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采区轨道设计

第一节轨道线路设计基础

•一、轨道线路设计基本知识

•

（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。

第一节轨道线路设计基础

•

（二）采区车场线路设计步骤

•（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

（三）矿井轨道

•1.轨道

•在巷道底板铺设道床（道砟）、轨枕、钢轨和联结件等组成。

1）轨型：

以单位长度质量表示，

/kg¡¤m-1，（kg/m）

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）

新设计矿井轨型选用要求

2）轨距

（1）轨距：

单轨线路是有两根轨道组成,

两根轨道上轨头内缘的距离为轨距。

矿用标准轨距：

600mm；900mm（762mm）

轨距及选用

（2）轨距选用：

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:

多选用—600mm轨距

使用1t、3t矿车（辅运和主运）

轨道线路中心距

（3）轨中心距选用：

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+δ=1360+200=1560mm

1560→1600

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）

（2）弯曲段：

S1≥B+δ+∆S

•∆S¡ª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

•《煤矿安全规程》23条规定:

•装车点：

δ>700mm，

•摘挂钩点：

δ>1000mm

4）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）。

–2.道岔

•道岔：

使车辆由一线路转运到另一线路的装置

•煤矿常用道岔（新的标准：

MT/T2--95）

•

（1）单开ZDK

•

（2）对称ZDC

•（3）渡线ZDX

•（增加Z代表窄轨道岔）

•标准道岔共有七个系列

•600轨距：

615、622、630、643、

•900轨距：

915、930、938

•

1）单开道岔基本结构

2）道岔类别及参数

（1）ZDK--单开道岔

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

主要参数：

a、b—外形尺寸，

α—辙叉角。

（M：

2、3、4、5、6）

（2）ZDC--对称道岔道岔参数：

a、b¡ª外形尺寸，

୦辙叉角。

（M：

2、3、4）

（3）ZDX—

渡线道岔道岔参数：

a、b—外形尺寸

S1—线路中心距

L—道岔总长度

α—辙叉角

（4、5、6）

3）道岔辙岔号与辙岔角关系

新计算方法原计算方法

道岔角度对照表

ZDK、ZDX道岔的方向性¡ª分左向、右向。

道岔手册中所列型号均为右向道岔。

如：

ZDK622/4/12未注明

左、右，均为右向道岔。

右向道岔¡ª岔线在行进

方向（由a→b）的右侧。

左向道岔：

必须在尾数后注上（左）字。

如：

ZDK622/4/12（左）

岔线在行进方向

（由a→b）的左侧。

新型道岔型号与参数值（MT/T2—95）

•5）道岔选择基本原则

•

（1）轨距一致

•

（2）轨型相符

•（3）与行驶车辆相适应

•（4）符合行驶车辆速度要求

•（5）和线路要求相符

（1）与基本轨距一致。

如ZDK622/4/12，只用于600mm轨距。

（2）与基本轨相符，可相同或高一级，不能低一级。

如基本轨型是22kg/m,

道岔轨型选22kg/m或者30kg/m。

（3）与行驶车辆相适应

ZDK：

通过机车：

M必须大于3号道岔，

ZDC：

通过机车：

M必须大于2号道岔。

R≤9m，α≥18︒26'06"的道岔只允许通过矿车。

（4）与行驶车辆速度相适应

通过矿车的道岔，其行车v<1.5m/秒，

可选2、3号道岔。

（R小，α大，行车v低）。

通过机车道岔必须在4号以上，v较大。

（5）道岔要和线路要求相符：

要注意道岔左向、右向和线路一致性。

合理选用单开和对称道岔。

渡线道岔要和轨中心距一致。

二、平面线路联接

•线路联接基本类型

•1.巷道转弯：

•直线¡ª¡ª曲线¡ª¡ª直线

•2.巷道平移（线路平移）

•直线¡ª曲线¡ª直线¡ª曲线¡ª直线

•3.巷道分岔：

•直线¡ª¡ª道岔¡ª¡ª曲线¡ª¡ª直线

•1、单轨曲线

•巷道转弯中间必须加入曲线段；

•1）曲线参数

•已知:

巷道转角δ

选用:

曲线半径R

计算:

切线长T：

圆弧长K：

2）曲线半径确定：

车辆进入曲线后，

前轴外轨轮，后轴内轨轮碰撞轨道。

根据行车速度，限定碰撞冲击角，确定曲线半径。

φ：

曲线冲击角和行车速度有关

•V＜1.5m/sφ≤4°c≤7人力推车

•V＞1.5m/sφ≤3°c≤10

•V＞3.5m/sφ≤2°c≤15机车牵引

•SB：

轴距：

1t矿车SB=880mm

•3t矿车SB=1100mm

•煤矿轨道曲线半径系列值：

•4、6、9、12、15、20、25、30、40/m

举例:

3t矿车，列车运行速度18Km/h；

δ＝40°计算曲线半径及参数。

V=5m/s取C=20

Rmin=CSB

=20×1100

=22000mm

选R=25m

•例：

计算曲线参数

•单轨曲线

•δ＝40°

•R=25000（mm）

•K、T参数计算：

•K＝17452（mm）

•T＝9099（mm）

•注：

曲线半径是轨中心距的半径。

•3）曲线线路外轨抬高和轨距加宽

•轨道线路进入曲线线段后，为保证车辆安全运行，必须进行外轨抬高和轨距加宽。

•（也为施工参数，现场施工人员需要掌握）

•

（1）外轨抬高

•和轨中心距大小、曲率半径与车辆运行速度有关。

•计算原理分析

•△abo∽△OBA

•（△ACO）

•ab/OB=ob/G

•实际施工中外轨抬高值：

•900轨距：

一般取值Δh=10~35mm；

•600轨距：

一般取值

•Δh=5~25mm

•进入曲线如不加宽，车辆将无法通行。

•加宽值与曲率半径和轴距有关

•Δs：

取值10~20mm

•加宽方法：

外轨不动，内轨向内移动。

•要求：

线路在进入曲线段以前，进行外轨的抬高和轨距加宽。

•超前距离X`计算

•X`=（100~300）Δh

•=X104/mm

单轨巷道曲线段要确保人行道符合安全规程的规定值，巷道需要加宽。

•巷道采用机车运输，曲线段巷道加宽

•∆S=∆1+∆2

•外伸∆1=200mm，

内伸∆2=100mm。

4）线路的平行移动

（1）特点：

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C，将轨道平移一定距离。

C=SB+2X'

C=SB+2X'

L=2Rsinδ+C⋅cosδ

m=S/sinδ

•2.双轨巷道

1）轨中心距加宽：

•车辆相对运行，考虑车辆外伸、内伸，

轨中心距需加宽

加宽值：

∆S=∆1+∆2

轨中心加宽一般取值：

通过机车：

∆S=300mm，

其他车辆：

∆S=200mm。

（如巷道断面较大，轨中心距已经考虑加宽值的要求，轨中心距则不需进行加宽）

•2）轨中心距加宽方法及范围

（1）内侧轨道不动，将外轨线路向外平移∆S距离

使用异向曲线联接方法（平移外轨）。

（2）加宽范围L0

双轨线路中心距加宽必须在直线段进行。

在直线段L0长度内加宽，轨中心距由S→S'。

•在加宽轨距同时，还要进行外轨抬高

•抵消离心力的影响，避免挤压外轨

900mm轨距时，∆h=10~35mm

600mm轨距时，∆h=5~25mm

双轨巷道轨中心距加宽

L0值选取

（提前加宽、抬高长度）

机车运输：

L0≥5m

3t矿车：

L0=2.5~3.0m

1t矿车：

L0=2~2.5m

三、轨道线路联接点计算

轨道线路联接基本方式

平面线路联接—道岔曲线联接

纵面线路联接—竖曲线联接

（一）平面线路联接

1、ZDK道岔非平行线路联接

1）特点：

（1）用ZDK道岔—曲线联接系统变单巷为双巷,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；

β=δ-α

2、ZDK道岔平行线路联接

1）线路联结接特点：

（1）在同一巷道中，用ZDK道岔和一段曲线变单轨为双轨；

（2）线路参数主要受轨中心距影响。

3、在ZDC道岔平行线路联接

1）特点：

用ZDC道岔和两段曲线变单轨为双轨；

2）参数：

已知：

道岔a、b、（b1的水平投影）α；

3）曲线：

R、S、转角α/2

ZDC道岔平行线路参数计算

（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

1）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。

A—竖曲线上端；

C—竖曲线下端，—起坡点（落平点）；

B—斜面线路与水平面夹角；

β'—平面线路与斜面线路的夹角，即竖曲线转角（已知）

R1—竖曲线半径，

竖曲线切线T'，

圆弧长K'

竖曲线半径选择的原则：

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。

在线路设计时R1取值：

R1=（12~13）SB

1.0t、1.5t矿车

R1：

9、12、15m；

3t矿车：

R1：

12、15、20m。

2、线路纵断面坡度

线路坡度：

γ很小，cosγ=1

1）线路坡度的确定

（1）线路等阻力坡度设计，即：

重列车（3~5‰）下行；

空列车（3~5‰）上行。

（2）矿车自动滚行

特点：

i大、单向运行。

3吨空矿车9‰

3吨重矿车7‰

1吨空矿车11‰

1吨重矿车9‰

第二节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

•一、大巷装车式下部车场

•

（一）装车站线路设计

•与调车方法有关：

•

（1）调度绞车调车

•

（2）矿车自动滚动调车

第二节采区下部车场线路设计

•1.调度绞车调车时的装车站线路

•

（1）线路布置及调车方法

第二节采区下部车场线路设计

•

（2）装车站线路参数的确定。

装车线路总长度LD

•通过式：

LD=2LH+3LX+L1

•尽头式：

　LD=2LH+LK+L1

•式中：

LH¡ª¡ª空、重车线长度，各不小于1.25列车长度，m

•LX¡ª¡ª渡线道岔线路联接点长度，m；

•LK¡ª¡ª单开道岔线路联接点长度，m；

•L1¡ª¡ª机车加半个矿车长度，m。

第二节采区下部车场线路设计

•2.自动滚动行调车时装车站线路

•

（1）调车方法

第二节采区下部车场线路设计

•

（2）装车站线路参数

•空车存车线分为两段：

LH1段长度为0.5列车长，线路坡度i1，目的是把线路上抬到一定高度，，造成空列车能自动滚行的条件。

一般取18¡ë～23¡ë；i2为空列车自行滚行的坡度，一般取9¡ë～11¡ë　

第二节采区下部车场线路设计

•装车点中心线至阻车器的距离l1，如图17-23（a）所示。

第二节采区下部车场线路设计

•为避免列车对阻车器冲撞，此段坡度i0=0（平坡）

•重车存车线分为两段：

LH3与LH4。

LH3线段长度为1列车长，i3为重列车自动滚行的坡度，一般取7¡ë～9¡ë。

LH4不宜超过0.5列车长，i4为重列车上坡段坡度，用它来补偿高差，并防止列车冲过储车线终点，一般不超过5¡ë。

装车站线路总长度为LD。

第二节采区下部车场线路设计

•

（一）绕道线路设计

•主要运输大巷与轨道上山下部平车场想连接的水平巷道称为采区下部车场的绕道

•1.绕道位置及与装车站线路的关系：

•绕道2位于大巷1的顶板，称为顶板绕道，如图17-24（a）

•

（1）当轨道上山倾角为20°～25°不需变坡，直接设竖曲线落平。

•

（2）当倾角＞25°时，可使上山上抬△β角，使起坡角达到25°左右，如图17-24（b）

•（3）上山角度较小，可以下扎△β角，使起坡角达到25°左右，如图17-24（c）

•绕道位于大巷底板称为底板绕道，如图17-24（d），它适用在煤层倾角小于10°左右的情况。

第二节采区下部车场线路设计

第二节采区下部车场线路设计

•采用顶板绕道时，为了不影响上山的运输，绕道线路应与装车站下帮一侧的通过线相联接，装车站储车线，煤仓放煤口应设在大巷上帮一侧，如图17-25所示。

第二节采区下部车场线路设计

•采用底板绕道时，储车线、煤仓放煤口与通过线的相对位置与上述相反。

装车站中各渡线道岔的方向也恰好相反，如图17-26所示。

第二节采区下部车场线路设计

•2、绕道方向

•绕道方向是指绕道出口朝向井底车场还是背向井底车场。

•设计中一般采用绕道朝向井底车场方向布置。

•3、绕道线路布置

•

（1）立式布置

•图17-27（a）、（c）所示。

•特点是储车线直线与大巷线路相垂直。

•

（2）斜式布置，如图17-27（b）、（d）所示，这种布置的储车线路与大巷线路夹角一般可在45°～90°。

第二节采区下部车场线路设计

第二节采区下部车场线路设计

•（3）卧式绕道，图17-28

第二节采区下部车场线路设计

•设绕道交岔点道岔始端至煤仓中心线的距离为X，则

第二节采区下部车场线路设计

第二节采区下部车场线路设计

•底板绕道卧式布置（图17-30），X和Y值按下式计算：

第二节采区下部车场线路设计

•由于S值较小，绕道转角一般可取45°。

•当S及δ确定后，便可进行下列计算：

第二节采区下部车场线路设计

•（三）辅助提升车场线路设计

第二节采区下部车场线路设计

•1、斜面线路：

3号对称道岔

•2、储车线线路

•

（1）储车线线路平面布置。

•

（2）储车线线路纵断面坡度。

•高道线路坡度iG为：

•底道线路坡度iD为：

•高道线路坡度角为：

•底道线路坡度角　为：

第二节采区下部车场线路设计

•（3）高低道线路的有关参数

•①高低道起坡点的合理位置。

高低道起坡点超前低道起坡点的水平距离为　。

•一般　　　　　。

•②高低道的最大高低差。

两起坡点的垂直高差H称为最大高低差。

•③高低道线路中心距

第二节采区下部车场线路设计

•3、竖曲线参数及相对位置的确定

•

（1）竖曲线参数。

•①竖曲线半径。

一般取9m、12m、15m、20m。

•②竖曲线线路转角。

•高道竖曲线线路转角

•低道竖曲线线路转角

第二节采区下部车场线路设计

第二节采区下部车场线路设计

•③高低道竖曲线两端点高差　及

•高道竖曲线两端点高差

•低道竖曲线两端点高差

第二节采区下部车场线路设计

•④高低道竖曲线水平投影长度　　　　

第二节采区下部车场线路设计

•高道竖曲线水平投影长度：

•低道竖曲线水平投影长度：

第二节采区下部车场线路设计

•

（2）高低道竖曲线相对位置的确定。

第二节采区下部车场线路设计

•二、石门装车式下部车场

第二节采区下部车场线路设计

•

（1）双向绕道机车顶推调车。

第二节采区下部车场线路设计

•

（2）单向绕道机车牵引调车

第二节采区下部车场线路设计

•（3）环形绕道环形运行调车。

第三节采区中部车场线路设计

•一、单道起坡甩车式车场

•

（一）甩入平巷的单道起坡甩车场

第三节采区中部车场线路设计

•1、斜面线路

•

（1）斜面线路的布置方式。

第三节采区中部车场线路设计

•

（2）斜面线路联接系统参数。

第三节采区中部车场线路设计

•2、竖曲线

第三节采区中部车场线路设计

•3、平面线路

•当线路转入平巷后，平行移动了S距离

•平移距为S时，异向曲线中缓和直线段　为

第三节采区中部车场线路设计

•4、平面线路的平面图及坡度图

•各点标高分别为：

•○点相对标高为±0

•D点：

•A点：

•C点：

第三节采区中部车场线路设计

第三节采区中部车场线路设计

•

（二）甩入绕道的单道起坡甩车场

第三节采区中部车场线路设计

（三）甩入石门的单道起坡甩车场

第三节采区中部车场线路设计

•二、双道起坡甩车式车场

•在斜面上设两个道岔（甩车道岔和分车道岔），使线路在斜面上变为双轨，空重车线分别设置竖曲线起坡。

•1、斜面线路

•道岔－曲线－道岔系统

•优点：

由于道岔间设有斜面曲线，回转角较大，故甩车场斜面交叉点的长度和坡度均较小，易于开掘和维护，也便于设置简易交岔点。

•道岔－道岔系统

第三节采区中部车场线路设计

第三节采区中部车场线路设计

•2、平面线路储车线高、低道线路

•3、竖曲线

第三节采区中部车场线路设计

•斜面线路布置的特点：

低道竖曲线紧接在联接点曲线之后布置，但高道竖曲线上端点不能进入第二道岔。

•将提、甩车线向垂直轴上投影，可得：

•将提、甩车线向水平面上投影，得

第三节采区中部车场线路设计

•一、单道起坡上部顺向平车场

•1、特点：

车辆由斜面进入平台后，车辆进入,储车线方向与提车线方向一致。

•2、布置方式：

•1）顺向单道

•

（1）线路布置：

上山经反向竖曲线之后，平台上设单轨线路

•

（2）坡度：

i=3~4™（向绞车房方向）

（3）调车：

由上山变平后，即关阻车器

第三节采区中部车场线路设计

•采用这种布置的条件是：

第三节采区中部车场线路设计

•

（二）单道起坡上部逆向平车场

•1、特点：

车辆进入储车线方向与提车线方向相反。

•2、线路布置，

•单道逆向平车场；双道逆向平车场。

•通过能力小

•图17-53

第三节采区中部车场线路设计

第三节采区中部车场线路设计

•二、双道起坡上部平车场

•令低道竖曲线与斜面平行线路联接点终点相联，竖曲线起点距离L1：

•竖曲线终点水平距离L2：

•习题：

•1、试述车场线路设计的内容和步骤。

•2、试述道岔的选择。

•3、绘图说明单轨线路曲线半径的选择。

•4、说明外轨抬高和轨距加宽的原因和方法。

•5、绘出主线为单轨的单开道岔非平行线路联接图，并写出相关的计算公式。

•6、绘图说明单开道岔平行线路联接。

•7、绘图说明分岔平移线路联接。

•8、线路坡度的确定方法是什么？

•9、采区下部车场的形式有哪些？

•10、辅助提升车场线路坡度及最大高低差的计算。

•11、采区中部车场有哪些类型？

•12、绘图说明单道起坡斜面线路回转方式的特点、

•布置斜面线路的目的及回转方式选择。

•13、采区上部车场有哪些类型？

•14、绘图说明单道起坡上部顺向平车场。