Y=l1-l0-NM=12172-11030-1551.61=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：a 1=-5a =45-11 25' 16 =33 3林 iW度为 L=Ra 1兀/180=2000 X 33 34' 44= 117酸90图和计算可得由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1 3600 180

17、0 1800 3600 300 300 2 4000 1800 2000 3800 300 300 3 44001800 2200 4000 300 300 4 4800 1800 2400 4200 300 300 55200 1800 2600 4400 300 300 6 5600 1800 2800 4600 300 3007 6000 1800 3000 4800 300 300 8 6400 1800 3200 5000 300300 9 6909 1800 3454.5 5254.5 300 300 TM 7081 1800 3540.55340.5 300 300 (三)计算巷

18、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=S2X1=15.3 M=15.3m第二断面每米巷道拱与墙计算掘进体积V= S2X1=14.7M=14.7m第三断面每米巷道拱与墙计算掘进体积 V= S2X1=15.74M=15.74m每米砌砧巷道砌拱所需材料B取3600, 3500, 3700第一断面：V1=1.579(B+T' )T'=1.57 (600+300)招00 =1.57 g.6+0.3)>0.3=1.84m3 第二断面：V1=1.579(B+T' )T =1.57 3500+300) >00 =1.57 监5+0.3)

19、>0.3=1.79m3第三断面：V1=1.579(B+T' )T =1.57 3700+300) >00 =1.57 监7+0.3) >0.3=1.89m3 每米砌壁所需材料V'2=2h3丁=2X1800 >300=2M.8 ®.3=1.08m3 每米基础所需材料 V3'=(m1+m2)T'+m1e =0.75 私3+0.5 仅05=0.225+0.025=0.25 m3无水沟每米填充所需材料V4'=2(m1+m2+2r)Q=2(0.5+0.25+0.3+2 )0.100) >0.075=0.1875 m3 第一断

20、面每米填充所 需材料 V4'=1.27 X4.35 >0.075+2X1.6 )0.075+0.1875=0.415+0.24+0.1875 =0.8425 m3第二断面每米填充所需材料V4''=1.27 4.25 0.075+2 X.6 .075+0.1875=0.405+0.24+0.1875 =0.8325 m3第三断面每米填充所需材料V4''=1.27 0.075 4.45+2 X.6 .075+0.1875=0.424+0.24+0.1875 =0.8514 m3有水沟每米充填基础所需材 料 V'4= Q=(0.5+0.25 X2

21、+2X0.3+3 >0.05) X0.075=0.141 m3 每米基础掘进体积 V'0=(m1+Q)(T+Q+e)+(m2+Q)(T'+2Q) =(0.5+0.075) 20.3+0.075+0.05)+(0.25+0.075) ><0.3+2 0,075) =0.575私38+0.325 045 =0.365 m3第一断面每米砌砧巷道 计算掘进体积 V'=S2+V'0=15.3+0.365=15.7 m3第一断面每 米 砌 砧 巷 道 粉面积 h2=h1+h=1.6m Sa'=1.57B+2h2=1.57 3.6+2 ¥.

22、69=8.86 m2 第二断面每米砧巷 道计算掘进体积 V'=S2+V0'=14.7+0.365m3 =15.065m3 第二 断面每米砌砧巷道粉刷面积 Sa =1.57B+2h2=1.57 3C5+2 M6=8.70 m2第三断面每米砌砧巷道 计算掘进体积V'=S2+V'=15.96+0.365=16.325m3 第三断面每 米 砌 砧 巷 道 粉 刷 面 积 Sa'=1.57B+2h2=1.57 3.7+2 ¥.6=9.01 m2 拱材料消耗量： 第一断面：Q= V1 义=1.84 >0.41=0.76 m3 第二断面： Q= V1

23、义=1.79 >2.00=3.58 m3 第三断面： Q= V1义=1.89 >2.00=3.78 m3墙壁材料消耗量： Q= V'2 1第一断面：Q= V'2 X=1.08 )0.41=0.45 m3 第二断面： Q= V'2 X=1.08 )2.00=2.16 m3 第三断面： Q= V'2 X=1.08 )2.00=2.16 m3 基础材料消耗量： Q= V3' X L第一断面：Q= V3' X L=0.25 0C41=0.103 m3 第二断面：Q= V3' X L=0.25 X00=0.5 m3 第三断面：Q= V3' X L=0.25 X00=0.5 m3 填充材料消耗量：Q= V4XL第一断面：Q= V4' XL=0.8425 私 4 1=0.350 m3 第二断面：Q= V4'' XL=0.8325 X00=1.665m3 第三断面：Q= V4'' XL=0.8514 >2.00=1.703m3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/m3S1、S2、S3、S4一分别为交岔点各断面在图中所示位置之净面积，掘进断面面积或 基础掘进断面面积，L