第二章 巷道断面设计 第一节 巷道断面形状的选择 第二节 巷道断面尺寸的确定一.巷道净宽度的确定 B=a+2A1+C+t≥2.4m (3---1)式中: B----巷道宽度,m; a-----非人行道以侧的宽度,a≥0.3m; 《煤矿安全规程》 A1----运输设备的最大宽度,m ;《井巷工程》P56，《井巷设计与施工》P4； C----人行道的宽度,C≥0.8m; 《煤矿安全规程》 t-----两对开列车最突出部分之间的距离,t≥0.2m;《规程》二 .巷道净高度的确定 H=h0+h3-hb (3----2)式中: H----拱形巷道的净高度,m; （道渣面至拱顶） h0 ----拱形巷道的拱高,m; （墙的顶面至拱顶） h3-----拱形巷道的墙高,m; （巷道底板至墙顶面） hb------拱形巷道内的道渣高度,m ; （铺设厚度） 第二节 巷道断面尺寸 1.拱高h0的确定：直墙半圆拱形h0＝B/2； 圆弧拱形h0＝B/3（2B/5）； 三心拱形h0＝B/3（2B/5）； 2.墙高h3的确定： 根据拱形巷道断面墙高h3计算公式计算得出；《井巷工程》P58－59；三.巷道的净断面面积 1 .半圆拱形巷道的净断面面积: 《井巷工程》P63，35项；S=B(0.39B+h2) (3---3) 2. 圆弧拱形巷道的净断面面积: S=B(0.24B+h2) (3---4) 3.梯形巷道的净断面面积: S=(B1+B2) H/2 (3---5) 第二节 巷道断面尺寸四.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,m³/s; S----巷道的净断面面积,m²; vmax-----允许通过该巷道的 最大风速,m/s;《井巷工程》 P60； 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 1.支护参数的确定 2.道床参数的选择 3.巷道设计掘进断面和计算掘进断面面积: (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=0.24B²+1.27BT+1.57T²+B1h3 (3---8) (3)梯形巷道设计掘进断面面积 S1=B1(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)巷道计算掘进断面面积 巷道设计掘进断面尺寸加上允许的掘进超挖量δ(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,管路不易直接置于巷道底板上,以免电流腐蚀管道.a≥0.2m; 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≥0.25m; 第四节 巷道断面设计示例例题： 某煤矿，年设计能力为90万吨，低沼气矿井中央分列式通风，井下最大涌水量为320 m³/h。
通过该矿第一水平东翼运输大巷的流水量为160 m³/h，采用 ZK 10－6/250 型架线式电机车牵引1·5 t矿车运输该大巷穿过中等稳定的岩层，岩石坚固性系数 f＝4－6，需通过的风量28 m³/S巷道内设一趟直径为200 mm 的压风管路和一趟直径为 100 mm 的水管试设计该运输大巷直线段的断面 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》的规定，年产90万吨的矿井，其运输大巷的服务年限一般在20年以上，采用600mm轨距的双轨运输大巷，其净宽在3m以上，穿过中等稳定的围岩，故 选用直墙半圆拱形断面，选用管缝锚杆（树脂锚杆、钢筋锚固剂锚杆）和喷射混凝土支护（论述理由）；二.确定巷道断面尺寸: (一)确定巷道净宽度B 查表3—1 可知 ZK10---6/250 型电机车宽A1=1060mm,高h=1550mm;1.5t矿车宽度1050mm , 高1150 mm. 根据<<煤矿安全规程>>,取人行道宽度C=840mm,（自定尺寸）取非人行道一侧 间隙 a=400mm.又查表3---2知,本巷道双轨中心距 b =1300mm, 则两电机车之间距为:t＝1300-(1060/2+1060/2)=240mm; 巷道净宽为:B=a1+b+c1=(400+1060/2)+1300+(1060/2+840) =3600mm; 巷道断面设计示例(二)确定巷道拱高ho 半圆拱形巷道拱高： h0=B/2=3600/2=1800mm; 半圆拱的半径R＝h0＝1800mm 第四节 巷道断面设计示例(三)确定巷道壁高h31.按架线电机车导电弓子要求确定h3 由表3---8中公式得:h3≥h4+hc-√(R-n)²-(K+b1)²;式中：h3－自道渣面算起到拱基线的高度，m； h4－自轨面算起至架线电机车导电弓子的高度，m；（自定尺寸，不行人取1·9m，行人取2－2·2m；取2000） hc－查表3－7取hc ＝320,hb=180,ha=140； R－即净宽之半，R=B/2＝1800 n－导电弓子到拱璧的安全间隙，取n＝300； K－导电弓子宽度之半K＝718/2＝359，取K＝360 b1－轨道中心线与巷道中心线的间距，b1=B/2－a1＝1800－（1060/2＋400）＝870； h3≥h4+hc-√(R-n)²-(K+b1)²;＝2000＋320－ √（1800－300）²－（320＋870）²＝2320－913＝1407 经计算得: h3≥1407mm; 2.按管道装设要求确定h3 h3≥h5+h7+hb-√R²-(K+m+D/2+b2)²式中：h3－自道渣面算起至拱基线的高度，m； h5－自道渣面算起至压风管底面的高度，m；根据《煤矿安全规程》规定，取h5＝1800； h7－管子悬吊件的高度，取h7＝900； hb－180；R－1800； K－360； m－导电弓子距管子的安全间隙，m＝300； D－压气管直径，取D＝200； b2－轨道中心线与巷道中心线间距，b2＝B/2－c1＝1800－（1060/2+840）=1800-1370=430; h3≥h5+h7+hb-√R²-(K+m+D/2+b2)²＝1800＋900＋180－√1800²－（360＋300＋100+430）²＝2880－1350·52＝1529·5； 经计算得:h3=1530mm; 3.按人行高度要求确定h3 h3≥1800+hb-√R²-(R-j)² 式中:J－距壁J处的巷道有效高度，规定j﹥100,取200； 第四节 巷道断面设计示例 h3≥1800+hb-√R²-(R-j)²＝1800＋180－√1800²－1600² ＝1980－825＝1155；经计算得:h3=1155mm;取巷道壁高1800mm;则巷道全高:H=3400mm; 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; S=B(0.39B+h2) 式中：h2－自渣面算起至拱基线的高度，m； h2＝ h3－ hb S=B(0.39B+h2) ＝3600（1404＋1800－180）＝10886400 经计算得:S=10·89m² ;P=12.85 m;(五)用风速校核巷道净断面面积 已知通过大巷的风量Q=28m³/S,代入公式(3--6)得: v=Q/S=2.57<8m/S;校核合格;(六)选择支护参数：本巷道采用锚喷支护，根据巷道净宽3600、穿过中等稳定围岩，服务年限20年，得锚喷支护参数：管缝式锚杆长度1800，锚杆的间距取M＝800，排距M‘＝800，喷射混凝土厚度T＝100；(七)选择道床参数： 根据巷道通过的运输设备，选用18Kg/m，其道床参数：hc＝320、hb＝180，道渣面至轨面高度ha＝hc－hb＝320－180＝140。
采用钢筋混凝土轨枕 巷道断面设计示例(八)确定巷道掘进断面尺寸:由表3—8公式计算得: 巷道净断面宽度：Ｂ＝3600 巷道设计掘进宽度:B1=B+2T=3800; 巷道计算掘进宽度:B2=B1+2δ=3950; 巷道净断面高度：H＝3400； 巷道设计掘进高度:H1=H+hb+T=3680; 巷道计算掘进高度:H2=H1+δ=3755; 巷道设计掘进断面面积: S1=B1(0.39B1+h3) =3800×（0·39×3800＋1800）＝12471600＝12·47m²; 巷道计算掘进断面面积: S2=B2(0.39B2+h3) =13194975＝13.2m²; 第四节 巷道断面设计示例三.布置巷道内水沟和管线 已知巷道通过水量160m³/h,水沟坡度3‰;查表3—11知: 水沟规格为：400×400 mm, 其净断面面积：0.16m², 其掘进断面面积：0.203m²; 每米水沟盖板用钢筋：1.633Kg, 每米 水沟盖板的混凝土用量：0.276m³; 每米水沟用混凝土0.133m³; 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方,如图3---8所示.四.计算巷道掘进工程量 由表3---8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: V1=S2×1 =13.2m³;每米巷道墙脚计算掘进体积: V1=0.2×(T+δ)×1 =0·2（0·1＋0·075）×1＝0.04m³;每米巷道拱与墙喷射材料消耗:V2=[1·57×(B2–T1)T1+2h3T1] =【1·57（3·95－0·1）×0·1＋2×1·8×0·1＝0.96m³每米巷道墙脚喷射材料消耗:V4=0.2T1×1 =0.2×0.1×1=0.02m³;每米巷道喷射材料消耗：V=V2+V4=0.96+0.02=0.98m³;每米巷道锚杆材料消耗: (仅拱部打锚杆，锚杆方形布置) N´=[(P1´/M)+1]/M´;式中:P1´-----计算锚杆消耗周长, P1´=1.57B2=1·57×3·95＝6.2m; M-----锚杆间距, M=0.8m; M´-----锚杆排距,M´= M=0.8m; 第四节 巷道断面设计示例故:P1´/M=6.2/0·8=7·75≈8,根; N´=(8+1)/0.8=11.3 根/m; 折合重量：G＝3·1416×43×2·5×1800×7800×11·3÷1000000000＝53·58Kg;式中：43－钻孔直径，mm； 2·5－管缝锚杆的壁厚，mm； 7800－锚杆材料密度，kg/m³；每排锚杆数为:N´×0.8=11.3×0.8≈9根;每米巷道锚杆注孔砂浆材料消耗:V0=N´·ℓ·（π/4·D²）＝11·3×1800×3·1416÷4×（43－5）²÷1000000000＝0·023m³；每米巷道的粉刷面积:Sn=（1.57B+2h2）×1000＝（1·57×3600＋2×1800）×1000÷1000000＝9·252m²；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; 。