井巷工程巷道断面设计概述3

12023/5/9井巷工程第三章

第三章巷道断面设计22023/5/9第三章巷道断面设计第一节巷道断面形状

第二节巷道断面尺寸

第三节巷道断面内水沟设计和管线布置

第四节巷道断面设计示例

习题32023/5/9第三章巷道断面设计一、巷道断面设计原则巷道断面设计主要是选择断面形状和确定断面尺寸。设计的原则是：在满足安全、生产和施工要求的条件下，力求提高断面利用率，取得最佳的经济效果。

二、巷道断面设计的内容和步骤㈠选择巷道断面形状、确定巷道净断面尺寸，并进行风速验算；㈡根据支架参数和道床参数计算出巷道的设计掘进断面尺寸，并按允许的超挖值求算出巷道的计算掘进断面尺寸；㈢布置水沟和管缆；㈣绘制巷道断面施工图，工程量表、材料消耗量一览表。42023/5/9第一节巷道断面形状

一、巷道断面形状

二、影响巷道断面选择的因素52023/5/9一、巷道断面形状按构成的轮廓线分两种：折线型：矩形、梯形、不规则形；曲线型：直墙拱形(如三心拱形、半圆拱形、圆弧拱形)以及封闭拱形、椭圆形、圆形等。见图3-1巷道断面形状。62023/5/9一、巷道断面形状72023/5/9二、影响巷道断面选择的因素㈠作用在巷道上的地压大小和方向在选择巷道断面形状时起主要作用。㈡巷道用途和服务年限也是选择巷道断面形状不可缺少的重要因素。㈢矿区的支架材料和习惯使用的支护方式，也直接影响巷道断面形状的选择；㈣掘进方法和掘进设备对于巷道断面形状的选择也有一定影响。㈤需要风量大的矿井，选择通风阻力小的断面和支护方式，有利于安全和具有经济效益。82023/5/992023/5/9102023/5/9第二节巷道断面尺寸一、巷道净宽度的确定二、巷道的净高度三、巷道的净断面面积四、巷道风速验算五、巷道设计和计算掘进断面面积112023/5/9

直墙拱形巷道的净宽度系指巷道两侧内壁或锚杆露出长度终端之间的水平间距。矩形巷道的净宽度，系指巷道两侧内壁或锚杆露出长度终端之间的水平间距。梯形巷道，当其内通行矿车、电机车时，净宽系指车辆顶面水平的巷道宽度；当其内不通行运输设备时，净宽系指自底板起1.6m高水平的巷道宽度。

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以直墙拱形巷道为例：

B＝a十2A1十c十t

A1——运输设备的最大宽度(表1-1)，m；a——非人行道侧宽度

c——人行道的宽度；t——运输设备最突出部分之间的间距（具体数值见煤矿安全规程）132023/5/9第二十一条巷道净断面必须满足行人、运输、通风和安全设施及设备安装、检修、施工的需要，并符合下列要求：

（一）主要运输巷和主要风巷的净高，自轨面起不得低于2m。架线电机车运输巷的净高必须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。

（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2m，薄煤层内的不得低于1.8m。

采煤工作面运输巷、回风巷及采区内的溜煤眼等的净断面或净高，由煤矿企业统一规定。

巷道净断面的设计，必须按支护最大允许变形后的断面计算。

第二十二条运输巷两侧（包括管、线、电缆）与运输设备最突出部分之间的距离，应符合下列要求：

（一）新建矿井、生产矿井新掘运输巷的一侧，从巷道道碴面起1.6m的高度内，必须留有宽0.8m（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1.8m；巷道另一侧的宽度不得小于0.3m（综合机械化采煤矿井为0.5m）。巷道内安设输送机时，输送机与巷帮支护的距离不得小于0.5m；输送机机头和机尾处与巷帮支护的距离应满足设备检查和维修的需要，并不得小于0.7m。巷道内移动变电站或平板车上综采设备的最突出部分，与巷帮支护的距离不得小于0.3m。

（三）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，必须留有宽1m以上的人行道，管道吊挂高度不得低于1.8m。

第二十三条在双轨运输巷中，2列列车最突出部分之间的距离，对开时不得小于0.2m，采区装载点不得小于0.7m，矿车摘挂钩地点不得小于1m。车辆最突出部分与巷道两侧距离，必须符合本规程第二十二条的要求。142023/5/9一、巷道净宽度的确定(续)152023/5/9

为了满足掘进机械化装载和铺设临时双轨调车，以及运输综采支架的需要。巷道最小宽度：主要大巷为2.2m；采区巷道为2m。在确定曲线段巷道净宽度时，按公式计算巷道的净宽，要考虑矿车在弯道上运行，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现象，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2m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。162023/5/9双轨巷道中心线加宽双轨巷道对开列车车辆之间应有足够的安全间隙，两条平行轨道的中线距可按表1—2选取；172023/5/9二、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、锚杆露出长度终端的高度。2．拱形巷道净高：自渣面至拱顶内沿或锚杆露出长度终端的高度。主要是确定净拱高和自底板起的墙高。H=h0+h3-hbH—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。182023/5/9⑴拱高h0常与巷道净宽的比来表示（高跨比）：半圆拱：h０=R=B/2，⑵墙高h3自巷道底板至拱基线的距离：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安全间隙；管道的装设要求；人行高度要求；1.6m高度人行道宽度；设备上缘至拱壁间最小安全间隙。192023/5/9202023/5/9一般，架线电机车运输的巷道，按其中架线电机车导电弓子和管道装设要求计算即能满足要求；其它如矿车运输、仅铺设输送机或无运输设备的巷道一般只按行人高度要求即能满足要求，但在人行道范围1.8m以下，不得架设管线和电缆。以上计算的墙高h3值，必须按只进不舍的原则，以0.1m进级。二、巷道的净高度(续)212023器/4/2会71．矩形巷谊道净断刚面积：S＝BHB—巷道净宽县；H—巷道净高播。2．梯形巷道递净断面积乖：S＝(B1+B2)H/凳2；B1、B2—巷道顶阳梁、底性板处净桐宽；H—巷道净高绳。3．半圆拱巷颜道：S＝B(0犹.39购B+h2)h2—渣面起巷环道壁的高孩度。4．圆弧拱巷宗道：S＝B(0遭.24飘B+h2)三、巷岁道的净途断面面竞积222023京/4/2辈7矩形巷殿道232023磨/4/2串7梯形巷道24202壳3/4根/27半圆拱悼形巷道25202格3/4勺/27圆弧拱形披巷道262023微/4/2赔7四、巷众道风速锻验算生产矿破井的巷秤道通常省兼作通昼风用，付因此还假要进行痰最优的顽风速验算：V——通过巷道应的风速，Q——通过巷瓦道的风昂量，Vmax——巷道允许忠通风的最坊高风速，m／s。《煤矿安全首规程》规定如坛右表，《煤矿工业娱设计规范》规定：矿柜井主要进岭风巷的风裂速一般不被大于6m／s；输送机少巷道采参区风巷射一般不樱大于4m／s。设计时景，应在不右违反《煤矿安黑全规程》的原则下越，按规范请要求确定塑巷道断面济，以留有与余地。27202遥3/4缝/27五、巷恭道设计桶和计算禾掘进断锯面积1．支护参昌数的选爹择2．道床参数坚的选择3．巷道设莲计掘进胃断面积4．巷道计霞算掘进趣断面积282023坚/4/2避71．支护予参数的专选择支护是影绿响煤矿技山术经济指描标和安全朴生产的关絮键技术问题，长期疑以来，棚垫式支架和赴砖石、混冰凝土砌碹勺是支护的窗主要形式，延近年来，蠢金属支架钞和锚喷支病护得到发呀展。支架涌参数的选取杀，就是确渔定坑木的罢直径、金可属和钢筋熔混凝土构傍件的断面恼高度以吊及背板冬厚度、幕喷层的情厚度或萍锚杆外缓露的长度，所套有这些塔只寸的统选取方客法，将烤在第五析章中介佩绍29202守3/4皮/272．道床这参数的枕选择道床参数已是按选取钢的钢轨型号、轨忱规给格和道碴厚度确定的需。①钢轨忽型号是茅根据巷气道类型固、运输熟方式及亡矿车容慈积来选始取。②轨枕：淘轨枕的类天型和规格羊应与选用搬的钢轨型保号相适应柿。③道床：挑一股采用博坚硬的碎借石或不易商自燃的矸丸石或卵石此做道碴，咽颗粒度以20~秘40m错m为宜。302023欠/4/2北7钢轨轨枕箱型号31202律3/4哈/273．巷道设壳计掘进断慎面积巷道净尺页寸加上支昌架、道床曲参数使可羊得到巷道困的设计掘进尺匹寸，从而冬求得巷道胜设计掘进吓断面积。半圆拱咐巷道：S1=B1（0.3爸9B1+h3）；B1—拱形巷道险掘进宽度裳；h3—墙高；圆弧拱巷异道：S1=0.摄24B2+1.垮27B团T+1革.57圾T2+B1h3；B—巷道净宽帝；T—墙厚；梯形巷台道：S1=（B3+B4）H1/2；B3、B4—顶梁、底闻梁设计掘恰进宽度；H1——设计掘进鞋高度。322023羡/4/2那74．巷道膀计算掘蜜进断面矮积考虑到巷伶道在施工奥内出现超惊挖观象，船因此，设帅计掘进断泊面尺寸应加上允许贺超挖值δ(矩形、梯族形棚子)，作为餐计算掘拴进断面裳尺寸。祸并以此斯计算出巷担道的掘棋进工程开量和支跟炉材料言消耗经追。332023码/4/2至7第三节唱巷道而断面内水污沟设计和液管线布置一、水沟设村计二、管线布文置342023训/4/2供7一、水执沟设计1．位置炕：一般炎布置在粉人行道峰一侧，系少穿越蚕运输线疮路。2．施工廉要求：平巷水施沟坡度拍真可取3‰~每5‰，或与吨巷道的野坡度相雪同，但笋一般不涉小于3‰，以利渠于水流燃通畅。运输大巷绞的水沟可宣用混凝土棉浇筑，也厘可用钢筋磨屈凝土预农制成构件，然后她送到井下版铺设，服院务年限短洒，排水量耳小的巷道匹其水沟可涨不用支护。棚式支搬架巷道缩慧水沟一斥侧的边埋缘距棚泊腿距不肌小于300惜mm，图3—7。为了行涂人方便漠，主要房诚运输大姻巷和倾干角小于15°斜巷的梳水沟，应临铺放钢柴筋混凝腰上预制纳盖板，创盖扳顶柔面要与抱巷道渣总面齐平项。常用的水福沟断面形窜状有对称坛倒梯形、塑半倒梯形娘和矩形。侍各种水沟角断面尺寸奇应根据扔水沟流沾量，坡棚度，支牲护材料绝和断面耽形状等期因素决虑定，常贿用的水沟胞断面和旁尺寸见染图3—6、和表3—13。为了使巷积道内不积惯水，巷道号横向水沟醒的一侧也度应有2‰的坡度，挣并在水沟的侧单面壁上每短隔一定距洁离开设φ50枝㎜的泻水雁孔。352023舰/4/2斤7一、水沟订设计(续)362023默/4/2摩7二、管线坛布置1．管道通赶常应部置研在人行道蜻一侧，也围可布置在怖非人行道争一侧。管捡道架设可采用暮管墩架株设、托畜架固定见或锚杆沈悬挂等漂方式。乘若架设舌在人行竿道上拼方，管道而沸其下部泊与道渣投面或水予沟盖板简面保持1.8m和1.8漠m以上的扁距离，萌若架设在水沟布上，应兼以不妨法碍清理酱水沟为踏原则。2．在架屡线式电壁机车运千输巷道贪内，不蛛要将管杠道直接祥置于巷卖道底板地上（用管墩架设象），以免版电流腐蚀季管道。管闸道与运输获设备之间雄必须留有喊不小于0.2m的安全距普离。3．通信期电缆和低电力电膝缆不宜策设在同隔一侧。戴如受条害件限制码设在同摔一侧时余，通信电缆役应设在动祥力电缆上加方0.1m以上的距步离处以防借电磁场作麦用干扰通渔讯信号。4．高压抹电缆和绳低压电潜缆在巷顿道同侧各布置时姑，相互颠之间距抚离应大糖于0.1丽m以上；同芹时高压椒电缆之在间、低漫压电缆嫌之间的柳距离不抽得小于50mm，以便摘南挂方便。5．电缆与践管道在同改一侧敷设络时，电缆赖要悬挂在鸦管道上方泽并保持0.3尝m以上的距离靠。6．电缆省悬挂高法度应保欲证当矿蜡车掉道狼时不会很撞击电岂缆，或伤者电缆竞发生坠孔落时，不会胖落在轨道沿上或运输倒设备上。372023浆/4/2星7二、管线抵布置(续)382023犯/4/2胃7第四节扑巷道断眉面设计耗示例[例题)某煤矿丑，年设孤计能力担为90万t，低瓦斯策矿井，中世央分列式慕通风，井下最大涌钻水量为320吃m3/h。位。拆通过该德矿第一复水平东秒翼运输棍大巷的袍流水量为160m3/h，采用ZK10餐—6/2酸50架线式乐电机车惧牵引1.5吨矿车果运输，葬该大巷穿过中等双稳定的岩刺层，岩石似坚固性系端数f=4～6，需通烂过的风成量为8m3/s。巷道内匙敷设一拣道直径纠为200m霸m的压风管佛和一趟直洒径为l00醋mm的水管匀。试设计运输腹大巷直线往段的断面这。一、选揪择巷道赛断面形础状、年产90万吨矿饶井的第捎一水平装运输大抛巷，一序股眼务妄年限在20年以上，语采用600m死m轨距双夕轨运输纳的大巷桥，其净矮宽在3m以上，又挠穿过中等怕稳定的岩层，透故选用阿钢筋砂佛浆锚秆吼与喷射梨混凝土忠支护，毯半圆拱维形断面僚。39202捏3/4言/27二、确黎定巷道后断面尺纸寸㈠确定巷嗽道净宽资度B查表3-1知ZK1腹0—6援/25趟0电机车裙宽A1=坟106歌0㎜，高h=1格550虏㎜；1.5吨矿车聪宽1050睛㎜，高115立0㎜。根据《煤矿安爱全规程》，取巷道柔人行道宽C=84赔0㎜，非人行泳道一侧宽a=4镜00㎜。又查表3-2知本巷蛮双轨中测心线b=13嗓00㎜，两电冤机车之榆间的距很离为：130柴0-（106花0/2犹+10喊60/住2）=24琴0㎜故巷道趟净宽度B=a奔1+b壶+c1宿=a+恨2A1惭+C+虹t=4捆00+垄2×1屑060艺+24绍0+8习40=魄360闸0㎜。㈡确定押巷道拱偿高h0半圆拱阶巷道拱撇高h0=B/2忠=360京0/2=杰1800拌㎜，半圆拱谋半径=h0挠=36己00/袄2=1剩800棉㎜㈢确定克巷道壁删高h3按架线电戒机车导电蓝弓子要求瘦确定h3由3-8中半圆遭拱巷道良拱高公队式得第四节刮巷道慰断面设计犬示例(续)40202拐3/4阳/272.按管道秀装设要哗求确定h3第四节拾巷道断获面设计程示例(续)3.按人行高剂度要求确萄定h3综上计算执，并考虑瞧一定的余聚量，确定常本巷道壁融高为h3=蚂180吧0㎜。则巷埋道高度H=h故3-h洲b+h矛0=1似800拔-20搬0+1粘800港=34贪00㎜。412023奋/4/2搂7㈣确定宽巷道净断揉面面积S和净周长P由表3-8得净断面伏面积S=B（0.3回9B+绝h2）式中：h2为道碴面搜以上巷道茧壁高，h2=h3-hb=18普00-李200勺=16设00㎜。故S=3除600烧×（0.39注×360线0+16毛00）=10爆814背00㎜抄2=1宅0.8泡㎡净周长P=2.贯57B+群2h2=锐2.57起×360工0+2×录1600贱=125贝00㎜=换12.5贿m㈤用风缠速校核巷申道净断面锯面积查表3-4，知Vmax=8m热/s，已知通尽过大巷风造量Q=28杰m3/s，计算碰得：第四节拆巷道花断面设计短示例(续)设计的度大巷断洋面面积堡、风速雕没超过滤规定，厨可以使久用。m/s42202忽3/4扛/27㈥选择堡支护参数本巷道伟采用锚委喷支护膝，根据懂巷道净发宽3.6m、穿过中跌等稳定岩踪蝶层即属Ⅲ类围岩、程服务时蜡间大于l0年等条件芹，得锚喷昨支护参数护；锚杆长1.8m，间距a=0.崇78～0.8m，排距a‘=竹0.8堡m，锚杆直杜径d=1晓8㎜，喷射混出凝土层厚T1=l00围mm，而锚杆可露出长度T2=诉50m碌m。故支护跌厚度T=T析1=1事00㎜。㈦选择采道床参友数根据本兔巷道通例过的运赤输设备钻，选用24kg砖/m的钢轨奶，其道项床参数hc、hb分别为360㎜和200㎜，道渣猪至轨面狱高度ha=h旱c-hb顶=360胀-200患=160炕㎜。采用腔钢筋混凝土逐轨枕。㈧确定际巷道掘郊进断面玩面积巷道设计争掘进宽度B1=B姿+2T=告3600涛+2×1侄00=3乡丰800㎜。巷道计算情掘进宽度B2=录B1夫+2δ膏=36裤00+趣2×7晴5=3据950疲㎜。巷道设浆计掘进昆高度H1=芝H+h铅b+T里=34却00+领200追+10捉0=3辅700盗㎜。巷道计算绘掘进高度H2=耗H1+葡δ=3妨700押+75久=37木75㎜。巷道设计那掘进断面滚面积S1=进B1（0.39救B1+h洞3）=380虾0×（0.39括×380团0+18击00）=124牌7160怎0㎜2，取S1=痰12.容5㎡。巷道计题算掘进腥断面面渠积S2=B眉2（0.3冶9B2肚+h3）=395狱0×（0.39概×395芽0+18阔00）=131暖9407拌5㎜2，取S2=屋13.约2㎡。第四节槐巷道隆断面设计秆示例(续)43202醒3/4视/27三、布宁置巷道墙内水沟铁和管线已知通过可本巷道的新水量为160邻m3/悲h，采用献水沟坡扯度为0.3槐%，查表3-1奔1得：水沟深400挎㎜、水沟姿宽400准㎜，水沟樱净断面帆面积0.16薪㎡；水沟掀掘进断怪面面积0.20监3㎡，每米恼水沟盖灶板用钢胁筋1.63肾3kg、混凝土0.0沾276鉴m3，水沟用全混凝土0.13导3m3。管巷子悬吊投在人行吗道一侧砍，电力念电缆挂城在非人该行道一桃侧，通百信电缆挂锦在管子掩上方，嘱如图3-8所示。四、计算绪巷道掘进赖工程量和山材料消耗芒量每米巷道天拱与墙计煌算掘进体汤积V1=仙S2×旷1=1泰3.2焰×1=顷13.贱2m3；每米巷逝道墙脚谷计算掘程进体积V3=0盖.2×（T+δ）×1=0寄.2×（0.1宝+0.购075）×1=0历.04m色3；每米巷击道拱与艘墙喷射伪材料消皱耗V2=蜻[1.幸57（B2-T阳1）T1+2贤h3T1莲]×1=[1.烟57（3.95珍-0.1峡0）0.10胞+21.城80×0关.10]妨×1=0捐.96m磁3；每米巷道访墙脚喷射残材料消耗V4=0贪.2T1掏×1=0菌.2×