3 巷道断面设计.ppt课件

1、3 巷道断面设计 l 重点与难点：重点与难点：l 巷道断面外形；巷道断面尺寸；巷道断面内巷道断面外形；巷道断面尺寸；巷道断面内l水沟和管线布置；巷道断面设计例如。水沟和管线布置；巷道断面设计例如。 l 技艺要求：技艺要求：l 识记：常用的巷道断面外形；识记：常用的巷道断面外形；l 领会：巷道断面尺寸确定及巷道断面内水沟和管线的布置领会：巷道断面尺寸确定及巷道断面内水沟和管线的布置l原那么；原那么；l 综合运用：巷道断面设计。综合运用：巷道断面设计。山东科技大学资源与环境工程学院3.1 巷道断面外形巷道断面外形 (1) 选择巷道断面外形普通思索的要素 巷道断面承载才干、围岩性状、地压大小与方向；

2、 断面利用率； 巷道类别用途、位置及效力年限； 巷道支护方式及支架资料等。 常用断面外形：有直墙半圆拱形、直墙圆弧拱、不规那么梯形、不规那么矩形等。此外，三心拱、椭圆拱等均有运用。 (2) 巷道断面运用原那么 平安稳定性好； 满足运用技术要求； 断面利用率高； 巷道施工速度快、造价低。 山东科技大学资源与环境工程学院巷巷道道断断面面形形状状3.1 巷道断面外形巷道断面外形 (3) 巷道断面选择根据作用在巷道上的地压大小和方向在选择巷道断面外形时起主要作用。巷道用途和效力年限也是选择巷道断面外形不可短少的重要要素。矿区的支架资料和习惯运用的支护方式，也直接影响巷道断面外形的选择；掘进方法和掘进设

3、备对于巷道断面外形的选择也有一定影响。 需求风量大的矿井，选择通风阻力小的断面和支护方式，有利于平安和具有经济效益。一、巷道净宽度一、巷道净宽度B确实定确实定 二、巷道的净高度二、巷道的净高度H 三、巷道的净断面面积三、巷道的净断面面积S 四、巷道风速四、巷道风速v验算验算五、巷道设计和计算掘进断面面积五、巷道设计和计算掘进断面面积3.2 巷道断面尺寸巷道断面尺寸一、净宽度确定一、净宽度确定l决议巷道净断面尺寸的要素：运输；行人；通风；平安l设备及设备的安装、检修和施工等。l巷道断面设计方法与步骤：l 首先根据运输、通风、行人、安装检修、施工和、等的规定，确定巷道净l断面的尺寸；l 进展风速校

4、验；l 根据支护参数和道床参数，计算出巷道的“设计断面尺l寸； l 再按允许超挖值，计算出巷道的“掘进断面尺寸；l 最后按比例绘制包括墙角和水沟在内的巷道断面图，编l制巷道特征表和每米巷道工程量及资料耗费量表。 山东科技大学资源与环境工程学院 直墙拱形巷道的净宽度直墙拱形巷道的净宽度指巷道两侧内壁或锚杆显露长度指巷道两侧内壁或锚杆显露长度终端之间的程度间距。终端之间的程度间距。矩形巷道的净宽度矩形巷道的净宽度巷道两侧内壁或锚杆显露长度巷道两侧内壁或锚杆显露长度终端之间的程度间距。终端之间的程度间距。 梯形巷道，梯形巷道，1当其内通行矿车、电机车时，净宽当其内通行矿车、电机车时，净宽系指车辆顶面

5、程度的巷道宽度；系指车辆顶面程度的巷道宽度；2当其内不通行运输设备时，净宽系当其内不通行运输设备时，净宽系指自底板起指自底板起1.6m高程度的巷道宽度。高程度的巷道宽度。 一、净宽度确定一、净宽度确定 以直墙拱形巷道为例：以直墙拱形巷道为例： Ba十十2A1十十c十十tA1运输设备的最大宽度运输设备的最大宽度(表表2-1)，m；a非人行道侧宽度非人行道侧宽度 ；c人行道的宽度人行道的宽度 ；t运输设备最突出部分之间的间距。运输设备最突出部分之间的间距。 详细数值见煤矿平安规程详细数值见煤矿平安规程第二十二条第二十二条 运输巷两侧包括管、线、电缆与运输设备最突运输巷两侧包括管、线、电缆与运输设备

6、最突出部分之间的间隔，应符合以下要求：出部分之间的间隔，应符合以下要求：(表表2.1 42页页) 一新建矿井、消费矿井新掘运输巷的一侧，从巷道道碴一新建矿井、消费矿井新掘运输巷的一侧，从巷道道碴面起面起1.6m的高度内，必需留有宽的高度内，必需留有宽0.8m综合机械化采煤矿井为综合机械化采煤矿井为1m以上的人行道，管道吊挂高度不得低于以上的人行道，管道吊挂高度不得低于1.8m；巷道另一侧；巷道另一侧的宽度不得小于的宽度不得小于0.3m综合机械化采煤矿井为综合机械化采煤矿井为0.5m。 二巷道内安设保送机时，保送机与巷帮支护的间隔不得小二巷道内安设保送机时，保送机与巷帮支护的间隔不得小于于0.5

7、m；保送机机头和机尾处与巷帮支护的间隔应满足设备检；保送机机头和机尾处与巷帮支护的间隔应满足设备检查和维修的需求，并不得小于查和维修的需求，并不得小于0.7m。 三巷道内挪动变电站或平板车上综采设备的最突出部分，三巷道内挪动变电站或平板车上综采设备的最突出部分，与巷帮支护的间隔不得小于与巷帮支护的间隔不得小于0.3m。 四在人车停车地点的巷道上下人侧，从巷道道碴面起四在人车停车地点的巷道上下人侧，从巷道道碴面起1.6m的高度内，必需留有宽的高度内，必需留有宽1m以上的人行道，管道吊挂高度不得低以上的人行道，管道吊挂高度不得低于于1.8m。第二十三条：第二十三条： 在双轨运输巷中，在双轨运输巷中

8、，2列列车最突出部分之间的间隔，列列车最突出部分之间的间隔，对开时不得小于对开时不得小于0.2m，采区装载点不得小于，采区装载点不得小于0.7m，矿车摘挂钩地点不得小于矿车摘挂钩地点不得小于1m。 车辆最突出部分与巷道两侧间隔，必需符合本规程车辆最突出部分与巷道两侧间隔，必需符合本规程第二十二条的要求。第二十二条的要求。一、净宽度确定一、净宽度确定在确定曲线段巷道净宽度时，按公式计算巷道的净宽，要思索矿车在弯道上运转，由于车体的中心线和线路的中心线不相吻合，发生矿车外边角外伸和矿车内侧车帮内移景象，内侧和外侧均要加宽0.2m。曲线段巷道加宽范围：除曲线段外，用矿车运输时与曲线段两端相联的各长2

9、m的直线段也要加宽；用电机车运输时曲线两端直线段加宽长度为3.0m。双轨巷道中线距加宽 双轨巷道对开列车车辆之间应有足够的平安间隙，两条平行轨道的中线距可按表1-2选取；表表2-3 45页页巷道净宽的总体规定l1拱形断面：l(1)主要运输巷道：综采：3.0m；其它：2.2m。l(2)其它巷道： 2.0ml2)矩形断面： 2.0ml3)梯形巷道： 1.8m顶部l梯形巷道净宽：规范顶梁尺寸+立柱斜角净宽。l4)自道渣面起1.6m范围内，人行道宽度 0.8m。l5只进不舍，0.1m进级。无轨巷道l主要根据通风、行人选取。l1主要运输巷道：l(1) 人行道：1.2m；另外一侧：0.5m。l(2)列车对

10、开： 0.5ml2)其它巷道：人行道：0.8-1.0m；另外一侧：0.3-0.5m。l3)转弯和交叉处，根据列车转弯半径、运输间距确定。 二、巷道的净高度二、巷道的净高度 1矩形、梯形巷道： 自渣面或底板到顶梁或顶部喷层面、锚杆显露长度终端的高度。表2.42拱形巷道净高： 自渣面至拱顶内沿或锚杆显露长度终端的高度。 主要是确定净拱高和自底板起的墙高。 H=h0+h3-hb H拱形巷道净高； h0拱形巷道拱高； h3拱形巷道墙高； hb巷道内道碴高度。第二十一条第二十一条 巷道净断面必需满足行人、运输、通风和平安巷道净断面必需满足行人、运输、通风和平安设备及设备安装、检修、施工的需求，并符合以下

11、要求：设备及设备安装、检修、施工的需求，并符合以下要求： 一主要运输巷和主要风巷的净高，自轨面起不得低一主要运输巷和主要风巷的净高，自轨面起不得低于于2m。架线电机车运输巷的净高必需符合本规程第三。架线电机车运输巷的净高必需符合本规程第三百五十六条和第三百五十七条的有关要求。百五十六条和第三百五十七条的有关要求。 二采区包括盘区，以下各条同内的上山、下山二采区包括盘区，以下各条同内的上山、下山和平巷的净高不得低于和平巷的净高不得低于2m，薄煤层内的不得低于，薄煤层内的不得低于1.8m。采煤任务面运输巷、回风巷及采区内的溜煤眼等的净断采煤任务面运输巷、回风巷及采区内的溜煤眼等的净断面或净高，由煤

12、矿企业一致规定。面或净高，由煤矿企业一致规定。 巷道净断面的设计，必需按支护最大允许变形后的断面巷道净断面的设计，必需按支护最大允许变形后的断面计算。计算。2拱形巷道净高拱形巷道净高1 拱高拱高h0 常与巷道净宽的比来表示高跨比：常与巷道净宽的比来表示高跨比： 半圆拱：半圆拱：h=R=B/2； 圆弧拱：圆弧拱： h=B/3、0.4B。2 墙高墙高h3 自巷道底板至拱基线的间隔。自巷道底板至拱基线的间隔。(2) 拱形巷道壁高设计要求：设计要求：(1) 架线电机车导电弓子顶端两切线交点处与巷道拱壁架线电机车导电弓子顶端两切线交点处与巷道拱壁间最小平安间隙间最小平安间隙n；(2) 管道的装设管道的装

13、设m；(3) 人行高度要求人行高度要求j；(4) 1.6m高度人行道宽度高度人行道宽度C；(5) 设备上缘至拱壁间最小平安间隙设备上缘至拱壁间最小平安间隙C 。 计算壁高计算壁高h3，然后取大值。，然后取大值。“只进不舍，只进不舍，0.1m进级进级(2) 拱形巷道壁高h3 半圆拱形巷道的壁高h3(见图2-3)。(1) 按“架线电机车导电弓子高度要求计算： 式中，h4电机车导电弓子高度；2.0m行人，1.9m不行人，井底车场 2.2m。356条 hc道床总高度；R 半圆拱半径； n 导电弓子外缘与拱壁之间的平安间隙(普通取300)； K导电弓子宽度之半； b1轨道中心线与巷道中心线间隙。 212

14、43bKnRhhhc(2) 拱形巷道壁高h34 按“1.6m高度人行宽度要求 双轨巷道：单轨巷道：式中，C-运输设备上缘和拱璧间距(普通大于等于700mm)；5 按“设备上缘距拱璧的最小平安间隙要求计算：双轨：单轨：非人行侧：2112321600bACRhhb22123)2(1600bACRhhb211232bACRhhhc22123)2(bACRhhhc221232bAaRhhhcnh3hbh5h2h7Dh0HTH1aA1tA1Cb1b2KmBa1bc1B1B2hahchh4m1架线电机车管道安装行人人行宽度设备上缘单轨巷道壁高单轨巷道壁高1矩形巷道净断面积：SBH B巷道净宽；H巷道净高。

15、 2梯形巷道净断面积：S(B1+B2)H/2； B1、B2巷道顶梁、底板处净宽；H巷道净高。3半圆拱巷道：SB(0.39B+h2) h2渣面起巷道壁的高度。4圆弧拱巷道：SB(0.24B+h2)三、巷道的净断面面积 矩形巷道梯形巷道半圆拱形巷道圆弧拱形巷道四、巷道风速验算四、巷道风速验算 消费矿井的巷道通常兼作通风用，因此还要进展最优的风速验算：V经过巷道的风速，Q经过巷道的风量，Vmax巷道允许通风的最高风速，ms。 maxVSQV四、巷道风速验算四、巷道风速验算 l规定：矿井主要进风巷的风速普通不大于6m/s；保送机巷道采区风巷普通不大于4m/s。 五、巷道设计和计算掘进断面积五、巷道设计

16、和计算掘进断面积 1支护参数的选择 2道床参数的选择3巷道设计掘进断面积 4巷道计算掘进断面积 一支护参数的选择一支护参数的选择支护是影响煤矿技术经济目的和平安消费的关键技术问题。支护方式 过去：棚式支架和砖石、混凝土砌碹是支护的主要方式。 近来，金属支架和锚喷支护。支架参数 是各种支架的规格尺寸，锚喷支护的锚杆类型、长度直径、间距、排距、喷层厚度及标号等。 如坑木的直径、金属和钢筋混凝土构件的断面高度以及背板厚度、喷层的厚度或锚杆外露的长度。二道床参数的选择二道床参数的选择道床参数： 钢轨型号、轨枕规格和道碴厚度。钢轨型号是根据巷道类型、运输方式及矿车容积和轨距来选取。 每米长度的质量来表示

17、。15、22、30、38kg/m 轨枕：轨枕的类型和规格应与选用的钢轨型号相顺应。 道床：普通采用巩固的碎石或不易自燃的矸石或卵石做道碴，颗粒度以2030mm为宜。 二道床参数的选择二道床参数的选择钢轨型号表表2.9 58页页轨枕规格表表2.10 58页页常用道床参数常用道床参数表表2.11 59页页三巷道设计掘进断面积 巷道净尺寸加上支架、道床参数使可得到巷道的设巷道净尺寸加上支架、道床参数使可得到巷道的设计掘进尺寸，从而求得巷道设计掘进断面积。计掘进尺寸，从而求得巷道设计掘进断面积。半圆拱巷道：半圆拱巷道：S1=B10.39B1+h3； B1拱形巷道掘进宽度；拱形巷道掘进宽度；h3墙高；墙

18、高；圆弧拱巷道：圆弧拱巷道：S1=0.24B2+1.27BT+1.57T2+B1h3； B巷道净宽；巷道净宽；T墙厚；墙厚；梯形巷道：梯形巷道：S1=B3+B4H1/2； B3、B4顶梁、底梁设计掘进宽度；顶梁、底梁设计掘进宽度；H1设计掘进高设计掘进高度。度。四巷道计算掘进断面积 思索到巷道在施工内出现超挖观象，因此，设计掘进断面尺寸应加上允许超挖值(矩形、梯形棚子)，作为计算掘进断面尺寸。 并以此计算出巷道的掘进工程量和支炉资料耗费量。3.2 巷道断面尺寸巷道断面尺寸五、巷道断面尺寸计算公式五、巷道断面尺寸计算公式梯形巷道断面尺寸和工程量、资料耗费计算梯形巷道断面尺寸和工程量、资料耗费计算

19、公式，如表公式，如表2.4所示。所示。47页页半圆拱巷道断面尺寸和工程量、资料耗费计半圆拱巷道断面尺寸和工程量、资料耗费计算公式，如表算公式，如表2.6所示。所示。 52页页 .圆弧巷道断面尺寸和工程量、资料耗费量计圆弧巷道断面尺寸和工程量、资料耗费量计算公式，如表算公式，如表2.7所示。所示。 54页页 3.3 巷道断面内水沟和管线布置巷道断面内水沟和管线布置3.3.1排水沟布置设计排水沟布置设计 (1) 排水沟断面系根据矿井消费时经过该巷道的排排水沟断面系根据矿井消费时经过该巷道的排水量设水量设计。计。 (2) 排水沟普通布置在人行道一侧，并尽量少穿越排水沟普通布置在人行道一侧，并尽量少穿

20、越运输线运输线路。路。 (3) 平巷排水沟的坡度普通取平巷排水沟的坡度普通取35(或与巷道坡或与巷道坡度相度相同同)。 3.3.2巷道管线布置巷道管线布置(设计设计) (1) 巷道内管线布置的原那么巷道内管线布置的原那么 “保证平安、便于保证平安、便于检修。检修。 (2) 电力电缆与管道应布置在巷道的不同侧。电力电缆与管道应布置在巷道的不同侧。 (3) 和信号电缆应布置在电力电缆的另一侧。和信号电缆应布置在电力电缆的另一侧。 山东科技大学资源与环境工程学院 3.4 巷道断面设计例如巷道断面设计例如 知条件：知条件：某煤矿，年设计才干为某煤矿，年设计才干为90万万t，低瓦斯矿井，中央分列，低瓦斯

21、矿井，中央分列式通风，井下最大涌水量为式通风，井下最大涌水量为320m3/h。经过该矿第一程度东翼运输大巷的流水量为经过该矿第一程度东翼运输大巷的流水量为160m3/h，采用采用ZK10-6/250架线式电机车牵引架线式电机车牵引1.5吨矿车运输吨矿车运输.该大巷穿过中等稳定的岩层，岩石巩固性系数该大巷穿过中等稳定的岩层，岩石巩固性系数f =46，需经过的风量为需经过的风量为48m3/s。巷道内敷设一道直径为巷道内敷设一道直径为200mm的压风管和一趟直径为的压风管和一趟直径为l00mm的水管。的水管。 试设计运输大巷直线段的断面。试设计运输大巷直线段的断面。 3.4 巷道断面设计例如巷道断面

22、设计例如 一、选择巷道断面外形一、选择巷道断面外形年产年产90万万t矿井的第一程度运输大巷，一程度效力年矿井的第一程度运输大巷，一程度效力年限在限在20年以上，采用年以上，采用 600mm轨距双轨运输的大巷，轨距双轨运输的大巷，其净宽在其净宽在3m以上，又穿过中等稳定的岩层。以上，又穿过中等稳定的岩层。应选用螺纹钢树脂锚秆与放射混凝土支护，半圆拱应选用螺纹钢树脂锚秆与放射混凝土支护，半圆拱形断面。形断面。锚杆支护参数表页。锚杆支护参数表页。 二、确定巷道断面尺寸二、确定巷道断面尺寸 确定巷道净宽度确定巷道净宽度B 查表查表2-245页知页知ZK10-6/250电机车宽电机车宽A1=1060，高

23、，高h=1550；1.5吨矿车宽吨矿车宽1050，高，高1150。 根据根据，取巷道人行道宽，取巷道人行道宽C=840，非人行道一侧宽非人行道一侧宽a=400。又查表。又查表2-3知本巷双轨中知本巷双轨中心线心线b=1300，两电机车之间的间隔为：，两电机车之间的间隔为：1300-1060/2+1060/2=240 故巷道净宽度故巷道净宽度B=a1+b+c1=a+2A1+C+t=400+21060+240+840=3600。 确定巷道拱高确定巷道拱高h0 半圆拱巷道拱高半圆拱巷道拱高h0=B/2=3600/2=1800； 半圆拱半径半圆拱半径R=h0=3600/2=1800。 3.4 巷道断面

24、设计例如 3.4 巷道断面设计例如21243)()(bKnRhhhc1552)270360()3001800(4102000223h 二、确定巷道断面尺寸 确定巷道净宽度B =3600。 确定巷道拱高h0=B/2=3600/2=1800 确定巷道壁高确定巷道壁高h31按架线电机车导电弓子要求确定h3由表2.5中半圆拱巷道壁高公式得 2按管道装设要求确定按管道装设要求确定h3 3.4 巷道断面设计例如 222753)2/(bDmKRhhhhb1633)4302/335300360(18002209001800223h3按人行高度要求确定按人行高度要求确定h3223)(1800jRRhhb1195

25、)2001800(18002201800223h综上计算，并思索一定的余量，确定本巷道壁高为h3=1820。那么巷道高度H=h3-hb+h0=1820-220+1800=3400。 确定巷道净断面面积确定巷道净断面面积S和净周长和净周长P 由表由表2.6得净断面面积得净断面面积 S=B0.39B+h2 式中：式中： h2为道碴面以上巷道壁高，为道碴面以上巷道壁高，h2= h3-hb=1820-220=1600。 故，故， S=36000.393600+1600= 10.8m2； 净周长净周长 P=2.57B+2h2=2.573600+21600 = 12.5m。 3.4 巷道断面设计例如(续)

26、 用风速校核巷道净断面面积用风速校核巷道净断面面积查表查表2.8，知，知Vmax=8m/s，知经过大巷风量，知经过大巷风量Q=48m3/s，计算得：，计算得： 3.4 巷道断面设计例如(续) 844. 48 .1048SQV设计的大巷断面面积、风速没超越规定，可以运用。 选择支护参数选择支护参数180页，表页，表6.6 本巷道采用锚喷支护，根据巷道净宽本巷道采用锚喷支护，根据巷道净宽3.6m、穿过中等、穿过中等稳定岩层即属稳定岩层即属类围岩、效力时间大于类围岩、效力时间大于l0年等条件，得：年等条件，得：锚喷支护参数；锚喷支护参数； 锚杆长锚杆长2.0m，间距，间距a=0.8m，排距，排距a=

27、0.8m，锚杆直径，锚杆直径18； 放射混凝土层厚放射混凝土层厚T1=l00mm，而锚杆显露长度，而锚杆显露长度T2=50mm故支护厚度故支护厚度T=T1=100。 3.4 巷道断面设计例如 (续) 选择道床参数选择道床参数 根据本巷道经过的运输设备，选用根据本巷道经过的运输设备，选用30kg/m的钢轨，的钢轨，其道床参数其道床参数hc、hb分别为分别为410和和220，道渣至轨，道渣至轨面高度面高度ha=hc-hb=410-220=190。 采用钢筋混凝土轨枕。采用钢筋混凝土轨枕。 3.4 巷道断面设计例如 (续)确定巷道掘进断面面积确定巷道掘进断面面积巷道设计掘进宽度巷道设计掘进宽度B1=

28、B+2T=3600+2100=3800。巷道计算掘进宽度巷道计算掘进宽度B2= B1+2=3800+275=3950。巷道设计掘进高度巷道设计掘进高度H1=H+hb+T=3400+220+100=3720。巷道计算掘进高度巷道计算掘进高度H2=H1+=3720+75=3795。巷道设计掘进断面面积巷道设计掘进断面面积S1=B1 0.39B1+h3=38000.393800+1820=125476002，取，取S1=12.55。巷道计算掘进断面面积巷道计算掘进断面面积S2=B20.39B2+h3=39500.393950+1820=132739752，取，取S2=13.27。3.4 巷道断面设计

29、例如 (续)三、布置巷道内水沟和管线三、布置巷道内水沟和管线一水沟一水沟 知经过本巷道的水量为知经过本巷道的水量为160m3/h，采用水沟坡度为，采用水沟坡度为0.3%，查表，查表2.1262页得：页得： 水沟深水沟深400、水沟宽、水沟宽400，水沟净断面面积，水沟净断面面积0.16；水沟掘进断面面积水沟掘进断面面积0.203，每米水沟盖板用钢筋，每米水沟盖板用钢筋1.633kg、混凝土、混凝土0.0276m3，水沟用混凝土，水沟用混凝土0.133m3。 二管缆二管缆 管子悬吊在人行道一侧，电力电缆挂在非人行道一侧，管子悬吊在人行道一侧，电力电缆挂在非人行道一侧，通讯电缆挂在管子上方，如图通

30、讯电缆挂在管子上方，如图2-1069页所示。页所示。 3.4 巷道断面设计例如 (续)四、计算巷道掘进工程量和资料耗费量四、计算巷道掘进工程量和资料耗费量每米巷道拱与墙计算掘进体积：每米巷道拱与墙计算掘进体积： V1=S21=13.271=13.27m3；每米巷道墙脚计算掘进体积：每米巷道墙脚计算掘进体积： V3=0.2(T+)1=0.2(0.1+0.075)1=0.04m3；每米巷道拱与墙放射资料耗费：每米巷道拱与墙放射资料耗费：V2=1.57(B2-T1)T1+2h3T11 =1.57(3.95-0.10)0.10+21.820.101=0.968m3；每米巷道墙脚放射资料耗费：每米巷道墙脚放射资料耗费：V4=0.2T11=0.20.11=0.02m3；每米巷道放射资料耗费不包括损耗：每米巷道放射资料耗费不包括损耗： V= V2+ V4=0.968+0.02=0.988 m3； 3.4 巷道断面设计例如 (续) 3.4 巷道断面设计例如 (续)四、计算巷道掘进工程量和资料耗费量四、计算巷道掘进工程量和资料耗费量每米巷道锚杆耗费每米巷