项目三 交岔点及煤仓施工任务1

任务1硐室交岔点及煤仓设计教学目标

★能力目标

1.能依据矿井初步设计完成给定硐室及交岔点施工图设计

；

2.能组织矿井硐室及交岔点施工的准备工作

；

3.能根据实际现场，制定硐室及交岔点施工的方案。

★知识目标

1.知道硐室及交岔点巷道断面的形状，影响断面形成的因素；2.知道硐室及交岔点断面设计与巷道断面设计的异同；3.理解硐室及交岔点施工的主要方法；4.知道煤矿主要硐室及交岔点施工图设计的规程、规范及技术要求；

★素质目标

1.强调做人与做事相结合，做人通过做事体现，做事通过做人保证；

2.在培养过程中注重人文精神的熏陶；

3.培养优秀的职业道德、正直、富有责任感。4.使学生具有较强的实践操作能力5.培养学生发散思维的创新能力1/25/20241山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）3.1.1井下主要硐室设计硐室有立井硐室、斜井硐室，井底车场硐室以及采区硐室等等。各种硐室由于用途不同，其断面形状及规格尺寸亦变化多样，但是它们设计的原则和方法基本上是相同的。一般首先根据硐室的用途，合理选择硐室内需要安设的机械和电气设备，然后依据已选定的机械和电气设备的类型和数量，确定硐室的形式及其布置，最后再根据这些设备安装、检修和安全运行的安全间隙要求以及硐室所处周岩稳定状况确定出硐室的规格尺寸和支护结构。有些硐室还需要考虑防潮、防渗、防火和防爆等特殊要求。1/25/20242山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）一、箕斗装载硐室与井底煤仓的设计㈠箕斗装载硐室与井底煤仓的布置形式

中小型矿井广泛采用箕斗装载硐室（单侧式）与容量较小的倾斜煤仓直接连接的布置形式（图8-1）；大型矿井，多采用一个直立煤仓通过一条装载胶带输送机与箕斗装载硐室（单侧式）连接（图8-2）；特大型矿井，往往采用多个个直立煤仓通过一条或两条装载胶带输送机与箕斗装载硐室（单侧式或双侧式）连接（图8-3）。

1/25/20243山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）1/25/20244山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）1/25/20245山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）1/25/20246山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）㈡箕斗装载硐室

1．位置布置在没有含水层、没有地质构造、围岩坚固处，以便施工与维护。一般当大巷采用矿车运输，硐室位于井底车场生产水平之下；当采用胶带输送机运输时，硐室就位于生产水平之上。

2．箕斗装载硐室的形式同侧装卸式和异侧装卸式；

通过式与非通过式；单侧式（硐室位于井筒一侧）和双侧式；1/25/20247山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）1/25/20248山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）1/25/20249山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）1/25/202410山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）3．箕斗装载硐室的断面形状及尺寸

箕斗装载硐室的断面形状多用矩形，当围岩条件较差，地压较大时可以采用半圆拱形。箕斗装载硐室的尺寸，主要根据所选用的装载设备型号、设备布置、设备安装和检修，以及考虑人行道和行人梯子的布置要求来确定。1/25/202411山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）4．箕斗装载硐室的支护箕斗装载硐室的支护，有素混凝土支护及钢筋混凝土支护两种。其支护厚度取决于硐室所处围岩的稳定性和地压的大小。1/25/202412山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）1/25/202413山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）㈢井底煤仓设计

1．煤仓的形式及断面形状倾斜煤仓直立煤仓随着矿井开拓布置的改革，出现了水平煤仓。煤仓的断面形状有圆形、矩形及半圆拱形等三种。

2．容量计算Qd—矿井平均日产量；1.15—为矿井生产不均衡系数；1.20—提升能力富裕系数；14—每日提升时间，h3．煤仓支护1/25/202414山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）二、推车机翻车机硐室与卸载硐室㈠推车机翻车机硐室

1．硐室的位置1/25/202415山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）1/25/202416山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）非通过式右侧进车2．硐室的形式与布置

根据矿车进车方向不同，硐室可分为左侧式和右侧式。根据电机车是否从翻车机旁通过，硐室可分为通过式与非通过式1/25/202417山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）3．硐室断面形状及支护硐室一般采用半圆拱，混凝土支护，当围岩稳定，不淋水可采用锚喷支护；当围岩较差时，可采用锚喷加混凝土的联合支护。硐室拱顶安设的支承横梁，和起吊梁，在翻车机上方的为24～30号工字钢；在推车机上方的为24号工字钢。硐室轨面以下地沟与设备基础须用C15以上的混凝土浇注100～200㎜厚。1/25/202418山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）㈡卸载站硐室的设计

1．卸载站的结构

1）支承托辊：

2）卸载曲轨和复位曲轨：

3）支承钢梁：

4）卸载坑：1-底卸式矿车2-车轮3-缓冲器4-卸载轮5-卸载曲轨6-卸载坑7-托辊

1/25/202419山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）1/25/202420山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）2．卸载原理1/25/202421山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）3．硐室的布置形式

1）非通过式卸载站硐室。

2）通过式卸载站硐室。

3）卸载站与翻车机联合布置硐室。4．硐室尺寸确定1）硐室长度2）硐室宽度3）硐室高度5．硐室断面形状与支护硐室断面形状多为半圆拱形。硐室支护一般采用混凝土、锚喷支护、锚喷加混凝土或钢筋混凝土联合支护。卸载坑两侧直墙采用钢筋混凝土，进出车两侧用钢筋混凝土浇灌并铺设辉绿岩铸板。1/25/202422山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）三、副井马头门马头门通常指副井井简与井底车场连接部分的一段断面扩大部分的巷道称马头门，是副井系统的主要硐室之一。㈠马头门形式

双面斜顶式（a）双面平顶式（b）㈡马头门平面尺寸马头门平面尺寸包括长度和宽度。马头门的长度通常指井筒两侧对称道岔基本轨起点之间的距离，马头门的宽度，主要取决于井简装备及选用的罐笼布置方式和两侧人行道宽度。1/25/202423山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）1．马头门长度的确定2．马头门宽度的确定B=S+2A1/25/202424山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）

3．马头门高度的确定Hmin—下放最长材料时，马头门需要的最小高度，m；L—下放材料最大长度，一般L=12.5m；

W—井筒下放材料的有效弦长；

D—井筒净直径，m；α—下放材料时，材料与水平面的夹角，其值按下式计算：4．马头门断面形状及支护1/25/202425山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）四、中央水泵房的设计中央水泵房由泵房主体硐室、配水井、吸水井、配水巷、管子道及通道组成。中央水泵房和水仓构成了中央排水系统。㈠吸入式中央水泵房设计

1．泵房的位置

1/25/202426山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）2．配水井、配水巷和吸水井的布置配水井、配水巷和吸水井构成配水系统。1/25/202427山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）3．主体硐室的设备布置1）水泵2）排水管根据矿井正常和最大涌水量，选择排水管直径和趟数。3）电缆电缆敷设有沿墙悬挂和设电缆沟两种方式。前者使用与检修方便，但长度增加，弯头多。所以目前多采用后者。4）电气设备5）起吊和运输设备1/25/202428山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）

4.主体硐室尺寸的确定

1）硐室长度的确定2）硐室宽度的确定3）硐室高度的确定4）设备基的尺寸1/25/202429山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）5．主体硐室断面形状及支护

主体硐室断面形状一般采用半圆拱和三心拱。硐室现多用混凝土支护。6．管子道与通道设计要求

1)管子道。2）泵房通道是泵房主体硐室与井底车场的连接通道。3）泵房与中央变电所之间应设防火铁门，墙上也要设电缆套管，1/25/202430山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）㈡压入式水泵房的设计特点㈢潜水泵水泵房(泵井)1/25/202431山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）五、水仓设计㈠水仓的位置与布置形式1．水仓的位置2．水仓的布置形式1/25/202432山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）㈡水仓容量、长度和断面尺寸的确定

1．容量的确定

根据《煤矿安全规程》有关规定，按以下情况分别确定：

1）当矿井正常涌水量小于或等于1000m3/h时，Q容——主要水仓的有效容量，m3；Q0——矿井正常的有涌水量，m3/h；2）当矿井正常涌水量大于1000m3/h时2．长度和断面的确定水仓的长度（主仓+副仓）可按下式计算：1/25/202433山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）㈢水仓纵断面的计算1．水仓起点的标高hc；水仓终点的标高hA，得hc、hA两点高差H。2．水仓底板有i=0.001～0.002的坡度。斜向竖曲线半径R取9～12m。3．斜巷倾角θ=18～20°为宜。4．曲线半径R，一般取为9～12m。5．水仓终点的底板标高最多只能比水泵房底板标高低4.5～5.0m，水仓的顶板标高必须比水仓入口处水沟的底板低，否则水仓不能灌满。6．为简化计算，取水仓最低点为竖曲线的切线交点B，它与实际最低点D只有微小误差1/25/202434山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）水仓的纵断面参数可按下式计算：水仓终点A与水仓最低点B的高差L——水仓起点与终点的水平投影长度，m；R——清理斜巷的竖曲线半径，R=9～12m；θ——清理斜巷的倾角，一般为8～20°；

i——水仓的坡度，一般为0.001～0.002；

H——水仓的起点与终点的标高差，m。1/25/202435山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）水仓终点A与水仓最低点B的水平投影长度水仓起点C与水仓最低点B的水平投影长度㈣水仓断面形状及支护1/25/202436山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）3.1.2平巷交岔点设计一、交岔点的类型交岔点是指巷道相交或分岔的地点，其类型如图8-50所示。1/25/202437山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）1/25/202438山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）1/25/202439山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）碹岔式交岔点按结构形式可分为牛鼻子交岔点和穿尖交岔点两类

按支护方式不同,交岔点可分为简易交岔点和碹岔式交岔点1/25/202440山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）二、交岔点设计

㈠平面尺寸的确定

确定交岔点平面尺寸，就是要定出交岔点扩大断面的起点和柱墩的位置，即交岔点斜墙的起点至柱墩的长度，定出交岔点最大断面处的宽度，并计算出交岔点单项工程的长度。在设计前，应首先确定各条巷道的断面及主巷与支巷的关系，并以下述条件作为设计交岔点平面尺寸的已知条件：所选道岔的a、b、a值，支巷对主巷的转角；各条巷道的净宽度、B1

、B2、B3及其轨道中心线至柱墩一侧边墙的距离b1，b2、b3。此外，尚需确定往墩的宽度(一般取500mm)，轨道的曲率半径R。交岔点的种类很多，在表8-2中列出了六类交岔点的计算图和计算公式1/25/202441山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）

1/25/202442山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）1/25/202443山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）1/25/202444山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）1/25/202445山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）1/25/202446山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）1/25/202447山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）1．单轨巷道单侧分岔点（图8-58）1)曲率中心O的位置

2）确定θ

3）基本轨起点至变断面终点的水平距离为P：4）最大断面宽度TM

而NM=B3sinθ

5）自基本轨起点至柱墩的距离：

1/25/202448山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）6）确定斜墙TQ的斜率i

求算斜率i0

根据i0值的大小，选取i为0.2或0.25或0.3，个别情形可取0.15。

7）确定的斜墙起点Q到交岔点扩大断面部分的长度：

8)变断面的起点至基本轨起点的距离Y：

Y=P-L0

9)交岔点工程的计算长度L:L=L2+2000

1/25/202449山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）

㈡交岔点的中间断面

1．交岔点各中间断面的宽度，取决于通过它的运输设备的尺寸、道岔型号、线路联接系统的类型、行人及错车的安全要求。

2．考虑到运输设备通过弯道和道岔时边角会外伸，交岔点道岔处的中间断面应加宽，加宽要点如下：

1)单轨巷道单侧分岔点：在弯道内侧加宽100㎜。其外侧因外伸值不大，可不再加宽，但若安全间隙很小，则应加宽200㎜。加宽范围为道岔转辙中心(理论中心)左边5m和右边1m。2)双轨巷道单侧分岔点，在道岔转辙中心前5m一段，双轨中心线距应加宽200mm或200mm以上，并在其左、右各设置5m过渡线段，因而在此范围内，巷道外侧也要相应加宽。

1/25/202450山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）

3)双轨巷道单侧分岔分支点，在道岔转辙中心前5m一段，双轨中心线距应加宽300㎜或300㎜以上，并在其左设置5m过渡线，因而在此范围内，巷道外侧也要相应加宽。

3．为了施工方便和减少通风阻力，在井底车场交岔点，一般应不改变双轨中心线距及巷道断面，在设计交岔点时，中间断面应选用标准设计图册中相应的曲线段的断面。

4）单轨巷道对称分岔点，两侧均应加宽。

5)双轨巷道分支点，从弯道曲率中心向右开始加宽200mm或200m以上，并在其左设置5m过渡线，因而在此范围内，巷道外侧也要相应加宽。

6)双轨巷道对称分支点，从弯道曲率中心向左3m段，两轨中心线均应分别向外移动200mm或更多，即双轨中心线加宽400mm或更多，并在其左也设置5m过渡线段，巷道也就要相应加宽。1/25/202451山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）

4．交岔点中间断面斜墙侧，按选用的斜率i每米巷道递加i米。若交岔点采用砌碹支护，则每米架设一架的碹胎宽度，亦应递加i米。

5．交岔点中间断面(扩大部分)拱高的确定方法与一般巷道相同。

为了提高断面利用率可降低墙高或拱高。降低墙高（a）墙高降低的斜率δh=200～500mm。

降低拱高（b）1/25/202452山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）

㈢交岔点支护厚度的确定

1）锚喷支护交岔点属于《煤矿井巷工程锚杆、喷浆、喷射混疑土支护设计试行规范》规定的加强支护工程，因此其锚喷参数应按大断面最大宽度TM选取上限值。分支巷道加强支护的长度，自柱墩起3～5m(计算时，取为2m)。

2）对于砌碹交岔点，巷道净宽度是由小到大渐变的，在巷道宽度变化的长度内，按最大宽度选取拱壁厚度。分支巷道拱壁厚度，按各自的净宽度选取。

3）柱墩的宽度一般为500mm，长度一般为1～3m，通常取2m。对光面爆破完整地保留了原岩体的柱墩，可按支护厚度考虑，不另加长度。1/25/202453山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）

㈣交岔点工程量及材料消耗量计算

一种是将交岔点按不同断面分为几个计算段，求出每段掘进体积，然后相加(包括柱墩)；另一种是近似计算，其精度能满足工程需要，在施工中广泛应用，具体算法按图8-60进行。

1．体积计算

2．各种材料的消耗量3．柱墩端壁材料消耗量

4．粉刷面积计算

5．锚杆数量，金属网面积

1/25/202454山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）四、交岔点设计示例某矿井底车场一交岔点，主巷是单轨双人行道净宽2700mm的巷道，支巷是单轨净宽2400mm的巷道，采用ZK7-6/250架线式电机车运输，道岔为DK618-4-12单开道岔；设汁要求巷道转角为δ=45°、弯道半径R=15000mm；交岔点穿过f=3的岩石，选用料石砌碹，半圆拱形断面。根据上述条件，考虑主巷已是双人行道，因而交岔点内不再加宽；交岔点内支巷选用标准设计中的曲线段断面。参考标准断面图册，决定取B1=B2=2700㎜，b1=b2=1330㎜；B3=2700㎜、b3=1570㎜。根据交岔点穿过f=3的岩层和交智点各断面净宽度，决定各断面拱壁厚度：d1=T1=300mm、d2=T2=300mm、d3=T3=300mm。扩大断面处均为dTM=TTM=465mm。查表8-1，知DK618-4-12单开道岔的参数α=14º15′、a=3472㎜、b=3328mm，考虑到交岔点可能采用15kg/m钢轨道岔，那就得用DK615-4—12单开道岔，其参数α=14°15′、a=3340㎜、b=3500mm。为了使所设计的交岔点既能适用18kg/m钢轨的道岔，又能适用15kg/m钢轨的道岔，因此选取组合尺寸，即：α=14º15′、a=3472㎜、b=3500mm。1/25/202455山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）

㈠设计交岔点平面尺按表8-2中的单轨巷道单侧分岔点公式计算：=3472+3500cos14º15′-15000sin14º15′=3172㎜=15000cos14º15′+3500sin14º15′=15400㎜=35º02′

=3172+(15000+1570-2700)sin35º02′=11134㎜

NM=B3sinθ=2700sin35º02′=1550㎜

=2700cos35º02′+500+2700=5412㎜

1/25/202456山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）=5630㎜

=0.2435=10848㎜Y=P-L0=11134-10848=286㎜L1=L0+NM=10848+1550=12398㎜

=11134+1550=12684㎜

㈡设计交岔点墙高

Ⅰ-Ⅰ断面自底板起的墙高为1900㎜；在TN断面处的墙高定为

1400mm，故墙降低斜率为：

即每米墙的降低值为46mm。TN、TM断面处的堵高定1400mm，是否合理，尚需按第三章中表3-9中方法验算：1/25/202457山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）1．按架线更求确定墙高h3=1056㎜

2．按管道要求确定墙高h3=1130㎜

3．按行人要求确定墙高h3

架线电机车运输巷，此项不需验算。由以上验算可知，原定TM、TN处墙高1400mm能满足安全要求。交岔点墙的基础深度：水沟一侧为500mm；另一一侧为250㎜；

e值为0。1/25/202458山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）㈢计算工程量、材料消耗量及绘制交岔点施工图1/25/202459山西煤炭教育基金会资助项目（晋煤教金字[2009]9号）3.1.3煤仓设计：