巷道断面设计交叉点设计.docx
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巷道断面设计交叉点设计
目录
第一章设计资料2
第二章巷道断面施工图设计2
第一节巷道断面形状的选择2
第二节道床参数的选择3
第三节巷道内管线布置3
第四节巷道净断面尺寸的确定3
第五节验算风速5
第六节选择支护参数6
第七节确定水沟参数6
第八节确定巷道掘进断面尺寸6
第九节编制巷道断面特征表和每米巷道材料消耗量表7
第十节绘制巷道断面施工图8
第三章交岔点设计9
第一节选择基本数据9
第二节平面交岔点尺寸计算9
第三节交岔点的断面尺寸计算10
第四节工程量及材料消耗12
第五节绘制交岔点施工图15
参考文献15
第一章设计资料
某煤矿，设计生产能力为3Mt/年，服务年限为65年。
采用立井开拓、单水平、上下山开拓。
地面标高+38m，生产水平为－650m，属低沼气矿井。
通风方式为中央并列式通风，井下最大涌水量为400m3/h，通过第一水平东运输大巷的流水量为180m3/h，风量为45m3/s。
；采用ZK7
－9/550电机车牵引1.5t矿车运输。
内设φ108压风管和φ59供水管各一路，另设动力、照明、通讯和信号电缆各一路。
大巷中间有一单轨分岔巷道与之相连（单轨巷道宽2860mm，其中b3
为1330mm），并成60°交角，交岔点处在不稳定岩层中，试设计大巷断面及交岔点。
第二章巷道断面施工图设计
第一节巷道断面形状的选择
巷道断面形状的选择，主要应考虑巷道用途及其服务年限、所处的位置（即作用在巷道上地压的大小和方向、围岩性质）、选用的支架材料和支护方式、掘进方法和采用的掘进设备等因素。
一般情况下，巷道的用途和服务年限是考虑选择断面形状的重要因素。
服务年限长达几十年的开拓巷道，采用受力性能好的各种拱形断面较为有利；服务年限短的准备巷道或回采断面多采用断面利用率高的梯形或矩形断面。
作用在巷道上的地压大小和方向在选择断面形状时也起主要作用。
当顶压较大、侧压较小时，则应选用直墙拱形断面（半圆拱、圆弧拱或三心拱）；当顶压、侧压都很大且有严重底鼓时，就必须选用诸如马蹄形、椭圆形或圆形等封闭式断面。
矿区富有的支架材料和习惯使用的支护方式，往往也直接影响巷道断面形状的选择。
金属支架和锚杆可用于任何形状的断面；喷射混凝土支护方式适用于拱形等曲线断面。
掘进方法和掘进设备对于巷道断面形状的选择也有一定的影响。
目前，岩石平巷掘进仍是采用钻眼爆破方法占主导地位，它能适应任何形状的断面。
未来在使用全断面掘进机组掘进的岩石平巷，选用圆形断面无疑是更为合适的。
上述选择巷道断面形状应考虑的诸因素，彼此是密切联系而又相互制约的。
条件要求不同，影响因素的主次位置就会发生变化。
所以，应该综合分析，抓住主导因素兼顾次要因素，以便能选用较为合理的巷道断面形状此煤矿，设计生产能力为3Mt/年，服务年限为65年，采用立井开拓、单水平、上下山开拓，地面标高+38m，生产水平为－650m，巷道中等稳定，设计采用锚
喷支护，选择半圆拱形断面。
第二节道床参数的选择
运输大巷采用ZK7－9/550
钢轨型号：
30kg/m（《矿山工程规划与设计》表4-1）
轨枕：
钢筋混凝土轨枕（《矿山工程规划与设计》表4-2常用轨枕规格）道床参数：
道床总高度hc=360mm；道碴高度hb=200mm；道碴距轨面高hc160
（《矿山工程规划与设计》表4-2常用道床参数）
第三节确定管线布置位置
1.管道布置在人行道一侧，其下部与道碴面保持1.8m以上的距离。
2.通信电缆应布置在电力电缆的另一侧。
3.高压电缆和低压电缆在巷道同侧敷设，相互之间距离0.2m，同时高压电缆之间，低压电缆之间的距离60mm。
4.电缆悬挂高度应保证当矿车掉道时不会撞击电缆，或者电缆发生坠落时不会落在轨道上，电缆悬挂高度取1.6m（一般在1.5-1.9m），电缆两个悬挂点间距2.5m（不应大于3m），电缆与运输设备之间的距离0.30（不应小于0.25m）。
5.压风管和供水管悬吊在人行道一侧，最低处距渣面1.9m。
第四节巷道净断面尺寸的确定
、巷道净宽度B的确定该运输大巷采用ZK7-9/550电机车牵引1.5t固定式矿车运输，计算尺寸见表2-1，表格2-1运输设备的计算尺寸
运输设备类型
宽度A/mm
高度h/mm
ZK7-9/550电机车
1360
1550
1.5t矿车
1050
1150
根据《煤矿安全规程》，取人行道宽C=900mm，非人行道一侧宽a=350mm,两电机车之间距离t=300mm，
故巷道净宽度：
Ba2A1Ct350＋2×1360＋900＋300＝4270mm取净宽：
4300mm
二、巷道拱高h0的确定
半圆拱的拱高：
h0=R=B/2=4300/2=2150mm
该半圆拱形直墙巷道拱高为2150mm。
三、巷道壁高h3确定
1.6m高度人行宽度、设备上缘与拱壁
按架线电机车巷道，导电弓子、管道的装设、人行高度、
最小安全间隙要求设计巷道壁高h3。
相关尺寸说明：
h4—轨面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》取h4=2000mm；
hc—道床总高度，巷道选用30kg/m钢轨，hc360mm，hb200mm；
n—导电弓子距拱璧的安全间距，取n200mm；
K—导电弓子宽度一半，取K360mm；
b1—轨道中线与巷道中线间距，b1B/2a1=4300/2-1030=1120mm；h5—渣面至管子底高度，按《煤矿安全规程》取h5=1900mm；
h7—管子悬吊件总高度，取h7=900mm；
m—导电弓子距管子间距，取m=300mm；
D—压气管法兰盘直径，D=230mm；
b2为人行道侧轨道中线与巷道中线间距，b2=540；.
m1为电机车距管子的距离，取250mm；
j为距巷道壁的距离，距壁j处的巷道有效高度不小于1800mm，取j=200mm；C为运输设备上缘与拱壁间距，取800mm；
h—机车高度，为1550mm；
a运输设备上缘与拱壁间距，取200mm；一）按架线电机车导电弓子要求确定
h3h4hc（Rn）2（Kb1）2
（二）按管道装设要求确定
1.按导电弓子计算22
h3h5h7hbR2（KmD/2b2）2
22
h3190090020021502360300230/25401299mm（2-2）
2.按电机车计算
h3
1800hbR2（R
j）2
h3
180020021502
2150
2
200
895mm
（2-4）
四）
按1.6m高度人行宽度要求
h3
1600hbR2（C
A1/2
b2）2
h3
160020021502
800
1360/2
2
540
1064mm（2-5）
hh331h9500h790h0b
三）按人行高度要求
（五）按设备边缘与拱壁最小安全间隙要求计算
1.人行道侧
h3hhcR2（CA1/2b2）2
h31550360215028001360/254021174mm（2-6）2.非人行道侧
h3hhcR2（aA1/2b1）2
h3155036021502（2001360/21120）21121mm（2-7）综上计算，并考虑一定的富余，确定本巷道壁高1600mm，则巷道高H=1600+2150-200=3550mm。
故取H=3600mm
四、确定巷道净断面面积S净断面面积SB（0.39Bh2）（2-8）式中：
h2为渣面以上巷道壁高，h2h3hb16002001400mm故S43000.394300140013.23m2
第五节验算风速
风速验算公式vQS（2-9）
查《煤矿安全生产规范》知vMax=8m/s，已知通过大巷风量Q=40m3/s,代入式（2-9）得vQ/S40/13.233.03m/s8m/s
设计的大巷断面风速符合过规定，可以使用。
第六节选择支护参数
本巷道采用锚喷支护，根据巷道净宽4.27m、穿过中等稳定岩层即属Ⅲ类围岩、服务年限
65年等条件，得锚喷支护参数：
表格2-2锚喷支护参数
支护形式
锚杆长度/mm
直径
/mm
材质
间距M/mm
排距M'/mm
混凝土厚度
T/mm
锚杆露出长
度/mm
锚喷支护
2200
20
左旋螺纹钢
HRB335
800
800
100
0
支护厚度T=T1=100mm。
第七节确定水沟参数
为了排出井下涌水和其他污水，设计巷道断面时应根据矿井生产时通过该巷道的排水量设计水沟。
水沟布置在人行道一侧，并尽量减少穿越运输铁路。
平巷水沟坡度可取0.3%~0.5%,或与巷道的坡度相同。
井下最大涌水量为400m3/h，通过第一水平东运输大巷的流水量为180m3/h，按照本巷道实
际情况，现采用水沟查规范得下表参数：
表格2-3水沟规格和材料消耗
坡度
宽
B1/mm
宽
B2/mm
深
H/mm
净断面面积/
2
m
掘进断
面面积/
2
m
每米盖板钢筋质量/kg
每米盖板混凝土消耗/m3
每米水沟混凝土消耗/m3
0.3%
500
500
500
0.250
0.306
2.036
0.0323
0.61
第八节确定巷道掘进断面尺寸
巷道设计掘进宽度
B1
B
2T
4300
2
100
4500mm
巷道计算掘进宽度
B2
B1
2
4500
2
75
4650mm
巷道设计掘进高度
H1
H
hb
T3600
200
1003900mm
巷道计算掘进高度
H2
H1
3900
75
3975mm
巷道设计掘进断面面积
S1
B1
0.39B1
h3
2
45000.394500160015.1m2
巷道计算掘进断面面积
2
S2B20.39B2h346500.394650160015.87m2
第九节
编制巷道断面特征表和每米巷道材料消耗量表
每米巷道计算掘进体积V1
S21m15.87m3
每米巷道墙脚计算掘进体积
V30.2（T
）1m0.2（0.10.075）1m0.035m3
每米巷道拱与墙喷射材料消耗
V2
1.57
B2TT2h3T1m1.04m3
每米巷道墙脚喷射材料消耗
V40.2T1
0.20.110.02m3
每米巷道喷射材料消耗V
V2V41.020.021.04m3VV2V41.06m3
每米巷道锚杆消耗P1/M
N、
1.57B2/M（2-10）P1/M
1/M、
2-11）
式中：
P1为锚杆消耗周长；
M、M
为锚杆间距、排距，
M0.8m；
P1/M
10
故,N'（10
1）0.813.75根。
折合重量为
13.75l（d2）2
13.752.2
3.14
0.0222785074.6kg（2-12）
式中：
l为锚杆深度，d为锚杆直径，
l=2.2m；d=20mm；
为锚杆材料密度，
=7850
㎏/m3；
每排锚杆数为N
0.813.750.811根；
每米巷道粉刷面积Sn
1.57B32h2（2-13）
式中：
B3为计算净宽，
B3B22T4.45m
故Sn1.57B321.39.59m2
表格2-4巷道断面特征表
围岩类别
断面/m2
设计掘进尺寸/mm
喷射
厚度/
mm
锚杆
净
设计掘进
宽
高
型式
外露长度/mm
排列方式
间排距/mm
锚杆长/mm
直径/mm
Ⅲ
13.2
3
15.1
0
450
0
3900
100
左旋螺纹钢
0
方形
800
2200
20
表格2-5运输大巷每米工程量及材料消耗
围岩类别
计算掘进工程
3量/m
材料消耗
粉刷面积/m2
巷道
墙角
喷射材料
3/m
锚杆
数量/根
质量/kg
Ⅲ
15.87
0.035
1.06
14
74.6
9.59
第十节绘制巷道断面施工图
详见图纸Ⅰ－Ⅰ截面。
第三章交岔点设计
第一节选择基本数据
该交岔点为双轨大巷与单轨支巷相交，巷道转交70°。
主巷为双轨巷道，净宽4300mm，墙1600mm，支巷为单轨巷道，净宽2860mm，采用锚喷支护，各断面喷射混凝土厚度为T=150表格3-2各条巷道的净宽度B1、B2、B3及其轨道中心线mm，锚杆长度l2200mm，
各条巷道的净宽度b1、b2、b3及其轨道中心线
半圆拱形断面。
B1
B2
B3
b1
b2
b3
4300
4300
2860
1030
1030
1330
道岔及主要参数见表3-1：
表格3-2道岔参数
道岔型号
辙叉角（α）
a
b
DK930-4-15
14.04
3942
4858
第二节平面交岔点尺寸计算
图3-1单轨巷道单侧分叉点平面尺寸计算图示、弯道中心到基本轨中心线的垂直距离
HRcosbsin=16000cos14.04o+4858sin14.04o=16701mm
二、基本轨起点至垂线距离
JabcosRsin
=39424858cos14.04o16000sin14.04o4774mm
三、OT与O点到主巷中心线的垂线夹角
28.91o
arccos（Hb2500）（Rb3）=arccos167011030500/160001330
P=J+R（B3b3）sin=4774+16000-2860-1330sin28.91o=11770mm
四、交岔点最大宽度TM
NMB3sin2860sin28.91o=1383mm
TNB3cos500B22860cos28.91o50043007304mm
TMNM2TN213832730427434mm
五、自基本轨起点到墙面的距离L2
L2=P+NM=11770+1383=13153mm
六、斜墙水平长度L0
斜墙斜率i0（TNB1）P（73044300）117700.255
取i0.25
L0（TNB1）i（73044300）0.2512016mm
七、斜墙起点至基本轨起点间距
YPL01177012016-246mm
八、交岔点长度
LL2200013153200015153mm
第三节交岔点的断面尺寸计算
（一）设计交叉点高度
1.I-I断面自底板起的墙高为1600mm；在TM、TN断面处的墙高定为1200mm，故墙降低率为：
i′=（hB1-hTN）/L0=（1600-1200）/12016=0.0334
即每米墙的降低值为34mm
2.验证TN、TM断面处的墙高定为1200mm是否合理。
（1）按架线电机车导电弓子要求确定h3
h3≥h4+hc-（R-n2）-（Kb1、）2
式中：
h3－自道渣面算起到拱基线的高度.
h4－自轨面算起至架线电机车导电弓子的高度，（自定尺寸，不行人取1.9m，行人取
2－2.2m；所以取h4=2000）
hc－取hc＝360mmhb=200mm
R－即净宽之半，R=TM/2＝3717mm
n－导电弓子到拱璧的安全间隙，取n＝200mm
K－导电弓子宽度之半K＝718/2＝359，取K＝360mmb1′－轨道中心线与巷道中心线的间距，b1′=TM/2-（B3-b3）＝3717-（2860-1330）＝2367mm
h3≥h4+hc-（R-n）2-（Kb1'）2＝2000＋360－（3717-200）2-（3602367）2＝139mm经计算得:
h3≥139mm
（2）按管道装设要求确定h3
h3≥h5+h7+hb-R2-（KmD/2b2）2
式中：
h3－自道渣面算起至拱基线的高度
h5－自道渣面算起至压风管底面的高度，根据《煤矿安全规程》规定，取h5＝1900mm
h7－管子悬吊件的高度，取h7＝900mm
hb=200mm；R=3717mm；K=360mm
m－导电弓子距管子的安全间隙，m＝300mm
D－压气管直径，取D＝230mm
b2′－轨道中心线与巷道中心线间距，b2′=TM/2-B2b2＝3717-（4300-1030）=447mm
h3≥h5+h7+hb-R2-（KmD/2b2、）2
＝1900＋900＋200－37172-（360300115447）2＝-510mm经计算得:
h3510mm
（3）按人行高度要求确定h3架线电机车运输巷，此项不需要验算。
由以上验算可知，原定TM、TN处墙高1200mm能满足安全要求。
三）交岔点各段尺寸表
表格3-2交叉点各段净尺寸表
断面号
净宽/mm
墙高/mm
拱高/mm
全高/mm
壁厚
/mm
每排锚杆数/根
1
4300
1600
2150
3600
150
14
2
4550
1566
2275
3641
150
15
3
4800
1532
2400
3732
150
15
4
5050
1498
2525
3823
150
16
5
5300
1464
2650
3914
150
17
6
5550
1430
2775
4005
150
17
7
5800
1396
2900
4096
150
18
8
6050
1362
3025
4187
150
18
9
6300
1328
3150
4278
150
19
10
6550
1294
3275
4369
150
19
11
6800
1260
3400
4460
150
20
12
7050
1226
3525
4551
150
21
TN
7304
1200
3652
4652
150
22
注：
各断面之间距离1000mm
Bi43000.25i11000
h3i160034i1RiBi/2Hih3Ri200N′=[（P1′/M）+1]/M′
式中:
P1′计算锚杆消耗周长,
P1′=1.57（B+2T+2δ）
M锚杆间距,M=0.8m
M′锚杆排距,M′=M
第四节工程量及材料消耗
、确定支巷掘进断面尺寸
净断面面积SB（0.39Bh2）=2860
0.39286014007.19m2
经验算风速满足）
巷道设计掘进宽度
B1
B
2T
2860
2100
3060mm
巷道计算掘进宽度
B2
B1
2
3060
275
3210mm
巷道净高度Hh3R20016002860/22002830mm
、确定TM断面掘进尺寸
净断面面积SB（0.39Bh2）=74340.397434100028.98m2
巷道设计掘进宽度B1B2T743421007634mm
巷道计算掘进宽度B2B1276342757784mm
巷道净高度Hh3R20012007434/22004717mm
S1、S2、S3、STM—分别为、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ、T-M断面处的净断面积、掘进断面积；
L1—断面变化长度,L1=13.15m；
g—支巷延伸长度，一般取2m；
Y—基本轨起点至斜墙起点长度，Y=-0.246m。
1）交岔点净体积V净各断面处净面积：
S1=S2=13.23m2；
S3=7.19m2；
2STM=28.98m。
交岔点净体积V净
3V净314.26m32）设计掘进体积V掘
各断面处设计掘进面积：
S1=S2=15.87m2；
2
S3=8.55m；
STM=31.89m。
设计掘进体积V掘
V掘405.6m3
3
91.38m3
3
95.38m。
二、材料消耗
一）喷射混凝土的用量V混V掘V净405.6-314.26另加混凝土柱墩约4m3，故总计喷射混凝土用量为
二）锚杆消耗
围岩类别
工程量/m3
锚杆数量/根
材料消耗
净
设计掘进
喷射混凝土/m3
锚杆/kg
Ⅲ
314.26
405.60
285
95.38
1546.2
l（d2）2
表格3-3
2852.23.14（0.022）278501546.2kg交岔点总工程量及材料消耗表
折合重量为285
第五节绘制交岔点施工图
一个平面图（1︰100），三个剖面图（1︰50）
支巷尺寸如下表：
表格3-4支巷相关尺寸
B
Rh0
b3
hc
ha
hb
b1
h3
2860
1430
1330
360
200
200
100
1600
图3-2支巷平面尺寸说明图示
详见图纸交岔点平面图，图Ⅰ—Ⅰ，图Ⅱ－Ⅱ，图Ⅲ－Ⅲ
参考文献
1.《井巷工程》，中国矿业
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