煤矿开采技术——采区车场轨道线路设计

1、第十七章采区车场轨道线路设计第一节轨道线路设计基础（一）目的要求：1、了解车场线路设计步骤2、掌握并熟悉矿井轨道有哪些类型及其参数并能根据实际选择使用3、熟悉道岔的类型及参数并能在设计中选择使用重点、难点和突破的方法：重点：1、轨道类型及其参数2、道岔类型及其参数难 点：道岔类型及其参数突破方法：K详细讲解2、图示、模型教学内容和步骤（附后）第十七章采区车场轨道线路设计本章要点1. 轨道线路设计基础知识（轨道、道岔、曲线、线路施工、线路联接点）2. 采区车场轨道线路设计（采区下部、中部、上部车场）第一节轨道线路设计基础一、轨道线路设计基本知识（-）采区轨道线路分类1、线路位置与作用（1）轨道上

2、山（2）采区车场（3）工作面轨道平巷2、线路空间状态（1）水平：下部车场：大巷装车站、区段轨道平巷（2）倾斜：上山 中部车场 斜面线路。（二）釆区车场线路设计步骤进行采区车场施工设计，必须进行线路设计，为巷道线路施工提供准确数据。（1）确定车场形式（2）绘制车场平面布置草图（3）进行线路连接点、线路参数设计计算（4）计算线路平面布置总尺寸（5）绘制线路布置图（三）矿井轨道I. 轨道在巷道底板铺设道床（道酢）、轨枕、钢轨和联结件等组成。1）轨型：以单位长度质量表示，/kg m-1,（kg/m）矿井使用的轨型系列值：现采用标准轨型：15、22、30、38、43 （新设计矿井使用）原使用的轨型：II

3、、15、18、24（生产矿井使用）2）轨距（1）轨距：单轨线路是有两根轨道组成，两根轨道上轨头内缘的距离为轨距。矿用标准轨距：600mm： 900mm （762mm）（2）轨距选用：根据矿井生产能力大小和矿井运输方式选用。大型矿井:一般选用一 900mm轨距使用3t、5t矿车（辅运和主运）中、小型矿井:多选用一600mm轨距使用It、矿车（辅运和主运）3）轨道线路中心距：双轨线路中心线间距S（1）直线段：S B + 6, mmo式中：B机车宽度，mm：6两列车对开时最突出部分之间的距离，/mm,8 200mm （规程规定）（2）弯曲段：S lB + 6 + ASS曲线巷道线路，由于车辆的外伸和

4、内伸轨道中心线必须加宽机车运输：AS二300mm ；其它运输：AS二200mm煤矿安全规程23条规定：装车点：5 700mm,摘挂钩点：6 1000mm（3）轨中心距选用：线路中心距一般取100mm为单位的整数倍选用。例：使用3t矿车，机车运输，机车宽度1360mm,轨距900 mm,直线段：S = B+6 =1360+200= 1560mm1600曲线段：SI =S+ AS= 1600 + 300= 1900mm。矿井轨道轨中心距系列值：600mm 轨距（1300、1400、1600、1700、1900）900mm 轨距（1600、1800、1900、2200、2500）4）线路表示方法：两

5、根轨道以中心线作为线路的标志，（进行线路施工设讣时。图中采用单线表示）单轨线路一单线（细实线）；双轨线路一双线（细实线）。2. 道岔道岔：使车辆由一线路转运到另一线路的装置1）单开道岔基本结构1 -尖轨；2 -辙义；3 -转辙器；4 曲轨；5 护轮轨；6 基本轨煤矿常用道岔（新的标准：MT/T2-95）（1）单开ZDK（2）对称ZDC（3）渡线ZDX（增加Z代表窄轨道岔）标准道岔共有七个系列600 轨距:615、622、630、643、900 轨距：915、930、9382）道岔类别及参数（1）ZDK-单开道岔在线路图中，道岔以单线表示。道岔主线与岔线用粗实线绘出主要参数：a、b 外形尺寸，a

6、 辙义角。单开道岔辙义号有（M： 2、3、4、5、6）（2） ZDC对称道岔道岔参数：a、b 外形尺寸，a -辙义角。对称道岔辙义号（M： 2、3、4）第1页共39贞（3）ZDX渡线道岔道岔参数：a、b 外形尺寸:S一线路中心距；L 道岔总长度；a 辙叉角渡线道岔辙义号（4、5、6）k3）道岔辙岔号与辙岔角关系新计算方法原计算方法AC=tan aBC = ltana-OB 2M =a=2tan_，i第1页共39贞4）道岔型号含义（单开、对称道岔）ZDK （ZDC）9 22/3/15ZDK道岔类别代号；9轨距；22轨型；3撤义号；15曲率半径5）道岔选择基本原则（1）轨距一致（2）轨型相符（3）

7、与行驶车辆相适应（4）符合行驶车辆速度要求（5）和线路要求相符第二节轨道线路设计基础（二）目的要求：1、理解并掌握单轨曲线连接中各参数的确定和计算2、双轨巷道中轨距和加宽的计算3、轨道线路连接点计算重点、难点和突破的方法：重点：1、单轨曲线中各参数的计算2、双轨巷道中轨距的计算3、平面线路连接点计算难 点：单轨曲线中各参数的计算突破方法：1、详细讲解2、图示教学内容和步骤（附后）二、平面线路联接线路联接基本类型巷道转弯：直线一曲线一直线巷道平移（线路平移）：直线一曲线一直线一曲线一直线巷道分岔：直线一道岔一曲线一直线1、单轨曲线巷道转弯中间必须加入曲线段；1）曲线参数已知：巷道转角6 ,选用：

8、曲线半径R，计算：T = R tan /、切线长2（皿）K = = R 圆弧长K：18057.3（如）2）曲线半径确定：车辆进入曲线后，前轴外轨轮，后轴内轨轮碰撞轨道。根据行车速度，限 定碰撞冲击角，确定曲线半径。=Q c 2sin %和0:曲线冲击角和行车速度有关V1.5m/sc W10V3. 5m/sc W15机车牵引SB：轴距：It矿车S3 二880mm3t 矿车 S3=1100 mm煤矿轨道曲线系列值：:4、6、9、12、15、20、25、30、40 /m例：讣算曲线参数单轨曲线8 =40R二25000 (mm)K、T参数计算：K= 17452 (mm)6= 40T = 9099 (m

9、m)注：曲线半径是轨中心距的半径。3) 曲线线路外轨抬高和轨距加宽轨道线路进入曲线线段后，为保证车辆安全运行，必须进行外轨抬高和轨距 加宽。(也为施工参数，现场施工人员需要掌握)(1) 外轨抬髙和轨中心距大小、曲率半径与车辆运行速度有关。5 V2cos从=&R计算原理分析abos A OBA ( A ACO)ab/OB二ob/GA/7 _S*COS0GV2 GSeV2cos/J山=-gRgR实际施工中外轨抬高值：900 轨距：一般取值 Ah二 1035mm；600轨距：一般取值Ah二525mm（2）曲线轨距加宽ASg进入曲线如不加宽，车辆将无法通行。加宽值与曲率半径和轴距有关A s：取值102

10、0mm加宽方法：外轨不动，内轨向内移动。要求：线路在进入曲线段以前，进行外轨的抬高和轨距加宽。 超前距离X计算Sy?=xlO4X 二（100300） Ah R /mm曲线处巷道加宽车辆进入曲线曲于车辆内伸和外伸，（巷道必须加宽）车辆外伸 A FC1-C2车辆内伸二6单轨巷道曲线段要确保人行道符合安全规程的规定值，巷道需要加宽。巷道采用机车运输，曲线段巷道加宽 S 二】+外伸 产200mm,内伸 于100mm。4）线路的平行移动(1) 特点：单轨线路异向曲线联接，即在两个反向曲线之间加一缓和直线 C,将轨道平移一定距离。C 二 S3 + 2 X(2) 确定C值考虑的原则：a.线路外轨t内轨，内轨

11、t外轨，车辆不能同时受异向曲线两根轨道 外轨抬高的影响。b.车辆离开第一个曲线的X，之后，经过一个SB直线段后再进入第二曲线的 X(3) 曲线转角理论计算L cP5 = P - arcsin( cos/7)C = SB +2XfL = 2/? sin 5 + C cosJSm =sin JS3轴距卅一外轨抬高递增递减直线段长度tnn 0 =B导入的辅助角C2.双轨巷道1）轨中心距加宽：车辆相对运行，考虑车辆外伸、内伸，轨中心距需加宽加宽值：+ :轨中心加宽一般取值：通过机车：AS = 300 mm,其他车辆：AS = 200mm。（如巷道断面较大，轨中心距已经考虑加宽值的要求，轨中心距则不需进

12、行 加宽）2）轨中心距加宽方法及范围（1）内侧轨道不动，将外轨线路向外平移AS距离，使用异向曲线联接方 法（平移外轨）。（2）加宽范围L。双轨线路中心距加宽必须在直线段进行。在直线段L。长度内加宽，轨中心距由S T SJ在加宽轨距同时，还要进行外轨抬高，抵消离心力的影响，避免挤压外轨。900mm 轨距时,Ah =10 35mm600mm 轨距时，Ah = 5 25mm双轨巷道轨中心距加宽L。值选取（提前加宽、抬高长度） 机车运输：Lo 5m 3t矿车:Lo =2. 530mIt矿车:轨中心距加宽设计与施丄的要求 线路设计时，作图StSS两点用直线相联。施工时，必须利用异向曲线联接，使之两端曲线

13、相切，以利于行车。三、轨道线路联接点计算轨道线路联接基本方式平面线路联接一道岔曲线联接纵面线路联接一竖曲线联接（-）平面线路联接1、ZDK道岔非平行线路联接1）特点：（1）用ZDK道岔一曲线联接系统变单巷为双巷，联结两条不同巷道。（2）道岔是一刚性结构，本身既不能抬高外轨，也不能加宽轨距；（3）采用道岔岔线与弯道曲线直接相连，（取消了缓和直线C；）（4）曲线转角P等于巷道转角6 -a o莊耳酬2）道岔基本参数：a、b、a （选定）；3）曲线线路参数及计算方法：T = R Um?2d =bsinam = a+ (b + T)sin JM=d + R sin a H = M-R cosaHn =s

14、in J2、ZDK道岔平行线路联接=a+ b cosa 一 7? sin a1）线路联结接特点:（1）在同一巷道中，用ZDK道岔和一段曲线变单轨为双轨;（2）线路参数主要受轨中心距影响。2）联结参数计算:已知：道岔参数&、b、a；联接曲线参数：R、a,轨中心距S。计算联接系统的轮廓尺寸:m = S-csc a；B = S -tan a-1,n = m -T ,c 二 n b1）特点：用ZDC道岔和两段曲线变单轨为双轨;2）参数：已知：道岔a、b、（5的水平投影）cc ；3）曲线：R、S、转角a / 2San = m-Tm = esc22b =cos2 ,L=a+B+T C0第三节 采区下部车场

15、线路设计目的要求:1、理解并掌握纵面线路竖曲线的联结和坡度2、掌握大巷装车式下部车场线路设计有哪些内容，各如何确定3、了解并会计算石门装车式下部车场线路设计重点、难点和突破的方法：重点：1、竖曲线的联结和坡度计算2、大巷装车式下部车场线路设计难 点：大巷装车式下部车场线路设计 突破方法：1、详细讲解2、图示教学内容和步骤（附后）纵面线路的竖曲线联接和坡度1、纵面线路的竖曲线联接1）竖曲线一在斜面线路与平面线路相交时，为保证车辆平缓运行，设置的 过渡曲线。A -竖曲线上端；C -竖曲线下端，一起坡点（落平点）；B 斜面线路与水平面夹角；甲一平面线路与斜面线路的夹角，即竖曲线转角（已知）Rx 竖曲

16、线半径，竖曲线切线F,圆弧长”竖曲线半径选择的原则：1）串车提升时，相邻两车上沿不碰撞；2）提升长材料时，材料两端不触地。在线路设计时R1取值：&二（12 13） Sbl.Ot、1.5t 矿车Ri： 9、12、15m；3t矿车：Ri： 12 15、20m。2、线路纵断面坡度线路坡度：H-HGCOS/=tan/x 1000%oY 很小，cosy =1/ = TxIOOO%o1）线路坡度的确定（1）线路等阻力坡度设计，即:重列车（35%o）下行；空列车（3 5%。）上行。（2）矿车自动滚行特点：i大、单向运行。3吨空矿车9%。3吨重矿车7%。1吨空矿车11%01吨重矿车9%0第三节采区下部车场线路

17、设计采区下部车场曲装车站、绕道、轨道、上山下部平车场和煤仓等爾室组成一、大巷装车式下部车场（-）装车站线路设计与调车方法有关：（1）调度绞车调车（2）矿车自动滚动调车1.调度绞车调车时的装车站线路（1）线路布置及调车方法图17-21调度绞车调车时装煤车场线路布置（a）通过式；（b）尽头式1一机车；2调度绞车；3煤仓；4一空车储车线；5重车储车线;6装车点道岔；7、8渡线道岔；9一通过线（2）装车站线路参数的确定。装车线路总长度Ld通过式：匚二2S+3 Lx+ Lx尽头式：LF2S+ Lx+ Li式中：Lh空、重车线长度，各不小于1.25列车长度，mLx渡线道岔线路联接点长度，m：U单开道岔线路

18、联接点长度，m；L：机车加半个矿车长度，mo2.自动滚动行调车时装车站线路（1）调车方法第1页共39贞图17-22自动滚行调车时装煤车场线路1 一通过线；2阻车器；3 煤仓；4一空车储车线；5 重车储车线；6、7渡线道岔；8 调车线（2）装车站线路参数空车存车线分为两段：S段长度为0.5列车长，线路坡度认，目的是把线 路上抬到一定高度，造成空列车能自动滚行的条件。一般取18%。23%。； L为 空列车自行滚行的坡度，一般取9%。11%。装车点中心线至阻车器的距离h,如图17-23 （a）所示。图17-23装车点与阻车器相对位置（a） It矿车时（一次装载）；（b） 3t矿车时（二次装载）1 一

19、阻车器；2溜口第1页共39贞为避免列车对阻车器冲撞，此段坡度i。二0 (平坡)重车存车线分为两段：5与s。S线段长度为1列车长，h为重列车自动 滚行的坡度，一般取7%。9%。S不宜超过0.5列车长，人为重列车上坡段坡 度，用它来补偿高差，并防止列车冲过储车线终点，一般不超过5%。装车站线 路总长度为LdLd = &/ + 2 厶X + Lh+厶2+ LH3 + Ltl4 + /(一)绕道线路设计主要运输大巷与轨道上山下部平车场想连接的水平巷道称为釆区下部车场 的绕道1. 绕道位置及与装车站线路的关系：绕道2位于大巷1的顶板，称为顶板绕道，如图17-24 (a)(1) 当轨道上山倾角为2025不

20、需变坡，直接设竖曲线落平。(2) 当倾角25时，可使上山上抬角，使起坡角达到25左右，如 图 17-24 (b)(3) 山角度较小，可以下扎角，使起坡角达到25左右，如图17-24(c)图17-24大巷装车式下部车场绕道的位置(a) (b) (c)顶板绕道；(d)底板绕道1一大巷；2 绕道；3绕道上山绕道位于大巷底板称为底板绕道，如图17-24 (d),它适用在煤层倾角小于 10左右的情况。采用顶板绕道时，为了不影响上山的运输，绕道线路应与装车站下帮一侧 的通过线相联接，装车站储车线，煤仓放煤口应设在大巷上帮一侧，如图17-25 所示。图17-25绕道布置采用底板绕道时，储车线、煤仓放煤口与通

21、过线的相对位置与上述相反。装车站中各渡线道岔的方向也恰好相反，如图17-26所示。(a)(d)2、绕道方向绕道方向是指绕道出口朝向井底车场还是背向井底车场。 设计中一般采用绕道朝向井底车场方向布置。3、绕道线路布置(1)立式布置图 17-27 (a) (c)所示。(c)17-27绕道线路立式和斜式布置特点是储车线直线与大巷线路相垂直。(2) 斜式布置，如图17-27 (b)、(d)所示，这种布置的储车线路与大巷线路夹角一般可在4590 o(3) 卧式绕道,图17-28图17-28顶板绕道线路布置设绕道交岔点道岔始端至煤仓中心线的距离为X,则X =- + R + (LllG-Kp 一CJ + +

22、C + R + m-Ls2如图17-29所示，设底道起坡点至大巷通过线的垂直距离为y,y值可近 似按下式计算。力COS0 + /b丁，=-e + 几sin 0通过线与轨道上山下部平车场储车线内侧线路的距离:S = y + G + /?第1页共39贞底板绕道卧式布置(图17-30), X和Y值按下式计算：X + R + (L”g K p q) + L，k + C、+ 7 + (7 + C + “)cos/ + ? + 厶图17-30顶板绕道线路布置由于S值较小，绕道转角一般可取45 o 当S及确定后，便可进行下列计算：C = -T-nsin Jy = S + /? + C（三）辅助提升车场线路设

23、讣2、储车线线路（1）储车线线路平面布置。（2）储车线线路纵断面坡度。高道线路坡度认为iG = co! z底道线路坡度in为:i“=cdK高道线路坡度角为rG = arctan iG底道线路坡度角为rD = arctan iD（3）高低道线路的有关参数 高低道起坡点的合理位置。高低道起坡点超前低道起坡点的水平距离为Lio 一般厶 20m。 竖曲线线路转角。（图17-32）高道竖曲线线路转角Pg =0_心低道竖曲线线路转角Pd =0 + 6 高低道竖曲线两端点高差佻及你图17-32下部车场高低道起坡点间距的限定办法(a)同半径一次变坡法；(b)变半径一次变坡法；(c)同半径甩车线上抬法;(d)同

24、半径提车线下扎法；(e)同半径提车线下扎甩车线上抬法高道竖曲线两端点高差hG = Rg (cos rG 一 cos 0)低道竖曲线两端点高差hD = Rd (cos rD 一 cos 0) 高低道竖曲线水平投影长度和匚(图17-33)图17-33竖直线两端点高差及水平段投影长(a)高道；(b)低道高道竖曲线水平投影长度Ig =；(sin/?-sinrG)低道竖曲线水平投影长度lD = /?D(sin /7 + sinrD)(2)高低道竖曲线相对位置的确定。厶_您-仏+ HJ =厶 cos p + Ld - Lg二、石门装车式下部车场(a)/IL： U Rif LhLa Lh l| Lh 卜屮卜

25、， |Ld图17-35石门装车站线路布置(a) 一个装车点；(b)两个装车点(1)双向绕道机车顶推调车。17-36双向绕道机车顶推调车（2）单向绕道机车牵引调车图17-37单向绕道机车牵引调车（3）环形绕道环形运行调车。图17-38环形绕道环形运行调车第四节采区中部车场线路设计第五节釆区上部车场线路设计目的要求：1、掌握单道起坡甩平巷的平面线路和斜面线路的设计2、了解甩入绕到和甩入石门的单道起坡甩车场3、了解并会计算双道起坡甩车式车场4、了解上部车场线路设计重点、难点和突破的方法：重点：1、单道起坡甩车场线路设计2、双道起坡甩车场线路设计难 点：单道起坡的线路设计突破方法：1、详细讲解2、图解

26、教学内容和步骤（附后）第四节 采区中部车场线路设计一、单道起坡甩车式车场（-）甩入平巷的单道起坡甩车场1、斜面线路（1）斜面线路的布置方式。第1页共39贞图17-40斜面线路回转方式(a) 一次回转；(b)二次回转(2)斜面线路联接系统参数。0图17-42回转角及伪倾角的计算2、竖曲线图17-43竖曲线参数3、平面线路当线路转入平巷后，平行移动了S距离s = (Tf + cx +7)sin(90_F)_平移距为S时，异向曲线中缓和直线段为4、平面线路的平面图及坡度图各点标高分别为:O点相对标高为0D点:叽=_叽A 点：hA = 一（人）-0 + ljD-A）标高士 0 ho hjc 点.he = _（他+ hgA + 仏Y）标高011Dhj长度bKpKG角度00钟B J的0图17-45线路坡度图(二)甩入绕道的单道起坡甩车场图17-46甩入绕道式中部车场(a)平面图 (b)绕道底板至轨道机上山底板高度(三)甩入石门的单道起坡甩车场-严O/a丫 u图17-47甩入石门