nA第三章巷道断面设计知识讲解

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1、第三章 巷道断面设计,本章重点内容： 1、掌握井下常用巷道断面形状，了解巷道断面施工图标准设计编制的原则和内容。 2、学会巷道断面设计方法、会计算巷道断面工程量和材料消耗量。 巷道断面设计的原则： 1、要满足生产的需要； 2、保证使用的安全； 3、符合施工要求； 4、取得最佳经济效果；,巷道断面设计的内容 1选取巷道断面形状； 2确定巷道断面尺寸； 3对巷道内的设备、管线、水沟进行布置； 4计算工程量和材料消耗量； 5按规定比例绘制断面施工图； 巷道断面设计的指导文件 1国家安全局颁布的煤矿安全规程； 2原煤炭部编制、国家建委批准的矿山井巷工程施工及验收规范 3国家颁布的环保和劳动保护文件；

2、4国家预算定额标准；,第一节 巷道断面形状,曲边形,一断面形状,折边形,二巷道断面形状选择的依据 1岩石性质； 2地应力的大小和方向（巷道所处的位置）； 3巷道的用途和服务年限； 4支护材料和支护方式； 5掘进方式和掘进设备； 直墙半圆拱形巷道占825，其它断面形状仅占175；选择巷 道断面形状时，应综合考虑，全面分析。,二 .巷道净高度的确 定（道渣面至拱顶） H=h0+h3-hb (3-2) 式中: H-拱形巷道的净高 度,m; h0 -拱形巷道的拱 高,m; h0B/2 h3-拱形巷道的墙 高,m;根据公式进行计算得 到h3 ； hb-拱形巷道内的 道渣高度,m ; 查表37 得 到 ；

3、 180，200mm；,第二节 巷道断面尺寸,1.拱高h0的确定： 直墙半圆拱形巷道： h0B/2； 三心拱、圆弧拱： h0B/3、 h02B/5 2.墙高h3的确定： （1）按电机车导电弓子要求 （2）按管道敷设高度； （3）按行人高度； （4）按16m高度处行人宽度 要求 （5）按运输设备上缘距拱壁 的安全间隙 分别计算后，取其中的最大 者。,按架线电机车导电弓子要求计算（导电弓子距拱壁的安全间隙 n200） 式中： h4架线电机车导电弓子距轨面的高度，mm；2022m； hc道床总高度， mm； hc360；320mm； R半圆拱的拱半径， mm ；R B/2； n导电弓子距拱壁 的安全

4、间隙，300； k导电弓子宽度之 半； k7182 359，取360mm； b1轨道中心线距 巷道中心线的宽度； b1B/2a1,h,三.巷道的净断面面积 1 .半圆拱形巷道的净断面面积: S=B(0.39B+h2) (3-3) ；表38中图 2. 圆弧拱形巷道的净断面面积: S=B(0.24B+h2) (3-4) （hoB/3， R0542B，13446） 3.梯形巷道的净断面面积: S=(B1+B2) H/2 (3-5) 四.巷道风速验算 v=Q/S vmax (3-6) 式中: v-通过该巷道的风速,m/s; Q-通过该巷道的风量,m/s; S-巷道的净断面面积,m; vmax-允许通过

5、该巷道的最大风速,m/s;,第二节 巷道断面尺寸,第二节 巷道断面尺寸,五.巷道设计掘进断面和计算掘进断面面积 (一)巷道设计掘进断面面积（包括支护参数在内的断面） 1.支护参数的确定； 2.道床参数的选择； 3.巷道设计掘进断面: (1)半圆拱形巷道设计掘进断面面积 S1=B1(0.39B1+h3) (3-7) (2)圆弧拱形巷道设计掘进断面面积 S1=0.24B+1.27BT+1.57T+B1h3 (3-8) (3)梯形巷道设计掘进断面面积 S1=(B3+B4) H1/2 (3-9) 式中符号意义见图3-3,图3-4和表3-8,3-9,3-10;,第二节 巷道断面尺寸,(二)巷道计算掘进断

6、面面积 巷道设计掘进断面尺寸加上允许的掘进超挖量 (75mm),即可求出巷道计算掘进断面尺寸. 六.拱形巷道断面尺寸计算公式: 直墙半圆拱形巷道断面计算公式 见表3-8; 直墙圆弧拱形巷道断面计算公式 见表3-9; 梯形巷道断面计算公式 见表3-10;,第三节 巷道断面内水沟设计和管线布置,一.水沟设计 (一)水沟断面形状; 见图3-6,3-7; (二)水沟坡度: 3-5; (三)水沟技术特征表, 见表3-11;,第三节 巷道断面内水沟设计和管线布置,二.管线布置 1.管道既可布置在人行道一侧,也可布置在非人行道一侧 。管道可采用管墩、托架固定或锚杆吊挂。若管路布置在 人行道一侧,其下部距水沟

7、盖板的垂高不低于1.8m。 2.在架线式电机车运输的巷道内,管路不宜直接放置于巷 道底板上,以免电流腐蚀管道。a0.2m。 3.通讯电缆和电力电缆不宜设在巷道同侧若设在同侧时 ,通讯电缆应该设在电力电缆上方0.1m以上的距离处。 4.高压电缆和低压电缆同侧敷设时,间距应该大于0.1m以 上。高压电缆之间,低压电缆之间应该保持50mm间距。 5.电缆和管道同侧敷设时,电缆要悬挂在管道上方,间距 应该大于0.3m以上。 6.电缆悬挂高度为1.5-1.9m,悬挂点间距不大于3.0m。 电缆与运输设备间隙 a0.25m。,第四节 巷道断面设计示例,例题：某煤矿，年设计能力90万t，矿井属于低瓦 斯矿井

8、，中央分列式通风，井下最大涌水量为320m/h。 通过该矿第一水平东翼运输大巷的流水量为160m/h，采 用ZK106/250架线式电机车牵引15 t矿车运输。该大巷 穿过中等稳定的岩层，岩石坚固性系数 f46，大巷需 通过的风量为28m/s。巷道内敷设一趟 200mm的压风管 和一趟 100mm的供水管。试设计该运输大巷直线段的断 面。设计步骤如下：,第四节 巷道断面设计示例,一.选择巷道断面形状: 根据煤矿设计规范规定，年产90万t的矿井，第一水平运输 大巷的服务年限在20年以上，600mm轨距的双轨运输大巷净宽应 在3m以上，为中等稳定的围岩，故选用管缝式锚杆和喷射混凝土支 护， 选用直

9、墙半圆拱形断面。 二.确定巷道断面尺寸: (一)确定巷道净宽度B 查表31 可知 ZK10-6/250 型电机车： 宽度：A1=1060mm, 高度：h11550mm; 1.5t矿车宽度： 宽度：A21050mm , 高度：h21150 mm.,第四节 巷道断面设计示例,根据煤矿安全规程,取人行道宽度C840mm,非人 行道一侧 间隙 a400mm.又查表32知,本巷道双轨中心 距 b1300mm, 则两电机车之间安全间隙为: 1300(1060/21060/2)240mm; 巷道净宽为: Ba1bc1(4001060/2)1300(1060/2840) 3600mm; (二)确定巷道拱高ho

10、 半圆拱形巷道拱高h0B/23600/21800mm; 半圆拱半径Rh01800mm;,第四节 巷道断面设计示例,(三)确定巷道壁高h3 1.按架线电机车导电弓子要求确定h3 由表33中公式得: h3h4hc(Rn)(Kb1); 式中：h4轨面起电机车架线高度，取h4 2000； hc道床总高度，查表37得： hc360， hb200； n300， K718/2359，取K360；经计算得: h32000360 (1800300)(36018001060/2400);,236085855150145mm； 2.按管道装设要求确定h3 h3h5h7hbR(KmD/2b2) 式中：h5道渣面到悬吊

11、管路底面距离，取1800 h7管路悬吊高度，取900； hb查表得200； K计算得360mm； m导电弓子外缘距管路的距离，取300； D管路外径，已知D200； b218001060/2840430； 经计算得: h31800900200 1800（360300100430） 290013505 15495mm;,3.按人行高度要求确定h3 h31800hbR(Rj) 式中：1800人的高度； hb查表得200； j在1800mm高度处人距拱璧的间隙，规 定j100；取j100； 经计算得: h3 18002001800（1800100） 2000591614084mm; 根据以上计算，取

12、巷道壁高1800mm; 则巷道全高:H180018002003400mm;,第四节 巷道断面设计示例,(四)确定巷道净断面面积S和净周长P; SB(0.39Bh2) 经计算得:S108 m ;P12.5 m; (五)用风速校核巷道净断面面积 已知通过大巷的风量Q28m/S,代入公式(36)得: vQ/S2.568m/S;校核合格; (六)选择支护参数： 根据工程类比法取锚杆参数： 18m；M08m；M08m； 喷射厚度：100mm；支护厚度：100mm； (七)选择道床参数： (八)确定巷道掘进断面尺寸:由表38公式计算得: 巷道设计掘进宽度:B1B2T3800mm; 巷道计算掘进宽度:B2B

13、123950mm; 巷道设计掘进高度:H1H hb T 3700mm; 巷道计算掘进高度:H2H13775mm;,第四节 巷道断面设计示例,巷道设计掘进断面面积: S1B1(0.39B1h3) 12.5m; 巷道计算掘进断面面积: S2B2(0.39B2h3) 13.2m; 三.布置巷道内水沟和管线 已知巷道通过水量160m/h,水沟坡度3;查表311知: 水沟规格为400400 mm,其净断面面积0.16m,其掘进 断面面积0.203m;每米水沟盖板用钢筋1.633Kg,混凝土用 0.276m;水沟砌筑用混凝土0.133m;管路悬吊于人行道上 部,电力电缆挂在非人行道一侧,通讯电缆挂在管子上

14、方,如 图38所示. 四.计算巷道掘进工程量 由表38计算公式得:,第四节 巷道断面设计示例,每米巷道计算掘进体积: V1S21 13.2m; 每米巷道墙脚计算掘进体积: V2201(T)1 02（010075）0.04m; 每米巷道拱与墙喷射材料消耗: V3157(B2T)T2h3T10.96m 每米巷道墙脚喷射材料消耗: V40.2T1 0.20.110.02m; 每米巷道喷射材料消耗： V5V3V40.960.020.98m; 每米巷道锚杆材料消耗: N2(P1/2M）1 / M; 式中: P1计算锚杆消耗周长； P11.57B26.2m; M锚杆间距, M0.8m; M锚杆排距,M M0.8m;,故:P1/2M6.2/1.63.8754,根; N(241)/0.811.3 根; 折合重量22.52Kg; 每排锚杆数为:N0.811.30.89根; 每米巷道的粉刷面积:Sn1.57B32h2; 五.绘制巷道断面施工图,编制巷道特征表、每米巷道掘进工程量表和材料消耗量表; 巷道断面施工图按1:50绘制;附上工程量和材料 消耗量表; Sn=9.1m；,第四节 巷道断面设计示例,3600,