第三章巷道断面设计

以直墙拱形巷道为例： B＝a十2A1十c十t
• 1、单轨巷道的净宽度
• B=a+ A +C a:非人行道的安全 1 宽度 取a≥0.3 • A1 :设备的最大宽度 • C：人行道的宽度，取 C≥0.8米 1～0.8米

•

2、双轨巷道的净宽度 • B=a+2 A+C+t a：非人行道的 1

安全宽度 a≥0.3米 • 2A1 ：2倍设备的 最大宽度 • C：人行道 的安全宽度 • T：运输设 备之间的安全间隙 t ≥0.2米 •

• 按以上公式计算的巷道净宽度B值，应根据只进不舍 得原则以0.1m进级。 • 3、无轨运输巷道的净宽度 • 主要根据行人和通风的需要来确定，主要运输巷道应 留设宽度在1.2m以上的人行道，另一侧宽度应不小于 0.5m.

• 三、巷道净高度的确定

• (A) • H= • • •

拱形巷道的净高度
h0  h3  hb

2．道床参数的选择
道床参数是按选取的钢轨型号、轨忱规格和道碴 高度确定的。 ①钢轨型号是根据巷道类型、运输方式及矿车容积来 选取。其型号的选择及技术参数见表3-5

• ②轨枕：轨枕的类型和规格应与选用的钢轨型 号相适应。应大力提倡使用钢筋混凝土轨枕。 见表3-6，比木轨枕耐用，制造简单。

• ③道床：以坚硬不易风化的碎石或卵石做道碴，粒度20-30 毫米为宜，道砟的高度在主要运输巷不得小于100mm，并至 少把轨枕1/2~2/3的高度埋入道砟内，如图3-5。道创宽度 可按轨枕长度再加200mm考虑。

• 4、最后比较上述三值取最大者，上述计 算出墙高 h3 值，考虑一定的余量只进不 舍的原则以0.1米进级。 • (B)、无轨运输巷道的净高度 • 无轨运输（包括汽车运输）巷道最小高 度除满足行人、通风等要求外，运输设 备顶部距巷道顶部（支护）或管线下缘 的距离不得小于0.6m.

四、巷道净断面面积

③、按支护材料和习惯使 用的支护方式： ⑴、木支架、钢筋混凝土 棚子：选梯形 ⑵、锚喷支护、砖石、混 凝土支护：选拱形 • 近年来由于广泛采用 先进的锚喷支护技术， 同时考虑到设计简化的 需要，巷道多采用半圆 拱、圆弧拱，而三心拱 已被淘汰。部分煤矿比 较薄的矿井在采区巷道 往往采用梯形巷道。

第二节

• 4、每米巷道墙脚喷射材料消耗
• V3=0.2T1×1 • 5、每米巷道喷射材料消耗（不包括损失） • • V=V2+V3

• 6、每米巷道锚杆消耗
p1  0.5a • N a  a • ①根 (根) • p1 ：计算锚杆消耗周长

•

p1 =1.57B2+2h3

• B2:巷道计算掘进宽度 • a a  为锚杆间距、排距，一般取800毫米 • a = a  =800毫米
A1

第三章 巷道断面设计

• 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、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

3、半圆拱巷道设计掘进断面面积(S1)

• S1=B1（0.39B1+h3） • B1：巷道设计掘进宽度 • h3：巷道净高度 • 其中 B1=B+2T • B：巷道净宽度 • 2T：巷道支护厚度（喷射混凝土厚度）

4、半圆拱巷道计算掘进断面积 (S2)

•

S2=B2（0.39B2+H3）

• B2：巷道计算掘进宽度 • h3：巷道净高度 • 其中 B2=B1+2δ =B+2T+2δ • B：巷道净宽度 • 2T：巷道支护厚度 • 2δ ：允许掘进超挖值，一般取75毫米

h3  h5  hb  h7  R  ( D 2  m  K  b2 )
2

2

•

• • • • • • • • •

:为渣面至管子底高度（安全规程一般取 h5=1800毫米）（1.8米以下不得架设管路） hb :道碴高度 h7 :为管子悬吊线总高度（一般取0.9-1米） D：为管子直径 K：导电弓子半径取359 b2:轨道中心线与导电弓子中心线间距 b2=B/2-C1=B/2-(电机车宽度/2+840) 840--指规程规定巷道人行道宽度 m:导电弓子距管子的安全距离取300mm

• ②折合重量 d 2   • N  l ( )  
 2 

• L：为锚杆深度 • d/2：d为锚杆直径 • ρ ：锚杆材料密度 • ③每排锚杆数 N ×0.8

（根）

• 7、每米巷道粉刷面积 • Sn=1.57B3+2h2 • h2：道碴面以上巷道的壁高 • h2=h3-hb • h3：巷道壁高 • hb：道碴高度 • B3=B2-2T=B1+2δ -2T=B+2T+2δ -2T=B+2δ • B3：计算巷道净宽 • B2：计算掘进宽度 • B： 巷道净宽度 • 2δ ：允许超挖量 取75

1、按架线电机车导电弓子要求确定墙高 （ 半圆拱）
h3  h4  hc  ( R  n)  ( K  b1 ) 2

h3

h4 ：轨面主电机车架线高度（安全 •
hc
•
•

规程规定≥1800毫米，一般取2000 毫米） • ：巷道底板至轨面的距离（道 床总高度） 表3-7

n：导电弓子距拱璧的安全距

巷道断面尺寸

一、巷道净宽度的确定 二、巷道的净高度 三、巷道的净断面面积 四、巷道风速的验算 五、巷道设计和计算掘进断面面积

• 巷道断面尺寸决定的因素
•
• • • • 当确定了巷道断面形状和支护类型后，需要 考虑如下因素来确定巷道断面的尺寸。 1、巷道中人行的要求 2、巷道中运输设备的类型及数量 3、支护厚度 4、通过本巷道的风量
• 1、半圆拱 S  B(0.39B  h2 ) • 2、圆弧拱 S  B(0.24B  h2 ) • 式中 h2 :道碴面以上巷道的壁高 • h2  h3  hb h3 :拱形巷道墙高 hb :道碴高度 • • 3、梯形S=（B1+B2）×H/2 • 4、半圆拱形周长P=2.57B+2h2

表3-4的数值，不超过就符合规程。

六、巷道设计和计算掘进断面面积

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 4．巷道计算掘进断面积

1．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，长期以来，棚式支架和砖石、混凝土砌碹是支护的主 要形式，近年来，金属支架和锚喷支护得到发展。支架参 数的选取，就是确定坑木的直径、金属和钢筋混凝土构件 的断面高度以及背板厚度、喷层的厚度或锚杆外露的长 度，所有这些只寸的选取方法，将在第五章中介绍

• 注意： • ①、为了使双轨巷道对开列车之间有足够的安全间隙： t可按下式求出： • t=（表3-2的值双轨中心线距）-（设备宽/2+ 设备宽/2） • ②、巷道弯道处，其设备之间的安全间隙要加宽，同 时巷道不仅在弯道处要加宽两设备之间的安全间隙，与弯 道连接的直线段也要有适当的加宽距离。一般建议加宽35米处，但用上述计算t的办法都解决了。 • 即用表3-2中的轨道中心距求出两设备之间的安全间隙， 都解决了

• • • •

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 • 按其构成的轮廓线分两种 • 折边形: 矩形、梯形、不规则形 • 曲边形 :半圆拱形、圆弧拱形、三心拱形、 椭圆形、 圆形

三、巷道断面形状选择的因素

①、按作用在巷道上 的地压大小和方向：
⑴、当顶板压力和侧压都 不大时：梯形和矩形 ⑵、当顶压较大、侧压较 小：半圆拱形、圆弧形、 三心拱形 ⑶、当顶压、侧压都很大， 同时有底鼓严重时：马 蹄形、圆形、椭圆形

②、按巷道的用途及服 务年限： ⑴、服务年限长的开 拓巷道：一般选拱形 ⑵、服务年限10年左 右的准备巷道或采区 巷道：一般选梯形
离一般取300毫米。
h4

k:架线电机车导电弓子宽度之

半一般718/2=359毫米 • b1 :轨道中心线（非人行道一侧） 至巷道中心线的距离（架线中心线） • b1 =B/2-(a+电机车宽度/2) 电机车宽度表3-1 • a:非人行道安全宽度（规程规 定≥0.3米一般取400毫米）

• 2、按管道安设高度要求计算墙高 h3 ( 双轨 巷道）

h0 :拱形巷道拱高 h3 ：拱形巷道墙度
hb ：巷道内道碴高度

（一）、拱高 h0 的确定 • 半圆拱 h0 =R=B/2 （巷道的净宽度的一半） • 圆弧拱 =B/3 （巷道净宽度的1/3） h0 （二）墙高 的确定 h3 • 墙高（壁高）是指 自巷道底板至拱基线的 垂直距离 • 一般根据电机车架线， 管线装设和人行要求进 行计算（选取最大值）

一、巷道净宽度的确定
直墙拱形巷道的净宽度系指 巷道两侧内壁或锚杆露出长度终 端之间的水平间距。 矩形巷道的净宽度，系指巷 道两侧内壁或锚杆露出长度终 端之间的水平间距。 梯形巷道，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；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。

• 5、巷道设计掘进高度

• H 1 =H+ hb +T • H：巷道净高
• 6、巷道计算掘进高度
H2

•

=

H1 + 

七、半圆拱巷道掘进工程量和材料消耗计算公式

• 1、每米巷道拱与墙计算掘进体积 • V1=S2×1 • S2：掘进断面积 • 2、每米巷道墙脚计算掘进体积 V1=0.2（T+δ ） × 1 • T：喷射厚度 • δ ：超挖值 • 3、每米巷道拱与墙喷射材料消耗 • V2= 1.57( B2  T1 )T1  2h3T1  1 • B2：巷道计算掘进宽度 • T1：喷射混凝土厚度（支护厚度T） • h3：拱形巷道墙高

• 第三节

巷道断面内水沟设计和管缆布置

• 一、水沟设计 • 二、管线布置

• 一、水沟设计
• 为了排出井下涌水及其他污水，创造文明生产的环境，设计巷道断面 时，应根据矿井生产时通过该巷道的排水量设计水沟。

• 1、水沟布置 • (1)、水平巷道及倾角小于16°的倾斜巷道的水沟，一般 布置在人行侧。当非人行侧有适当空间时，亦可布置水沟， 但应尽量避免水沟穿越轨道或输送机。 • (2)、在倾角大于16° 的巷道中，当涌水量小或巷道较窄 时，水沟与人行台阶可在巷道同侧平行或重叠布置;当涌 水量较大或巷道较宽时，水沟和人行台阶可分设在巷道两 侧。 • (3)、专用排水巷道、中间设人行道的巷道、有底鼓的巷道 和铺设整体道床的巷道，水沟也可布置在巷道中间。 • (4)、巷道横向水沟，一般应布置在含水层的下方、上（下） 山下部车场的上方、胶带机接头碉室的下方或出水点处。

h5

h （单轨巷道） 3  h5  hb  h7  R  ( D 2  m  K  b1 )
2

2

• 注意 b1架线中心线（非人行道一侧）距巷道中心线的 的距离

• 3、按人行高度要求计算墙高
•
2

h3
2

h3  1800  hb  R  ( R  j )

• （规程规定距壁j处的巷道有效高度不小于1800 毫米 ，但j≥100的范围内计算 取200毫米

• 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； • 用电机车运输时曲线两端 直线段加宽长度为3.0m。

五、巷道风速的验算பைடு நூலகம்
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： Q V——通过巷道的风速， V   Vmax S Q——通过巷道的风量， Vmax——巷道允许通风的最高风速，m／s。
• 《煤矿安全规程》规定如右表，《煤矿 工业设计规范》规定：矿井主要进风巷 的风速一般不大于6m／s； • 输送机巷道采区风巷一般不大于4m／s。 设计时，应在不违反《煤矿安全规程》 的原则下，按规范要求确定巷道断面， 以留有余地。