煤矿采区车场设计

14.采区车场主讲：刘建庄浑宝炬教授研究方向：巷道围岩控umtljz@163QQ：772594416河北理工大学-煤矿开采学2023/12/1414.采区车场本章结构：14.1轨道线路布置的根本概念14.2采区上部车场的形式选择及线路布置14.3采区中部车场的形式选择及线路布置14.4采区下部车场的形式选择及线路布置14.5采区硐室14.6其它辅助运输方式的车场及轨道线路联接特点14.1轨道线路布置的根本概念2023/12/14〔一〕采区轨道线路分类1.线路位置与作用〔1〕轨道上山〔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。一、轨道线路设计根本知识2023/12/14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〔二〕采区车场线路设计步骤2023/12/14一、矿井轨道〔一〕轨道矿井轨道：巷道底板铺设的道床、轨枕、钢轨和联结件等。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；14.1轨道线路布置的根本概念2023/12/14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：11、15、18、24〔生产矿井使用〕设计矿井轨型选用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30~38（24）22~30（18~24）上下山3t矿车1t，1.5t矿车22~30（18）15～22（11~15）区段平巷3t矿车1.5t矿车22~30（18）15（11）2023/12/14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的小矿，斜井及大巷选用18或24型钢轨。采区宜选用15型钢轨。2023/12/14〔二〕道岔作用：使车辆由一线路转运到另一线路的装置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-根本轨。特点：道岔是一个刚性整体装置

2023/12/14〔2〕道岔参数：a、b-外形尺寸，

-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类别：单开道岔对称道岔渡线道岔单开道岔2023/12/14对称道岔12023/12/14渡线道岔2023/12/142.道岔类别〔国标〕和系列类别：DK；DC；DX系列：615、618、624、918、924每个系列中按辙每个系列中按辙叉号码和曲线半径不同，又有不同型号：DK615-4-12；DC624-3-9；DX918-5-2023〔1〕符号含义：DK、DC、DX〔2〕第一段数：6、9-分别表600mm、900mm轨距。15、18、24-分别表示轨型。2023/12/14第二段数字M与辙叉角〔〕的关系是：道岔角

28

04

38

18

55

30

14

15

11

25

16

9

31

38cot

24.0003935.9998818.00018510.00006212.000077M23456〔3〕辙叉号码M2023/12/14DK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。b段等长。2023/12/14DC道岔：615、618、624各有2个〔M〕：2.3。918、924各有1个〔M〕：3b值为岔线实长b1的水平投影。12023/12/14DX道岔：615、618、624各有2个〔M〕：4.5。918、924各有2个〔M〕：4.5。道岔的小，R大，行车速度2023/12/14DK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。DX918-5-2023DX918-5-2023四位数-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。〔4〕道岔半径2023/12/14〔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ab〕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ab〕的左侧。2023/12/143.道岔选择1〕与根本轨距相适应。如DK615-4-12，只用于600mm轨距。2〕与根本轨轨型一致，可高一级，不能低一级。如根本轨型是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。R9m，185530的只能走矿车，不能走机车4〕与行驶车辆速度相适应R小，大，行车v，只走矿车的道岔，其行车v1.5m/秒，车场调车用。5〕注意左向、右向。6〕道岔选择：表14-22023/12/144.简易道岔1〕结构尖轨，辙叉角，无统一标准。2〕用途：人力推车，行车速度1.5m/s。2023/12/14煤炭行业标准〔MT/T2-95〕道岔轨距：600、762、900等3种轨型：15、22、30、38、43等5种类型：单开(DK)、对称(DC)、渡线(DX)、交叉渡线(JD)、对称组合(DZ)、菱形交叉(JC)和四轨套线(TX)7种辙叉号数：2、3、4、5、6、7、8、10等8种曲线半径：4、6、9、12、15、20、25、30、40、50、70等11种渡线、交叉渡线、对称组合线路间距：1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2200、2500等9种2023/12/14煤炭行业标准〔MT/T2-95〕道岔系列：615、715、915、622、722、922、630、730、930、938、943等11个系列，221个品种，现已设计166个品种。2023/12/14煤炭行业标准〔MT/T2-95〕2023/12/14煤炭行业标准〔MT/T2-95〕2023/12/14〔一〕轨距与线路中心距1.轨距：两根轨道轨头内缘的距离为轨距。矿用标准轨距：600mm；900mm(762mm)二、轨道线路2023/12/14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-900mm轨距，使用3t、5t矿车〔辅运和主运〕中、小型矿井:多项选择用-600mm轨距，使用1t、3t矿车〔辅运和主运〕2.轨距选用2023/12/143.线路表示方法两根轨道以中心线作为线路的标志，进行线路施工设计时。图中采用单线表示单轨线路-单线〔细实线〕；双轨线路-双线〔细实线〕。2023/12/144.轨道线路中心距双轨线路中心线间距S直线段：SB，mm。式中：B-机车宽度，mm；-两列车对开时最突出局部之间的距离，/mm，200mm。2023/12/14线路中心距一般取100mm为单位的整数。例：使用3t矿车，机车运输，机车宽度1360mm，轨距900mm，直线段：S=B+=1360+200=1560mm，15601600曲线段：S1=S+S=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〕〔1〕轨中心距选用2023/12/14S1B+SS—曲线巷道线路，由于车辆的外伸和内伸轨道中心线必须加宽机车运输：S=300mm其它运输：S=200mm《煤矿平安规程》23条规定:装车点：700mm，摘挂钩点：1000mm弯曲段2023/12/14〔二〕曲线线路线路联接根本类型巷道转弯：直线-曲线-直线巷道平移〔线路平移〕直线-曲线-直线-曲线-直线巷道分岔：直线-道岔-曲线-直线2023/12/141.曲线半径和弯道转角选用曲线半径：速度、轴距转角计算:切线长T圆弧长K2023/12/142.曲线线路的外轨抬高和轨距加宽外轨抬高：离心力挤压外轨，增加磨损和运行阻力，甚至车辆倾倒或出轨。抵消车辆运行中弯道的离心力。一般600轨距时10～35mm，900轨距5～25mm；曲线半径越小，运行速度越大，抬高值越大。弯道轨距加宽：轮缘挤压钢轨，甚至卡住或挤出。机车运输10～20mm，串车5～10mm。缓和直线段：外轨抬高值的100～300倍，坡度10‰～3.3‰，有时也可在曲线起点处逐步抬高和加宽。2023/12/143.曲线处巷道加宽及轨中心距加宽原因：车辆的内伸和外延。巷道加宽：机车运输外侧加宽200mm，内侧加宽100mm。轨中心距加宽：机车300mm；1t矿车串车或人力运输200mm。加宽起点始于直线段：机车运输L0=5m，1t矿车串车L0=2～2.5m。2023/12/14其它说明次要巷道不加宽过渡线均以直线表示，施工时加工成异向曲线。2023/12/14三、轨道线路联接计算平面联接确定平面联接各个参数纵面联接线路坡度设计〔一〕线路的平面联接1.单开道岔非平行线路联接特点：〔1〕用DK道岔—曲线联接系统变单轨为双轨,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；2023/12/14单开道岔非平行线路联接特点〔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〕巷道转角2023/12/14各联接点参数计算道岔参数：a、b、

选定；曲线线路参数：2023/12/14作图法简便，计算工作量少，常采用《窄轨道岔线路联接手册》直接查出。2023/12/142.DK道岔平行线路联接特点：同一巷道中，用DK道岔和一段曲线变单轨为双轨。参数：道岔参数a、b、；联接曲线参数：R、，轨中心距S。求：联接系统的轮廓尺寸2023/12/14联接计算各参数计算L—DK平行线路联接点长度；m—联接系统斜长；C—联接系统参数，C≮02023/12/143.DC道岔平行线路联接：道岔a、b〔b1的水平投影〕参数计算2023/12/144.线路的平行移动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段C，将轨道平移一个距离。1〕定C：线路外轨内轨，内轨外轨，车辆不同时受异向曲线两根轨道外轨抬高的影响。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。直线段最小长度满足2023/12/142〕确定转角δ参数计算δ值不应大于90°。有时简化设计可设δ为90°、60°、45°、30°，求出c值，不满足调整δ值。2023/12/143〕确定联接点轮廓尺寸系统点长度联接点斜长2023/12/14〔二〕纵面线路的竖曲线联接和坡度1.纵面线路的竖曲线联接竖曲线—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。半径选择的原那么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。R1=〔1213〕SB1.0t、1.5t矿车R1：9、12、15m；3t矿车R1：12、15、20m。2023/12/142.线路纵断面坡度线路坡度：γ

很小，cos

=1γHBHAL2023/12/141〕线路坡度确实定不同运输方式，可选不同坡度电机车运输3

5‰，以利于排水绞车串车和人力推车，一般3

5‰，有时略大。车场线路有时自动滚行，各参数关系：2023/12/14矿车的自动滚行状态矿车加速运行矿车减速运行矿车等速运行2023/12/142〕矿车运行阻力系数根本阻力系数和附加阻力系数矿车新旧程度、铺轨质量、线路结构与维护、温度与湿度等均影响。2023/12/14一、采区上部车场形式选择采区上部车场-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。1.类别平车场：将采区绞车房布置在阶段回风水平，采区上山的上端与回风大巷及区段平巷之间用平巷联结，并在其中布置调车线和存车线。甩车场：绞车房位于阶段回风水平以上，绞车将矿车沿轨道上山提至甩车道标高以上，然后经甩车道下甩到上部区段回风巷水平。转盘车场：两者十字相交，利用转盘调车。14.2采区上部车场形式选择及线路布置2023/12/14采区上部平车场顺向：车辆运行顺当，调车方便。缺点是巷道断面大，易出现跑车事故。逆向：不会跑车，操作平安，但调车时间长，通过能力小。2023/12/14采区上部甩车场2023/12/14采区上部甩车场使用平安、方便、可靠、效率高，劳动量小，可减少工程量。绞车房通风不良，有下行风；采区上部是软岩、风化带或采空区时，那么绞车房维护困难。双向甩车交叉点断面大，施工困难。2023/12/14转盘式车场巷道工程量省，调车简单；工人劳动强度大，车场通过能力小。小型矿井和小采区采用。2023/12/14〔二〕顺行平车场1.顺向单轨平车场停车线长度：2.顺向双轨平车场停车线长度：2023/12/14〔三〕逆向平车场车辆进入储车线方向与提车线方向相反。要求：2023/12/1414.3采区中部车场形式选择及线路布置一般为甩车场，无极绳运输时用平车场。分类：按照任务：主提升和辅助提升提升方式：双钩和单钩甩车方向：单钩提升分为单向和双向甩入地点：绕道式、石门式和平巷式。按线路布置：单道起坡斜面线路一次回转和双道起坡斜面线路二次回转辅助运输一般采用单钩甩车场。2023/12/14采区中部甩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。采区上山甩车道直接甩入区段平巷中，在平巷中设储车线。2023/12/14甩入石门的中部车场2023/12/14甩车场斜面线路布置方式2023/12/14二、单道起坡甩车场甩车场线路=斜面线路+竖曲线+平面储车线路斜面线路—布置在斜面上的线路〔A点为止〕竖曲线—A点至C点间的线路，从斜面到平面的过渡线路。起坡点—竖曲线的末端C称起坡点。从平面线路由C点向斜面上起坡。平面线路—C点之后的平面线路。2023/12/14单道起坡甩车场单道起坡-斜面上只布置单轨线路斜面线路一次回转斜面线路二次回转2023/12/14提升牵引角

设置DA的目的：减少交叉点长度，利于交叉点维护。但斜面曲线转角

不宜过大。

影响提升牵引角

。

：矿车行进方向N与钢丝绳牵引方向P的夹角。

，

，车不稳，易倾倒；与矿车稳定性有关。矿车重心低，牵引速度慢，

可大些。与列车总阻力有关。一次提升矿车少，阻力小，

可大些。2023/12/14防翻车技术〔1〕控制二次回转角的水平投影角：=3035，常取=32。〔2〕将线路内轨抬高：3050mm，抵消F力。〔3〕在甩车道上设护轨、导轨等。〔4〕主提升：≯10；辅提升：≯202023/12/14竖曲线车场设计设计图纸要求平面尺寸纵剖面的坡度各点标高斜面曲线2023/12/14单道起坡系统甩车场斜面线路参数计算2023/12/1414.4采区下部车场线路设计采区下部车场由装车站、绕道、轨道、上山下部平车场和煤仓等硐事组成。按装车地点不同，采区下部车场可分为：大巷装车式石门装车式绕道装车式功能不同：装煤车场材料车场2023/12/14一、大巷装车式采区下部车场〔一〕装车站线路设计装车站位置：通过式和尽头式调车方法：折返式调车，调车方法有调度绞车调车和矿车自动滚动调车两种。一般采用前者。调车与线路长度2023/12/14〔二〕辅助提升下部车场大巷装车式车场的辅助提升下部车场多为绕道式。顶板绕道和底板绕道：以大巷的顶底板为准。起坡点距离大巷位置不同：立式、卧式和斜式。绕道线路出口方向：多朝向井底车场。绕道线路出口与大巷装车站线路通过线接轨。

绕道线路出口方向2023/12/14顶板绕道1.上山不变坡，直接设竖曲线落平进入绕道。适用：煤层倾角

=18

25

。2.上山二次变坡，分段设竖曲线落平进入绕道。上山上抬

，起坡角达25

。适用：煤层倾角

25

。3.上山反正二次变坡，上山先下扎

，使起坡角。再设竖曲线落平进入绕道。适用：煤层倾角

12

17

。2023/12/14底板绕道绕道位于大巷底板。上山反正二次变坡，上山先扎

，再设正向曲线进入绕道。煤层

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。2023/12/14底板绕道立式、卧式和斜式2023/12/14顶板绕道立式和斜式2023/12/14顶板绕道卧式2023/12/141.确定起坡点位置顶板绕道底板绕道2023/12/142.绕道线路设计顶板绕道式2023/12/14底板绕道式线路计算：绕道线路与通过线相连2023/12/14二、石门装车式采区下部车场〔一〕采区石门装车站一个装车点，可采用尽头式两个以上，通过式加尽头式一般单轨线路。装车站线路长度：2023/12/14〔二〕辅助提升车场轨上距石门较近时轨上距石门较远时2023/12/1414.5采区硐室包括采区煤仓、采区绞车房及采区变电所等一、采区煤仓采区煤仓是采区下部车场最主要的硐室。设计时，应做到布置恰当、经济合理、容量适当、结构简单、经久耐用、使用方便。分为井巷式和机械式水平煤仓。2023/12/14〔一〕井巷式煤仓1.形式及参数按倾角：垂直式、倾斜式和混合式三种。垂直式：一般为圆形断面，利用率高，不易形成死角，较少发生堵塞现象，仓体受力性能好，便于维护，施工方便，速度快。受力性能好，但受条件限制。要求上下煤仓口在一条垂线上。2023/12/14倾斜式和混合式倾斜式拱形或圆形断面，倾角60°以上，下口合理设计堵塞现象较少发生。上下煤仓口不在一条垂线上。适应性大，施工方便，受力性能稍差，铺底工作量大混合式曲折拐弯多，施工不便，但适用性最好，采用较少。上下煤仓口不在一条垂线上。2023/12/14煤仓的参数圆形垂直煤仓以“短而粗〞为好，但断面过大，施工困难，有效储煤容积降低。无效容积与直径三次方成正比，高度越大，有效容积越大，以90%的有效容积为标准，要求煤仓高度不小于直径的3.5倍。圆形断面直径一般2～5m，拱形断面宽度一般2m，高度大于2m。煤仓的断面积一般为5～20m2，其相应高度20m左右，一般不大于30m。2023/12/14断面形状圆形：受力性能好，断面利用率高，施工方便，便于维护，不易堵仓，多用于垂直式大容量煤仓拱形：受力性能较好，施工简单，用于倾斜式煤仓方形：受力性能差，断面利用率低，但施工简单，用于围岩条件好断面较小的煤仓椭圆形：施工较复杂，受力性能较好。但断面利用率高，多用于垂直式需要留人行间的煤仓矩形：受力性能差，断面利用率低，但施工简单，用于围岩条件好，断面较小的煤仓2023/12/142.煤仓容量一般为采区上山运输机0.5h左右的运量，实际使用一般为50～300t。参考表14-10。也可参考经验公式。1.按采区顶峰生产持续时间计算2.按运输大巷列车间隔时间内采区顶峰产量计算2023/12/14煤仓容量3.按采区顶峰生产延续时间计算上山及大巷均胶带运输时，1～2h的采区顶峰产量计算。趋势：机械化的应用与推广，有加大的趋势。2023/12/143.煤仓的结构与支护1.上部收口2.仓身3.下口漏斗及溜口闸门根底4.溜口和闸门2023/12/14〔1〕煤仓上口为了保证煤仓上口平安，直径大于3m时用混凝土收口；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Ⅰ10～Ⅰ20号工字钢做成，铁箅子的网孔尺寸一般为200mm×200mm、250mm×250mm、300mm×300mm大块较多时，可安设破碎机；高出巷道底板。2023/12/14煤仓上口铁箅子2023/12/14大块煤炭的破碎煤仓上口网孔上大块煤炭的破碎和杂物的清理工作，可在煤仓上部巷道内进行，或者设置专门的破碎硐室。大块煤破碎硐室的布置形式〔a〕煤仓上口兼作破碎硐室；〔b〕设有人工破碎硐室的煤仓；〔c〕设有机械破碎硐室的煤仓1－煤仓；2－人工破碎硐室；3－机械破碎硐室2023/12/14〔2〕仓身设在稳固围岩中f>6可不设支护。煤仓仓身一般应砌碹，砌碹的壁厚可为300～400mm。有条件采用锚喷2023/12/14〔3〕下口漏斗及溜口和闸门根底下部漏斗1〕煤仓仓身下部的收口漏斗一般为截圆锥形。2〕为了防止堵塞，下口漏斗应尽量消除死角，垂直式收口角度不小于55°，一般取60°，倾斜式与煤仓倾角相同。3〕采用铁屑混凝土浇注或铺设密集旧钢轨。4〕为了安装溜口和闸门，在漏斗下方留一边长为0.7m的方形孔口，在孔口预埋安装固定溜口的螺栓。2023/12/14溜口及闸门装置1〕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。2〕选择闸门时，应以操作方便省力，启动迅速可靠为原那么，多采用上关式气动闸门。3〕溜口闸门与矿车的位置关系。图14-37溜口与矿车的相对位置1－溜口；2－闸门；3－矿车2023/12/144〕溜口的方向图14-38溜口方向〔a〕顺向；〔b〕侧向；〔c〕垂直2023/12/144.煤位自动监测及煤仓堵塞事故防治煤位测定：连续测定法和极限测定法防止堵塞的措施：选择合理的仓体结构形式改进斗仓和漏斗的结构增加辅助设施：破拱帽、弹性卸料口、空气炮或水炮、振动器2023/12/14〔四〕机械式水平煤仓不需专门升凿井巷工程；可以拆装移设，重复安装使用，平安可靠、经济、易于实现白动化监技；近年来国内在新设计的矿井中开始采用。有四种形式2023/12/141.列车式水平煤仓列车式水平煤仓工作原理1-给煤输送机2-输出输送机3-仓底输送机4-煤仓箱体5-卸载漏斗2023/12/14列车式水平煤仓由可沿轨道移动的箱体、牵引设备和装卸煤设备组成优点：维扩量小，操作方便和易于自动化，节省人力。其缺点是所需巷迈断面较大，巷道维护因难，根本建设投资较高。2023/12/142.底部移动式水平煤仓煤仓顶部有给煤输送机，底部装有两套并列的刮板输送机，由两台低速大扭矩液压马达经变速箱驱动，通过调节其高压供液泵流量使刮板链速可从0.05～1m／s范围内无级调节。底部移动式水平煤仓2023/12/14底部移动式水平煤仓采用装配式，运输维修方便易实现自动控制；钢材耗量大，装备费用高；技术比较成熟，应用较为广泛。2023/12/143.静储式水平煤仓静储式水平煤仓1-给煤胶带机及卸煤犁2-液压闸门3-输出胶带机2023/12/14静储式水平煤仓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。2023/12/144.巷道式水平煤仓2023/12/14巷道式水平煤仓巷道式水平煤仓是利用旧巷道或新掘巷道，其内安装输入、输出设备。由于利用煤矿原有巷道和旧设备，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；结构框架根本上不承载，安装工作量小，每米长度巷道利用率高。2023/12/14二、采区绞车房1.绞车房的位置：应在围岩巩固稳定的薄及中厚煤层或顶底板岩层中2.风道及钢丝绳通道两个平安出口：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。风道：位于硐室的左、右、后侧，应靠近电机布置，净宽1.2～1.5m，主要用于回风。2023