第五章、巷道断面设计 n一、主要内容： n1、巷道断面形状； n2、巷道断面尺寸； n3、巷道断面内水沟设计和管线布置； n4、巷道断面设计示例； n5、习题 n二、要求： n1、选择与设计巷道断面形状与尺寸； n2、管缆、水沟的布局和合理的规格尺寸等 巷道断面设计原则、内容与步骤 一、巷道断面设计原则：其主要是选择断面形状、确定断 面尺寸和基本支护方式 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，取得最佳的经济效果 二、巷道断面设计的内容和步骤 ㈠选择断面形状、确定其净断面尺寸，并进行风速验算； ㈡根据支架参数和道床参数算出巷道的掘进断面尺寸； ㈢布置水沟和管缆；水沟位置、尺寸，管缆位置与参数； ㈣绘制巷道断面施工图，工程量表、材料消耗量一览表 巷道断面设计基本要求 n1、科学合理选择断面形状与规格尺寸； n2、选择合适的支护材料、支护形式与有 关支护参数※； n3、选择合适的轨型与道床及参数； n4、管缆合理布局：美观、方便、安全； n5、合适选择水沟与行人道 第一节 巷道断面形状 n一、巷道断面形状及分析 n二、选择影响因素 n三、如何选择 一、巷道断面形状分析 n（一）拱形断面 n主要有半圆拱、三心拱与圆弧拱，其形式如下： （一）拱形断面分析 1、半圆拱 优点：支护受力好，通风阻力小，施工相对简单； 缺点：断面利用率较低，施工成本较高； 选用：大断面、服务时间长、重要的运输与通风巷道， 主要硐室且巷道围岩一般的。
2、三心拱 优点：支护受力较好，通风阻力小，断面利用率较高； 缺点：施工难度较大，如果顶部大圆与小圆连接不圆滑 将影响其受力状态 选用：围岩中等稳定以上的主要巷道 一、拱形断面分析 3、圆弧拱 优点：断面利用率相当高，施工比较简单； 缺点：受力较差，通风阻力比前两者大； 选用：围岩坚硬，处于一类岩石中 拱形断面的主要支护方式与材料：裸体巷道，料石或 混凝土块砌碹，锚杆、喷浆、锚喷、锚喷网，U型钢 ，钢轨和混凝土掏制 拱形断面主要运用于开拓巷道与主要的准备巷道：平 硐、斜井、风井、井底车场与硐室、主石门、大巷 、采区石门、上下山、采区车场与硐室等 （二）梯形断面分析 其主要用于回采巷道，个别准备巷道故其优 缺点是与矩形断面相比较而言： 优点：支护受力比较好—维护、巷道面貌、通 风阻力相对较小； 缺点：断面利用率较低，相对成本较高； 选用：区段平巷，联络巷，个别采区石门 支护材料：木材、工字钢、锚杆、水泥支架等 （三）矩形断面分析 其主要用于工作面的开切眼，个别用于其它回 采巷道，它与梯形断面比较可知： 优点：断面利用率高，施工比较简单； 缺点：受力性能较差； 选用：开切眼、联络巷、上下山躲避洞、信号 硐室等。
支护材料：木材、工字钢、锚杆、水泥支架， 单体支柱与绞接梁，还有组合形材料运用 （四）全封闭的断面分析 1、主要断面形式 拱形巷道加底拱 （四）全封闭的断面分析 2、分析 优点：全封闭，有效防止底鼓，从而阻止围岩进 一步的位移与破坏； 缺点：面积利用率较低，施工成本高，施工难度 较大； 选用：松软岩层、水涨性非常明显的围岩巷道 （五 ） 不规 则断 面分 析 说明： 1、图ａ—其承压性能较好，如果用固定道床可有效防止 围岩变形和位移，可用于松软岩层的支护； 2、图ｂ—是不规则的拱形巷道，承压性能优于矩形与梯 形断面，但不如正规的拱形巷道，用于顶板围岩形态特殊 的巷道，很少用； 3、图ｃ—为不规则的梯形断面，用于煤层顶板岩石较好 的区段平巷 二、影响巷道断面选择的因素 ㈠、围岩物理力学性能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 ㈡、巷道用途和服务年限是选择巷道断面形状不可 缺少的重要因素，特别是哪些大断面的开拓巷道与 硐室、井筒 ㈢、支护材料和支护方式如木材、水泥支架、工字 钢多用于梯形、矩形；砌碹多用于拱形断面等； ㈣、掘进工艺方式如综掘与风钻 ㈤、通风与运输风量大—风速—风阻；最大通过运 输体尺寸—如大矿的区段巷道。
作业—设计水平运输大巷断面 一、条件： 某矿年产量为30万吨，大巷用Xk8-6/110A蓄电池 电机车、1吨固定式矿车运输，4‰的坡度，铺设压 风与供水管路各一趟以及电缆，水沟断面积为0.16㎡ ，大巷岩石属于中等稳定岩层 二、要求： （一）设计双轨巷道断面：选择断面形状与规格尺 寸，道床形式与参数选择，管缆与水沟布局，基本 支护形式 （二）断面图用1：50的比例、用铅笔在作业本上画 好，图上不得有除铅笔以外的笔写字画线 第二节 巷道断面尺寸 一、巷道净宽度的确定 二、巷道净高度的确定 三、巷道净断面积的确定 四、巷道风速验算 五、巷道设计和计算掘进断面面积 一、巷道净宽度的确定 （一）其说明： 1、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 2、矩形巷道的净宽度，系指巷道两侧内 壁或锚杆露出长度终端之间的水平间距 3、梯形巷道，当其内通行矿车、电机车 时，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 以直墙拱形 巷道为例： B＝a十2A1十c十t A1—运输设备的最大宽度P65表5-1，m；a—非人行道 侧宽度（≮300-400）； c—人行道的宽度（ ≮800-1000 ）；t—运输设备最突出部分之间的间距（ ≮200-1000 ） 。
具体数值见煤矿安全规程和P66表5-2巷道宽度尺 寸表） A1 梯形巷道 Ｂ=（350～400）+1060+（ 900～1000） =400+1060+940=2400； Ｂ1=Ｂ+2×1870ctgα Ｂ2=Ｂ－2×330ctgα α=800，h=运输体 高（1550）+道床 高（320）=1870， h2=1600+160,惹总 高度为2200. 注意：先求的h2值 ，是否＞1600，如 是则计算运输体高 度的宽度，如不是 则应计算1600行人 道侧增加的宽度 X1= 1870ctgα X2 = 330ctgα 保安规程规定 第二十一条（P8）： 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架线式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 。
保安规程规定 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（ 综采矿井为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 采矿井为0.5m）巷道内安设输送机时，输送机与 巷帮支护体的距离不得小于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 保安规程规定 （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 采区装载点 说明：1-电机车，2-装载矿车，3-采区煤仓，4-通过 线轨道中心线，5-存车线轨道中心线，6-采区装车站 。
矿车摘挂钩地点不得小于1m 注意以下事项： 1、必须明确是对机车摘 钩还是只对矿车摘钩， 因为A1A2会有不同的值值 ； 2、是中间间作行人道还还是 在一侧侧要设设行人道，因 不设设C等于a此要依据 车场车场 的通过过能力确定， 能力大应应另设设行人道， 小则则可兼之 弯道加宽与长度 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，内侧和外侧一般均要加宽0.2m左 右,具体应依据其运输车辆的轨型确定曲线段巷道加 宽范围：除曲线段外，用矿车运输时与曲线段两端相 联的各长2m的直线段也要加宽；用电机车运输时曲线 两端直线段加宽长度为3.0m 弯道施工 n施工方案Ⅰ：优点：施工简单，方便操作；缺 点：但有一死角，给支承应力承载能力下降， 通风增加风阻； n施工方案Ⅱ：优点：线路圆滑，承载支承应力 能力强，风阻小；缺点：但施工比较麻烦，特 别是砌碹支护 n具体选择：除了砌碹支护外，应当选第二方案 。
拱架子 （1）直线段：S A1 + t t，mm式中：B— 机 车宽度，mm； t—两列车对开时最突出部分之间的 距离，/mm， t 200mm 3）双轨线路中心线间距S ： A1 /2+ t 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 P66表5—3选取； 巷道宽度的确定 1、最大运输体宽度(A1)：如电机车、矿车、绞 带输送机、刮板运输机、卡轨车等他们的最 大外沿宽度其值从P65表5-1 中查获； 2、两运输体间的宽度（电机车牵引t）：分对 开时（≮0.2m），装载点（≮0.7m ）与摘挂 钩位置（≮1.0m） ；此参数增加0.1-0.2m 既可 巷道宽度的确定 3、运输体距两帮的距离(a、C）人行道侧C ：一般 自道渣面起1.6m（≮0.8m），综采（≮1.0m），人车 停靠点（≮1.0m），管道吊挂（≮1.8m）；另一侧： 一般矿井（≮0.3m），综采矿井（≮0.5m），输送机 机头机尾（≮0.7m） 4、转弯加宽：0.2～0.4m应依据围岩性质、巷道 用途、断面形状、支护方式、压力大小、变形量确 定 两侧侧具体增加值值一般为为：拱形巷道增加50-150mm， 梯形与矩形巷道增加100-200mm； 如何确 定轨道 中心距 n确定方法： n1、确定S：直线线段S=A1+t，湖南多数 A1=1060mm，t≮200mm，故S=1300mm；在 采区装车车站或摘挂钩钩地点先定t，再定S。
n2、确定b1，b2：因为为C＞a基本上是500mm左右， 所以轨轨道应应偏向非行人道侧侧500mm，则则b1 = S/2+250 mm=650+250=900mm， b2 = S/2 －250 mm=650－250=400mm n3、确定B： B=a+2A1+t+C=（300-400） +2×1060+（200-300）+（800-900） =340+2120+240+900=3600 二、巷道的净高度 （一）简介 1．矩形、梯形巷道：自渣面或底板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：自渣面至拱顶内沿或锚杆露出长度终 端的高度 主要是确定净拱高和自底板起的墙高H=h0+h3-hb H—净高；h0—拱高；h3—墙高；hb—道碴高度（160～ 200） He、hd—两边底板以下深度 he =喷浆与砌碹分别为 ≮100和200，hd应比水沟深100 h4 h5≮1800 二、巷道的净高度 ⑴拱高h0常与巷道净宽的比来表示（高跨比） ：半圆拱：h０=R=B/2；三心拱：h０=B/3， 2B/5；圆弧拱： h０=B/3 ⑵墙高h3自巷道底板至拱基线的距离： 架。