井巷工程硐室及交岔点设计

角，其值按下式计算：
4．马头门断面形状及支护 arccos 3 W
L
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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。
㈠吸入式中央水泵房设计 1．泵房的位置
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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 。
1
3
7
2 i=2%0 4 5
6
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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
2．卸载原理
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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
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一、箕斗装载硐室与井底煤仓的设计
㈠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
2．马头门宽度的确定
B=S+2A
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3．马头门高度的确定
H min L sin W tg
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； α—下放材料时，材料与水平面的夹
硐室拱顶安设的支承横梁，和起吊梁，在翻车机 上方的为24～30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100～200㎜厚。
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㈡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：
3．斜巷倾角θ=18～20°为宜。
4．曲线半径R，一般取为9～12m。
5．水仓终点的底板标高最多只能比水泵房底板标高低4.5～5.0m，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 i

R

tan

2
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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。
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。
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三、副井马头门
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门，是副井系统的主要硐室之一。
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。
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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。
非通过式右侧进车
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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。
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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Байду номын сангаас。 4）电气设备
5）起吊和运输设备
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4.主体硐室尺寸的确定
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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)。
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5） 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。
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五、水仓设计
㈠水仓的位置与布置形式 1．水仓的位置 2．水仓的布置形式
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㈡水仓容量、长度和断面尺寸的确定 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 8Q0
Q容——主要水仓的有效容量，m3；
井巷工程
第八章 硐室及交岔点设计
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第八章 硐室及交岔点设计
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
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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。
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•水仓终点A与水仓最低点B的水平投影长度
l2 (H h1) ctg
•水仓起点C与水仓最低点B的水平投影长度
L R tg H ctg
l1
2
1 i ctg
㈣水仓断面形状及支护
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第二节 硐室施工 一、硐室施工特点
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 的影响极为显著，它往往是硐室失稳的主要原因。
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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。
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㈢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
Qh
1.151.2 Qd 14
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
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二、推车机翻车机硐室与卸载硐室 ㈠推车机翻车机硐室
1．硐室的位置
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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 R tg H ctg
h1
2
1 ctg
i
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=9～12m； θ——清理斜巷的倾角，一般为8～20°； i——水仓的坡度，一般为0.001～0.002； H——水仓的起点与终点的标高差，m。
剪切面与最大主应力的夹角为：
90
岩体具有结构面时，2 其破坏取决于结构面的产状特征，
此时不稳定的条件为:
1 cos sin(1 ) 3 sin cos(1 ) c1 cos1 0 c1 ——结构面的摩擦角。1——结构面的摩擦角。
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，
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㈡压入式水泵房的设计特点 ㈢潜水泵水泵房(泵井)
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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
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2）平缓厚层状岩体在构造应力作用下水平面上山现X
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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岩体的不稳定条件：
1 3
sin
1 3 2c ctg
1）硐室长度的确定
1）硐室长度的确定
L nl1 l2 (n 1) l3 l4
2）硐室宽度的确定
B b1 b2 b3
4）设备基的尺寸
h GQ 2LB
3）硐室高度的确定
H h1 h2 h3 h4 h5 h6 h7 h8
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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 相结反3构6、）两面连。组所续高穿性倾割强角时的裂，断隙可层或能或断形裂层成隙虽不将不同形相形成交状“、的∧但“”被∏型”另塌形一落塌组拱落缓（拱倾8(角图- 的836)
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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。
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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）。
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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） 。
㈠马头门形式
双面斜顶式（a） 双面平顶式（b）
㈡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。
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1．马头门长度的确定
L a b b c e e 2 f
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 Q容 2(Q0 3000 ) 4Q0
2．长度和断面的确定
水仓的长度（主仓+副仓）可按下式计算：
L Q容 S
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㈢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=0.001～0.002的坡度。斜向竖曲线半径R取9～12m。
（图8-3）。
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㈡箕斗装载硐室 1．位置 布置在没有含水层、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 ；