煤矿开采学讲义：2-4采区车场及硐室

PAGE1第八章采区车场及硐室第一节轨道线路设计基础一、矿井轨道矿井轨道：巷道底板铺设的道床、轨枕、钢轨和联结件等。（一）轨型1、钢轨的型号，以kg/m表示2、类别：重轨>24kg/m的钢轨；轻轨£24kg/m的钢轨；矿井常用轨型有：24、18、15、11等。运输量很小的巷道可选用8.5型3、轨型选用1）根据列车重量、行车速度、行车频繁情况选择轨型。2）斜井用箕斗提升，选用重轨。3）15万t/a以上的小矿，斜井及大巷宜选用18或24型钢轨。钢轨型号选择参考使用地点运输设备轨型（kg/m）运输大巷10t，14t电机车7t，8t电机车2418上下山1t，1.5t矿车15平巷1t，矿车1.5t矿车11～1515其它人车≥30（二）道岔道岔—使车辆由一线路转运到另一线路的装置，道岔是一个刚性整体装置。1、道岔结构及参数（1）道岔结构1—尖轨；2—辙叉；3—转辙器；4—曲轨；5—护轮轨；6—基本轨。（2）道岔参数a、b—外形尺寸，a—辙叉角。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2、道岔类别（国标）（1）、类别：单开道岔（DK）、对称道岔（DC）、渡线道岔（DX）（2）、系列615、618、624、918、924每个系列中按辙叉号码和曲线半径不同，又有不同型号：DK615—4—12DC624—3—9DX918—5—20161）符号含义：DK、DC、DX单开、对称、渡线。2）第一段数：6、9—分别表600mm、900mm轨距。15、18、24—分别表示轨型。3）第二段数字（4、3、5）为辙叉号码（M）：M与辙叉角（a）的关系是：DK道岔：DK道岔有5个系列：615、618、624系列各有5个（M）：2、3、4、5、6。918、924系列各有4个（M）：3、4、5、6。DC道岔：615、618、624、各有2个（M）：2、3。918、924各有1个（M）：3DX道岔：615、618、624各有2个（M）：4、5。918、924各有2个（M）：4、5。道岔的a®小，R®大，行车速度­4）道岔半径DK和DC名称尾数表示道岔曲轨的曲线半径，单位为：m。如：6、9、12、15、20、25、30m。DX—名称尾数有四位数。如：DX918—5—2016、DX918—5—2019四位数—前两位数：表示曲线半径，单位：m；后两位数：表示轨中心距，单位为：dm。如：16示1600mm；19示1900mm。5）道岔的方向性DK、DX道岔有方向性—左向、右向。道岔手册中所列型号均为右向道岔。如：DK615—4—12未注明左、右，均为右向道岔。右向道岔—岔线在行进方向（由a®b）的右侧。左向道岔：必须在尾数末注上（左）字。如：DK615—4—12（左）岔线在行进方向（由a®b）的左侧。3、道岔选择1）与基本轨距一致。如DK615—4—12，只用于600mm轨距。2）与基本轨一致，可高一级，不能低一级。如基本轨型是18kg/m道岔可选18kg/m或者24kg/m。3）与行车速度相适应DK：M为2、3号的只能走矿车，不能走机车。DC：M为2、3号的只能走矿车，不能走机车。R£9m，a³18°55¢30²的只能走矿车，不能走机车4）与行驶车辆速度相适应R小，a大，行车v¯，只走矿车的道岔，其行车v<1.5m/秒，车场调车用。5）注意左向、右向。6）道岔选择：表14-2二、轨道线路（一）轨距与线路中心距1、轨距及选用1）轨距：单轨线路上两根轨道轨头内缘的距离。2）选用：（1）采用标准轨距：600mm；900mm。（2）根据生产能力大小，按表14—3选用。如：1t、3t矿车—600mm轨距（辅运）3t、5t矿车—900mm轨距（主运）2、线路中心距1）线路中心距：双轨线路的中心线间距S（1）直线段：S³B+d，mm。式中：B—机车宽度，mm；d—两车内侧的距离，mm，d>200mm。装车点：d>700mm，摘挂钩点：d>1000mm。（2）弯曲段：S³B+d+DS机车运输：DS=300mm其它运输：DS=200mm。2）选用：线路中心距一般取100mm为单位的整数。例：1t矿车，机车运输，轨距600，机车宽1060mm，1060/2=530，530´2+200=1260®1300直线段：S1=1300mm曲线段：S1+DS=1300+300=1600mm。按表14—3选用。3、线路表示方法用两根轨道中心线作为线路的标志，采用单线表示。单轨线路—单线（细实线）；双轨线路—双线（细实线）（二）轨道曲线线路车场线路=直线段线路+联接点线路（圆曲线）1、曲线半径R及弯道转角d曲线半径R见表14-4，机车最小值12m1）单轨线路联接系统参数已知巷道转角d曲线半径R（选用）切线长T：弧长K：2、曲线处巷道加宽和轨中心距加宽车箱内伸和外伸：轨中心距加宽：车辆外伸D1、内伸D2，轨中心距加宽值：DS=D1+D2机车：DS=300mm，其他车：DS=200mm。曲线段巷道加宽：机车运输：外伸D1=200mm，内伸D2=100mm。曲线段加宽DS=D1+D2加宽方法及范围：（1）将外轨线路平移DS距离（移动外侧线路），利用异向曲线联接方法。（2）加宽范围L0双轨线路中心距加宽必须从直线段开始。在直线段加宽L0内，轨中心距由S®S¢。L0值选取：机车运输：L0³5m1t矿车：L0=2~2.5m3t矿车：L0=2.5~3.0m外轨抬高：为抵消离心力的影响，避免挤压外轨：900mm轨距时，Dh=10~35mm600mm轨距时，Dh=5~25mm三、轨道线路联接计算（自学）线路纵断面坡度：（1）线路等阻力坡度设计，即：重列车（3~5‰）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‰1吨重矿车9‰

第二节采区车场形式1、采区车场：采区上（下）山与区段平巷或阶段大巷连接处的一组巷道及硐室2、采区车场巷道：甩车道、存车线、联络巷道及各种硐室3、车场分类按地点分：采区上、中、下部车场按服务对象分：主提升甩（平）车场；辅助提升甩（平）车场。按线路布置分：单道起坡甩（平）车场；双道起坡甩（平）车场。一、采区上部车场形式采区上部车场—采区上山与采区上部区段回风平巷或阶段回风大巷之间一组联络巷道和硐室。（一）采区上部平车场布置特点：1）“轨上”以水平的巷道与阶段回风大巷相连，并在平巷内布置储车线及调车线。绞车房与回风大巷在同一水平。据调车方向，上部平车场分：顺向平车场,逆向平车场1一一运输上山;21一一运输上山;2…一轨道上山;3一一绞车房;4一一联络石门:5一一绞车房回风道;6一一-平车场;7一一总回风道;8一一一采区回风石门顺向平车场：车辆进入储车线方向与提车线方向一致；逆向平车场：车辆进入储车线方向与提车线方向相反（二）采区上部甩车场布置特点：1）“轨上”以倾斜的甩车道与区段回风平巷（或石门）相连，在平巷内设储车线及调车线。2）绞车房高于回风水平。3）按甩车方向，上部甩车场可分：单向甩车、双向甩车单向甩车场双向甩车场（三）上部车场形式选择1、顺向平车场i、当绞车房与上山变坡点距离近，车场巷道直接与总回风巷相连；ii、煤层群联合布置采区用石门联接各煤层回风平巷和总回风巷；iii、采区上部为风化带或松软岩层。iv、调车方便；巷道断面大，易跑车。2、逆向平车场当绞车房距轨上变坡点较远；煤层联合布置采区；操作安全；通过能力小。3、采区上部甩车场优点：调车省力；通过能力大，可减少工程量。绞车房高，不易维护，绞车房有下行风。二、采区中部车场形式采区中部车场—联结上山和中部区段平巷的一组巷道和硐室。采区中部甩车场车场分：按服务对象，按提升方式，按甩车方向，甩入地点，主提升双钩提升单向甩车绕道式辅助提升单钩提升双向甩车石门式平巷式（一）石门式中部车场石门式中部车场—采区上山甩车道直接将矿车甩入区段石门。布置特点：1）单向甩入石门内轨上—石门—轨道平巷相连运上—石门—区段运输平巷相连2）石门内设调车场3）上、下区段过渡期通风。适用：煤层群联合布置采区，轨上在下部煤层或底板岩石内（二）绕道式中部车场绕道式中部车场—采区上山甩车道由斜面进入平面后再延伸至顶板绕道内，在此设调车线。特点：设顶板绕道：单向甩入绕道。适用：运上、轨上同一层位上。单一薄及中厚煤层双翼采区。（三）平巷式中部车场平巷式中部车场—采区上山甩车道直接甩入区段平巷中，在平巷中设储车线。布置特点：1）采区两翼区段的平巷不在同一水平；2）双向甩入不同标高的区段平巷；3）巷道交叉点不易维护。适用：地质构造等原因，双翼区段不同标高三、采区下部车场形式采区下部车场—采区上山与阶段运输大巷联接处的一组巷道和硐室的总称。按装车地点不同，采区下部车场可分为（主提升）：大巷装车式；石门装车式；绕道装车式。辅助提升下部车场按绕道位置，可分为：顶板绕道式车场：立式、斜式、卧式底板绕道式车场：立式、斜式、卧式（一）大巷装车式下部车场采区煤仓的煤炭直接在大巷装入矿车或输送机；优点：布置紧凑，工程量省；调车方便。缺点：影响大巷通过能力；绕道维护量大适用条件：顶绕式—上山倾角a>12°，起坡点落在大巷顶板，且顶板围岩稳定的条件。底绕式—当上山倾角a<12°，上山提前下扎于大巷底板变平，且底板围岩稳定的条件。（二）石门装车式下部车场在石门里布置装车站。优点：工程量小；调车方便，通过能力大，不影响大巷运输。缺点：石门长度有时不够长，就要将车场延伸到煤层平巷内或延长石门。适用：煤层群联合布置的采区。（三）绕道装车式下部车场开一段平行于大巷的巷道，专门布置装车线路。优点：不影响大巷运输能力。缺点：工程量大；调车时间长。适用：采区生产能力大；矿井一翼有两个采区同时生产；不宜布置石门装车站时采用。

（四）辅助提升下部车场（五）布置采区下部车场时应注意的问题1、轨道上山起坡角b<25°。2、轨道上山顶板或底板绕道出口朝向井底车场方向。3、轨道上山绕道出口应与通过线接轨。四、其他辅助运输方式及其采区下部车场（自学）单轨吊车、卡轨车、齿轨车、无轨胶轮车。

第三节采区硐室采区硐室主要包括采区煤仓、采区绞车房、采区变电所、采区水泵房等。一、采区煤仓分类：井巷式煤仓，机械式水平煤仓（一）井巷式煤仓1、煤仓结构（1）煤仓形式井巷式煤仓按煤仓的中轴与水平面的夹角分为垂直煤仓和倾斜煤仓两种。煤仓结构1—煤仓结构1—上部收口；2—仓身；3—下口漏斗及漏口闸门基础；4—漏口和闸门垂直煤仓：一般为圆形断面圆形断面利用率高，不易形成死角，便于维护，施工方便，施工速度快。垂直煤仓分：自由降落式、中心螺旋溜槽式和周边螺旋溜槽式。我国多采用自由降落式。倾斜煤仓：可适当增加煤仓的长度和容积，便于与上口及下口巷道连接，而且仓口结构简单，附加工程量少，并可减少煤炭的破碎度，但施工不方便。倾斜煤仓可分为拱形断面和圆形断面。煤仓倾斜的角度，应保证煤炭顺利下滑，一般选用600-700为好。倾斜煤仓的长度以不超过30m为宜。煤仓形式选择：现场多采用垂直煤仓。当由于巷道布置上的原因，煤仓上口与煤仓下口不在一个垂直面上时，可采用倾斜煤仓。煤仓大小：圆形断面直径一般取2-5m，以4-5m为最佳；倾斜煤仓拱形断面宽度、高度均以大于2m为宜。煤仓过高易使煤压实而起拱，引起堵塞，一般不宜超过30m。(2)煤仓结构煤仓上口：1、为了保证煤仓上口安全，用混凝土收口；2、为了防止大块煤、矸石、废木料等进入煤仓造成煤仓堵塞，应在煤仓上口安设铁箅子，铁箅子一般采用8～24kg/m旧钢轨或10～20号工字钢做成，铁箅子的网孔尺寸一般为200mm×200mm、250mm×250mm、300mm×300mm等。大块煤较多时，可设破碎机。上口应高出巷道底板，防止水流入仓内。仓身：坚固岩层（f>6）：不支护；中硬岩层：锚喷支护；围岩较差：砌碹。砌碹的壁厚可为300～400mm。下口漏斗及溜口和闸门基础a、煤仓仓身下部的收口漏斗一般为截圆锥形或四角锥形。b、为了防止堵塞，下口漏斗应尽量消除死角。c、下口安装溜口和闸门，闸门尺寸有500mm×500mm、700mm×700mm、800mm×800mm等。溜口及闸门装置a、煤仓的溜口一般均做成四角锥形，在溜口处安设可以启闭的闸门。b、选择闸门时，应以操作方便省力，启动迅速可靠为原则。溜口：1－溜口；2－闸门；3－矿车溜口方向：（a）顺向；（b）侧向；(c)垂直2．煤仓容量采区煤仓容量的确定原则—保证采区正常生产。经验取值如下表所示。煤仓与采区A关系煤仓容量计算（自学）：（1）按采煤机连续作业割一刀煤的产量Q＝Q0＋L.M.B.g.C0.Ktn（t）式中：Q0－防漏风留煤量5~10t；L－采面长，m；B－进刀深度，m；M－采高，m；g－煤的容重，t/m3;C0－采面采出率，％；Kt－同采工作面系数：综采Kt=1，普采Kt=1+0.25nn－采区内同采工作面数。（2）按大巷列车间隔时间内采区高峰产量Q=Q0+Qh.ti.ad（t）式中：Qh－采区高峰生产能力，t/h，Qh一般为(1.5~2.0)Qp（平均产量）;ti－列车进入装车站的间隔时间，20~30min；ad－不均衡系数，机采取1.15~1.2，炮采取1.5。（3）按采区高峰生产延续时间为保连续生产，用于Qh＞Qt情况Q=Q0+(Qh-Qt)．thc．ad（t）式中：Qt－采区车站通过能力，t/h。（Qt=1.3Qp）thc－采区高峰生产延续时间，机采为1~1.5h，炮采要取1.5~2h（4）当上（下）山及大巷均采用胶带机运输时Q＝（1~2）Qh（二）机械式水平煤仓（自学）机械式水平煤仓不需专门开凿井巷工程；可以拆装移设，重复安装使用，安全可靠、经济，易于实现自动化监控，近年来国内在新设计的矿井中开始采用。1、列车式水平煤仓由沿轨道移动的箱体、牵引设备和装卸煤设备组成。列车煤仓的优点是维护量小，操作方便和易于自动化，节省人力。其缺点是所需巷道断面较大，巷道维护困难，基本建设投资较高。2、底部移动式水平煤仓底部移动式水平煤仓为装配式，运输维修都比较方便，易实现自动控制。虽然钢材消芝量大，装备费用较高，但由于技术比较成熟，应用较为广泛。3、静储式水平煤静储式水平煤仓有以下优点:运动部件较其他型式煤仓少，因而维护量较小，寿命较长；容易实现自动化操作；煤仓分节可分别储存煤炭或矸石，实行煤矸分运；仓上给煤输送机和仓下输运机均易靠近，易维修。4、巷道式水平煤仓利用旧巷道或新掘巷道，其内安装输入、输出设备。巷道上部装设进煤胶带输送机并带卸煤犁，或用槽板带孔的刮板输送机，可以在煤仓巷道内任一点卸煤。仓下面装设一台或两台刮板输送机。利用原有巷道和旧设备，所以投资少；与静储式水平煤仓相比，没有活动的液压闸门等部件，构造简单，有的还不用装载机具，维修量小，运行可靠；结构框架上基本不承载，安装工作量小，每米巷道利用率高。二、采区绞车房1、位置：应在围岩坚固稳定的薄及中厚煤层或顶底板岩层中。2、通道：风道及钢丝绳通道。（1）绳道：用于运输设备、行人、通风、走绳，绳道宽2000m～2500m，并在5m以内，采用不燃性材料支护。（2）风道：位于硐室的左、右、后侧，应靠近电机布置，净宽1.2～1.5m，用于回风。3、平面布置及尺寸（1）绞车房的平面布置在保证安全生产和易于安装检修的条件下，尽可能布置得紧凑，以减少硐室工程量。（a）滚筒直径为1200mm；（b）滚筒直径为800mm（a）滚筒直径为1200mm；（b）滚筒直径为800mm1－绳道；2－左侧风道；3－电动机壁龛4、绞车房高度与绞车大小及安装方式有关，一般为3～4.5m。1.2m以上绞车，绞车房应设起重梁，起重梁一般用20～40工字钢，两端插入壁内300～400mm，安装1.2m以下绞车可用三角架。5、绞车房断面及支护（1）一般采用半圆拱形断面（2）采用不燃性材料支护（3）采用全料石或混凝土砌碹，有条件的地方尽量采用锚喷支护。三、采区变电所1、采区变电所的位置及形式原则：采区变电所应设在岩层稳定、无淋水、矿压小及通风良好的地点，并位于采区用电负荷中心，一般设在采区上山附近。位置：设在输送机上山与轨道上山之间或设在上（下）山巷道与运输大巷交岔点附近。形式：可呈“▔”、“┕”或“П”形布置。“▔”形布置最简单，得到了广泛应用，“┕”形和“П”形是在硐室受到长度布置限制时采用。移动式变电所：在机巷或下区段的回风巷中。当工作面推进100-200m时变电所移动一次。2.采区变电所的尺寸及支护采区变电所的尺寸由酮室内设备的数量、规格、设备间距以及设备与墙壁间距等确定。（1）采区变电所的高度一般为2.5～3.5m；（2）采区变电所采用不燃性材料支护。（3）变电所的地面应高出邻近