井巷工程 3 1巷道断面设计

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1、引 子(1)净断面应该满足哪些要求？(2)净断面、掘进断面（设计和计算）的区别？(3)断面设计的内容和步骤？第一节 矿井巷道类型与断面形状第二节 巷道断面尺寸第三节 水沟设计和管线布置第四节 巷道断面设计示例2 2 巷道断面设计巷道断面设计一、巷道断面设计原则设计的原则：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，减小断面，取得最佳的经济 效果，有利于快速施工。 设计主要内容：选择断面形状和确定断面尺寸。2 2 巷道断面设计巷道断面设计二、巷道断面设计的步骤1.选择巷道断面形状; 2.确定巷道净断面尺寸，并进行风速验算；3.根据支护参数和道床参数计算出巷道的设计掘进断面尺寸 ，并

2、按允许的超挖值求算出巷道的计算掘进断面尺寸；4.布置水沟和管缆；5.绘制巷道断面施工图，巷道特征表、每米工程量及材料消 耗量表。第一节 煤矿巷道类型与断面形状一、煤矿巷道类型1 按照巷道用途划分（1）为开采水平服务的巷道：运输大巷、主石门等（2）为采区服务的巷道：采区集中巷、采区山下山等（3）为采煤工作面服务的巷道：工作面运输、回风平巷等（4）联络巷：连接2条或3条以上的短巷。（5）硐室：变电所、水泵房、绞车房等（6）交叉点井 巷 工 程2 按照巷道层位分 （1）岩石巷道 （2）半煤岩巷道 （断面岩石的面积在1/5-4/5) （3）煤层巷道（断面煤层的面积在4/5以上)二、巷道断面形状 分类：

3、（一）折线型：矩形、梯形、不规则形；（二）曲线型：直墙拱形(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。巷 道 断 面 形 状二、影响巷道断面形状选择的因素 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 ）； 矿区富有的支护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）；木支架、工字钢支架和钢筋混凝土-梯形和矩形； U型钢支架或砖 石、喷射混凝土-曲线断面；锚杆支护-任何形状的断面。 掘进方法和设备（对于巷道断面形状的选择也有一定影响）； 岩石平巷-钻爆法；全断面掘进机组-圆形巷道

4、。 需风量大的矿井，选择通风阻力小的断面形状和支护方式，有利于 安全和具有经济效益。巷道巷道地压大小和方向与断面形状的选择与断面形状的选择一、巷道净宽度B的确定二、巷道的净高度H 三、巷道的净断面积S四、巷道风速V的验算五、巷道的设计掘进断面积和计算掘进断面积3.2 巷道断面尺寸（1）直墙拱形巷道的净宽度 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 巷道两侧内壁或锚杆露出长 度终端之间的水平间距。（3）梯形巷道的净宽度 1）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； 2）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。 煤矿

5、安全规程要求的安全距离 见表3-1一、巷道净宽度B的确定Ba十2A1十c十t （2.1）A1运输设备的最大 宽度(表2.2)，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。（以直墙拱形巷道为例）： 一、巷道净宽度B的确定煤矿安全规程（2016）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0.5

6、m）。（二）巷道内安设输送机（皮带）时，输送机与巷帮支护的距 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。（三）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。（四）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。煤矿安全规程 （2016）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

7、 第二十二条的要求。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。 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；电机车运输时曲线两端直线段 加宽长度为3m。巷道曲线段加宽双轨巷道线路中心距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1-2或表2.3选取；表 12 双轨巷道轨道中心距数值， mm运输方式直线部分曲线部分1t或0.5t矿车120013001.5t矿车130016

8、003.0t矿车16001800600mm轨距电机车13001600900mm轨距电机车16001900巷道净宽度的总体规定1）拱形断面：(1)主要运输巷道：综采：3.0m；其它：2.2m。(2)其它巷道： 2.0m2)矩形断面： 2.0m3)梯形巷道：顶部一般要求 1.8m，具体可根据标准顶梁尺寸 和柱腿斜角来推算规定处的净宽度。此外还应满足如下规定 ：巷道的净宽度必须满足自道碴面起1.6m范围内，人行道宽度 0.8m。按公式（3-1）计算的B值按照“只进不舍”的原则，以0.1m进 级。无轨（胶轮车）运输巷道的净宽度主要根据通风、行人选取。1）主要运输巷道：(1) 人行道：1.2m；另外一侧

9、：0.5m。(2)列车对开间距： 0.5m2)其它巷道：人行道：0.8-1.0m；另外一侧：0.3-0.5m 。3)转弯和交叉处，根据无轨运输车转弯半径、运输间距 确定。二、巷道的净高度 1）矩形、梯形巷道：自碴面或底板到顶梁或顶部喷层 面、锚杆露出长度终端的高度。表3.42）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 拱高和自底板起的墙高。H=h0+h3-hbH拱形巷道净高；h0拱形巷道拱高；h3拱形巷道墙（壁）高 ；hb巷道内道碴高度。煤矿安全规程第二十一条 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

10、运输巷和主要风巷的净高，自轨面起不得低于2m 。 （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。2）拱形巷道净高（1） 拱高h0常与巷道净宽的比来表示（高跨比）：半圆拱：h=R=B/2；圆弧拱： h=B/3；煤矿多用0.4B；提高圆弧拱的受力性能。（2） 墙高（壁高）h3自巷道底板至拱基线的距离。(2) 拱形巷道壁高设计要求： (1) 架线电机车导电弓子顶端两切线交点处与巷道拱壁间 最小安全间隙n；(

11、2) 管道的装设高度；(3) 人行高度要求j；(4) 1.6m高度人行道宽度C；(5) 设备上缘至拱壁间最小安全间隙C 。计算壁高h3，然后取大值。“只进不舍，0.1m进级”关于巷道的净高度：（1） 一般来说，对于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；（2） 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，但在人行 道范围1.8m以下，不得架设管线和电缆。（3） 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(续) 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

12、面积：S(B1+B2)H/2；B1、B2巷道顶梁、底板处净宽；H巷道净高。3）半圆拱巷道净断面积：SB(0.39B+h2)h2碴面起的巷道壁高。4）圆弧拱巷道净断面积：SB(0.24B+h2)h2碴面起的巷道壁高。5）三心拱巷道净断面积：SB(0.26B+h2)h2碴面起的巷道壁高。三、巷道的净断面面积四、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。 四、巷道风速验算 表 2 井巷中的允许风流速度巷井名称允许风速/(m/s)最低最高无提升设备的风井和风硐15专为升降物料的井筒12风桥10升降

13、人员和物料的井筒8主要进、回风巷8架线电机车巷道1.08运输机巷，采区进、回风巷0.256采煤工作面、掘进中的煤巷和 半煤岩巷0.254掘进中的岩巷0.154其他通风人行巷道0.15五、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 （一）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。支护形式过去，棚式支架和砖石、混凝土砌碹是支护的主要形式。近来，锚喷支护和金属支架尤其锚喷支护已成为主要支护 形式。支护参数通常根据巷道的类型和用途，巷道服务年限，围岩的物理 和力学性质以及支架材料的特性、来源等因素，综合分析选 择合理的

14、支护形式。支护形式确定后，即可进行支护参数的 选择。支护参数是指各种支架的规格尺寸，如U型钢的型号、 锚喷支护的锚杆类型、长度、直径、间距和排拒，喷射混凝 土的厚度与标号等。（二）道床参数的选择道床参数：钢轨型号、轨枕规格和道碴厚度。钢轨型号简称轨型，是根据巷道类型、运输方式及矿车容积 和轨距来选取。轨型是以每米长度的质量来表示，如15、22 、30、38kg/m 等。轨枕：轨枕的类型和规格应与选用的钢轨型号相适应。 道床：一般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2030mm为宜。 （二）道床参数的选择钢轨型号轨枕规格常用道床参数常用道床参数，mm钢轨 型 号（ kg/m)主要

15、运输巷道，19以下斜巷中巷及15上山、下山道床总 高度h c道碴高 度h b碴面至 轨面高h a道床总 高度h c道碴高 度h b碴面至 轨面高h a2236020016015320180140270140130（三）巷道的设计掘进断面积 巷道的净断面尺寸加上支架参数和道床参数便可得到巷道的设 计掘进尺寸，从而求得巷道的设计掘进断面积。半圆拱巷道的设计掘进断面积：S1=B1（0.39B1+h3）； B1拱形巷道掘进宽度；h3墙高；圆弧拱巷道的设计掘进断面积： S1=0.24B2+1.27BT+1.57T2+B1h3；B巷道净宽；T墙厚；梯形巷道的设计掘进断面积：S1=（B3+B4）H1/2；B

16、3、B4顶梁、底梁设计掘进宽度；H1设计掘进高度。（四）巷道的计算掘进断面积 考虑到巷道在施工内出现超挖观象，因此，设 计掘进断面尺寸应加上允许超挖值，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。2.2 巷道断面尺寸五、巷道断面尺寸计算公式梯形巷道断面尺寸和工程量、材料消耗计算公式，如表 2.4所示。（47页）半圆拱巷道断面尺寸和工程量、材料消耗计算公式，如 表2.6所示。 （52页）圆弧拱巷道断面尺寸和工程量、材料消耗量计算公式， 如表2.7所示。 （54页） 贵州省要求l根据贵州省安监局和煤监局黔安监办2011205号文 件：l1.选用综采工艺的，运输巷净断面不得小于 12m2，回风巷净断面不得小于10m2。l2.选用高