巷道断面设计详解.ppt

第四章 巷道断面设计 本章提要 巷道是井下生产的动脉，巷道断面设计合理与否，直接影响煤矿 生产的安全和经济效益 巷道断面设计的内容与步骤是：首先选择巷道断面形状、确定巷 道净断面尺寸，并进行风速验算；其次，根据支护参数与道床参数 ，计算出巷道的设计掘进断面尺寸，并按允许的超挖值，求算出巷 道的计算掘进断面尺寸；然后，布置水沟与管缆；最后，绘制巷道 断面施工图，编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗量表 1. 断面形状 设计原则 2. 断面尺寸确定，梯形、拱形 3. 水沟、管线布置、断面尺寸确定实例 内容与步骤 1. 形状、净断面尺寸、风速验算； 2. 设计掘进断面尺寸、计算掘进断面尺寸； 3. 布置水沟、管缆； 4. 绘制施工图、特征表、工程量及材料表 巷道用途：行人、运输、通风、设备安装、安全、施工、检修 本章重点是拱形断面尺寸设计、高度确定、以及各参数的含义 一. 常用的断面形状 折线形：矩形、梯形和 不规则形 曲线形：半圆拱形、圆弧 拱形、三心拱形、圆形、 马蹄形 及椭圆形 第一节 巷道的断面形状 二. 断面形状的选择 ⑴ 围岩应力条件及围岩性质 断面形状与巷道围岩应力大小、分布有关，由于属于脆性材料，周边只 出现压应力不出现拉应力时稳定性最好，因此曲线形比折线形断面要好，围 岩松动破碎、强度较低多用曲线形；围岩强度较高时，拉应力没有超过抗拉 强度也采用折线形；圆形巷道如果压力均匀分布出现等压情况，最为稳定。

⑵ 用途及服务年限 稳定性考虑：圆、拱、马蹄、梯、矩形；断面利用率：梯、矩形、拱、 马蹄、圆形；施工难度：梯、矩形、拱、马蹄、圆形；服务年限长，需要考 虑长期稳定性和尽量少的维修量，拱形；深井、松软破碎岩巷考虑圆形或马 蹄形；采准巷道：梯、矩形 ⑶ 支护材料和支护方式 ⑷ 掘进的方式和设备 岩石巷道，锚喷支护，拱形断面 煤层巷道，锚杆、锚索支护或金属支架，梯形断面 第一节 巷道的断面形状 第一节 巷道的断面形状 第二节 巷道断面尺寸的确定 一. 梯形巷道净断面尺寸 1. 净宽度的确定（内壁或锚杆外端之 间的水平距离，通车时车辆顶面水平 的巷道宽度，不通车时底板起1.6m水 平的巷道宽度） B ＝ a + 2A1 + c + n 主要运输巷B ≥ 2.4m 采区巷道B ≥ 2.0m ① a > 0.3m，安设输送机时a >0.5m ；非行人侧的宽度 ② A1—表4－1，运输设备的最大宽度； ③ c ≥ 0.8m（道碴面起1.6m高度） 在人车停靠点c ≥ 1.0m；行人侧宽度 ④ n ≥ 0.2m，采区装载点≥0.7m， 摘挂钩点≥1.0m；双轨列车之间的距离。

《煤矿安全规程》第二十二条 新 建矿井、生产矿井新掘运输巷的一 侧，巷道另一侧的宽度不得小于 0.3m（综合机械化采煤矿井为0.5m ）巷道内安设输送机时，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从巷道道渣面起1.6m的高度 内，必须留有宽0.8m（综合机械化 采煤矿井为1.0m）以上的人行道； 2. 净高度的确定 净高度：道碴面起至顶板内沿或锚杆终端的垂直高度 《煤炭安全规程》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）主要运输巷和主要风巷的净高，自轨面起不得低于2m架线电机车运输 巷的净高必须符合第三百五十六条和第三百五十七条的有关要求 （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 第三百五十六条 自轨面算起，电机车架空线的悬挂高度应符合下列要求： （一）在行人的巷道内、车场内以及人行道与运输巷道交叉的地方不小于2.0m； 在不行人的巷道内不小于1.9m。

（二）在井底车场内，从井底到乘车场不小于2.2m （三）在地面或工业场地内，不与其他道路交叉的地方不小于2.2m 第三百五十七条 电机车架空线与巷道顶或棚梁之间的距离不得小于0.2m 3. 巷道净断面面积 S＝（B1 + B2）H/2 《煤炭工业矿建设计规范》第3.3.4条 采区巷道断面尺寸，应根 据回采和掘进工作面的装备、运输、通风、行人、管线安装及采后 断面压缩率复用要求等确定 综合机械化工作面胶带输送机顺槽巷道净断面不宜小于12m2， 回风顺槽净断面不宜小于10m2，输送机上、下山的净断面不宜小 于12m2，运料、通风和行人上、下山的净断面，不宜小于10m2 4. 风速验算－《煤矿安全规程》规定 巷道通过风量根据通风网络求得定值，必要性：风速大——扬起 煤尘、身心健康、工作效率、煤尘爆炸 《煤炭工业设计规范》 巷道风速若选用 国家现行标准《煤 矿安全规程》规定 的最高风速，不适 应巷道变形、破坏 以后的风速调整， 同时巷道的通风能 力没有余量，矿井 在生产期间调整产 量及改变巷道布置 会很困难 主要进风巷： 5. 巷道的设计掘进断面积＝净断面面积＋支护面积＋道床面积 ⑴ 支护参数的选择：支护方式 与 支护参数 第六章内容。

《煤炭工业矿建设计规范》第3.3.8条 主要运输大巷、总回风巷 及采区巷道支护形式的选择，应根据巷道埋深、围岩岩性、巷道用 途及服务年限、巷道受采动影响的程度、通风安全要求等因素确定 岩石巷道宜采用光爆锚喷支护煤层巷道和半煤岩巷道可采用金 属支架、锚杆等支护 ⑵ 道床参数的选择（是指钢轨型号、轨枕型号、道碴高度） 钢轨（表4-5）：型号（15、18、22、24、30、38 kg/m ） 轨枕（表4-6）：开拓巷道——（预应力）钢筋混凝土轨枕 采准巷道和回采巷道——木轨枕 道床（表4-7）：厚度（不小于100mm， 把轨枕1/2~2/3的高度埋入）、宽度（轨枕 ＋200mm） 第三百五十二条 新建或改扩建的矿井中，对 运行7t及其以上机车或3t及其以上矿车的轨 道，应采用不低于30kg/m的钢轨 ⑶巷道的设计掘进断面积 表4－8半圆拱，4－9圆弧拱，表4-10梯形 梯形断面 S1＝(B3 + B4)H1/2 6. 巷道的计算掘进断面积（梯形） 超挖值 δ= 75mm S2＝(B5 + B6)H2/2 二. 拱形巷道的断面尺寸的确定 1. 巷道净宽度的确定（拱基线） B ＝ a + 2A1 + c + t ≥ 2.4m 2. 巷道净高度的确定 h = h0 + h3 － hb h0—拱高：半圆拱 h0＝B/2； 圆弧拱 h0＝B/3 h3—墙高，只进不舍， 并按0.1m进级 墙高h3应满足巷道内①电机车架线、 ②管道铺设、 ③行人高度 和④宽度⑤运输设备上缘距拱壁的安全间隙要求。

①按架线电机车导电弓子要求确定――导电弓子外缘与拱璧间距 n≥200mm（300mm） 《施工与验收规范》第6.6.6条 架线电机车的导线吊挂高度，应符合下列数值： 导线距巷道顶或棚梁之间不得小于200mm，距金属管线之间不得小于300mm ②按管道的安设要求确定－－导电弓子外缘与管子间距 m≥300mm（300mm），管路到道碴面行人高度h5 ≥1800mm k ③按行人高度要求确定――距壁j处有效高度≥1800mm， j≥100mm（200mm） 对于架线电机 车运输的巷道， 一般按其中架线 电机车导电弓子 和管道装设高度 要求计算即能满 足设计要求；其 他如矿车运输、 仅铺设输送机或 无运输设备的巷 道，一般只按行 人高度要求计算 即可满足设计要 求，但在人行道 范围内1.8m以下 ，不得架设管、 线和电缆 3. 净断面面积 表4－8（半圆拱 ） P73， 4－9（圆弧拱） P74 半圆拱： S = B（0.39B + h2）（ h2不包括道碴面的高度 ） 圆弧拱： S = B（0.24B + h2） 4. 风速验算： 5. 巷道设计掘进断面积 半圆拱： S1 = B1(0.39B1 + h3) （B1设计掘进宽度，包括支护宽度） 圆弧拱： S1 = 0.24B2 + 1.27BT + 1.57 T2 + B1h3 6. 巷道的计算掘进断面积 超挖值 δ= 75mm 半圆拱： S2 = B2（0.39B2 + h3）（B2计算掘进宽度，包括超挖宽度） 圆弧拱： S2 = 0.24B2 + 1.27BT + 1.57 T2 + 0.24T+0.1B+0.01+B1h3 第三节 水沟及管线的布置 一. 水沟 ① 位置：行人侧 ② 坡度： 纵向：3‰～5‰ ③ 形状：倒梯形、矩形 表4-11 ④ 支护： 《设计规范》第9.5.12条 大巷水沟应布置在人行道同侧。

水沟 宜采用混凝土浇灌，并设置预制钢筋混凝土盖板当水中含煤泥较 多、沿沟清理不便时，应在适当地点设置小型沉淀池 二. 管线的布置 压风管、排水和供水管、动力和照明通信电缆 ①管（人行道一侧，距道碴、水沟盖板1800mm，0.2m运输设 备安全距离）、线不同侧（否则在其0.3m以下，位于矿车翻轨弧线 外侧 ）； ②和信号电缆与电力电缆不同侧，否则在上方大于0.1m； ③电缆悬挂1.5~1.9m，两挂点小于3.0m，电缆与风筒0.3m，与 运输设备安全距离0.25m； 第四节 巷道断面设计示例 某煤矿，年产设计能力为90万t，矿井属低瓦斯矿井，中央分列式 通风，井下最大涌水量为 320m3/h通过该矿第一水平东翼运输大 巷的流水量为 160m3/h，采用 ZK10－6/250架线式电机车牵引1.5t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， 大巷需通过的风量为28m3/s巷道内敷设一趟直径为200mm的压风 管和一趟直径为100mm的水管试设计运输大巷直线段的断面 一、选择巷道断面形状 年产 90万t 矿井的第一水平运输大巷，一般服务年限在20年以上 ，采用600mm轨距双轨运输的大巷，其净宽在3m以上，又穿过中 等稳定的岩层，故选用钢筋砂浆锚杆和喷射混凝土支护，巷道断面 为半圆拱形。

二．确定巷道断面尺寸 ㈠ 确定巷道净宽度B 查表4-1知ZK10－6/250电机车宽A1=1060mm、高h=1550mm； 1.5t矿车宽1050mm、高1150mm 根据《煤矿安全规程》，取巷道人行道宽C = 840mm、非人行道 一侧宽a=400mm又查表4-2知本巷双轨中线距b=1300mm，则两电 机车之间距离为 1300－（1060/2 + 1060/2）= 240mm 故巷道净宽度: B = a1 + b + c1 =（400 + 1060/2）+ 1300 +（1060/2 + 840）= 930 + 1300 + 1370 = 3600mm ㈡ 确定巷道拱高h0 半圆拱形巷道拱高h0 =3600/2=1800mm半圆拱半径R=1800mm ㈢ 确定巷道墙高h3 1．按架线电机车导电弓子要求确定h3 由表3-8中半圆拱形巷道拱高公式得 式中 h4——轨面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》取h4 = 2000mm； hc——道床总高度查表4-5选24kg/m钢轨，再查表4-7得hc= 360mm，道碴高度。