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1、1,2019/1/10,井巷工程,第十一章 交岔点及硐室施工,2,2019/1/10,11.3 硐室施工,11.2 交岔点施工,11.1 交岔点与硐室的特点,第十一章 交岔点及硐室施工,3,2019/1/10,11.1 交岔点及硐室施工,交岔点 与巷道相交或分岔地点处的那段巷道。 硐室 位于井底车场,为煤矿井下各种用途服务而开凿的地下空间,如马头门、水泵房、变电所、箕斗装载硐室、翻笼硐室等。 交岔点及硐室的特点: (1)硐室规格尺寸大; (2)工程质量要求高; (3)施工难度大。,4,2019/1/10,11.2 交岔点施工,11.2.1 交岔点类型 11.2.2 道岔的概念 11.2.3 交
2、岔点支护范围、工程量及材料消耗量 11.2.4 交岔点施工 11.2.5 交岔点施工实例,5,2019/1/10,11.2.1 交岔点类型 交岔点是指巷道相交或分岔的地点,其类型如图11-1所 示。,6,2019/1/10,按支护方式不同交岔点可分为简易交岔点和碹岔式交岔点。碹岔式交岔点按结构形式可分为牛鼻子交岔点和穿尖交岔点两类,如图11.2所示。,7,2019/1/10,井下窄轨线路的基本知识,曲线线路 1.最小曲线半径:最小曲线半径R应根据车辆运行速 度V以及车辆轴距SB大小来确定。 1.5m /s,R不小于10 SB; V3.5m /s,R不小于15 SB; 90 R大于(1015)
3、SB 如为列车运行,则应以机车 或矿车的最大轴距来计算,取以 米为单位的整数值。 R常用值:9m、12m、15m、 20m、25m、30m 、35m 、 40m 等。,8,2019/1/10,2曲线的轨距加宽 1)轨距 是指直线线路上两条钢轨轨头内缘之间的距离SP,2)轮距 两车轮轮缘外侧工作边的 距离SW 3)X 轨距、轮距之间的距离,一般为10,9,2019/1/10,4)轨距加宽 图8-52是车辆在直线和曲线线路上运行状态图。,曲线的轨距加宽值,轨距加宽的方法是,外轨不动,将内轨向曲线中心移动,逐渐加宽或逐渐减小的直线段距离(也称缓和线)为d1=(100300),10,2019/1/10
4、,3.曲线的外轨抬高 当车辆在曲线轨道上运行时,如果内、外轨仍在同一平 面上,由于存在着离心力,作圆周运动的车辆通过车轮轮缘 就要向外轨挤压;增加了钢轨磨损和运行阻力,严重时车辆 就要向外翻或出轨。,图8-54为外轨抬高计算示意图。,外轨抬高的方法是垫厚外轨下面的道渣。值。外轨抬高的渐变段距离d2(100300)h,11,2019/1/10,4双轨曲线线路轨中心距的加宽,当车辆在曲线段运行时,为防止双向行驶的车辆相撞,双轨曲线线路的轨道中心距应适当加宽,如图8-55所示为曲线段车体的外伸 和内移 。,L车辆长度,m; SB车辆轴距,m; R曲线半径,m。,12,2019/1/10,11.2.2
5、 道岔的概念,(1)道岔的构造,道岔的构造如图所示,它主要有岔尖、基本轨、辙岔、护轮轨、转辙器等部件构成。,1岔尖;2基本轨;3辙岔;4护轮轨;5拉杆;6转辙器,道岔是使车辆由一条线路转驶到另一条线路的装置,它是交岔点轨道运输线路连接系统中的基本元件。,13,2019/1/10,14,2019/1/10,(1)岔尖是道岔的最重要的零件,它的作用是引导车辆向主线或岔线运行。 (2)辙岔由岔心和翼轨铆接或焊接而成,其作用是防止矿车掉道,保证乍轮轮缘能顺利通过,并引导车辆行驶方向的一组轨道。 (3)转辙曲线是位于岔尖和辙岔之间的一段曲线。 (4)辙岔岔心角(简称辙岔角)是道岔的最重要参数。用它的半角
6、余切的1/2表示道岔号码M,即,窄轨道岔的号码M分为2、3、4、5和6号五种,按(8-24)式可求得其相应的辙岔角应分别为280420、185530、1415、112516和93138。可见,M越大,越小,道岔曲线半径R和曲线长度就越大,车辆就越平稳。,(5)护轮轨是防止车辆在辙岔上脱轨而设置的一段内轨。,15,2019/1/10,(2)道岔的类型 道岔的类型按其分岔型式可分成单开道岔、对称道岔和渡线道岔三大类型。分别以拼音字母“DK”、“DC”和“DX”表示。巷道交岔点使用的道岔是单开道岔与对称道岔,其技术特征和适用条件见表11-1。,道岔的每一种类型由按规矩和轨型不同共有五个系列,即615
7、、618、624、918和924。其中第一个数字6或9表示轨距为600或900;而后两个数字表示轨型为15kg/m或18kg/m或24kg/m。再接着写横杆连接一位数字,表示道岔号码。再接着写横杆连接一个两位的数值,表示曲率半径。,16,2019/1/10,表11-1 单开、对称道岔技术特征及适用条件,17,2019/1/10,道岔的每一个系列按辙岔号码M和道岔的曲线半径不同 又分成55个型号,如DK615-4-12、DC618-3-12、DX924-4- 1519(左)等。,在线路设计的平面图中,道岔是用计算简图表示的。,图11-2 窄轨道岔结构与计算简图对照图 (a)单开道岔;(b)对称道
8、岔; a辙岔中心至道岔起点的距离;b辙岔中心至道岔终点的距离;L道岔长度,18,2019/1/10,(c)渡线道岔,DX924-4-1519(左),19,2019/1/10,(3)道岔的选择原则 1)与基本轨的轨距相适应。 2)与基本轨的轨型相适应。 3)与行驶车辆的类别相适应。 4)与行车速度相适应。,20,2019/1/10,1)交岔点支护范围的确定,(1)锚喷支护交岔点属于煤矿井巷工程锚杆、喷浆、喷射 混疑土支护设计试行规范规定的加强支护工程,因此其锚喷参 数应按大断面最大宽度TM选取上限值。分支巷道加强支护的长度,自柱墩起35m(计算时,取为2m)。,(2) 对于砌碹交岔点,巷道净宽度
9、是由小到大渐变的,在巷道宽度变化的长度内,按最大宽度选取拱壁厚度。分支巷道拱壁厚度,按各自的净宽度选取。,(3)柱墩的宽度一般为500mm,长度一般为13m,通常取2m。对光面爆破完整地保留了原岩体的柱墩,可按支护厚度考虑,不另加长度。,11.2.3 交岔点支护范围、工程量及材料消耗量,21,2019/1/10,确定交岔点平面尺寸,就是要定出交岔点扩大断面的起 点和柱墩的位置,即交岔点斜墙的起点至柱墩的长度,定出 交岔点最大断面处的宽度,并计算出交岔点单项工程的长 度。 在设计前,应首先确定各条巷道的断面及主巷与支巷的 关系,并以下述条件作为设计交岔点平面尺寸的已知条件: 所选道岔的a、b、a
10、值,支巷对主巷的转角;各条巷道的净 宽度、B1 、B2、B3及其轨道中心线至柱墩一侧边墙的距离 b1,b2、b3。此外,尚需确定往墩的宽度(一般取500mm), 轨道的曲率半径R。 交岔点的种类很多,在表8-2中列出了六类交岔点的计算 图和计算公式。,22,2019/1/10,23,2019/1/10,24,2019/1/10,25,2019/1/10,26,2019/1/10,27,2019/1/10,28,2019/1/10,2)交岔点工程量及材料消耗量计算 一种是将交岔点按不同断面分为几个计算段,求出每段 掘进体积,然后相加(包括柱墩); 另一种是近似计算,其精度能满足工程需要,在施工中
11、 广泛应用,具体算法按下图进行。,(1)体积计算,(2)各种材料的消耗量,(3)柱墩端壁材料消耗量,(4)粉刷面积计算,(5)锚杆数量,金属网面积,29,2019/1/10,11.2.4 交岔点施工,1)稳定围岩交岔点的施工 在稳定和稳定性较好的岩层中,交岔点可采用用全断面一次掘进法,随掘随锚喷或先锚后喷,一次完成。,30,2019/1/10,2)中等稳定围岩交岔点施工 在中等稳定岩层中,或巷道断面较大时,可先将一条巷道掘出,并将边墙先行锚喷,余下周边喷上一层厚3050mm的混凝土或砂浆(岩石条件差对,可加打锚杆)作临时支护,然后回过头来再刷帮挑顶,随即进行锚喷。 采用砌碹支护的交岔点,开始以
12、全断面由主巷向支巷方向掘砌,至断面较大处,改用以小断面向两支巷掘进架设棚式临时支架维护顶板,掘过柱墩端面2m,先将此2 m砌好,然后再回过头来,由小断面向柱墩进行刷砌,最后在岔口封顶并做好柱墩端面(齐脸,迎险)。,31,2019/1/10,3)稳定性较差岩层中的交岔点施工 在稳定性较差的岩层中,可采用先掘砌好柱墩再刷砌扩 大断面部分的方法。,图11.7 稳定性较差岩层中的交岔点的施工顺序 a正向掘进;b反向掘进,32,2019/1/10,4)稳定性差的松软岩层中交岔点的施工 在稳定性差的松软岩层中掘进交岔点时,不允许一次暴露的面积过大,可采用导硐施工法如图11.8所示,图11.8 稳定性差的松
13、软岩层中交岔点导硐法施工顺序 a正向施工法;b反向施工法,33,2019/1/10,11.2.5 交岔点施工实例,1)工程概况 某矿-520m水平井底车场,巷道底板埔设300mm厚的C30混凝土,在混凝土中埋设24kg/m钢轨运输线路,轨距900mm,轨面与巷道底板平齐。 交岔点的结构形式均为牛鼻子交岔点,除煤层中的交岔点采用砌碹支护外,其余均采用锚网喷支护。锚杆采用162300mm树脂锚杆,间排距600mm600mm;金属网采用5mm钢筋焊接,网孔150mm150mm;喷射混凝土强度等级C20,喷厚200mm。 交岔点位置的岩性一般为粉细砂岩,以粉砂岩为主,具水平层理,裂隙发育,局部破碎,围
14、岩稳定性较差。,34,2019/1/10,2)交岔点施工,(1)正向施工 根据顶板的破碎程度,选用无顶后底的正台阶法施工(图11.9a)施工顺序为;如果顶板破碎,则将顶板一分为二,先施工其中一侧,然后再施工另一侧,采用一掘一支多次成巷的施工方式(图11.9b),施工顺序为I ;遇到断面大而顶板破碎情况时,则将顶板一分为三,先施工中间导硐,然后再施工两侧(图11. 9c)。,(2)反向施工 当采用反向施工时,无沿主巷施工至斜墙起点,然后再登矸挑顶刷大断面,最后施工分支巷,仍采用一掘一支多次成巷的施工方法。,35,2019/1/10,井底车场号交岔点(图11.10)长度为25. 39m,其中变断面
15、的长度为17.39m,最大断面掘进宽度10.42m,掘进高度6.31m,掘进断面53.8,最小解决断面17.2。该交岔点经过的岩层主要为3下煤层的顶板灰黑色黏土岩、泥岩、粉细砂岩和3下煤层煤等。围岩的稳定性为 级,采用锚网喷支护。,该交岔点采用正向施工法。施工时先从斜墙起点开始向牛鼻子施工,逐步扩大和挑高断面。因断面大,采用分层施工法,先拱后墙,并根据断面的变化情况,将整个变断面处分为,三个阶段(图11.11)。在第阶段中,由于断面跨度不太大,上分层采用图11. 9a所示的做法,在打眼后一次起爆,然后进行及时支护;在第阶段中,由于跨度加大,于是采用图11. 9b所示的做法,将上分层分两次爆破和
16、两次支护,即其中一半爆破后,及时进行锚网喷支护,然后再施工另一半;在第阶段中,由于上分层的断面宽度很大,因此,采用图11.9c所示的做法,分三次爆破和支护。,36,2019/1/10,37,2019/1/10,11.3 硐室施工,硐室特点 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。,井巷工程中,断面尺寸比一般巷道或井筒大的工程称为硐室。,38,2019/1/10,11.3.1 巷道硐室