第三章巷道断面设计

第二节 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
• 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 h3
•
h3 1800 hb R 2 (源自文库 j)2
• （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
• 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
• 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
• 5、巷道设计掘进高度
• H1 =H+ hb+T • H：巷道净高
•
6、巷道计算掘进高度
• H2 = H1+
（6）、交叉点
• 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、
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。
• 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、水沟坡度和流速
• 矿井水沟坡度应与巷道坡度一致，考虑到流水通畅，平 巷坡度不宜小于3‰，巷道中横向水沟的坡度，不宜小于 2‰;采区胶带机巷道、分层运输巷道和运输煤门、采区回 风巷道和分层回风巷道的水沟可选用5‰的坡度。
• 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
五、巷道风速的验算
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：
V——通过巷道的风速， Q——通过巷道的风量，
⑵、服务年限10年左 右的准备巷道或采区 巷道：一般选梯形
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。
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
• 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
•
（单轨巷道）h3 h5 hb h7 R2 (D 2 m K b1 )2
• (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。
2、水沟砌筑
根据水沟服务年限，一般将水沟分为永久性水沟和临时性 水沟两类。永久性水沟应砌筑，临时性水沟可不砌筑。井 底车场、主要运输大巷、上(下)山等永久性水沟均应砌筑， 一般可用混凝土现浇或片石砌筑，也可采用钢筋混凝土预 制
5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
• 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。
• 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.
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。
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)
毫米）
hc •
：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
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
•
T1：喷射混凝土厚度（支护厚度T）
•
h3：拱形巷道墙高
• 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
• • ①根
N p1 0.5a
a a
(根)
•
p1 ：计算锚杆消耗周长
•
p1=1.57B2+2h3
• 墙高（h壁3 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）
1、按架线电机车导电弓子要求确定墙高 （ 半圆拱）
h3
h3 h4 hc (R n) (K b1 )2
h• 4规：程轨规面定主≥电18机00车毫架米线，高一度般（取安20全00
•
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）
h3 h5 hb h7 R2 (D 2 m K b2 )2
• h5 :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
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
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
• 1、半圆拱 S B(0.39B h2 )
• 2、圆弧拱 S B(0.24B h2 )
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
• (A) • H= • • •
• 三、巷道净高度的确定
拱形巷道的净高度
h0 h3 hb
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 • （巷半道圆的拱净h宽0 =度R=的B/一2 半）
• 圆弧拱 =B/3
（巷道净宽h0度的1/3）
（二）墙高 的确定
V
Q S
Vmax
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。
表3-4的数值，不超过就符合规程。
•
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
• ②折合重量
•
N
l
(
d 2
)
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
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+ 宽度
A1取+Ca≥0.a3:非人行道的安全
•
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安=全a+宽2 A度1+Ca+≥t 0.3米a：非人行道的
• 最大宽度
2A1 ：2倍设备的
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 2h3T11
•
B2：巷道计算掘进宽度
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
• 的安全宽度
C：人行道
•
T：运输设
备之间的安全间隙 t ≥0.2米
•
• 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3-
•
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
• 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