巷道断面设计-交叉点设计

1、目录第一章设计资料2第二章巷道断面施工图设计 2第一节巷道断面形状的选择 2第二节道床参数的选择3第三节巷道内管线布置 3第四节巷道净断面尺寸的确定 3第五节验算风速5第六节选择支护参数 6第七节确定水沟参数 6第八节确定巷道掘进断面尺寸 6第九节编制巷道断面特征表和每米巷道材料消耗量表 7第十节绘制巷道断面施工图 8第三章交岔点设计9第一节选择基本数据9第二节平面交岔点尺寸计算 9第三节交岔点的断面尺寸计算 10第四节工程量及材料消耗 12第五节绘制交岔点施工图 15参考文献15第一章 设计资料某煤矿，设计生产能力为 3Mt/ 年，服务年限为 65 年。采用立井开拓、单水平、上下山开拓。地面

2、标高+38m,生产水平为650m,属低沼气矿井。通风方式为中央并列式通风，井下最 大涌水量为400mVh，通过第一水平东运输大巷的流水量为180m/h，风量为45nf/s。；采用ZK79/550电机车牵引1.5t矿车运输。内设$ 108压风管和$ 59供水管各一路，另设动力、照明、 通讯和信号电缆各一路。大巷中间有一单轨分岔巷道与之相连（单轨巷道宽2860mm其中b3为1330mm,并成60°交角，交岔点处在不稳定岩层中，试设计大巷断面及交岔点。第二章巷道断面施工图设计第一节 巷道断面形状的选择巷道断面形状的选择,主要应考虑巷道用途及其服务年限、所处的位置（即作用在巷道上 地压的大小

3、和方向、 围岩性质）、选用的支架材料和支护方式、 掘进方法和采用的掘进设备等因 素。一般情况下,巷道的用途和服务年限是考虑选择断面形状的重要因素。服务年限长达几十 年的开拓巷道,采用受力性能好的各种拱形断面较为有利；服务年限短的准备巷道或回采断面 多采用断面利用率高的梯形或矩形断面。作用在巷道上的地压大小和方向在选择断面形状时也起主要作用。当顶压较大、侧压较小 时,则应选用直墙拱形断面 （半圆拱、 圆弧拱或三心拱） ；当顶压、 侧压都很大且有严重底鼓时, 就必须选用诸如马蹄形、椭圆形或圆形等封闭式断面。矿区富有的支架材料和习惯使用的支护方式,往往也直接影响巷道断面形状的选择。金属 支架和锚杆可

4、用于任何形状的断面；喷射混凝土支护方式适用于拱形等曲线断面。掘进方法和掘进设备对于巷道断面形状的选择也有一定的影响。目前,岩石平巷掘进仍是 采用钻眼爆破方法占主导地位,它能适应任何形状的断面。未来在使用全断面掘进机组掘进的 岩石平巷,选用圆形断面无疑是更为合适的。 上述选择巷道断面形状应考虑的诸因素,彼此是密切联系而又相互制约的。条件要求不同,影 响因素的主次位置就会发生变化。所以,应该综合分析,抓住主导因素兼顾次要因素,以便能 选用较为合理的巷道断面形状此煤矿，设计生产能力为3Mt/年，服务年限为 65年，采用立井开拓、单水平、上下山开拓，地面标高+38m生产水平为650m巷道中等稳定，设计

5、采用锚喷支护， 选择半圆拱形断面 。第二节道床参数的选择运输大巷采用ZK7 9/550钢轨型号：30kg/m （矿山工程规划与设计表 4-1 ）轨枕：钢筋混凝土轨枕（矿山工程规划与设计表 4-2 常用轨枕规格）道床参数：道床总高度hc =360mm ;道碴高度hb =200 mm ；道碴距轨面高hc 160（矿山工程规划与设计表4-2 常用道床参数）第三节确定管线布置位置1. 管道布置在人行道一侧，其下部与道碴面保持1.8m以上的距离。2. 通信电缆应布置在电力电缆的另一侧。3. 高压电缆和低压电缆在巷道同侧敷设，相互之间距离 0.2 m，同时高压电缆之间，低压电缆 之间的距离60mm4. 电

6、缆悬挂高度应保证当矿车掉道时不会撞击电缆，或者电缆发生坠落时不会落在轨道上，电缆悬挂高度取1.6m（一般在1.5-1.9m），电缆两个悬挂点间距 2.5m（不应大于3m）， 电缆与运输设备之间的距离0.30（不应小于0.25m）。5. 压风管和供水管悬吊在人行道一侧，最低处距渣面1.9m。第四节 巷道净断面尺寸的确定、巷道净宽度 B的确定该运输大巷采用ZK7-9/550电机车牵引1.5t固定式矿车运输，计算尺寸见表2-1，表格2-1运输设备的计算尺寸运输设备类型宽度A/mm高度h/mmZK7-9/550电机车136015501.5t矿车10501150根据煤矿安全规程，取人行道宽C=900 m

7、m，非人行道一侧宽 a=350mm,两电机车之间距离 t=300 mm故巷道净宽度：B a 2A1 C t 350+2 X1360+ 900+ 300=4 270 mm取净宽：4300mm二、巷道拱高h0的确定半圆拱的拱高：h° =R=B/2=4300/2=2150mm该半圆拱形直墙巷道拱高为2150mm。三、巷道壁高h3确定1.6m高度人行宽度、设备上缘与拱壁按架线电机车巷道，导电弓子、管道的装设、人行高度、 最小安全间隙要求设计巷道壁高h3。相关尺寸说明：h4 轨面起电机车架线高度，按煤矿安全规程取h4 =2000 mm ；hc 道床总高度，巷道选用30kg/m钢轨，hc 360

8、mm，hb 200mm；n 导电弓子距拱璧的安全间距，取n 200mm ；K 导电弓子宽度一半，取 K 360mm ；bi 轨道中线与巷道中线间距，bi B/2 a =4300/2-1030=1120 mm ；h5渣面至管子底高度，按煤矿安全规程取h5=1900 mm ；h7管子悬吊件总高度，取h7=900 mm ；m导电弓子距管子间距，取m=300mm ；D 压气管法兰盘直径，D=230 mm ；b2为人行道侧轨道中线与巷道中线间距，b2=540 ；.mh为电机车距管子的距离，取250mm ；j为距巷道壁的距离，距壁 j处的巷道有效高度不小于1800 mm，取j=200 mm ；C为运输设备

9、上缘与拱壁间距，取800mm ；h机车高度，为 1550mm ；a运输设备上缘与拱壁间距，取200mm ；(一)按架线电机车导电弓子要求确定h 3 h4 hc V(R n)2 (K b)h32000 360 2150 200360 11201091mm (2-1)(二)按管道装设要求确定1按导电弓子计算22h3h5 hyhb,R(K mD/2 切22h319009002002150360 300230/2 5401299mm (2-2)2按电机车计算h3 h900h 9C)Q1548mm(2-3 )（三）按人行高度要求h31800 hb . R2 (Rj)2h31800 200 x 21502

10、21502200895mm(2-4)(四)按1.6m高度人行宽度要求h 31600 入-R2 (CA1 /2b2)2h31600200. 215028001360/225401064mm (2-5)（五）按设备边缘与拱壁最小安全间隙要求计算1人行道侧h 3 h hc . R2 （C AJ2 ）2hs 1550 360 21502 800 1360/2 540 2 1174mm（2-6）2非人行道侧h 3 h hcR2 （a A / 2 bj2h3 1550 360 .'21502 （200 1360/2 1120）2 1121mm（2-7）综上计算，并考虑一定的富余，确定本巷道壁高16

11、00 mm，则巷道高H=1600+2150-200=3550mm。故取 H=3600mm四、确定巷道净断面面积 S净断面面积 S B （0.39B h2） （ 2-8）式中：h2为渣面以上巷道壁高，d hs入1600 200 1400mm故 S 4300 0.39 4300 140013.23m2第五节验算风速风速验算公式v Q S（ 2-9）查煤矿安全生产规范知VMax =8m/s，已知通过大巷风量 Q=40 m3 / s,代入式（2-9）得v Q/S 40/13.23 3.03m/s 8m/s设计的大巷断面风速符合过规定，可以使用。第六节选择支护参数本巷道采用锚喷支护，根据巷道净宽4.27

12、m、穿过中等稳定岩层即属川类围岩、服务年限65年等条件，得锚喷支护参数：表格2-2锚喷支护参数支护 形式锚杆长度/mm直径/mm材质间距M/mm排距M /mm混凝土厚度T/mm锚杆露出长度/mm锚喷 支护220020左旋螺纹钢HRB3358008001000支护厚度 T=T 1=100 mm。第七节确定水沟参数为了排出井下涌水和其他污水，设计巷道断面时应根据矿井生产时通过该巷道的排水量设 计水沟。水沟布置在人行道一侧，并尽量减少穿越运输铁路。平巷水沟坡度可取0.3%0.5%,或与巷道的坡度相同。井下最大涌水量为 400卅巾，通过第一水平东运输大巷的流水量为180nVh，按照本巷道实际情况，现采

13、用水沟查规范得下表参数：表格2-3水沟规格和材料消耗坡 度宽B1/mm宽B2/ mm深H/mm净断面 面积/2m掘进断 面面积/2m每米盖板钢筋质量/kg每米盖板 混凝土消 耗/ m3每米水沟 混凝土消 耗/ m30.3%5005005000.2500.3062.0360.03230.61第八节确定巷道掘进断面尺寸巷道设计掘进宽度B1B2T430021004500 mm巷道计算掘进宽度B2B1245002754650 mm巷道设计掘进高度H1HhbT 3600200100 3900mm巷道计算掘进高度h2mm巷道设计掘进断面面积SB0.39Bh3245000.39 4

14、500 160015.1m巷道计算掘进断面面积2S2 B2 0.39B2 h34650 0.39 4650 1600 15.87m第九节编制巷道断面特征表和每米巷道材料消耗量表每米巷道计算掘进体积 V11m 15.87m3每米巷道墙脚计算掘进体积V30.2(T)1m 0.2(0.1 0.075) 1m 0.035m3每米巷道拱与墙喷射材料消耗V21.57B2 T T 20T 1m 1.04m3每米巷道墙脚喷射材料消耗W 0.2T 10.2 0.1 10.02m3每米巷道喷射材料消耗 VV2 V41.02 0.02 1.04m3 V V2 V41.06m3每米巷道锚杆消耗 R/MN、1.57B2

15、 / M ( 2-10)R/M(2-11)式中:P为锚杆消耗周长;为锚杆间距、排距,M 0.8m -P /M10故,N (101)0.8 13.75 根。折合重量为13.75 l (d213.75 2.23.140.02 2 2 785074.6kg ( 2-12)式中：l为锚杆深度, d为锚杆直径,l =2.2m ； d =20 mm ；为锚杆材料密度,=7850kg /m3 ；每排锚杆数为N0.813.75 0.811 根;每米巷道粉刷面积 Sn1.57B3 2h (2-13)式中:B3为计算净宽,比 B2 2T 4.45m故 Sn 1.57B3 2 1.3 9.59m2表格2-4巷道断面

16、特征表围 岩 类 别断面/ m2设计掘进尺寸/mm喷射 厚度/mm锚杆净设计 掘进宽高型式外露 长度/mm排 列 方 式间 排 距/mm锚杆长/mm直径/mm出13.2315.1045003900100左旋螺纹 钢0方形800220020表格2-5运输大巷每米工程量及材料消耗围 岩 类 别计算掘进工程曰./3量/ m材料消耗粉刷面积/ m2巷道墙角喷射材料/3/ m锚杆数量/根质量/kg出15.870.0351.061474.69.59第十节绘制巷道断面施工图详见图纸I I截面。第三章交岔点设计第一节选择基本数据该交岔点为双轨大巷与单轨支巷相交，巷道转交70°。主巷为双轨巷道，净宽4

17、300 mm ,墙1600mm ,支巷为单轨巷道，净宽2860 mm ,采用锚喷支护，各断面喷射混凝土厚度为 T=150表格3-2各条巷道的净宽度 B1、印、B3及其轨道中心线mm，锚杆长度I 2200mm,各条巷道的净宽度 bl、b2、b3及其轨道中心线''半圆拱形断面。B2B3blb2bs430043002860103010301330道岔及主要参数见表3-1 :表格3-2道岔参数道岔型号辙叉角（a）abDK930-4-1514.0439424858第二节平面交岔点尺寸计算图3-1单轨巷道单侧分叉点平面尺寸计算图示、弯道中心到基本轨中心线的垂直距离H Rcos bsin =

18、16000cos14.04)+4858si n14.04°=16701mm二、基本轨起点至垂线距离J a bcos Rsin= 3942 4858cos14.04o 16000sin14.04 04774mm三、OT与O点到主巷中心线的垂线夹角28.91°arccos (H b2 500). (R d) =arccos 16701 1030 500 / 16000 1330P=J+ R (B3 b3)sin =4774+ 16000- 2860-1330 sin 28.91°=11770mm四、交岔点最大宽度 TMNMB3s in2860si n28.91

19、6;=1383mmTN B3cos500 B2 2860cos28.91o 500 4300 7304mmTM .NM2 TN213832 73042 7434mm五、自基本轨起点到墙面的距离L2L2 =P+NM=11770+1383=13153 mm六、斜墙水平长度 L 0斜墙斜率 i0 (TN B)：P (7304 4300)11770 0.255取 i 0.25L (TN B1) i (7304 4300)0.25 12016mm七、斜墙起点至基本轨起点间距Y P L0 11770 12016 -246mm八、交岔点长度L L2 2000 13153 2000 15153mm第三节交岔点

20、的断面尺寸计算（一）设计交叉点高度1.I-I断面自底板起的墙高为 1600mm在TM TN断面处的墙高定为1200mm故墙降低率为:i '= ( hBi-h tn) /L0= (1600-1200 ) /12016=0.0334即每米墙的降低值为34mm2. 验证TN TM断面处的墙高定为 1200mm是否合理。(1) 按架线电机车导电弓子要求确定h3h3> h4+hc-(R-n)(K b、)2式中：h3自道渣面算起到拱基线的高度.h4自轨面算起至架线电机车导电弓子的高度，(自定尺寸，不行人取1.9m，行人取2 2.2m;所以取 h4=2000)hc取 hc = 360mm hb

21、 =200mmR 即净宽之半，R=TM/2= 3717mmn导电弓子到拱璧的安全间隙，取n= 200mmK导电弓子宽度之半K= 718/2 = 359,取K= 360mm轨道中心线与巷道中心线的间距，b1=TM/2- ( B3-b3 )= 3717- (2860-1330 )=2367mmhh4+hc-.(r - n)2-(Kb；)2= 2000 + 360 -(3717-200)2-(3602367)2= 139 mm经计算得：h 3> 139mm(2) 按管道装设要求确定 h3h3> h5+h?+hb- R2-(K mDD/2b2)2式中：h3-自道渣面算起至拱基线的高度h5自

22、道渣面算起至压风管底面的高度，根据煤矿安全规程规定，取h5= 1900mmh7管子悬吊件的高度，取 h? = 900mmhb=200mm R=3717mm K=360mmm导电弓子距管子的安全间隙，m= 300mmD压气管直径，取 D= 230mmb2'轨道中心线与巷道中心线间距，b2=TM/2- B2 b = 3717- (4300-1030 ) =447mmh3>h5+hy+hb- R2-(K m D/2 b；)2=1900 + 900+ 200 、37 1 72- (36 0 3 00 115 4 47)2 = -510mm经计算得：h3510mm(3) 按人行高度要求确定

23、 h3架线电机车运输巷，此项不需要验算。由以上验算可知，原定 TM TN处墙高1200mn1能满足安全要求。（三）交岔点各段尺寸表表格3-2交叉点各段净尺寸表断面号净宽/mm墙咼/mm拱高/mm全高 /mm壁厚/mm每排锚杆数/ 根1430016002150360015014245501566227536411501534800153224003732150154505014982525382315016553001464265039141501765550143027754005150177580013962900409615018860501362302541871501896300132

24、83150427815019106550129432754369150191168001260340044601502012705012263525455115021TN730412003652465215022注：各断面之间距离 1000mmB 4300 0.25 i 1 10001600 34 i 1R Bi /2H j h3 R 200N '=(P1'/M)+1/M '式中：-计算锚杆消耗周长，PT =1.57( B+2T+2 S)M-锚杆间距，M=0.8mM '-锚杆排距,M '= M第四节工程量及材料消耗、确定支巷掘进断面尺寸净断面面积 S B

25、 (0.39B h2) =28600.39 2860 14007.19m2（经验算风速满足）巷道设计掘进宽度B1B2T28602 1003060 mm巷道计算掘进宽度B2B1230602 753210 mm巷道净高度 H h3 R 200 1600 2860/ 2 200 2830mm巷道设计掘进高度 H1H hb T2830 200 100 3130mm巷道计算掘进高度 H 2 H13130 75 3205mm巷道设计掘进断面面积 S1B1 0.39 B1 h323060 0.39 3060 1600 8.55m2巷道计算掘进断面面积 S2B2 0.39B2 h323210 0.39 321

26、0 1600 9.15m2、确定TM断面掘进尺寸净断面面积 S B（0.39B h2）=7434 0.39 7434 1000 28.98m2巷道设计掘进宽度 B1 B 2T 7434 2 100 7634mm巷道计算掘进宽度 B2 B1 27634 2 75 7784mm巷道净高度 H h 3 R 200 1200 7434 / 2 200 4717mm4717 200 100 5017mm巷道计算掘进高度 H 2H1517075巷道设计掘进断面面积S1B10.39B1h3巷道计算掘进断面面积S2B20.39B2h3巷道设计掘进高度 H1Hhb T三、体积计算(工程量)体积V 丫 S Li(S Stm)/2 g(S2 S3),m3式中：5245mm7634 0.39 7634 1200 31.89m227784 0.39 7784 1200 32.97m2S、S2、S3、Stm 分别为、n -