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文档简介
《礦井設計》
第一章軌道線路佈置的基本概念一、礦井軌道(一)軌道
軌道運輸是礦井運輸的重要方式.礦井軌道:巷道底板鋪設的道床、軌枕、鋼軌和聯結件等,如圖所示。鋼軌型號(軌型):是指鋼軌單位長度的品質,以kg/m表示。礦井常用軌型有:24、18、15、11等(原有生產礦井);現採用標準軌型:15、22、30、38、43(新設計礦井使用)根據使用地點、行車速度和頻繁程度及運輸設備類型等,一般可按下表選用。(二)道岔道岔是使車輛由一條線路轉到另一條線路上的裝置,由尖軌、轍叉、轉轍器、道岔曲軌、護輪軌和基本軌所組成。道岔有單開道岔、對稱道岔及渡線道岔三種:(1)單開道岔-DK(2)對稱道岔-DC(3)渡線道岔-DX線上路平面圖中,道岔通常以單線表示,道岔的主線與岔線的線段用粗線繪出,如下圖所示。1單開道岔(DK)a、b—外形尺寸;
:轍叉角;線上路平面圖中,道岔以單線表示。道岔主線與岔線用粗實線表示。
2對稱道岔(DC)3渡線道岔(DX)4道岔型號標準道岔原來共有615、618、624、918、924五個系列,新標準道岔共有七個系列,即600軌距:615、622、630、643和900軌距:915、930、938。每一系列中按轍叉號碼和曲線半徑劃分為很多型號,如:DK615-4-12、DC624-3-12、DX918-5-2019等。其符號含義如下:(1)
DK、DC、DX分別為“單開”“對稱”“渡線”道岔的代號。(2)615、618、624、918、924中的6和9分別代表600mm和900mm軌距。(3)符號中第二部分數字為轍叉號碼(M),轍叉號碼M與轍叉角
的關係:道岔的轍叉號碼:單開道岔DK的轍叉號碼有2、3、4、5、6幾種;對稱道岔DC的轍叉號碼有2、3兩種;渡線道岔DX的轍叉號碼有4、5兩種。(4)尾數單開道岔、對稱道岔的尾數代表道岔曲線半徑(m);渡線道岔尾數中,前兩位數字代表曲線半徑(m),後兩位代表軌中心距(dm)。(5)單開道岔、渡線道岔有左向與右向之別。左向道岔在尾數末應加“左”字,如:DK615-4-12(左)、DX918-5-2019(左)。
右向道岔—岔線在行進方向(由a
b)的右側。5道岔選擇原則1)選擇的道岔應與基本軌的軌距一致。2)選擇的道岔應與基本軌的軌型一致,可以高一級,不能低一級。如基本軌型是18kg/m,道岔可選18kg/m或者24kg/m。3)選擇的道岔應與行駛車輛的種類相適應。多數標準道岔都能行駛電機車與礦車,少數標準道岔由於曲線半徑過小或轍叉角過大,只能行駛礦車。4)選擇的道岔應與車輛行駛速度相適應。曲線半徑越小,轍叉角越大,允許車輛行駛的速度就越小。二、軌道線路(一)軌距與線路中心距軌距:單軌線路上兩根鋼軌軌頭內緣的距離。採用標準軌距:600mm;900mm。600mm軌距:1t固定礦車、3t底卸式礦車、輔運;900mm軌距:3t固定礦車、5t底卸式礦車。設計圖中線路採用單線表示,即兩根軌道的中心線作為線路標誌。單軌線路用單線表示,雙軌線路用雙線表示。線路中心距雙軌線路的中心線間的距離S,如表14-3所示。(1)直線段:S
B
,mm。式中:B—機車寬度,mm;
—兩車內側的距離,《煤礦安全規程》規定:在雙軌運輸巷中(包括彎道)兩條鐵路中心線間的距離,必須使兩列對開列車最突出部分之間的距離不小於0.2m;在采區裝車點,兩列列車車體最突出部分之間的距離,不得小於0.7m;在礦車摘掛鉤地點,兩列列車車體最突出部分之間的距離,不得小於1.0m。(2)彎曲段:S
B
+
S,機車運輸:
S=300mm;其他運輸:
S=200mm。這是因為在雙軌曲線巷道(即彎道)中,由於車輛運行時發生外伸和內伸現象,線路中心距一般比直線巷道還要加寬一定數值
S。例:1t礦車,機車運輸,軌距600mm,機車寬1060mm,則:直線段:S
B
,mm
S=1060+200=1260
1300mm
曲線段:S
B
+
SS=1300+300=1600mm
線路中心距一般取100mm為單位的整數。為了設計與施工方便,雙軌線路有1200、1300、1400、1600和1900mm等幾個標準中心距,一般不選用非標準值,其值可參考如下表14-3選取。表14-3雙軌線路中心距設備類型及有關參數/mm線路中心距/mm設備類型軌距車寬直線段曲線段機車或底卸式礦車6006009001060120013601300160016001600190019001t礦車、1.5t礦車(人力、串車運輸)60060088097011001200130014001t礦車、1.5t礦車(無極繩運輸)6006008809701200120013001400(二)曲線線路(彎道)在礦井軌道線路中,所採用的曲線都是圓曲線,即一段圓弧,故線上路連接計算中,曲線半徑是一個重要參數(車場線路=直線段線路+聯接點線路(圓曲線))。1、曲線半徑R及彎道轉角
曲線半徑R的確定與車輛行駛速度、車輛的軸距有關,一般可參考下表14-4選取(在機車行駛量比較少的彎道上,其曲線半徑可採用表中數值的下限;在機車行駛頻繁的彎道上,其曲線半徑可採用表中數值的上限)。運輸方式曲線半徑/m600mm軌距900mm軌距機車運輸12、15有時2015、20有時25、30串車運輸6、9有時129、12有時15人力輔助運輸4、69在進行曲線線路連接計算時,通常巷道轉角
為已知,當曲線半徑R的選定後,由如圖的幾何關係即可得出相應的切線長度T和曲線段弧長K。例:已知巷道轉角,曲線半徑R(選用);計算:切線長T,弧長K。曲線線路聯接計算外軌抬高車輛在彎道上運行時,如果兩根軌道仍在一個水平面上,由於離心力的作用,車輪輪緣就要向外擠壓外軌,增加磨損和運行阻力,嚴重時將使車輛傾倒或出軌。為此,在曲線處應將外軌抬高一個值。
外軌抬高值與曲線半徑、軌距及車輛運行速度有關。一般抬高值,採用900mm軌距時在10~35mm之間;600mm軌距時在5~25mm之間。運行速度越高,曲線半徑越小,抬高值應越大。
2曲線線路的外軌抬高與軌距加寬
軌距加寬當車輛在彎道運行時,彎道軌距還應該加寬,不然也會發生車輪輪緣擠壓鋼軌的現象,增加阻力,甚至使輪緣被鋼軌卡住或是被擠出鋼軌面而掉道。因此,曲線段軌距應較直線段適當加寬。
彎道軌距加寬值與曲線半徑、車輛軸距大小有關。機車運輸時,加寬值一般為l0~20mm,曲線半徑大取下限;串車運輸時,一船取5~10mm。外軌抬高與軌距加寬的遞增(遞減)距離。為了適應外軌抬高和軌距加寬,在曲線與直線線路聯接時,從直線段某一點開始,同時逐步進行抬高和加寬,到曲線起點處,使抬高和加寬值正好達到規定的數值,這段直線距離稱為外軌抬高和軌距加寬的遞增(遞減)距離,該距離—般取外軌抬高值的100~300倍,即外軌抬高的坡度在10‰~3.3‰之間。(有時也可以在曲線起點處開始抬高和加寬,逐漸達到規定的數值。)在曲線段除需外軌抬高和軌距加寬外,由於車輛在曲線上運行會發生外伸和內伸現象,巷道和雙軌中心距也需加寬。如圖所示,軸距為SB、車長為L的車輛與半徑為R的曲線內接。如果在直線段車輛所占的地段寬度為B,則在彎道處所占地段的寬度向外側增加了△1,向內側增加了△2(以影線表示)。
3曲線段巷道加寬和雙軌中心距加寬圖中:L:車長
B:車寬
R:軌道中心線半徑曲線段雙軌中心距加寬:機車:
S=300mm,其他:
S=200mm。曲線段巷道加寬
:
S=
1+
2機車運輸時:外側加寬200mm,內側加寬100mm雙軌線路中心距以及相應巷道加寬的起點,也應從曲線起點以前的直線段開始,為使線路鋪設及車輛運行方便,對於機車運輸,此段直線段長度L0一般取5m,對於1t礦車串車運輸取2~2.5m。對比較次要的巷道,車輛運行很少時,有時也可以不加寬線路中心距。三、軌道線路聯接計算軌道線路聯接包括:平面線路聯接和縱面線路聯接。平面線路聯接—道岔曲線聯接縱面線路聯接—豎曲線聯接(線路坡度設計)(一)平面線路聯接1DK道岔非平行線路聯接
用單開道岔和一段曲線線路,把方向不同的兩條直線線路聯接起來,被聯接的兩條直線線路不在同一條巷道內,並且相互成一個角度,如圖所示。
DK道岔非平行線路聯接點各參數計算如下(採用道岔岔線與彎道曲線直接相連,巷道轉角參見下圖
)
:
首先選定道岔(如:
DK615-4-12),查出參數:a、b、
,並確定R、δ值,然後計算線路聯接點各參數如下:2DK道岔平行線路聯接
同一巷道中,用DK道岔和一段曲線使單軌線路變為雙軌線路,如圖所示。圖中的S值即為雙軌線路中心距,為使線路中心距達到預定的值,在道岔岔線末端與曲線段之間應插入一直線段c。
DK道岔平行線路聯接點各參數計算:首先選定道岔型號,則:道岔參數a、b、
為已知;再選定聯接曲線半徑R及線路中心距S;求:DK道岔平行線路聯接系統的輪廓尺寸。B=S
ctg
;m=S/sin;n=mT;
T=Rtg(
/2);c=nb;L=a+B+TL—DK道岔平行線路聯接系統的長度,是聯接點的主要輪廓尺寸和參數,亦可根據設計已知條件,從《窄軌道岔線路聯接手冊》中直接查出各聯接參數值。礦井軌道線路除了有平面線路外,還有斜面線路.如采區上下山,材料斜巷等,於是就有了平面與斜面線路如何聯接的問題。
線路由斜面過渡到平面時,為了避免線路以折線狀突然拐到平面上,斜面線路與平面線路之間均需設置豎曲線,以使車輛運行平穩可靠。在設計中,豎曲線半徑R1一般取下述值:
對於1.0t、1.5t礦車:9m、12m、15m;
對於3.0t礦車:12m、15m、20m。(二)縱面線路的豎曲線聯接
(二)縱面線路的豎曲線聯接
豎曲線
——是線路縱面方向上呈曲線(圓曲線)狀的曲線,如圖AC段。A—豎曲線上端;B—平面與斜面交點;C—豎曲線下端,又稱為起坡點(落平點);
—平面線路與斜面線路的夾角,即豎曲線轉角(已知)R1豎曲線半徑;T
豎曲線切線;K
豎曲線圓弧長,則:設計中豎曲線半徑R1取值:對於1.0t、1.5t礦車,R1:9、12、15m;
對於3t礦車,
R1:12、15、20m。
豎曲線半徑R1是采區車場設計中的一個重要參數。R1過大,使得車場線路佈置不緊湊,增加車場巷道工程量,同時推後了摘掛鉤點的位置,延長了提升運輸時間。反之,如果R1過小,又會出現礦車變位太快,容易使得礦車在豎曲線處車輪懸空而掉道,如圖所示。線路縱斷面坡度所謂線路坡度,就是線上路縱斷面上兩點之間的高差與其水準距離比值的千分值,用符號i表示。如圖所示線路AB的長度為L,點A、B的標高分別為HA、HB,標高差△h=HB-HA,坡度角為
,則當線路坡度很小時,cos
≈1,故:0‰0‰1上部平車場采區上部平車場特點是:①軌道上山以水準巷道與區段回風平巷或階段回風大巷相連,在平巷內佈置儲車線及調車線。②絞車房佈置在與回風巷同一水準的岩石中。③平車場使用的安全性、通過能力及調車勞動量等方面都較甩車場差。④設置反向豎曲線,上山經反向豎曲線變平,然後設置平臺,在平臺上進行調運。有順向平車場和逆向平車場之分:順向平車場——車輛進入儲車線方向與提車線方向一致;逆向平車場——車輛進入儲車線方向與提車線方向相反,如下圖所示。(左)順向平車場(右)逆向平車場1——運輸上山;2——軌道上山;3——絞車房;4——聯絡石門;5——絞車房回風道;6——平車場;7——總回風道;8——采區回風石門反向豎曲線2上部甩車場采區上部甩車場的特點是:①軌道上山以傾斜的甩車道與區段回風平巷(或石門)相連,在平巷(或石門)內設儲車線及調車線。②甩車場具有安全性好,通過能力大,調車方便,勞動量小等優點。③缺點是采區上部採用甩車場時絞車房佈置需要高於回風水平,當上部為采空區或鬆軟的風氧化帶時,絞車房維護條件差,且絞車房回風有一段下行風。如圖所示為常用的單向甩車場和雙向甩車場。1——運輸上山;2——軌道上山;3——絞車房;4——甩車道;采區上部甩車場1-運輸上山;2-軌道上山;3-繞道4-甩車道;5-絞車房;6-回風巷;7-風門;8-風窗單向甩車場雙向甩車場3轉盤車場
轉盤車場的特點:軌道上山與區段回風平巷呈十字形相交,利用轉盤調車,當礦車沿軌道上山提至轉盤上,將轉盤旋轉90°,即可將礦車送入區段回風平巷,如下圖所示。轉盤車場調車的通過能力較低,僅適用於小型礦井或生產能力小的采區。轉盤車場示意圖4采區上部車場形式選擇1)平車場
由於軌道上山以水準巷道(石門)與區段回風平巷或階段回風大巷相連,具有絞車房與回風大巷佈置在同一水準的特點,因此:(1)當采區上部為采空區或鬆軟的風氧化帶時,可採用平車場;(2)當煤層群聯合佈置,用采區回風石門聯接各煤層回風平巷和總回風巷時,可採用平車場。其中:a)當絞車房與軌道上山變坡點距離近、車場巷道直接與總回風巷相連時,可採用順向平車場;b)當絞車房距軌道上山變坡點較遠時可採用逆向平車場。(3)逆向平車場操作安全,但通過能力小,為調車方便,減少人力推車,也可將逆向平車場設計成能自動滾行的小角度甩車場。2)甩車場
由於具有調車省力、通過能力大和可以減少工程量等優點,因此:(1)對於煤層軌道上山,為減少岩石工程量,可採用甩車場;
(2)當采區上部無采空區或鬆軟的風氧化帶時,可採用甩車場;(3)在煤層群聯合佈置回風石門較短、與回風石門聯系方便時,可採用甩車場。
3)轉盤式車場
巷道工程量省,調車簡單,但工人勞動強度大,車場通過能力小,因此,只有小型礦井或能力小的采區可採用轉盤式車場。(二)采區上部車場線路佈置
采區上部平車場線路佈置的總體特點是:設置反向豎曲線,上山線路經反向豎曲線變平,設置平臺,在平臺上調車,如圖所示。圖中A、C分別為上山變坡點和平臺變坡點。采區上部車場反向豎曲線RL變坡點CC
1-運輸上山;2-軌道上山;3-絞車房;4-聯絡石門;5-絞車房回風道;6-平車場;7-總回風道;8-采區回風石門一)順向平車場線路佈置
采區上部順向平車場線路佈置的總體特點是:車輛由斜面進入平臺後,車輛進入儲車線方向與提車線方向一致,有順向單道平車場與順向雙道平車場之分。1、順向單軌平車場線路佈置
1)順向單道平車場的線路佈置軌道上山經反向豎曲線之後,在平臺上設置單軌線路,如圖所示。因此,順向平車場的長度L為:L=A+B+C1
L=A+B+C1式中:A-安全過卷距離,取10
15m;C1-阻車器直線段長,取1
2m;B-儲車線長度,B=n
Lm+Lhm(m),式中n為一鉤車的礦車數,Lm為一輛礦車長度,Lhm為富裕長度,一般取2m。
2)順向單道平車場的坡度
順向單道平車場一般以i=3
4‰的坡度朝向絞車房方向。3)順向單道平車場的調車
由軌道上山變平後,即關閉阻車器。2順向雙軌(雙道)平車場線路佈置特點:在平坡段設有分車道岔,停車線為雙軌。1)順向雙道平車場的線路佈置
車輛由軌道上山經上山變坡點進入平臺變坡點後,設置單開道岔DK,在DK聯接長度Lk的末端佈置儲車線長度B和安全過卷距離A,如圖所示。故順向雙道平車場的長度L為:L=A+B+Lk+C1式中:A—安全過卷距離,取10
15m;
Lk—單開道岔DK的聯接長度,m。
C1—阻車器直線段長度,取1
2m;
B-儲車線長度,B=n
Lm+Lhm(m)2)順向雙道平車場的坡度
順向雙道平車場一般取i=3
4‰的坡度,朝向絞車房方向。3)順向雙道平車場的調車
車輛由軌道上山提過平臺變坡點後,關閉阻車器,然後摘鉤推入停車線。順向雙道平車場通過能力較大,且使用方便,常用於聯合佈置采區。2順向雙軌(雙道)平車場線路佈置二)逆向平車場線路佈置
采區上部逆向平車場線路佈置的主要特點是:車輛進入儲車線方向與提車線方向相反。有單道逆向平車場與雙道逆向平車場之分,如圖所示,礦車經軌道上山提至平車場的平臺,待最後一個礦車拉過道岔後停車摘鉤,再反向經道岔送至平巷或石門。逆向平車場線路佈置需要的總長度L為:L=A+B+m+Lb式中:A為過卷距離,10-15m;B為串車長及富裕長度(2m);m為單開道岔聯接尺寸,m;Lb為變坡點C至單開道岔基本軌起點的距離,要求Lb+m大於交岔點長度Lg。
二采區中部車場形式選擇及線路佈置(一)采區中部車場形式選擇~是聯接采區上山和中部區段平巷的一組巷道和硐室的總稱。采區中部車場一般為甩車場,只有無極繩運輸時採用中部平車場。
1)按提升方式可分為單鉤提升和雙鉤提升甩車場;
2)按甩車方向可分為單向甩車和雙向甩車甩車場;
3)按甩入地點可分為甩入繞道式、甩入石門式及甩入平巷式甩車場;
4)按提升對象可分為輔助提升甩車場和主提升甩車場;
5)按線路佈置可分為單道起坡斜面線路一次回轉或二次回轉甩車場以及雙道起坡斜面線路一次回轉或二次回轉甩車場等如下表所示。
采區輔助運輸的中部車場一般採用單鉤甩車場:1)雙翼采區軌道上山與運輸上山沿同一層位佈置時,需開掘繞道,採用甩入繞道的甩車場(圖14-19);2)兩翼同時開採時,運輸量較大,採用雙向甩車場(圖14-20),分別甩入繞道與平巷。1繞道式中部車場所謂繞道式中部車場,即采區上山甩車道由斜面進入平面後再延伸至頂板繞道內,在此設調車線。其特點為:設頂板繞道;單向甩入繞道,如圖所示。適用條件:運輸上山與軌道上山在同一層位上的單一薄及中厚煤層雙翼采區。
甩入繞道的中部車場1-運輸上山;2-軌道上山;3-甩車道;4-繞道;5-區段軌道平巷2平巷式中部車場所謂平巷式中部車場,即采區上山甩車道直接甩入區段平巷中,在平巷中設儲車線,如圖所示。其佈置特點為:采區兩翼區段的平巷不在同一水準;雙向甩入不同標高的區段平巷;巷道交叉點不易維護。適用條件:地質構造等原因造成雙翼區段不同標高的情況下。雙向甩車的中部車場1-軌道上山;2-甩車道;3-區段軌道平巷;4-繞道;5-運輸上山;6-交叉點3石門式中部車場所謂石門式中部車場,即采區上山甩車道直接將礦車甩入區段石門,其佈置特點:1)單向甩入石門內;2)軌道上山與石門再與軌道平巷相連;3)運輸上山與石門再與區段運輸平巷相連;4)石門內設調車場;5)有利於上下區段過渡期(同時生產)的通風,如下頁圖所示。石門式中部車場的適用條件:煤層群聯合佈置采區,且軌道上山在下部煤層或底板岩石內。甩入石門的中部車場:1-運輸上山;2-軌道上山;3-區段運輸平巷;4-區段(集中)軌道平巷;5-聯絡眼;6-甩車道;7-區段溜煤眼;8-區段運輸石門(或溜煤眼);9-區段軌道石門;10-采區變電所;11-區段運輸集中平巷;12-聯絡石門;13-人行道石門式中部車場的礦車運行線路:軌道上山2→甩車道6→中部軌道石門9→區段軌道平巷。運煤路線:各區段運輸平巷→運煤石門或溜煤眼8→區段溜煤眼7→運輸上山1。1運輸上山
2軌道上山
3區段運輸平巷
4區段(或集中)軌道平巷
5聯絡眼
6甩車道
7區段溜煤眼
8區段運輸石門(或溜煤眼)
9區段軌道石門
10采區變電所
11區段運煤集中平巷(二)采區中部車場線路佈置甩車場線路佈置方式按線路佈置方式,甩車場線路佈置可分為:1)單道起坡斜面線路一次回轉甩車場;2)單道起坡斜面線路二次回轉甩車場;3)雙道起坡斜面線路一次回轉甩車場;4)雙道起坡斜面線路二次回轉甩車場等。甩車場線路佈置方式
甩車場的形式是多種多樣的,其線路設計雖有差異,但設計原則和方法基本相同,現以輔助提升的采區中部車場為例進行分析。甩車場內線路佈置按甩車場斜面線路聯接系統有單道起坡甩車場和雙道起坡甩車場兩種,如下表所示。起坡類型單道起坡(1)雙道起坡(2)佈置方式斜面線路一次回轉方式斜面線路二次回轉方式斜面線路一次回轉方式斜面線路二次回轉方式圖示優缺點提升牽引角小,鋼繩磨損小;工程量小。交岔點巷道不易維護;空重車倒車時間長,推車勞動強度大;運量小交岔點短,工程量小,易於維護;提升牽引角大,不利於操車,調車時間長,推車勞動量大提升牽引角小,鋼繩磨損小;操車方便,生產安全可靠;提升能力大,交岔點長,對開鑿維護不利提升能力大,交岔點短,便於維護;空間大,便於操車,提升牽引角大,操車技術要求高適用條件提升量小,用作輔助運輸,圍岩條件好的采區車場提升量小,用作輔助運輸,圍岩條件差的采區車場提升量大的車場,尤其適用於石門甩車場(甩入石門方向)適用於提升量大的車場,繞道或平巷更有利1)
所謂單道起坡,即在斜面上只佈置單軌線路,到平面後根據實際需要佈置平面線路。從上山道利用道岔分出一股線路,道岔岔線後接一段曲線或不接,這些線路鋪設在斜面上,叫做斜面上的線路,C點以下為平面上的線路。A點到C點之間的線路,是從斜面到平面的過渡線路,即豎曲線。豎曲線的末端C叫做起坡點,即平面線路由此向斜面上起坡。由此可知,甩車場線路系統是一個“立體結構”,既包括斜面上的線路,又包括平面上的線路和豎曲線。根據斜面線路是否設置斜面曲線,單道起坡甩車場斜面線路有兩種佈置方式,即斜面線路一次回轉方式和斜面線路二次回轉方式。1.單道起坡甩車場線路佈置
(1)單道起坡甩車場斜面線路一次回轉方式佈置特點:線路聯接由甩車道岔岔線末端b
豎曲線AC,即道岔線末端b直接與豎曲線AC相連不重合,C點後為平面線路。由於斜面線路不設斜面曲線,線路只經過一次角度回轉,故稱為線路一次回轉方式;回轉角即道岔的轍叉角
,以C點判定;斜面線路經一次回轉之後,道岔岔線OA的傾角
為偽傾斜角,故
稱為一次偽斜角;豎曲線AC在一次偽傾斜角
上起坡。(2)單道起坡甩車場斜面線路二次回轉方式線路二次回轉佈置方式:即線路聯接由道岔岔線b段(OD)
斜面曲線DA
豎曲線AC,斜面曲線DA與豎曲線AC不重合。C點後為平面線路;斜面線路回轉角由一次回轉角
進一步增大到二次回轉後的
角,相應的斜面線路偽斜角也由線路一次回轉後的偽斜角
減小為線路二次回轉後的偽斜角
;在斜面曲線DA末端開始佈置豎曲線AC,豎曲線AC在二次偽傾斜角
上起坡。佈置特點:線路系統從道岔岔線OD段接斜面曲線DA,使線路的斜面回轉角α增大了γ,總的回轉角度為δ。設置斜面曲線DA的目的:是為了減少甩車場斜面交岔點的長度,以利於交岔點的開掘和維護,並便於採用簡易交岔點,但斜面曲線轉角
不宜過大,
過大將加大礦車提升牽引角。提升牽引角:是礦車行進方向N與鋼絲繩牽引方向P的夾角,如圖所示。由於有了此角必然產生橫向分力F,且
角越大,橫向分力也越大,礦車穩定性也越差,易於傾倒,因此,在設計時一般控制斜面線路二次回轉後
角的水準投影角
為30°~35°。此外,還要考慮以下影響因素:設置斜面曲線DA的目的及提升牽引角
選擇提升牽引角
的影響因素及防範翻車事故措施:礦車提升牽引角
的選擇還與礦車重心和牽引速度以及列車總阻力有關,即礦車重心低,牽引速度慢,
角可大些;一次提升礦車少,列車總阻力小,
角可大些。為此,可採取以下防範翻車事故措施,即:①控制二次回轉角
的水準投影角
,一般取
=30
35
,常取
=32
。②將線路內軌抬高30
50mm,抵消F力。③在甩車道上設護軌、導軌等。④控制主提升牽引角
≯10
;控制輔助提升牽引角
≯20
。2.雙道起坡甩車場線路佈置
~是在斜面上設置兩個道岔(甩車道岔和分車道岔),線路在斜面上變為雙軌,分別為空、重車線,在空、重車線分別設置豎曲線起坡;雙軌存車線約有2-3鉤的串車長度(落平後),通過單開道岔聯接點變為單軌。根據斜面線路是否設置斜面曲線,雙道起坡甩車場斜面線路也有兩種佈置方式,即斜面線路一次回轉方式和斜面線路二次回轉方式,如右圖所示。雙道起坡斜面線路二次回轉佈置方式雙道起坡即在車場斜面上設置兩個道岔(甩車道岔、分車道岔)使線路在斜面上變成雙軌,空、重車線分別設置豎曲線起坡,落平後的雙軌存車線長度約2~3鉤串車長度,再接單開道岔聯接點變為單軌,如圖所示,圖中①、②、③為道岔,A-A以上為斜面線路,C-C以下為平面線路,A-A和C-C之間為豎曲線。甩車場線路=斜面線路+豎曲線+平面儲車線路。斜面線路為佈置在斜面上的線路(止於A點)。豎曲線為A點至C點間的線路,是從斜面到平面的過渡線路;起坡點即豎曲線的末端C,稱為起坡點,即從平面線路由C點向斜面上起坡。C點之後為平面線路。(二)甩車場斜面線路聯接計算1.單道起坡甩車場斜面線路二次回轉方式平面參數計算
單道起坡甩車場斜面線路二次回轉方式各項參數計算如下圖及下頁表所示。
左圖:
單道起坡二次回轉系統右圖:
平面、層面、真傾角、偽傾角計算圖單道起坡甩車場斜面線路參數計算專案計算公式備註斜面線路二次層面回轉角一次平面回轉角a、b-道岔外形尺寸;
-道岔角;
-軌道上山傾角;
‘-斜面線路二次回轉角的水準投影角,一般為:30°~35°,采區標準設計平面回轉角為35°;R-斜面曲線半徑;R1-豎曲線半徑;豎曲線在一次偽傾角上起坡,各參數計算時以
‘代替
“二次偽傾斜角一次偽傾斜角線路聯接點輪廓尺寸斜面曲線轉角切線弧長豎曲線豎曲線切線豎曲線起終點高差豎曲線水準投影豎曲線弧長為繪出設計圖紙,在計算出線路聯接系統在平面圖上各部分的尺寸後(平面圖上標注斜面真實尺寸時需用括弧),還必須計算甩車場縱剖面圖上甩車場各段的坡度和各控制點標高。D點:
E點:A點:C點:2.單道起坡甩車場斜面線路二次回轉方式各控制點標高計算設O點標高為,則各點標高為:3.單道起坡甩車場斜面線路二次回轉方式參數換算1)換算原則換算原則為:近水準煤層(
8
)可不換算;
8
,必須嚴格換算。2)換算參數需要換算的參數有:①二次回轉方式角度參數
、
、
、
;②輪廓尺寸m、n;③斜面曲線參數
、T、K;④豎曲線參數T
、h、l、K
p等。(注意帶括弧的如(
)、(
)等括弧內數為真實數據;
、
等為投影數據,如圖所示。)圖中:OB為上山方向,上山傾角為
,二次層面回轉角
可通過
OAB求得:即在
OAB中,AB=OB
tg
,在
CAB中,AB=BC
tg
,tg
=BC/OB
tg
=cos
tg
,則
=tg-1(cos
tg
)。
通過換算,可換算出二次回轉方式角度參數、輪廓尺寸、斜面曲線參數及豎曲線參數等。單道起坡甩車場斜面線路二次回轉方式參數換算圖
4.繪製單道起坡甩車場斜面線路二次回轉方式平面圖
按水準投影值繪線路平面圖,近水準煤層可不換算。並標注實際尺寸(即斜面尺寸)。5.繪製單道起坡甩車場斜面線路二次回轉方式縱剖面即坡度圖計算各點標高(計算各點標高即換算為上山真傾角
方向的高差)(1)O點與D點高差:
hod=bsin
=bsin
cos
(2)D點與E點高差:
hDE=T
sin
=T
sin
cos
(3)E點與A點高差:
hEA=T
sin
=T
sin
cos
(4)A點與C點高差:
hAC=T
sin
=T
sin
cos
設道岔岔心為
0,則各點標高為:D點:hD=-hODE點:hE=-(hOD+hD-E)A點:hA=-(hOD+hDE+hEA)C點:hC=-(hOD+hDE+hEA+hAC)
(如果已知C點標高,亦可反算道岔心O的標高。)5.繪製單道起坡甩車場斜面線路二次回轉方式縱剖面即坡度圖2)確定各點間長度
O-D:b;D-A:K;A-C:Kp
3)計算各段角度
O-D:
;D-E:
;E-A:
;A-C:
,
0.3%4)作坡度圖沿軌道中心線繪製單道起坡甩車場斜面線路二次回轉方式剖面圖,如圖所示。線路縱斷面變化圖中部車場設計應注意的關鍵問題選擇與佈置采區中部車場時,應注意處理好:軌道上山與區段軌道平巷的聯接以及運輸上山與區段運輸平巷的聯接,同時還要注意避免各巷道間的交叉及相互幹撓問題,既要滿足運輸、行人要求,又要滿足通風要求,以形成完善的生產系統。采區下部車場形式及線路佈置
采區下部車場形式
采區下部車場是采區上山與階段運輸大巷聯接處的一組巷道和硐室的總稱,由采區裝車站(裝煤車場)與輔助提升車場構成(組合而成)。根據裝車地點不同,采區下部車場形式可分為大巷裝車式、石門裝車式和繞道裝車式三種。大巷裝車式采區下部車場
大巷裝車式采區下部車場,采區煤倉的煤炭直接在大巷裝入礦車或輸送機;輔助運輸由軌道上山與大巷間的繞道相聯,如圖所示。大巷裝車采區下部車場a-頂板繞道b-底板繞道1-運輸上山;2-軌道上山;3-采區煤倉;4-大巷;5-人行道;6-材料車道;7-繞道大巷裝車式采區下部車場大巷裝車式下部車場的優缺點及適用條件優點:佈置緊湊,工程量省;調車方便。缺點:影響大巷通過能力;繞道維護量大。適用條件:
1.頂板繞道式—適用於上山傾角
12
,起坡點落在大巷頂板,且頂板圍岩穩定的條件。2.底板繞道式—適用於上山傾角
12
,上山提前下紮於大巷底板變平(即起坡點落在大巷底板),且底板圍岩穩定的條件。石門裝車式采區下部車場
石門裝車式采區下部車場,在采區石門裏佈置裝車站,采區煤倉的煤炭在石門裏裝入礦車或輸送機;輔助運輸由軌道上山與石門間的繞道相聯,如圖所示。1-運輸上山;2-軌道上山;3-采區煤倉;4-大巷;5-人行道;6-材料車道;7-繞道;8-采區石門石門裝車式下部車場的優缺點及適用條件優點:工程量小;調車方便,通過能力大,不影響大巷運輸。缺點:石門長度有時不夠長,就要將車場延伸到煤層平巷內或延長石門。適用條件:適用於煤層群聯合佈置的采區。繞道裝車式采區下部車場
繞道裝車式采區下部車場,在平行於大巷的繞道內佈置裝車站,采區煤倉的煤炭在繞道裏裝入礦車或輸送機。1-運輸上山;2-軌道上山;3-采區煤倉;4-大巷;5-人行道;6-材料車道;7-頂板繞道;8-采區石門;9-繞道裝車站儲車線繞道裝車式下部車場的優缺點及適用條件優點:不影響大巷運輸能力。缺點:工程量大;調車時間長。適用條件:適用於采區生產能力大;礦井一翼有兩個采區同時生產;不宜佈置石門裝車站時採用。佈置采區下部車場時應注意的問題1.軌道上山起坡角
25
。2.軌道上山頂板繞道或底板繞道出口朝向井底車場方向。3.軌道上山繞道出口應與通過線接軌。采區下部車場線路佈置
采區下部車場線路由裝車站線路與繞道線路及下部平車場線路構成。按裝煤地點不同,采區下部車場線路佈置分大巷裝車式采區下部車場線路佈置、石門裝車式采區下部車場線路佈置和繞道裝車式采區下部車場線路佈置三種。大巷裝車站線路佈置
根據裝車站所在位置不同,大巷裝車站線路又可分為通過式和盡頭式兩種。通過式裝車站既要考慮本采區的裝車,又要考慮大巷車輛通過裝車站進入鄰近采區。盡頭式車場位於大巷的盡頭,僅為邊界采區裝車服務,沒有其他采區的車輛通過,因而線路比較簡單。通過式裝車站線路佈置
圖示為通過式裝車站線路佈置。通過式裝車站線路總長度L為:
L=2LH+3Lx+L1
LH——空、重車線長度,等於1.25列車長度離,1t礦車,一列車一般為26
30個,3t礦車,一列車一般為20
26個,坡度i=0.30.5%
;Lx——渡線道岔長度,Lx:4號、5號(600mm)、5號(900mm);L1——煤倉溜煤閘門至渡線道岔長度,等於機車加半輛礦車長度。通過式裝車站調車方法為採用調度絞車。通過式裝車站線路佈置示意圖1-機車,2-調度絞車,3-煤倉,4-空車線,5-重車線,6-裝車點道岔,7、8-通過線渡線道岔,9-通過線盡頭式裝車站線路佈置
對於井田邊界的采區或在石門內進行裝車,可用圖示的“盡頭式”佈置方式。盡頭式裝車站調車方法亦採用調度絞車,線路上不設渡線道岔,只在裝車點附近開設一單開道岔。盡頭式裝車站線路總長度L為:
LD=2LH+Lk+l1
式中Lk—4號(600mm)、5號(900mm),其餘同前。盡頭式裝車站裝車站的加寬
裝車站線路軌中心距加寬:將裝車站左右側各不小於5m的線路軌中心距加寬S
S
,如圖所示,使兩車會車時,突出車體部分間隙
700mm。裝車站巷道加寬:將裝車站左右側各不小於5m範圍的巷道加寬,使兩側均滿足設置人行道的要求。
裝車站加寬示意圖石門裝車站線路佈置
石門裝車站只能是盡頭式。石門裝車站有一個裝車點與兩個裝車點之分。1)1個裝車點的石門裝車站線路佈置
在進石門前設置渡線道岔DX,大巷設單軌平面曲線進石門,如圖所示。
石門裝車站線路佈置(一個裝車點)石門裝車站線路佈置2)2個裝車點的石門盡頭式裝車站線路佈置
石門裝車站線路佈置(兩個裝車點)繞道裝車站線路佈置
繞道式裝車站的裝煤點設在與大巷平行的另一條巷道內。在大型、特大型礦井中,如果採用大巷裝車式車場影響大巷通過能力又沒有條件設石門裝車式車場時,可設置繞道式車場。傾斜長壁採煤法出現後,大巷裝煤點增加,當大巷採用機車運輸時更有必要採用繞道式車場。繞道裝車站線路佈置的特點1)單向繞道裝車站線路佈置單向繞道裝車站線路佈置的特點:(1)車輛進出只有一個通道,出口方向朝向井底車場。存車線平行於大巷。(2)線路進入繞道內,單軌變為雙軌。(3)繞道盡頭通風與大巷相連。(4)調車靈活性差。2)雙向繞道裝車站線路佈置雙向繞道裝車站線路佈置的特點:(1)存車線平行於大巷,設單軌。(2)空、重車線各有進、出口通道,重車線位於井底車場一側。(3)調車不方便。3)環行繞道裝車站線路佈置環行繞道裝車站線路佈置的特點:(1)存車線平行於大巷。(2)車輛在繞道內環行,車位方向不變。(3)繞道線路由單軌變雙軌。(4)工程量較大。輔助提升車場線路佈置
采區的輔助提升下部車場是采區掘進出煤、出矸、進料等的轉運站,是采區下部車場的組成部分。下麵以大巷裝車式下部車場繞道線路佈置為例,介紹大巷裝車式下部車場輔助提升線路佈置。大巷裝車式下部車場的輔助提升車場多為繞道式。繞道位於大巷的頂板稱為頂板繞道;位於大巷的底板稱為底板繞道。繞道與運輸大巷的關係1)頂板繞道
根據煤層傾角不同,頂板繞道有以下3種形式:采區下部車場頂板繞道
1—大巷2—繞道繞道與運輸大巷的關係(1)上山不變坡直接設豎曲線落平進入繞道,起坡角
1
25
。適用於煤層傾角
=18
25
。(2)上山二次變坡,分段設豎曲線落平進入繞道,上山上抬
,起坡角
1
25
。適用於煤層傾角
25
。(3)上山反、正二次變坡,上山先下紮
,使起坡角
1
25
,再設豎曲線落平進入繞道。適用於煤層傾角
12
17
。1—大巷2—繞道繞道與運輸大巷的關係2)底板繞道
繞道位於大巷底板,如圖所示。上山反、正二次變坡,上山先下紮角,再設正向豎曲線進入繞道。起坡角
1
25
,適用於煤層
10
12
。一般取起坡角
1
=22
。
采區下部車場底板繞道1—大巷2—繞道繞道與裝車站線路的關係1)頂板繞道式裝車站儲車線路
頂板繞道式裝車站儲車線路在大巷上幫一側,繞道線路與大巷下幫一側線路相連。繞道線路與通過線相連,不能與儲車線相連,如圖所示。
頂板繞道式車場線路計算圖1-煤倉;2-運輸上山膠帶機中心線;3-軌道上山軌道中心線;4-大巷2)底板繞道式裝車站儲車線路
底板繞道式裝車站儲車線路在大巷下幫一側,繞道線路應與大巷上幫一側的通過線相連,如圖所示。
底板繞道式車場線路計算圖1-煤倉;2-運輸上山膠帶中心線;3-軌道上山軌道中心線;4-大巷繞道線路出口方向
繞道線路出口方向有繞道出口方向背向井底車場與繞道出口方向朝向井底車場之分,一般採用繞道出口朝向井底車場,如圖所示。
繞道出口方向(a)背向井底車場方向(b)朝向井底車場方向大巷裝車式輔助提升車場線路設計
軌道上山在接近下部車場時可以變坡,使軌道上山起坡角為行車安全不超過25°。對於傾角小的煤層,軌道上山變坡才能形成底板繞道;軌道上山變坡有利於行車安全。平車場豎曲線按上山真傾斜方向佈置,上山起坡角以上山傾角代入,起坡角一般取25
。1)起坡點位置確定設起坡點位置C至大巷通過線的距離為y(見頂板繞道式車場線路計算圖),則:頂板繞道起坡點位置L1為:式中:—大巷中心線至起坡點水準距離;h2—運輸大巷軌面至軌道上山軌面距離;RD—豎曲線半徑;—上山變坡後的起坡角。—豎曲線的轉角。大巷裝車式輔助提升車場線路設計式中:—運輸大巷中心線軌面水準至軌道上山變坡前軌面延長線的垂直距離;—軌道上山變坡段長度;—煤層傾角;其他符號同前。底板繞道[如圖]起坡點位置L1
當運輸大巷位於煤層底板岩層內,軌道上山沿煤層底板佈置時,運輸大巷軌面水準至軌道上山變坡前軌面延長線的距離h為:式中:—運輸大巷軌面水準至煤層底板垂直距離;—煤層底板至軌道上山軌面的高度。當軌道上山沿厚煤層頂板佈置時h值為:式中:M——煤層厚度;——上山掘進高度。則起坡點位置L1:式中:——起坡點至車場繞道軌道中心線距離;——大巷中心線至大巷在上山一側的軌道中心線間距;——繞道軌道中心線至大巷軌道中心線間距。2)繞道線路設計(1)頂板繞道式(如圖)線路設計設,——低道起坡點距大巷中心線水準距離。該值按前述起坡點位置確定得出。——豎曲線高低道起坡點水準距離,一般為0~1.0m左右;不設高低道為0;——插入直線段,應大於一個礦車長度(豎曲線低道起坡點至曲線終點),一般取2~3m。頂板繞道式車場線路計算圖1-煤倉;2-運輸上山膠帶機中心線;3-軌道上山軌道中心線;4-大巷式中——內側曲線弧長:
頂板繞道式車場線路計算圖1-煤倉;2-運輸上山膠帶機中心線;3-軌道上山軌道中心線;4-大巷式中——單開道岔平行線路聯接長度;——插入直線段.一般不小於2m。——必須滿足異向曲線聯接時插入段長度的需要。——見非平行線路聯接計算。繞道車場開口位置確定:
X=LB+m-X1式中X1——運輸機上山中心線至軌道上山中心線間距;
LB——Lg+R3+R1+S/2m——見單開道岔非平行線路聯接計算。當上山與大巷不垂直時,、值均應換算為沿大巷方向的長度。(2)底板繞道式(如圖)線路設計
圖中:
繞道開口位置確定:X=LB+m+X1
底板繞道式車場線路計算圖1-煤倉;2-運輸上山膠帶中心線;3-軌道上山軌道中心線;4-大巷石門裝車式及繞道裝車式采區下部車場的輔助提升車場的線路設計(略)附:采區下部車場設計實例。采區下部車場線路設計實例
條件:某采區設計生產能力為45萬t/a,軌道上山沿煤層開掘供輔助提升用。軌道上山線路中心線與運輸機上山運輸機中心線間距為25m。此采區不是井田邊界采區。煤層傾角15°,運輸大巷位於煤層底板岩層中。運輸大巷巷道中心線軌面水準至煤層底板垂直距離為20m,與軌道上山變坡段軌面水準的垂距為15m。採用大巷裝車頂板繞道式車場,上山與大巷交角90°,軌道上山進風,運輸上山回風。大巷與軌道上山均採用600mm軌距1t礦車,7t電機車,每列車30個礦車。上山絞車每鉤提2~4個礦車。車場與大巷內均採用18kg/m鋼軌,上山採用15kg/m鋼軌。設計:根據條件,首先作出采區下部車場線路佈置草圖(大巷裝車頂板繞道式車場)。頂板繞道式車場線路計算圖1-煤倉;2-運輸上山膠帶機中心線;3-軌道上山軌道中心線;4-大巷(一)下部平車場線路設計1.斜面線路各參數採用雙道起坡。對稱道岔選用DC615-3-9,參數為:a=2000,b=2880,α=18°55′30″=18.925°。高、低道的線路中心距取為1900mm,設中間人行道,斜面曲線線路半徑取為9000mm,對稱道岔平行線路連接點長度按公式(14-19~14-25)計算。2.豎曲線各參數及相對位置高道為重車,取坡度為9‰,則rG=arctan0.009=0.5156°=30′56″;低道為空車,取坡度為11‰,則rD=arctan0.011=0.63°=37′49″;取軌道上山起坡角β1=25°;高、低道豎曲線兩端點高差及水準距離(豎曲線半徑RD為12000,RG取20000mm)為:高低道最大高低差H(高低道儲車線按半列車計算約30m)為:兩豎曲線上端點間距L1:兩起坡點間距L2:
即低道起坡點超高道起坡點176mm。高低道儲車線閉合點位置:按下圖,設低道的高差為x,高道儲車線長度為LhG低道儲車線長度為:29903+176=30079(自動滾行移)。由於低道處於外曲線,故低道儲車線總長度為:30079+△Kp=30079+2984=33063(其中)。取平面曲線內半徑為12m,則儲車線直線段長度為:儲車線單開道岔選為4號,DK618-4-12(左)。其參數分別為:a=3472,b=3328,α=14°15′=14.25°,平行線路連接點長度LK按公式(14-18)計算:標高計算:設儲車線閉合點O的標高為±0高道起坡點C的標高為:29903×9‰=+269高道豎曲線上端點標高為:269+hG=269+1873=2142低道起坡點C/的標高為:-(30079×11‰)=-331低道豎曲線上端點標高為:-331+hD=-331+1124=793兩豎曲線上端點高差為L1sin25°=3192sin25°=1349因為1349+793=2142,與高道豎曲線上端點標高相同,故計算無誤。(二)繞道線路設計(繞道為頂板臥式佈置,繞道出口朝向井底車場方向。)1.計算繞道交叉點處非平行線路連接點各參數道岔型號選為DK618-4-12,其參數同前。繞道轉角取為90°。曲線半徑取12000mm,單開道岔非平行線路連接點輪廓尺寸m,n可按公式(14-7)、(14-11)計算或查《線路聯接手冊》得:式中:2.計算通過線至繞道單軌直線段間距S(即分叉平移聯接點的平移距離):式中C為異向曲線間緩和線長度,按公式(14-26),,為外軌抬高遞增(減)距離,一般為外軌抬高量的100~300倍,外軌抬高量約為20mm,則為2000~6000mm,取為6000mm,則C=1100+2×6000=13100。3.計算交叉點道岔a值始端至煤倉中心線的間距。
4.計算低道起坡點至大巷通過距離y。
式中:e為1/2電機車+1/2的1t礦車寬+安全間隙0.7m=1060/2+880/2+700=1670,取1700mm。(大巷距煤層水準距離約為,此值大於y值,說明繞道設在煤層底板中但實際在打巷頂板方向)。驗算:,此值應與前述S值相吻合,但此值大於S所以調整S值中的直線段:所以S值最後定為50523mm(注:也可以先算y值後推S值再反求C值)(三)裝車站線路設計
由於采區位置不在井田邊界,故大巷裝車站的線路佈置採用通過式。軌中心距可取為1300mm,在裝車點附近加寬為1700mm,繞道出口處考慮機車運行不頻繁,仍取為1300mm。由於採用頂板繞道,大巷空、重車線及煤倉放煤口均位於大巷上幫一側線路。
1.裝車站儲車線長度空、重車儲車線各為1列車長:2.道岔選擇渡線道岔均選為4號。在靠近井底車場一側的道岔型號為DX618-4-1213(左);靠近井田邊界一側的道岔型號為DX618-4-1213;裝車點附近道岔型號為DX618-4-1213,其聯接點長度均為12063。線路設計見下草圖,由於此采區不是邊界采區,考慮將來儲車線改通過線時方便,故採用調度絞車裝車方式,線路坡度與通過線路坡度相同,取4‰。3.計算煤倉中心線至靠近井底車場方向一側的渡線道岔始端的距離
但從繞道算起,,此時交叉點單開道岔位於空車儲車線段的通過線之中,自煤倉中心線向井底方向,右向渡線道岔始端相距:即為單開道岔的末端。自裝車站線路始端起到單開道岔起始端距離為:4.裝車站線路總長度LD
(四)繪采區下部車場線路平面圖與坡度圖(五)計算軌道上山在岩石中開掘長度及行人斜巷在岩石中開掘長度
在繞道中斜向上開掘行人斜巷,見圖中所示,則第一節采區煤倉設置一定容量的煤倉對於保證採掘工作面正常生產和高產高效是十分必要的。它可以有效地提高工作面採掘設備的利用率,充分發揮運輸系統的潛力,保證連續均衡生產。采區煤倉分為井巷式煤倉和機械式水準煤倉(移動煤倉)。一、井巷式煤倉
1.煤倉的形式及參數井巷式煤倉按煤倉的中軸與水平面的夾角可分為垂直煤倉、傾斜煤倉兩種。垂直煤倉一般為圓形斷面。圓形斷面利用率高,不易形成死角,便於維護,施工方便,施工速度快。傾斜煤倉雖然可適當增加煤倉的長度和容積,便於與上口、下口巷道聯結,而且倉口結構簡單,附加工程量少,並可減少煤炭的破碎度,但是施工不方便。目前現場多採用垂直煤倉。垂直煤倉又分為:自由降落式、中心螺旋溜槽式和周邊螺旋溜槽式。我國多採用自由降落式。
當由於巷道佈置原因造成煤倉上口與煤倉下口不在一個垂直面上時.可採用傾斜煤倉。傾斜煤倉可分為拱形斷面和圓形斷面。
煤倉傾斜的角度,應保證煤炭順利下滑,一般選用60°-70°為好。傾斜煤倉的長度以不超過30m為宜。為便於佈置和防止堵塞,圓形垂直煤倉以“短而粗”為好。但為了縮短煤倉高度而過於加大斷面時,不僅施工比較困難,並且會降低有效的儲煤容積,如圖所示。
煤倉的有效容積為V1+V2+V3,煤倉的無效容積V0,從減少煤倉無效容積來看,隨著斷面加大,煤倉須有相應的高度。煤倉高度越大,無效容積相對越小。如果以煤倉有效容積不小於煤倉總容積的90%來計算,則煤倉高度不應小於直徑的3.5倍。從目前使用情況來看,圓形斷面直徑一般取2-5m.以4-5m為最佳,傾斜煤倉拱形斷面寬度、高度均以大於2m為宜。煤倉過高易使煤壓實而起拱,引起堵塞,一般不宜超過30m,以20m左右為好。2.煤倉容量
采區煤倉的容量取決於采區生產能力、裝車站的通過能力及大巷運輸能力等因素。采區煤倉容量目前一般為50-500t。(1)按採煤機連續作業割一刀煤的產量計算
合理的煤倉容量應在保證正常生產和運輸的前提下,工程量最省。根據采區生產能力和大巷運輸能力,以保證采區正常生產為原則。有以下幾種確定采區煤倉容量的計算方法。(2)按運輸大巷列車間隔時間內采區高峰產量計算
(3)按采區高峰生產延續時間計算(Qh>Qt)另外,當采區上(下)山和大巷均採用膠帶輸送機時,采區煤倉容量可按1-2h采區高峰產量來確定。此外,國內外還有用電腦模擬的方法確定煤倉容量,以尋求合理經濟的煤倉容量。隨著開採機械化程度的提高和采區集中生產的實現,為適應采區生產能力的提高,采區煤倉容量有相應增大的趨勢。3.煤倉的結構及支護煤倉的結構包括煤倉上部收口1、倉身2、下門漏斗及溜口閘門基礎3、溜口和閘門裝置4。當煤倉直徑<3m時,上部收口與倉體斷面一致;但直徑>3m時,為了保證倉上口安全與改善煤倉上口的受力情況,需要以混凝土收口澆注成圓臺體。為防止大塊煤、矸石、廢木料等近入煤倉,造成堵堵塞,可在收口處設鐵篦子。鐵箅子一般採用8~24kg/m舊鋼軌或Ⅰ10~Ⅰ20號工字鋼做成,鐵箅子的網孔尺寸一般為200mm×200mm、250mm×250mm、300mm×300mm,如下圖
。(1)上部收口圖
煤倉上口鐵篦子圖大塊煤破碎硐室的佈置形式(a)煤倉上口兼作破碎硐室;(b)設有人工破碎硐室的煤倉;(c)設有機械破碎硐室的煤倉1-煤倉;2-人工破碎硐室;3-機械破碎硐室煤倉上口網孔上大塊煤炭的破碎和雜物的清理工作,可在煤倉上部巷道內進行,或者設置專門的破碎硐室。
(2)倉身當煤倉設在穩定堅固的岩層(f>6)中時,倉身可以不支護。在中硬以上的岩層中,倉身採用錨噴支護是一種快速,優質、安全、高效、低耗的支護方式。其餘岩層中,煤倉倉身一般砌镟,壁厚300mm-400mm。(3)下口漏斗及溜口閘門基礎不論圍岩條件如何,煤倉下口都要用混凝土砌築圓臺體收口,收口鬥倉一般為截圓錐形。為了防止煤倉堵塞,煤倉下口應儘量清除死角,下部收口處傾角不宜太小。垂直煤倉收口角度應大於60度;傾斜煤倉底板收口處傾角應與煤倉傾角相同,為了從根本上解決起拱堵倉問題,應改斜面圓臺鬥倉為曲面圓臺鬥倉。煤倉上口應高出巷道底板,防止水流入倉內。曲面鬥倉有兩個特點:一、下口倉壁是變化的,從上緣升始,越往下角度越大(如圖所示),當煤塊由A1截面流動到A2截面時,雖然截面積減小,煤粒壓緊,但倉壁傾角變大,使煤粒與倉壁問的摩擦力變小,垂直分力變大,流速加快,呈現均勻整體流動狀態。二、下口漏斗壁面的變化呈指數曲線的軌跡;假設其截面收縮率等值,從而可實現均勻的連續流,實現煤的整體流動。很多礦井採用雙曲線鬥倉後,對防止堵倉較為有效。為了經久耐用,在收口處可採用鐵屑混凝土澆灌或鋪設密集舊鋼軌。為了大巷安全.煤倉與大巷連接處必須加強支護。一般應在煤倉下部收口處四周鋪設數根鋼樑,灌入混凝土,並與大巷支護連為一體。煤倉溜口閘門處的有效尺寸一般有500×500mm,700×700mm、800×800mm等幾種規格。大容量的煤倉,要求裝車速度快。應選大型閘門或設計成雙放煤口。
圖
溜口與礦車的相對位置1-溜口;2-閘門;3-礦車4.煤位自動監測及煤倉堵塞事故防治為了測定煤在煤倉中的位置,應設置專門的煤位自動監測裝置。煤位的測定方法:一、連續測定法;二、極限測定法,當煤的位置超過極限時,可自動關閉裝煤輸送機;當煤的位置達到最低點時,可自動關閉溜口閘門,防止砸壞溜口、閘門及漏風。
有些礦區,曾採用煤位載波信號或半導體煤位指示器來控制煤倉的裝滿程度,另外,煤位測定還可採用γ射線或超聲波回波法等。煤倉在使用中最主要的故障是發生堵塞事故。常見的堵塞現象有卡塞、結拱、粘附和棚蓋等。要想使煤倉不發生堵塞.必須使煤倉的結構和選揮的參數與所溜放的煤的性質和顆粒組成相適應,以減少或消除在倉體下部發生堵塞的可能性。即便發生堵塞,也讓堵塞發生在漏口附近,處理較容易,安全也有保證。為此採取以下措施:
(1)選擇合理的倉體結構形式,倉體直徑在4-5m以上時能防止倉體內的結拱,不宜建瘦高形煤倉。倉體支護盡可能光滑平直、堅固耐用。
(2)改進鬥倉和漏口的結構。對於顆粒為主或含水率低、粘結性小的原煤,仍可採用直線形角錐鬥倉;對於含水量相對較大,有粘結性以及粉料為主的原煤,宜採用曲線形鬥倉結構。儘量採用較大的漏口斷面尺寸或雙放煤口。
(3)增加輔助設施。如在倉體下部設置破拱帽(或嵌入體);採用彈性卸料口;在貯倉內設置高壓水射流系統;在鬥倉中設置空氣炮或水炮裝置或設置數圈壓風管;在鬥倉內外設置振動器,收口處設觀察孔等。井巷式煤倉存在岩石工程量大、工期長、費用高等缺點。隨著機械化自動化程度的提高,煤倉容量愈來愈大,特別是在緩傾斜或近水準煤層運輸大巷沿煤層佈置時,若佈置井巷式煤倉將增加許多岩石巷道或硐室。70年代以來,國外逐漸發展了機械式水準煤倉,彌補了井巷式煤倉的不足。二、機械式水準煤倉機械式水準煤倉不需專門開鑿井巷工程;可以拆裝移設,重複安裝使用;安全可靠,易於實現自動化監控。近年來在國內新設計的礦井開始採用。機械式煤倉按其結構分為四種型式:
1.列車式水準煤倉2.底部移動式水準煤倉3.靜儲式水準煤倉4.巷道式水準煤倉
1.列車式水準煤倉
由可沿軌道移動的箱體、牽引設備和裝卸煤設備組成。箱體是由多個帶車輪的車箱相連結成一組列車,底部有一條由若干密集滾輪托住的無動力膠帶輸送機,它可以隨煤倉的移動而移動。列車煤倉的每節車箱約長3m,寬、高尺寸根據容量不同而變化。不同容量的煤倉車箱容量和節數不同,一般容量為200-600t。
1)結構為防止漏煤,在車箱與底部膠帶之間裝有非金屬材料的密封條,車箱節與節之間也裝有這種密封。在膠帶頭尾滾筒下麵和軸面上部都裝有清掃器,膠帶尾部滾筒還裝有張緊裝置。車箱兩端由無極繩絞車牽引,底部膠帶同步隨動,使膠帶圍繞頭尾滾筒運行,並保持承載箱內存儲的煤炭。
煤倉裝、卸設備有懸吊在巷道頂板下麵、
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