《水平岩石巷道交叉点设计》.docx

1、水平岩石巷道交叉点设计水平岩石巷道交叉点设计 水平岩石巷道交叉点设计 www.mkaq.org 中国煤矿安全生产网 设计任务书 1、题目：水平岩石巷道交叉点设计 2、要求： （1）每组成员要独立完成设计 （2）必须按照标准的格式完成设计 （3）设计应遵循制图要求， CAD设计要求 （4）设计在一周内完成 目 录 1、断面设计 一、确定巷道断面形状 二、确定巷道断面尺寸 1、计算巷道净宽度B 2、计算巷道拱h。 3、计算巷道壁高 4、计算巷道净断面面积S和净周长P 5、巷道风速验算 6、选择支护参数 7、选择道床参数 8、计算巷道掘进断面尺寸 三、布置巷道内水沟和管线 2、交叉点设计 一、选型基

2、本数据 二、平面交岔点尺寸的计算 三、计算巷道掘进工程和材料消耗量 3、巷道设计绘图 一、断面设计 （一） 确定巷道断面形状 根据设计要求和煤矿安全规程规定，设计巷道要满足安全和生产要求所以本设计采用600mm轨距双轨运输大巷，其净宽应在3m以上，且穿过中等稳定岩层，采用料石砌碹支护，半圆拱形断面，且墙壁高取1800mm，设计时不降墙高，交叉点采用单开，其设计如下： （二） 确定巷道断面尺寸 1 、计算巷道净宽度B 由于本设计采用的是 XK 8电机车所以巷道设计要求的如下基本数据：宽=1060mm，高h=1550mm；1.5t矿车宽1050mm，高1150mm。 取巷道人行道宽c=840mm，

3、非人行道一侧宽第一断面a=400mm，第二断面a=300mm，第三断面a=500m。 又根据表6 2双轨中线距b=1300mm 则电机车之间的距离为： 1300-（1054/2+1054/2）=246mm200mm符合安全要求。 第一断面巷道净宽度： B1=+b+=（400+1054/2）+1300+（1054/2+840）=927+1300+1367=3594mm 为了设计的简便我们取B1=3600mm 第二断面巷道净宽度： B2=+b+=（300+1054/2）+1300+（1054/2+840）=827+1300+1367=3500mm 第三断面巷道净宽度： B3=+b+=（500+10

4、54/2）+1300+（1054/2+840）=1027+1300+1367=3700mm 2、计算巷道拱h。 本设计拱形采用半圆形根据几何性质我们可以求半圆拱形巷道拱高 第一断面巷道拱高 h。 =B/2=3594/2=1797mm，其半径R=h。 =1800mm。 第二断面巷道拱高 h。 =B/2=3500/2=1750mm，其半径R=h。 =1750mm。 第三断面巷道拱高 h。 =B/2=3700/2=1850mm，其半径R=h。 =1850mm。 3、 计算巷道壁高 按架线电机车导电弓子计算+- 式中 轨面起电机车架线高度，按煤矿安全规程规定，取=2000mm； 道床总高度。 根据表6

5、-6选24/m 的钢轨，又根据表6-7得=360mm，道碴高度=200mm； n导电弓子距拱璧 的安全距离，取n=300mm； K导电弓子宽度之半，K=718/2=359mm，取K=360mm； -轨道中线与巷道中线距离， 第一断面： =B/2-=3600/2-927=873mm。 2000+360-=1502mm 第二断面： b1=B/2-a1=3500/2-827=723720 mm H32000+360-=1684.4 mm 第三断面： b1=B/2-a1=3700/2-1030=820 mm H32000+360-=1355 mm 按管道装设计算，即： 式中碴面至管子底高度，按煤矿安全

6、规程规定取=1800mm； 管子悬吊件总高度，取=900mm； m导电弓子距管子距离，取m=300mm； 轨道中线与巷道中线距离， 第一断面： =3600/2-1367=433mm。 1800+900+200- =1612mm 第二断面： =3500/2-1367=383m 1800+900+200- =1708 第三断面： =3700/2-1367=483 1800+900+200- =1891 按人行高度计算即： 1800+ 式中j 距巷道璧的距离，距璧j处巷道有效高度不小于1800mm， j100mm，一般取j=200mm。 在第一巷道： 1800+200-1175mm 在第二巷道： 1

7、800+200-1188mm 在第三巷道： 1800+200-1163mm 根据上述计算，按管道要求且考虑一定富余量，确定巷道璧高1800mm故巷道高: 第一断面： H=1800-200+1800=3400mm。 第二断面： H=1800-200+1750=3350 mm 第三断面： H=1800-200+1850=3450 mm 4 、计算巷道净断面面积S和净周长P（根据表6-12） S=B(0.39B+) 式中道碴面以上巷道璧高 =1800-200=1600mm。 第一断面： S=3600（0.393600+1600） =10.8 P=2.57B+2=2.573600+21600 =12.

8、5m 第二断面： S=3500（0.393500+1600） =10.38 P=2.573500+21600=12.83m 第三断面： S=3700（0.393700+1600） =11.26 P=2.573700+21600=13.38m 5、巷道风速验算 巷道的通风量是根据矿井生产通风网络计算而得，通风量确定后，断面越小风速越大。 风速大，即会扬起岩粉煤尘，损害工人身体健康，影响工作效率，又会引起瓦斯煤尘爆炸事故。 煤矿安全规程规定的巷道允许最高风速如表6-4所列。 但是，按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6m/s，以满足矿井增产和经济风速的要求。 所以设计的巷道净断面

9、，必须进行风速验算，即 V=Q/S V通过巷道的风速，m/s Q设计要求通过巷道的通风量，/s S巷道的净断面面积， 巷道允许通过的最大风速m/s 根据煤矿最大风量表可知=8m/s，我们可以根据本矿要求的最大风量和巷道断面求出煤矿的供风量 6 、选择支护参数 根据巷道净宽3.6m、3.5m、3.7m。 穿过中等稳定岩层即属类围岩，该采用砌碹支护，据表6-10。 f=4-6，砌碹厚度d=T=300mm。 7、 选择道床参数 根据巷道的运输设备，已选用24/m钢轨，其道床参数=360mm ，=200mm，道碴面至轨道面高度=360-200=160mm。 故选用钢筋混凝土轨枕。 8、计算巷道掘进断面

10、尺寸（根据表6-12） 第一断面： 巷道设计掘进宽度 B1=B+2T=3600+2300=4200mm 巷道计算掘进宽度 B2=B1+2=4200+275=4350mm 巷道时间掘进高度 H1=H+hb+T=3400+200+300=3900mm 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) =4200（0.394200+1800）=14.5 巷道计算掘进断面面积 S2=B2(0.39B2+h3) =4350（0.394350+1800）=15.3 第二断面： 巷道设计掘进宽度 B1=B+2T=3500+2300=4100

11、mm 巷道计算掘进宽度 B2=B1+2=4100+275=4250mm 巷道时间掘进高度 H1=H+hb+T=3350+200+300=3850mm 巷道计算掘进高度 H2=H1+=3850+75=3925mm 巷道设计掘进断面面积 S1=B1(0.39B1+h3) =4100（0.394100+1800）=13.94 巷道计算掘进断面面积 S2=B2(0.39B2+h3) =4250（0.394250+1800）=14.7 第三断面 巷道设计掘进宽度 B1=B+2T=3700+2300=4300mm 巷道计算掘进宽度 B2=B1+2=4300+275=4450mm 巷道时间掘进高度 H1=H

12、+hb+T=3450+200+300=3950mm 巷道计算掘进高度 H2=H1+=3950+75=4025mm 巷道设计掘进断面面积 S1=B1(0.39B1+h3) =4300（0.394300+1800）=14.96 巷道计算掘进断面面积 S2=B2(0.39B2+h3) =4450（0.394450+1800）=15.74 （三） 布置巷道内水沟和管线 已知通过该断面的涌水量为160m/h，采用0.3%的水沟坡度，根据表6-15，确定水沟深400mm、宽400mm，净断面积0.16m，掘进断面面积0.203m，每米水沟盖板用钢筋1.633kg、混凝土0.0276m。 二、交岔点设计 由

13、设计要求可知煤矿井底车场，采用XK8-6/110A型蓄电池机电车运输，在一个双轨单侧交岔点处要求支巷对主巷的转角为45，选用的岔型号DK625-5-15岔道的曲线半径为20m，支岔点系用料石砌碹支护。 （一）选型基本数据 已知：巷道断面为半圆拱形，其I-I断面：B1=3600mm，b1=930mm ；-断面:B2=3500mm，b2=830mm；-断面:B3=3700mm，b3=1030mm查表可以知道a=3251mm，b=4149mm，=112516 （二）平面交岔点尺寸的计算 计算O点到道岔中心的横轴长度D，和纵轴长度H： D=bcos-Rsin =4149cos112516-20000s

14、in112516 =106.02mm H=Rcos+bsin =20000cos112516+4149sin112516=19600+821.50=20421.50mm 计算夹角 =arcos =arcos=244738 从柱墩到岔心的距离 L1=（R+b3）sin+D =（20000+1030）sin+106.02=8925mm 解直角三角形TNM得 TN=B3cos+50+B2 =3700cos244738+50+3500 =6909mm NM= B3 sin =3700 sin244738 =1551.61mm TM= = =7081.08mm TM断面面积 S= TM (0.39 TM

15、 +) =7081.1（0.397081.1+1600） =30.89 TM断面周长 P=2.57TM+2 =2.5770811+21600 =21.40 从柱墩面刀基本轨起点的距离 L1= l1+a=8925+3251=12176mm 由于设计断面巷道为双轨单侧且选用的1.5t的机车所以由常理我们选斜墙斜率i=0.3 则： L0=(TN-B1)/i =(6909-3600)/0.3=11030 Y=l1-l0-NM =12172-11030-1551.61=409.61 设计要求支巷对主巷的转角为45，故从道岔道起的弯道转角为： 1=-=45-112516=333444 巷道长度为 L=R1

16、/180 =2000333444=11720.90 通过绘图和计算可得出交叉点断面变化特征如下，交叉点变化断面特征计算结果： 断面号 净宽 墙高 拱高 全高 壁厚 拱厚 1 3600 1800 1800 3600 300 300 2 4000 1800 2000 3800 300 300 3 4400 1800 2200 4000 300 300 4 4800 1800 2400 4200 300 300 5 5200 1800 2600 4400 300 300 6 5600 1800 2800 4600 300 300 7 6000 1800 3000 4800 300 300 8 640

17、0 1800 3200 5000 300 300 9 6909 1800 3454.5 5254.5 300 300 TM 7081 1800 3540.5 5340.5 300 300 (三)计算巷道掘进工程和材料消耗量 根据表6-21知 第一断面每米巷道拱与墙计算掘进体积 V= S21=15.31=15.3m 第二断面每米巷道拱与墙计算掘进体积 V= S21=14.71=14.7m 第三断面每米巷道拱与墙计算掘进体积 V= S21=15.741=15.74m 每米砌碹巷道砌拱所需材料 B取3600，3500，3700 第一断面： V1=1.579(B+T）T =1.57（3600+300）

18、300 =1.57（3.6+0.3）0.3=1.84m 第二断面： V1=1.579(B+T）T =1.57（3500+300）300 =1.57（3.5+0.3）0.3=1.79m 第三断面： V1=1.579(B+T）T =1.57（3700+300）300 =1.57（3.7+0.3）0.3=1.89m 每米砌壁所需材料 V2=2h3T =21800300=21.80.3=1.08m 每米基础所需材料 V3=(m1+m2)T+m1e =0.750.3+0.50.05=0.225+0.025=0.25 m 无水沟每米填充所需材料 V4=2(m1+m2+T+2r)Q =2（0.5+0.25+

19、0.3+20.100）0.075=0.1875 m 第一断面每米填充所需材料 V4=1.274.350.075+21.60.075+0.1875 =0.415+0.24+0.1875 =0.8425 m 第二断面每米填充所需材料 V4=1.274.250.075+21.60.075+0.1875 =0.405+0.24+0.1875 =0.8325 m 第三断面每米填充所需材料 V4=1.270.0754.45+21.60.075+0.1875 =0.424+0.24+0.1875 =0.8514 m 有水沟每米充填基础所需材料 V4= Q=(0.5+0.252+20.3+30.05) 0.0

20、75=0.141 m 每米基础掘进体积 V0=(m1+Q)(T+Q+e)+(m2+Q)(T+2Q) =(0.5+0.075) (0.3+0.075+0.05)+(0.25+0.075) (0.3+20.075) =0.5750.38+0.3250.45 =0.365 m 第一断面每米砌碹巷道计算掘进体积 V=S2+V0=15.3+0.365=15.7 m 第一断面每米砌碹巷道粉面积 h2=h1+h=1.6m Sa=1.57B+2h2=1.573.6+21.69=8.86 第二断面每米碹巷道计算掘进体积 V=S2+V0=14.7+0.365m=15.065m 第二断面每米砌碹巷道粉刷面积 Sa

21、=1.57B+2h2=1.573.5+2h6=8.70 第三断面每米砌碹巷道计算掘进体积 V=S2+V=15.96+0.365=16.325m 第三断面每米砌碹巷道粉刷面积 Sa=1.57B+2h2=1.573.7+21.6=9.01 拱材料消耗量： 第一断面： Q= V1 L=1.840.41=0.76 m 第二断面： Q= V1 L=1.792.00=3.58 m 第三断面： Q= V1 L=1.892.00=3.78 m 墙壁材料消耗量：Q= V2 L 第一断面： Q= V2 L=1.080.41=0.45 m 第二断面： Q= V2 L=1.082.00=2.16 m 第三断面： Q=

22、 V2 L=1.082.00=2.16 m 基础材料消耗量：Q= V3 L 第一断面： Q= V3 L=0.250.41=0.103 m 第二断面： Q= V3 L=0.252.00=0.5 m 第三断面： Q= V3 L=0.252.00=0.5 m 填充材料消耗量：Q= V4L 第一断面： Q= V4L=0.84250.1=0.350 m 第二断面： Q= V4 L=0.83252.00=1.665m 第三断面： Q= V4 L=0.85142.00=1.703m 由于设计要求我们设计如下字母代表各自的参数 项目 公 式 符号及适用数据 净体积、掘进体积或基础掘进体积/m S1、S2、S3

23、、S4分别为交岔点各断面在图中所示位置之净面积，掘进断面面积或基础掘进断面面积，； L为交岔点断面变化长度，m； g为2-2或3-3正常断面之长度，一般g取2m； K为调整系数，三心拱，K=1.04，半圆拱K=1.0； Y基本轨起点至变化断面起点之距离，m 拱顶 砌筑 体积/m S1、S2、S3、S4分别为各断面的砌筑面积，； V为交岔点迎面砌筑，m； S2、S3、S4分别为2-2、3-3、4-4断面拱顶部分净断面面积，； T为迎面砌筑厚度，m 两边墙砌筑体积/m S2-1、S2-2、S2-3、S2-4分别为各断面两边墙但砌筑面积， 两边基础 砌筑体积/m S3-1、S3-2、S3-3、S3-

24、4分别为各断面两边基础的砌筑面积， 充填体积/m S4-1、S4-2、S4-3、S4-4分别为各断面充填面积， 粉刷面积/m L1、L2、L3、L4分别为断面的周长，m 交岔点工程量及主要材料消耗量可由公式得 净断面体积： = 掘进断面体积： = m 拱消耗材料： m V=填充消耗材料： = m 两边基础砌筑材料消耗： 由公式，可算出交叉点的工程量计主要材料消耗量，其结果如下： 交叉点工程量及主要材料消耗量 顺序 断面 长度m 体积m 材料消耗量m 净 掘进 净 掘进 拱 墙 基础 填充 柱墩 1 10.8 15.3 0.41 4.43 6.28 0.76 0.45 0.103 0.350 2 30.89 33.4 9.34 277.69 325.04 79.10 10.09 2.335 23.44 3 10.38 14.7 2.00 20.76 29.4 3.58 2.16 0.5 1.665 4.0 4 11.26 15.74 2.00 22.52 31.48 37.8 2.16 0.5 1.703 合计 325.31 392.2 121.24 14.86 3.438 27.158 21