井巷工程 第十一章 硐室及交岔点设计课件

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1、1,2020/9/9,井巷工程,第十一章硐室及交岔点设计,2,2020/9/9,第一节 井下主要硐室设计,第二节 硐室施工,第三节 平巷交岔点设计与施工,第十一章硐室及交岔点设计,3,2020/9/9,第一节 井下主要硐室设计,硐室有立井硐室、斜井硐室，井底车场硐室以及采区硐 室等等。各种硐室由于用途不同，其断面形状及规格尺寸亦 变化多样，但是它们设计的原则和方法基本上是相同的。 一般首先根据硐室的用途，合理选择硐室内需要安设的 机械和电气设备，然后依据已选定的机械和电气设备的类型 和数量，确定硐室的形式及其布置，最后再根据这些设备安 装、检修和安全运行的安全间隙要求以及硐室所处周岩稳定 状况

2、确定出硐室的规格尺寸和支护结构。有些硐室还需要考 虑防潮、防渗、防火和防爆等特殊要求。,4,2020/9/9,一、箕斗装载硐室与井底煤仓的设计,箕斗装载硐室与井底煤仓的布置形式 中小型矿井广泛采用箕斗装载硐室（单侧式）与容量较 小的倾斜煤仓直接连接的布置形式（图8-1）； 大型矿井，多采用一个直立煤仓通过一条装载胶带输送机与箕斗装载硐室（单侧式）连接（图8-2）； 特大型矿井，往往采用多个个直立煤仓通过一条或两条 装载胶带输送机与箕斗装载硐室（单侧式或双侧式）连接 （图8-3）。,5,2020/9/9,6,2020/9/9,7,2020/9/9,8,2020/9/9,箕斗装载硐室 1位置 布置

3、在没有含水层、没有地质构造、围岩坚固处，以便 施工与维护。 一般当大巷采用矿车运输，硐室位于井底车场生产水平 之下； 当采用胶带输送机运输时，硐室就位于生产水平之上。 2箕斗装载硐室的形式 同侧装卸式和异侧装卸式； 通过式与非通过式； 单侧式（硐室位于井筒一侧）和双侧式 ；,9,2020/9/9,10,2020/9/9,11,2020/9/9,12,2020/9/9,3箕斗装载硐室的断面形状及尺寸 箕斗装载硐室的断面形状多用矩形，当围岩条件较差，地压较大时可以采用半圆拱形。 箕斗装载硐室的尺寸，主要根据所选用的装载设备型 号、设备布置、设备安装和检修，以及考虑人行道和行人梯 子的布置要求来确定

4、。,13,2020/9/9,4箕斗装载硐室的支护 箕斗装载硐室的支护，有素混凝土支护及钢筋混凝土 支护两种。其支护厚度取决于硐室所处围岩的稳定性和地压 的大小。,14,2020/9/9,15,2020/9/9,井底煤仓设计 1煤仓的形式及断面形状 倾斜煤仓 直立煤仓 随着矿井开拓布置的改革， 出现了水平煤仓。 煤仓的断面形状有圆形、矩形及 半圆拱形等三种。 2容量计算,Qd矿井平均日产量； 1.15为矿井生产不均衡系数； 1.20提升能力富裕系数； 14每日提升时间，h。,3煤仓支护,16,2020/9/9,二、推车机翻车机硐室与卸载硐室,推车机翻车机硐室 1硐室的位置,17,2020/9/9

5、,2硐室的形式与布置 根据矿车进车方向不同，硐室可分为左侧式和右侧式。 根据电机车是否从翻车机旁通过，硐室可分为通过式 与非通过式。,18,2020/9/9,3硐室断面形状及支沪 硐室一般采用半圆拱，混凝土支护，当围岩稳 定，不淋水可采用锚喷支护；当围岩较差时，可采 用锚喷加混凝土的联合支护。 硐室拱顶安设的支承横梁，和起吊梁，在翻车机 上方的为2430号工字钢；在推车机上方的为24号 工字钢。 硐室轨面以下地沟与设备基础须用C15以上的混 凝土浇注100200厚。,19,2020/9/9,卸载站硐室的设计 1卸载站的结构 1）支承托辊： 2）卸载曲轨和复位曲轨： 3）支承钢梁： 4）卸载坑：

6、,1-底卸式矿车,2-车轮 3-缓冲器 4-卸载轮 5-卸载曲轨 6-卸载坑 7-托辊,20,2020/9/9,2卸载原理,21,2020/9/9,3硐室的布置形式 1）非通过式卸载站硐室。 2）通过式卸载站硐室。 3）卸载站与翻车机联合布置硐室。,4硐室尺寸确定 1）硐室长度 2）硐室宽度 3）硐室高度,5硐室断面形状与支护 硐室断面形状多为半圆拱形。 硐室支护一般采用混凝土、锚喷支护、锚喷加混凝土或 钢筋混凝土联合支护。卸载坑两侧直墙采用钢筋混凝土，进 出车两侧用钢筋混凝土浇灌并铺设辉绿岩铸板。,22,2020/9/9,马头门通常指副井井简与井底车场连接部分的一段断 面扩大部分的巷道称马头

7、门，是副井系统的主要硐室之一。 马头门形式 双面斜顶式（a） 双面平顶式（b）,三、副井马头门,马头门平面尺寸,马头门平面尺寸包括长度和宽度。 马头门的长度通常指井筒两侧对称道岔基本轨起点之间的距离， 马头门的宽度，主要取决于井简装备及选用的罐笼布置方式和两侧人行道宽度。,23,2020/9/9,1马头门长度的确定,2马头门宽度的确定,B=S+2A,24,2020/9/9,3马头门高度的确定,Hmin下放最长材料时，马头门需要的 最小高度，m； L下放材料最大长度，一般L=12.5m； W井筒下放材料的有效弦长； D井筒净直径，m； 下放材料时，材料与水平面的夹 角，其值按下式计算：,4马头门

8、断面形状及支护,25,2020/9/9,四、中央水泵房的设计,中央水泵房由泵房主体硐室、配水井、吸水井、配水 巷、管子道及通道组成。中央水泵房和水仓构成了中央排 水系统。,吸入式中央水泵房设计,1泵房的位置,26,2020/9/9,2配水井、配水巷和吸水井的布置 配水井、配水巷和吸水井构成配水系统 。,27,2020/9/9,3主体硐室的设备布置 1）水泵,2）排水管 根据矿井正常和最大涌水量，选择排水管直径和趟数。,3）电缆 电缆敷设有沿墙悬挂和设电缆 沟两种方式。前者使用与检修方 便，但长度增加，弯头多。所以 目前多采用后者。,4）电气设备,5）起吊和运输设备,28,2020/9/9,4.

9、主体硐室尺寸的确定,1）硐室长度的确定,1）硐室长度的确定,2）硐室宽度的确定,3）硐室高度的确定,4）设备基的尺寸,29,2020/9/9,5主体硐室断面形状及支护 主体硐室断面形状一般采用半圆拱和三心拱。硐室现 多用混凝土支护 。 6管子道与通道设计要求,1)管子道。,2）泵房通道是泵房主体硐 室与井底车场的连接通道。,3）泵房与中央变电所之间应设防火铁门，墙上也要设电缆套管，,30,2020/9/9,压入式水泵房的设计特点,潜水泵水泵房(泵井),31,2020/9/9,五、水仓设计,水仓的位置与布置形式 1水仓的位置 2水仓的布置形式,32,2020/9/9,水仓容量、长度和断面尺寸的确

10、定 1容量的确定 根据煤矿安全规程有关规定，按以下情况分别确 定： 1）当矿井正常涌水量小于或等于1000m3/h时，,Q容主要水仓的有效容量，m3； Q0矿井正常的有涌水量，m3/h；,2）当矿井正常涌水量大于1000m3/h时,2长度和断面的确定 水仓的长度（主仓+副仓）可按下式计算：,33,2020/9/9,水仓纵断面的计算,1水仓起点的标高hc；水仓终点的标高hA，得hc、hA两点高差H。 2水仓底板有i=0.0010.002的坡度。斜向竖曲线半径R取912m。 3斜巷倾角=1820为宜。 4曲线半径R，一般取为912m。 5水仓终点的底板标高最多只能比水泵房底板标高低4.55.0m，

11、水 仓的顶板标高必须比水仓入口处水沟的底板低，否则水仓不能灌满。 6为简化计算，取水仓最低点为竖曲线的切线交点B，它与实际最 低点D只有微小误差,34,2020/9/9,水仓的纵断面参数可按下式计算： 水仓终点A与水仓最低点B的高差,L水仓起点与终点的水平投影长度，m； R清理斜巷的竖曲线半径，R=912m； 清理斜巷的倾角，一般为820； i水仓的坡度，一般为0.0010.002； H水仓的起点与终点的标高差，m。,35,2020/9/9,水仓起点C与水仓最低点B的水平投影长度,水仓断面形状及支护,水仓终点A与水仓最低点B的水平投影长度,36,2020/9/9,第二节 硐室施工,一、硐室施工

12、特点,1硐室的断面大而且变化多，长度则比较短，使得大 型施工机械在此施展。 2硐室往往与其他硐室、巷道相毗连，加之硐室本身 结构复杂，故其受力状态比较复杂且不易准确分析，施工难 度较大，若围岩稳定性差，则更须注意施工安全。 3硐室的服务年限长，工程质量要求高，不少硐室还 要浇筑机电设备的基础、预留管线沟槽、安设起重梁等，故 施工时要精心安排，确保工程规格和质量。,37,2020/9/9,二、硐室围岩的稳定性分析,1硐室围岩稳定性的力学分析方法 当围岩应力没有超过岩体的强度时，围岩处于弹性变形 阶段，围岩是稳定的；当围岩应力超过岩体强度时，围岩开 始破坏失去稳定性。 根据莫尔强度理论各向同性均质

13、岩体的不稳定条件：,剪切面与最大主应力的夹角为：,岩体具有结构面时，其破坏取决于结构面的产状特征，此时不稳定的条件为:,c1 结构面的摩擦角。1结构面的摩擦角。,38,2020/9/9,2硐室围岩稳定性的地质分析方法 1）产状平缓的薄层或与中厚层相间存在时，顶板处的薄 层极易塌落（图8-31）。如果垂直于层面的节理发育更会扩 大塌落的范围（图8-32）。,39,2020/9/9,如岩层由平缓变为倾斜产状时，在垂直于层面的节理作 用下，顶板塌落的范围变大，此时还可能引起两帮岩体的塌 落（图8-33） 。,40,2020/9/9,以上几种塌落方式取决与层面的连结强度和节理的发育 程度。根据层面，节

14、理情况可以圈定不稳定岩体的大致范 围，一般来说这类岩体尚属稳定，只要施工注意，并及时支 护，就不会引起围岩的过多塌落。在这类岩层中采用锚喷支 护是很有效的,41,2020/9/9,2）平缓厚层状岩体在构造应力作用下水平面上山现X 型节理或断裂的情形（图8-34）。 平缓岩层发展到倾斜状态时，沿平面X型断裂还会发育 一组张性断裂，其走向大体上与硐室轴线平行，在侧面也还 会产生X型断裂，其走向大体上与硐室轴线垂直(图8-35)。,从以上两种情况可以看出硐壁、特别是硐顶分离体是否出现以及可能出现的形状等均取决于构造节埋的延展性，连续性和密集程度。延展大、连续性强的断层和大型裂隙对硐室围岩隐定性的影响

15、极为显著，它往往是硐室失稳的主要原因。,42,2020/9/9,3）断层破碎带及其它大型软弱结构面一般容易形成高的 塌落拱。 结构面的走向与硐室轴向平行或接近平行时，两条倾向 相反、连续性强的断层或裂隙将形成“”型塌落拱（8-36）。,两组高倾角裂隙或断层虽不相交、但被另一组缓倾角的 结构面所穿割时，可能形成不同形状的“”形塌落拱(图8-36),43,2020/9/9,4）两组倾向相反的结构面互相切割在拱顶也会出现分 离体，但因裂隙不互相贯通，故限制了它的发展。塌落拱的 高度与裂隙面的紧密程皮有关。这种顶板局部落石的破坏方 式，在硐室中是大量出现的(图8-37)。,44,2020/9/9,5）

16、 硐壁的滑移也是造成硐室失稳的原因之一，其稳 定性主要受高倾角的软弱结构面所控制。图8-38所示的是硐 壁岩体在两组裂隙作用下所出现的分离体的形状。,45,2020/9/9,以地质分析为基础的硐室围岩稳定性的判断方法，适 用在岩体强度由结构面及其组合关系所决定的坚硬岩体。对 软弱岩体或经受强烈地质构造运动作用的破碎岩体，由于岩 体本身强度不高，结构面的作用已居于次要地位，决定此种 岩体的变形和破坏特征可按散体介质处理。通常岩石f23 时，即可视为软弱岩体。,46,2020/9/9,3围岩松动圈支护理论对围岩的稳定性分析 巷道开挖后，围岩受力状态由三向变成了近似两向，造 成岩石强度较大幅度地下降。如果围岩中集中的应力值小于 下降后的岩石强度，围岩处于弹塑性状态，围岩自行稳定， 不存在支护问题；如果相反，围岩将发生破坏，这