煤矿矿井设计下.docx
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煤矿矿井设计下
7采区车场设计
采区上（下）山和区段平巷或阶段大巷连接处的一组巷道和硐室称为采区车场。
采区车场按地点分为上部车场、中部车场和下部车场。
采区车场施工设计，最主要的是车场内轨道线路设计。
轨道设计必须与采区运输方式和生产能力相适应；必须保证采区调车方便、可靠；操作简单、安全；作效率和尽可能减少车场的开掘及维护工作量。
采区车场线路是由甩车场（或平车场）线路、装车站和绕道线路所组成。
在设计线路时，首先进行线路总布置，绘出草图，然后计算各线段和各联接点的尺寸，最后计算线路布置的总尺寸，作出线路布置的平、剖面图。
7.1采区车场设计依据与要求
7.1.1采区车场设计依据
7.1.1.1地质资料
采区车场设计需要的地质资料依据有：
（1）采区上（下）山附近的地质剖面图和钻孔柱状图。
（2）采区车场围岩及煤层地质资料。
（3）采区瓦斯、煤尘及水文地质资料。
（4）采区上部车场附近的煤层露头、风氧化带、防水煤岩柱及相邻煤矿巷道开采边界等资料。
7.1.1.2设计资料
进行采区车场设计需要的设计资料有：
（1）采区巷道布置及机械配备图。
（2）采区生产能力及服务年限。
（3）采区上（下）山条数及其相互关系位置和巷道断面图。
（4）轨道上（下）山提升任务，提升设备型号、主要技术特征提升最大件外形尺寸，提升一钩最多串车数。
（5）大巷运输方式、矿车类型、轨距、列车组成。
（6）采区辅助运输方式及牵引设备选型。
（7）采区上（下）山人员运送方式从设备主要技术参数。
（8）井底车场布置图及卸载站调车方式。
7.1.2采区车场设计要求
采区车场设计的要求主要有以下内容：
（1）采区车场设计必须符合国家现行的有关规程、规范的规定。
（2）采区车场应满足采区安全生产、通风、运输、排水、行人、供电及管线敷设等各方面要求。
（3）采区车场布置应紧凑合理，操作安全。
行车顺畅，效率高，工程量省，方便施工。
（4）采区车场装车设备和调车、摘钩应尽量采用机械和电气操作。
7.2采区上部车场线路设计
7.2.1采区上部车场概述
7.2.1.1采区上部车场形式
采区上部车场基本形式有平车场、甩车场和转盘车场三类。
上部平车场又分为顺向平车场和逆向平车场。
本节主要介绍上部平车场，其基本形式见表7－1。
表7－1采区上部平车场基本形式
项目
顺向平车场
逆向平车场
图示
图注
1－总回风巷；2－轨道上山；3－运输上山；4－绞车房；5－阻车器；6－回风巷；K－变坡点
优缺点
车辆运输顺当；调车方便；回风巷短；通过能力较大；车场巷道断面大
摘挂钩操作方便安全；车辆需反向运行；时间长；运输能力较小
适用条件
绞车房位置选择受到限制时或绞车房距总回风巷较近时采用
煤层群联合布置的采区，具有采区回风石门与煤层小阶段平巷相连时采用；运输量小；可用小于8°的甩车场代替
采区上部平车场多用于采区上部是采空区或为松软的风化带，或在煤层群联合布置时，回风石门较长，为便于与回风石门联系时亦可采用。
若轨道上山位于煤层时中，为减少岩石工程量，可采用甩车场，甩车场的线路设计见8.3节采区中部车场设计。
7.2.1.2采区上部车场线路布置和线路坡度
（1）上部车场线路布置
①采区上部车场的线路布置可采取单道变坡方式。
当采区生产能力大，采区上山作主提升、下山采区的上部车场和接力车场的第二车场运输量大，车辆来往频繁时，也可采取双道变坡的线路布置方式。
②采区上部平车场曲线半径和道岔应按表7－2的规定选择。
表7－2上部车场曲线半径和道岔选择
名称
非综采采区
综采采区
曲线半径
／m
平曲线
6~12
12~20
竖曲线
9~15
道岔
根据提升量大小选用4号或5号道岔
③采区上部甩车场曲线半径和道岔可参照中部车场选择。
④存车线有效长度。
采区上部车场进、出车采用小型电机车牵引时存车线为1列车长；其他牵引方式为2钩串车长。
下山采区上部车场为l列车长加5m；年生产能力在0.9Mt及以上的综采采区上部车场为1.5列车长。
（2）上部平车场线路坡度
①上部平车场线路坡度确定。
单道变坡和不设高低道的双道变坡轨道坡度应以3~5‰向绞车房方向下坡；上山采区上部车场水沟坡度以3~4‰向上山方向下坡；下山采区上部车场以3~5‰向运输大巷方向下坡。
②设高低道的双道变坡轨道坡度。
高道坡度为9~11‰；低道坡度为7‰；高、低道最大高差不宜大干0.6m。
7.2.2上部车场线路计算
单道变坡采区上部平车场的线路尺寸见表7－3，双道变坡平车场的参数与表7－3基本相同，若设高低道，可根据有关规定结合具体设计条件进行设计。
变坡点与采区绞车房的关系主要决定于上山绞车允许的偏角（1°13′），提升过卷距离和串车总长。
变坡点至采区绞车房外壁最小距离根据绞车的型号而有不同，一般在12~35m间。
7.2.3采区上部车场线路设计示例
已知：
轨道上山倾角为20°。
，轨道上山设在煤层底板岩石内，轨道上山轨面至巷道顶板高2510，轨道上山顶板至煤层底板的法线距离为10m，轨道上山与回风石门轨中心线间距为18m，轨道巷轨中心线距总回风巷轨中心线50m，轨道巷轨中心至巷道上帮间距为1150m。
轨道上山作辅助提升用，一次提升1t矿车3辆，采区内由轨道上山进风，要求设计逆向平车场。
设计思路为先作出线路布置草图，并把要计算的各部分标以符号，如图7－1所示。
7.2.4.1选用道岔及有关参数
（1）车场错车线选用简易道岔，α=17°，b=2510，其他道岔选用ZDK615-2-4，α=28°04′20″，a=1648，b=1851。
存车线轨中心距S=1200；
（2）曲线半径R=6000，竖曲线半径R1=12000；
（3）过卷安全距离A=5000m，停车线长B=5000，安装阻车器长d=200（以下非经注明，长度单位均为mm）。
7.2.4.2线路计算
（1）轨道上山平层面交线至绞车房的距离
表7－3采区上部平车场基本形式
名
称
顺向平车场
逆向平车场
单轨
双轨
单轨
双轨
图
示
剖
面
图注
A′－平曲线起点至绞车房外壁距离，m；
B－一钩串车长，m；
Rp－竖曲线半径，m；
LK－单开道岔平行线路连接长，m；
m1－单开道岔单轨垂直线路连接尺寸，m；
m2－单开道岔双轨垂直线路连接尺寸，m；
S－双轨轨道中心距，m；
A－过卷距离，m；
T－竖曲线切线长，m；
RS－平曲线半径，m；
K－变坡点；
β－上山角度，（°）；
d’－变坡点至阻车器挡面间距，m；
LAK－变坡点到采区绞车房外壁距离，m；
d－反向曲线之间插入的直线段，m
A′
10~30m
10~30m
A
5m
5m
5~10m
5~10m
B
一钩串车长
一钩串车长
一钩串车长
一钩串车长
T
Rp
非综采采区6~12m，综采采区12~20m
RS
非综采采区9~15m，综采采区12~20m
LK
d’
1.5~2.0m
m1
m2
LAK
d’+B+A+A’
d’+LK+B+A+A’
m1+B+A
m2+B+A
图7－1逆向平车车场计算草图
1－轨道中心线；2－回风石门；3－区段回风平巷；4－总回风巷；5－煤层底板；6－平层面交线
T'=R1tan0.5β=12000×tan20°/2=2116
L=A+B+a+b+d+T'
=5000+5000+1648+1851+2000+2116
=15615
（2）绕道各段长度
①绕道斜长取绕道转角δ等于道岔角。
L'=L1/sinδ=18000/sin28°04′20″=38251
②单开道岔平行线路联接尺寸
Lk=a+Scotα+Rtanα/2
=1500+1200×cot17°+9000×tan17°/2
=6386
③存车线长度按2钩车长取Lh=10000
④插入线段c的长度
c=L1'－（2b+2Lk+Lh）
=38251－（2×1851+2×6386+10000）=11777
（3）回风石门各段长度。
①平后面交纹至轨道巷执中水平距离
l=（h0+H1）/sinβ+1150
=（10000+2510）/sin20°=27727
②回风石门插入线长度
n=bsinα+Rcosα=1851×sin28°04′20″+6000×cos28°04′20″
=6165
l1=l+T'+d+b－（L1cotδ+a+n）
=3777+2116+2000+1851－（18000×cot28°04′20″+1648+6165）
=2131
l2=L2－3n－a－l1=50000-3×6165－1648－2131=33891
根据计算结果绘制平车场平、剖面图，如图7－2所示。
图7－2逆向平车场线路设计图
7.3采区中部车场线路设计
7.3.1采区中部车场形式
7.3.1.1采区中部车场基本形式
采区中部车场基本形式有甩车场、吊桥式车场和甩车道吊桥式车场三类。
吊桥式车场和甩车道吊桥式车场适用于上（下）山倾角大于25°的情况，本节主要介绍甩车场，其基本形式见表7－4。
7.3.1.2采区中部车场线路布置
（1）甩车场的线路布置分单道起坡和双道起坡两种，一般情况下，宜采用双道起坡。
（2）双道起坡甩车场的道岔布置，可采用甩车道岔和分车道岔直接相连接。
（3）甩车场平、竖曲线位置有以下三种布置方式，一般情况下宜采用前两种布置方式：
①先转弯后变平，即先在斜面上进行平行线路联接，再接竖曲线变平。
平、竖曲线间应插入不少于矿车轴距1.5~2.0倍的直线段，起坡点在联接点曲线之后。
②先变平后转弯，即在分车道岔后直接布置竖曲线变平，然后再在平面上进行线路联接，起坡点在联接点曲线之前。
表7－4采区中部甩车场基本形式
项目
单侧甩车场
双侧甩车场
图
示
图注
1－轨道上山；2－运输上山；3－轨道中间巷；KG－高道起坡点；KD－低道起坡点；
K－变坡点
优缺
点
提甩车时间短，操作劳动强度小，矿车能自溜，提升能力大；甩车道处易磨钢丝绳
两翼分别甩车，调车方便，搬道岔劳动量小；推车劳动量大；易磨钢丝绳，两翼人员来往困难，工程量大
适用条件
上山倾角小于25°采区甩车场
上山倾角小于25°采区甩车场，阶段两翼开采不同标高
③边转弯边变平，平、竖曲线部分重合布置。
单、双道起坡甩车场斜面线路布置方式见表7－5。
7.3.2甩车场设计主要参数的选择
7.3.2.1甩车场提升牵引长度角
甩车场的提升牵引角φ（矿车上提时，钩头车的运行方向与提升钢丝绳的牵引方向间的夹角（如图7－4所示）不应大于20°，以10~15°为宜。
可采用下列方法减少场提升牵引角：
（1）采用小角度道岔（4号、5号）。
（2）单道变坡二次回转层面角δ或双道变坡二次回转层面角（α1＋α2）不大于
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