井巷工程3.ppt

1、第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院井巷工程井巷工程第三章巷道断面设计第三章巷道断面设计2022/11/41第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院第三章巷道断面设计第三章巷道断面设计第一节 巷道断面形状 第二节 巷道断面尺寸 第三节 巷道断面内水沟设计和管线布置 第四节 巷道断面设计示例 2022/11/42第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院第三章巷道断面设计第三章巷道断面设计 一、巷道断面设计原则一、巷道断面设计原则 巷道断面设计主要是选择断面形状和确定断面尺寸。设计的原则设计的原则是：在满足安全、生产和施工要求的条件下，力求提高断面利用率，取得最佳的经济

2、效果。二、巷道断面设计的内容和步骤二、巷道断面设计的内容和步骤 选择巷道断面形状、确定巷道净断面尺寸，并进行风速验算；根据支架参数和道床参数计算出巷道的设计掘进断面尺寸，并按允许的超挖值求算出巷道的计算掘进断面尺寸；布置水沟和管缆；绘制巷道断面施工图，工程量表、材料消耗量一览表。2022/11/43第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院第一节 巷道断面形状 一、巷道断面形状 二、影响巷道断面选择的因素2022/11/44第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院 一、巷道断面形状一、巷道断面形状 按构成的轮廓线轮廓线分两种：折线型折线型：矩形、梯形、不规则形；曲线型曲线型：直墙

3、拱形(如三心拱形、半圆拱形、圆弧拱形)以及封闭拱形、椭圆形、圆形等。见图 3-1 巷道断面形状。2022/11/45第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院一、巷道断面形状一、巷道断面形状2022/11/46第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院二、影响巷道断面选择的因素二、影响巷道断面选择的因素作用在巷道上的地压大小和方向在选择巷道断面形状时起主要作用。巷道用途和服务年限也是选择巷道断面形状不可缺少的重要因素。矿区的支架材料和习惯使用的支护方式，也直接影响巷道断面形状的选择；掘进方法和掘进设备对于巷道断面形状的选择也有一定影响。需要风量大的矿井，选择通风阻力小的断面和支护方

4、式，有利于安全和具有经济效益。2022/11/47第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院2022/11/48第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院2022/11/49第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院第二节第二节 巷道断面尺寸巷道断面尺寸 一、巷道净宽度的确定 二、巷道的净高度 三、巷道的净断面面积 四、巷道风速验算 五、巷道设计和计算掘进断面面积2022/11/410第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院直墙拱形巷道的净宽度直墙拱形巷道的净宽度系指巷道两侧内壁或锚杆露出长度终端之间的水平间距。矩形巷道的净宽度矩形巷道的净宽度，系指巷道两侧内壁或锚杆

5、露出长度终端之间的水平间距。梯形巷道梯形巷道，当其内通行矿车、电机车时，净宽系净宽系指车辆顶面水平的巷道宽度；当其内不通行运输设备时，净宽系指自底板起1.6m高水平的巷道宽度。2022/11/411第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院无轨运输巷道净宽度无轨运输巷道净宽度，主要根据行人及通风的需要来选取。主要运输巷道应留有宽度在1.2m以上的人行道，另一侧宽度也应不小于0.5m，两辆车对开最突出部分之间的距离不小于0.5m；其他巷道，人行道宽度可按0.8-1.0m留设，另一侧宽度可按0.3-0.5m留设。在巷道转弯或交叉处，无轨运输车的间距必须满足安全运输的要求，此时巷道的净宽度应根

6、据无轨运输车的转弯半径和运输间距来确定。2022/11/412第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院 以直墙拱形巷道为以直墙拱形巷道为例例：Ba十十2A1十十c十十t A1运输设备的最大宽度(表3-1)，m；a非人行道侧宽度 c人行道的宽度；t运输设备最突出部分之间的间距 （具体数值见煤矿安全规程）2022/11/413第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院第二十一条 巷道净断面必须满足行人、运输、通风和安全设施及设备安装、检修、施工的需要，并符合下列要求：（一）主要运输巷和主要风巷的净高，自轨面起不得低于2m。架线电机车运输巷的净高必须符合本规程第三百五十六条和第三百五十

7、七条的有关要求。（二）采区（包括盘区，以下各条同）内的上山、下山和平巷的净高不得低于2m，薄煤层内的不得低于1.8m。采煤工作面运输巷、回风巷及采区内的溜煤眼等的净断面或净高，由煤矿企业统一规定。巷道净断面的设计，必须按支护最大允许变形后的断面计算。第二十二条 运输巷两侧（包括管、线、电缆）与运输设备最突出部分之间的距离，应符合下列要求：（一）新建矿井、生产矿井新掘运输巷的一侧，从巷道道碴面起1.6m的高度内，必须留有宽0.8m（综合机械化采煤矿井为1m）以上的人行道，管道吊挂高度不得低于1.8m；巷道另一侧的宽度不得小于0.3m（综合机械化采煤矿井为0.5m）。巷道内安设输送机时，输送机与巷

8、帮支护的距离不得小于0.5m；输送机机头和机尾处与巷帮支护的距离应满足设备检查和维修的需要，并不得小于0.7m。巷道内移动变电站或平板车上综采设备的最突出部分，与巷帮支护的距离不得小于0.3m。（三）在人车停车地点的巷道上下人侧，从巷道道碴面起1.6m的高度内，必须留有宽1m以上的人行道，管道吊挂高度不得低于1.8m。第二十三条 在双轨运输巷中，2列列车最突出部分之间的距离，对开时不得小于0.2m，采区装载点不得小于0.7m，矿车摘挂钩地点不得小于1m。车辆最突出部分与巷道两侧距离，必须符合本规程第二十二条的要求。2022/11/414第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院一、巷道净

9、宽度的确定一、巷道净宽度的确定(续续)2022/11/415第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院 为了满足掘进机械化装载和铺设临时双轨调车，以及运输综采支架的需要。巷道最小宽度：主要大巷为2.2m；采区巷道为2 m。在确定曲线段巷道净宽度时，按公式计算巷道的净宽，要考虑矿车在弯道上运行，由于车体的中心线和线路的中心线不相吻合，发生矿车外边角外伸和矿车内侧车帮内移现象，内侧和外侧均要加宽0.2m。巷道加宽范围：除曲线段外，与曲线段相连接的两端直线段也需加宽，对于矿车运输的巷道，建议加宽1.5-3.5m；电机车通行的巷道，建议加宽3-5m。2022/11/416第页内蒙古科技大学矿业学

10、院内蒙古科技大学矿业学院双轨巷道中心线加宽双轨巷道中心线加宽 双轨巷道对开列车车辆之间应有足够的安全间隙，两条平行轨道的中线距可按表2-3选取；2022/11/417第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院 二、巷道的净高度二、巷道的净高度 1矩形、梯形巷道矩形、梯形巷道：自道碴面或底板起到顶梁或顶部喷层面、锚杆露出长度终端的高度。2拱形巷道净高拱形巷道净高：自碴面至拱顶内沿或锚杆露出长度终端的高度。主要是确定净拱高拱高和自底板自底板起的墙高起的墙高。H=h0+h3-hb H拱形巷道净高；h0拱形巷道拱高；h3拱形巷道墙高；hb巷道内道碴高度。2022/11/418第页内蒙古科技大学矿

11、业学院内蒙古科技大学矿业学院拱高拱高h0 常与巷道净宽的比来表示（高跨比）。半圆拱：h=R=B/2。墙高墙高h3 自巷道底板至拱基线的垂直距离：架线电机车架线电机车 导电弓子顶端与巷道拱壁间最小安全间隙；管道的装设要求；人行高度要求；1.6m高度人行道宽度；设备上缘至拱壁间最小安全间隙。2022/11/419第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院2022/11/420第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院一般情况下，架线电机车运输的巷道，按其中架线电机车导电弓子和管道装设要求计算即能满足要求；其它如矿车运输、仅铺设输送机或无运输设备的巷道一般只按行人高度要求即能满足要求，但

12、在人行道范围1.8m以下，不得架设管线和电缆。以上计算的墙高h3值，必须按只进不舍的原则，以0.1m进级。二、巷道的净高度二、巷道的净高度(续续)2022/11/421第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院1矩形巷道净断面积：SBHB巷道净宽；H巷道净高。2梯形巷道净断面积：S(B1+B2)H/2；B1、B2巷道顶梁、底板处净宽；H巷道净高。3半圆拱巷道：SB(0.39B+h2)h2碴面起巷道壁的高度。4圆弧拱巷道：SB(0.24B+h2)三、巷道的净断面面积三、巷道的净断面面积2022/11/422第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院 矩形巷道2022/11/423第页

13、内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院梯形巷道2022/11/424第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院半圆拱形巷道2022/11/425第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院圆弧拱形巷道2022/11/426第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院四、巷道风速验算四、巷道风速验算 生产矿井的巷道通常兼作通风用，因此还要进行最优的风速验算：V通过巷道的风速，Q通过巷道的风量，Vmax巷道允许通风的最高风速，ms。煤矿安全规程规定如右表，煤矿工业设计规范规定：矿井主要进风巷的风速一般不大于6ms；输送机巷道采区风巷一般不大于4ms。设计时，应在不违反煤矿安全规

14、程的原则下，按规范要求确定巷道断面，以留有余地。2022/11/427第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院五、巷道设计和计算掘进断面积五、巷道设计和计算掘进断面积 1支护参数的选择 2道床参数的选择3巷道设计掘进断面积 4巷道计算掘进断面积 2022/11/428第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院1支护参数的选择支护参数的选择支护是影响煤矿技术经济指标和安全生产的关键技术问题，长期以来，棚式支架和砖石、混凝土砌碹是支护的主要形式，近年来，金属支架和锚喷支护得到发展。支架参数的选取，就是确定坑木的直径、金属和钢筋混凝土构件的断面高度以及背板厚度、喷层的厚度或锚杆外露的长

15、度，所有这些尺寸的选取方法，将在第五章中介绍。2022/11/429第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院2道床参数的选择道床参数的选择道床参数是按选取的钢轨型号钢轨型号、轨枕规格轨枕规格和道碴厚度道碴厚度确定的。钢轨：钢轨型号是根据巷道类型、运输方式及矿车容积来选取。轨枕：轨枕的类型和规格应与选用的钢轨型号相适应。道床：一股采用坚硬的碎石或不易自燃的矸石或卵石做道碴，颗粒度以2040mm为宜。2022/11/430第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院2022/11/431第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院2022/11/432第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙

16、古科技大学矿业学院2022/11/433第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院3巷道设计掘进断面积巷道设计掘进断面积 巷道净尺寸加上支架、道床参数可得到巷道的设计掘进尺寸，从而求得巷道设计掘进断面积。半圆拱巷道：S1=B1（0.39B1+h3）；B1拱形巷道掘进宽度；h3墙高；圆弧拱巷道：S1=0.24B2+1.27BT+1.57T2+B1h3；B巷道净宽；T墙厚；梯形巷道：S1=（B3+B4）H1/2；B3、B4顶梁、底梁设计掘进宽度；H1设计掘进高度。2022/11/434第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院4巷道计算掘进断面积巷道计算掘进断面积 考虑到巷道在施工内出现超挖现象，因此，设计掘进断面尺寸应加上允许超挖值(75mm)，作为计算掘进断面尺寸。并以此计算出巷道的掘进工程量和支炉材料消耗量。2022/11/435第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院第三节第三节 巷道断面内水沟设计和管线布置巷道断面内水沟设计和管线布置 一、水沟设计二、管线布置 2022/11/436第页内蒙古科技大学矿业学院内蒙古科技大学矿业学院一、水沟设计一、水沟设计1位置