例题 巷道断面设计
第二章巷道断面设计
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2.1 巷道断面形状
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矿井巷道系统示意图
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2.1 巷道断面形状
三、 巷道断面使用原则
① 安全稳定性好；
② 满足使用技术要求；
③ 断面利用率高；
④ 巷道施工速度快、造价低。
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2.1 巷道断面形状
一、常用断面形状
二、 选择巷道断面形状一般考虑的因素
三、 巷道断面使用原则
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2.1 巷道断面形状
一、巷道断面形状
分类： （一）折线型：矩形、梯形、不规则形； （二）曲线型：直墙拱形(如三心拱形、半圆拱形、圆弧拱形)以 及封闭拱形、椭圆形、圆形等。
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以直墙拱形巷道为例： B＝a十2A1十c十t A1—运输设备的最大宽度(表1-1)，m；a—非人行道侧宽度 ； c—人行道的宽度 ；t—运输设备最突出部分之间的间距。 （具体数值见煤矿安全规程）
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《煤矿安全规程》（2005）
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《煤矿安全规程》
第二十三条： 在双轨运输巷中，2列列车最突出部分之间的距离， 对开时不得小于0.2m，采区装载点不得小于0.7m， 矿车摘挂钩地点不得小于1m。 车辆最突出部分与巷道两侧距离，必须符合本规程 第二十二条的要求。
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巷道断面设计作业
兖州矿业集团济宁三号井为1998年投产的现代化大型矿井，设计生产能力为5Mt/年，服务年限为81年。
采用立井开拓、单水平倾斜大巷条带开采。
地面标高+38m，生产水平为－520m，属低沼气矿井。
通风方式为中央并列式通风，井下最大涌水量为450m3/h，通过第一水平东运输大巷的流水量为，风量为；采用直流架线电机车牵引矿车运输。
内设压风管φ108×4.0一路和供水管φ76×3.0焊接钢管一路，另设动力、照明、通讯和信号电缆各一路。
大巷穿过的岩层有砂岩、泥岩，主要以泥岩为主，实测围岩松动圈：砂岩为0.4~0.5m，泥岩为1.0~1.3 m。
试设计运输大巷直线段的断面，并计算单位工程掘进工程量和材料消耗量，绘制巷道断面施工图。
试设计运输大巷直线段的断面（净断面和掘进断面），绘制巷道断面施工图。
有兴趣的同学可以选作题目：内蒙某矿为近年投产的现代化大型矿井，设计生产能力为10Mt/年，服务年限为81年。
采用斜井开拓、单水平倾斜大巷带区式开采。
地面标高+1138m，生产水平为+980m，属低瓦斯矿井。
通风方式前期为中央并列式通风，井下最大涌水量为450m3/h；通过第一水平东辅助运输大巷（主要负责材料和人员运送巷道）的流水量为，风量为；采用胶轮车辅助运输运输。
内设压风管φ168×6.0一路和供水管φ108×4.0焊接钢管一路，另设动力、照明、通讯和信号电缆各一路。
大巷穿过的岩层有砂岩、泥岩，主要以砂岩为主，围岩f值为3~5，为II类稳定性较好岩层，实测围岩松动圈：砂岩为0.4~0.5m，泥岩为1.0~1.3 m。
试设计运输大巷直线段的断面（净断面和掘进断面），绘制巷道断面施工图。
1组：水量160m3/h，风量40 m3/s。
2组：水量200m3/h，风量50m3/s。
3组：水量240m3/h，风量60m3/s。
无轨胶轮车分为材料胶轮车和人车两种，尺寸相同。
具体尺寸和规格为：车辆型号WCJS3Y车身颜色白色车辆外廓尺寸（长×宽×高）7000*1400*2000总质量3500kg最小转弯半径内侧4750mm；外侧6500mm额定载质量：3000 kg（运载材料时）额定乘员数： 2 人（做人车时间不能超过20人）发动机型号TZ4108DFB。
井巷工程知识题和答案解析
第一章1.巷道断面设计的原则、内容和步骤？一、巷道断面设计的原则巷道断面设计主要是选择断面形状和确定断面尺寸。
设计的原则是：在满足安全、生产和施工要求的条件下，力求提高断面利用率，取得最佳的经济效果。
㈠选择巷道断面形状、确定巷道净断面尺寸，并进行风速验算；㈡根据支架参数和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；㈢布置水沟和管缆；㈣绘制巷道断面施工图，工程量表、材料消耗量一览表。
2.巷道形状选择的因素？㈠作用在巷道上的地压大小和方向在选择巷道断面形状时起主要作用。
㈡巷道用途和服务年限也是选择巷道断面形状不可缺少的重要因素。
㈢矿区的支架材料和习惯使用的支护方式，也直接影响巷道断面形状的选择；㈣掘进方法和掘进设备对于巷道断面形状的选择也有一定影响。
㈤需要风量大的矿井，选择通风阻力小的断面和支护方式，有利于安全和具有经济效益。
3.净宽、净高、拱形巷道墙高？4.水沟设计应注意的问题？5.管线布置应符合哪些要求？1．管线通常应部置在人行道一侧，也可布置在非人行道一侧。
管道架设可采用管墩架设、托架固定或锚杆悬挂等方式。
若架设在人行道上方，管道下部与道渣面或水沟盖板面保持1.8 m和1.8 m以上的距离，若架设在水沟上，应以不妨碍清理水沟为原则。
2．在架线式电机车运输巷道内，不要将管道直接置于巷道底板上（用管墩架设），以免电流腐蚀管道。
管道与运输设备之间必须留有不小于0.2 m的安全距离。
3．通信电缆和电力电缆不宜设在同一侧。
如受条件限制设在同一侧时，通信电缆应设在动力电缆上方0.1m以上的距离处以防电磁场作用干扰通讯信号。
4．高压电缆和低压电缆在巷道同侧布置时，相互之间距离应大于0.1 m 以上；同时高压电缆之间、低压电缆之间的距离不得小于50 mm，以便摘挂方便。
5．电缆与管道在同一侧敷设时，电缆要悬挂在管道上方并保持0.3 m 以上的距离。
6．电缆悬挂高度应保证当矿车掉道时不会撞击电缆，或者电缆发生坠落时，不会落在轨道上或运输设备上。
设计巷道断面
一．设计巷道断面1. 选择巷道断面形状。
该巷道为运输大巷，围岩f=7~8,采用混凝土砌碹，选用三心拱形断面，拱与墙同厚，取d0=T=300mm。
2.确定断面净断面尺寸。
（1）巷道净宽度。
根据该矿日产量1万t/d，采用zk 10/550电机车，查表1-1知：轻轨距S0=762mm，矿车宽度b=1360mm,两条线路中心线为F=1600mm，经换算得两运输设备之间的间隙为：M=1600-(1360/2+1360/2)=240mm,由表1-2知，M不符合安全间隙要求，所以取M=300mm。
取运输设备到支架间隙b1=300mm，人行道宽度b2=800mm，此时巷道总宽度为：B0=2b+m+b1+b2=2*1360+300+300+800=4120mm(2)确定三心拱参数。
取拱高为巷道净宽1/3的三心拱，其有关参数如下：f0=4120/3=1380mmR=0.692*B0=0.692*4120=2850mm r=0.262B0=0.262*4120=1080mm (3)轨道参数选择。
根据采用运输设备，查表得，选用33kg/m钢轨；采用钢筋混凝土轨枕。
h6=420mm，h5=250mm，h4=h6-h5=170mm(4)确定墙高。
①按架线要求确定墙高。
已知：r=1080mm；A=b/2+b1=1360/2+300=980mm取K=400mm,则cosβ=（r-A+K）/(r-250)=(1080-980+400)/(1080-250)=0.603>0.554 表明导电弓子已进入小圆弧范围内，根据《安全规程》取H1=2000mm，则得：h3=H1+H6-)rr+r-----A+r)()(250)(A(K250K=2000+420-√((1080-250)2-(1080-980+400)2)=1760mm②按行人要求确定墙高。
h3=1900+h5-2)-r2-r=1900+250-√(100(10802-(1080-100)2)=1696mm,取1700mm。
巷道断面设计例题
h3 h4 hc
h 3 2000 360
( R n ) ( k b1 )
2
2
2
(1800 300 ) ( 360 270 )
2
1502
2.按管道装设要求确定h3
h3 h5 h7 hb
h 3 1800 900 200
三、布置巷道内水沟和管线 已知通过本巷道的水量为160m3/h，采用水沟坡度为0.3%，查表3-11得： 水沟深400㎜、水沟宽400㎜，水沟净断面面积0.16㎡；水沟掘进断面面 积0.203㎡，每米水沟盖板用钢筋1.633kg、混凝土0.0276m3，水沟用混凝 土0.133m3。 管子悬吊在人行道一侧，电力电缆挂在非人行道一侧，通信 电缆挂在管子上方，如图3-8所示。 四、计算巷道掘进工程量和材料消耗量 每米巷道拱与墙计算掘进体积V1=S2×1=13.2×1=13.2m3； 每米巷道墙脚计算掘进体积V3=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 =[1.57（3.95-0.10）0.10+21.80×0.10]×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（不包括损耗）V= V2+ V4=0.96+0.02=0.98 m3； 每米巷道锚杆消耗（仅拱部打锚杆）
㈣ 确定巷道净断面面积S和净周长P 由表3-8得净断面面积 S=B（0.39B+h2） 式中： h2为道碴面以上巷道壁高，h2= h3-hb=1800-200=1600㎜。 故S=3600×（0.39×3600+1600）=1081400㎜2=10.8㎡ 净周长P=2.57B+2h2=2.57×3600+2×1600=12500㎜=12.5m ㈤ 用风速校核巷道净断面面积 查表3-4，知Vmax=8m/s，已知通过大巷风量Q=28m3/s，计算得：
作业 梯形巷道断面设计 上交
梯形巷道断面设计一、设计条件：轨道上山；采用1t 固定式矿车运输；采区生产能力为45万t/a ；上山布置在煤层中，倾角α=15º；通过该上山风量Q=30m³/s ；服务年限16a 。
二、巷道净断面初步确定： 三、确定巷道断面尺：设计概念如下图所示概念图说明：下面的实际设计中不铺道砟，轨枕沿底板浮放26305m S v S ==≥1.巷道净宽度：B=c+A+a=400+880+1100=23802.巷道净高度：H=h1=23003.巷道顶梁及底板处净宽度：（1）巷道顶梁处的净宽度:B1 = B-2(h1-hs)cotα=2380-2×(2300-1150)×cot80º=1975mm （2）巷道底板处净宽度:B2 =B+2hscotα=2380+2×1150×cot80º=2786mm4.巷道设计掘进宽度：（1）巷道顶梁处的设计掘进宽度：B3=B1+2（d+t）=1975+2×(100+50)=2275mm （2）巷道底板处设计掘进宽度：B4=B2+2（d+t）=2786+2×(100+50)=3086mm 5.巷道设计掘进高度：H1=H+（d+t）+100=2300+(100+50)+100=2550mm6.巷道净断面积：S= (B1+B2）H/2=（1975+2786）×2300/2=5.48㎡≥ 5㎡故，满足通风要求。
7.巷道掘进断面积：（1）巷道设计掘进断面积：S1 = (B3+B4）H1/2=（2275+3086）×2550/2=6.84㎡（2）巷道计算掘进断面积：S2= (B3+B4+4δ）（H1+δ）/2=（2275+3086+4×100）×（2550+100）/2=7.63㎡8.巷道净周长：P=B1+B2+2H/sinα=1975+2786+2×2300/sin80º=9432mm施工设计简图见下页：说明：设计支护方式待定，故，只标注了净断面。
巷道断面设计示例
巷道断面设计示例(例题)某煤矿，年设计能力为60万吨，低沼气矿井，中央分列式通风，井下最大涌水量为320米3/小时。
通过该矿第一水平东翼运输大巷的流水量为160米3/小时，采用ZK7－6/250架线式电机车牵引1.5吨矿车运输，该大巷穿过中等稳定的岩层，岩石坚固性系数f=4～6，需通过的风量为28米3/秒。
巷道内敷设一趟200毫米的压风管和一趟100毫米的水管。
试设计运输大巷直线段的断面。
解：（一）选择巷道断面形状年产60万吨矿井的第一水平运输大巷，一般服务年限在15年以上，采用600毫米轨距双轨运输的大巷，其净宽在3米以上，又穿过中等稳定的岩层，故选用钢筋砂浆锚杆与喷射混凝土支护，半圆拱形断面。
选择74页，表5－14中公式计算。
（二）确定巷道断面尺寸1、确定巷道净宽度B查65页，表5－1知ZK7－6/250电机车宽A1=1060毫米、高h=1550毫米；1.5吨矿车宽1050毫米、高1150毫米。
选较大的电机车宽A1=1060毫米、高h=1550毫米。
根据《煤矿安全规程》并参照标准设计，取巷道人行道宽C=840毫米、非人行道一侧宽a=400毫米。
又查66页，表5－3知本巷双轨直线段，中线距b=1200毫米，则两电机车之间距离为：1200－(1060/2+1060/2)=140毫米＜200毫米，应取中线距b=1300毫米。
故巷道净宽度B=a1+b+c1=(400+1060/2)+1300+(1060/2+840)=930+1300+1370=3600毫米2、确定巷道拱高h0半圆拱形巷道拱高h0=B/2=3600/2=1800毫米。
半圆拱半径R=h0=1800毫米。
3、确定巷道壁高h3（1）按架线电机车导电弓子要求确定h3由67页，表5－4中半圆拱形巷道壁高公式得：h4——轨面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》188页，第365条，取h4=2000毫米；hc——道床总高度。
选用24公斤/米钢轨，查70页，表5－8得hc=360毫米，道渣高度hb=200毫米；n——导电弓子距拱壁安全间距，取n=300毫米；K——导电弓子宽度之半，查67页，表5－4中，K=718/2=359，取K=360毫米；b1——轨道中线与巷道中线间距，b1=B/2－a1=3600/2－930=870毫米；故毫米（2）按管道装设要求确定h3①按电弓子距管子距离的要求，由由68页，表5－6中得：式中h5——渣面至管子底高度，按《煤矿安全规程》第9页，22条，取h5=1800毫米；h7——管子悬吊件总高度，参照P78图5－8，取h7=900毫米；m——导电弓子距管子间距，取m=300毫米；D——压气管直径，题给D=200毫米；b2——轨道中线与巷道中线间距，b2=B/2－C1=3600/2－1370=430毫米。
巷道断面设计示例
巷道断面设计示例巷道断面设计示例1、基本条件：某深部矿井，年产设计能力为90万t,围岩性质：煤岩，岩石条件：Ⅳ类；岩石坚固性系数：f=1～1.5；工作面涌水量10m 3/h ；巷道坡度3‰；巷道通风量35m 3/s ；巷道涌水量：无；巷道瓦斯情况：高。
2、巷道内设备：运输设备5T 固定式矿车MG5.5—9B ，牵引设备直流架线式电机车ZK10—9/550，轨距900mm ，轨型30kg ，混凝土枕木；运输最大件综采液压支架外形尺寸：（长×宽×高）4120×1430×1550mm，检修轨运输拉运设备：重型平板车MPC —13.5—6外形尺寸：（长×宽×高）2500×1400×342mm ；一趟Φ108mm 供水管，一趟Φ200mm （法兰盘直径335mm ）压风管；动力电缆三趟，电缆直径Φ50mm ，信号电缆两趟，电缆直径Φ25mm 。
二、设计内容：1、巷道服务年限：30a ；2、选择断面形状、支护参数、确定巷道净断面尺寸和设计掘进断面尺寸，绘制巷道断面施工图，编制巷道特征表、每米巷道工程量和材料消耗表；3、根据巷道断面和围岩条件编制爆破说明书和爆破图表；4、选择巷道施工机具和相应设备；5、确定支护方式和支护参数；6、验算巷道风速。
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，故选用左旋螺纹钢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1-1知ZK10－9/550电机车宽 A 1=1360mm 、高h =1550mm ；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3-2知本巷双轨中线距b =1800mm ，则两电机车之间距离为t = 1800－（1360/2 + 1360/2）= 440mm故巷道净宽度: B= a+2A 1+t+c =400+2×1360+440+840=4400mm㈡确定巷道拱高h0半圆拱形巷道拱高h 0 =4400/2=2200mm 。
半圆拱巷道设计方法
2.4巷道断面设计示例为了简化设计工作，我国煤矿设计部门对常用的巷道断面，已编制出巷道断面施工图标准设计，可供査阅选用。
下面举例说明巷道断面设计的步骤和方法。
【例题】某煤矿年设计能力为90万t,低瓦斯矿井，中央分列式通风，井下最大涌水量为320n?/h。
通过该矿第-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l・5t矿车运输，该大巷穿过中等稳定的岩层，岩石坚固性系数于=4〜6,需通过的风量为48n?/s。
巷道内敷设一趟直径为200imn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。
2.4.1选择巷道斷面形状年产9Q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轨跆双轨运输的大巷，其净宽在3m以上，又穿过中等稳定的岩层，故选用螺纹钢树脂锚杆与喷射混凝土支护，半圆拱形断面°2.4.2确定巷道净断面尺寸1)确定巷道净宽度B査表2・2知ZK10-6/250电机车宽A】=1060mm、高A - 1550mm, l・5t矿车宽1050mm、髙1200mm。
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=400mn)o又査表2.3知该巷双轨中线距b=1300mm,则两电机车之间距离为1300mm— (1060/2+1060/2) mjn=240n)m故巷道净宽度：B=G+6+G=(400+1060/2)mm+1300mni + (1060/2 + 840)mm=930mm+1300mm+1370mni=3600mm2)确定巷道拱爲局半圆拱形巷道拱高ho-B/2=3600m/2=1800mm.半圆拱半径R=/io=18OOmm°3)确定巷道壁高山(1)按架线式电机车导电弓予要求确定加。
由表2・5中半圆拱形巷道壁高公式得打 $屁 +人 _ yCK-nP -CK+ft])2式中虹——轨面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》取A4=2000Tnm；忙——道床总高度，査表2・9选30kg/m钢轨，再査表2・11得h€=410mm,道徳高度九=220mm；n -- 导电弓子距拱壁安全间距，取n=300mm；K--- 导电弓子宽度之半，K=718mm/2=359min,取K=360mnub\-- 轨道中线与巷道中线间距h=B/2—© = 360Qnwn/2—930mmH870mm。
巷道断面设计例题
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第二章 巷道断面设计
第一节 巷道断面形状的选择
汇报日期
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）
P60；
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;
电缆悬挂高度为m,悬挂点间距不大于3.0m.电缆与运输设备间隙≥0.25m;
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.
井巷工程31巷道断面设计
（二）巷道内安设输送机（皮带）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。
㈣掘进方法和设备（对于巷道断面形状的选择也有一定影响）；
岩石平巷-钻爆法；全断面掘进机组-圆形巷道。
㈤需风量大的矿井，选择通风阻力小的断面形状和支护方式，有利于 安全和具有经济效益。
巷道地压大小和方向与断面形状的选择
3.2 巷道断面尺寸
一、巷道净宽度B的确定 二、巷道的净高度H 三、巷道的净断面积S 四、巷道风速V的验算 五、巷道的设计掘进断面积和计算掘进断面积
（二）道床参数的选择
道床参数： 钢轨型号、轨枕规格和道碴厚度。
①钢轨型号简称轨型，是根据巷道类型、运输方式及矿车容积 和轨距来选取。轨型是以每米长度的质量来表示，如15、22、 30、38kg/m 等。
②轨枕：轨枕的类型和规格应与选用的钢轨型号相适应。 ③道床：一般采用坚硬的碎石或不易自燃的矸石或卵石做道碴，
对开时不得小于0.2m，采区装载点不得小于0.7m，矿车 摘挂钩地点不得小于1m。
车辆最突出部分与巷道两侧距离，必须符合本规程 第二十二条的要求。
巷道曲线段加宽
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：
第一章 巷道断面设计111
第一章巷道断面设计某煤矿年设计生产能力120万吨，为高瓦斯矿井，采用中央分列式通风，井下最大涌水量为250m³∕h。
通过该矿第一水平东翼运输大巷的涌水量为100m³∕h，采用XK8-6∕110A蓄电池电机车牵引1.5吨矿车运输。
该大巷穿过的岩层为中等稳定，岩石的坚固系数ƒ=4～6，大巷需通过的风量为70m³∕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。
一、选择巷道断面形状年产120万吨矿井的第一水平运输大巷，一般服务年限在30年以上，采用600mm轨距双轨运输大巷，且穿过中等稳定岩层，所以选择树脂锚杆与喷射混凝土支护，半圆拱形断面。
二、确定巷道净断面尺寸（一）确定巷道净宽度B查表知XK8-6∕110A电机车宽A1=1054mm，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=1003mm、非人行道一侧宽a=643mm。
有查表3-3（P62）知本巷双轨中线距b=1300mm，则两电机车之间距离为：1300 – (1054/2+1054/2)=246>200mm故巷道净宽度：B=a 1+b+c 1 = (643+1054/2) + 1300 + (1054/2+1003)= 4000mm （二）确定巷道拱高h 0半圆拱形巷道拱高h 0=B/2=2000mm 。
半圆拱半径R= h 0=2000mm 。
（三）确定巷道壁高h 3 1.按管道装设要求确定h 3222753)2/((b D m K R h h h h b +++--++≥式中h 5—砟面至管子底高度，按《煤矿安全规程》取h 5=1800 mm ； h 7—管子悬吊件总高度，取h 7=900 mm ； A 1—电机车宽度，A 1=1054mm ； m —电机车距管子间距，取m=300 mm ； D —压气管法兰盘直径，D=335 mm ；b 2—轨道中线与巷道中线间距，b 2=B/2-c 1=4000/2-1530=470mm 。
巷道断面设计
巷道断面设计某矿运输平巷，生产能力20万吨每年，铺设单线，巷道穿过岩层f=5-6的页岩，涌水量为70立方米每小时，压风管路直径20mm，供水管路直径100mm，巷内设两条动力电缆，3条通讯电缆，通过该巷道的风量为30立方米每秒，设计该巷道断面。
1.巷道断面形状确定2.巷道断面净宽确定3.巷道断面净高确定A 、选择巷道断面该巷道生产能力为20万吨每年，且为运输平巷，服务年限较长，穿过的岩层不稳固，稳定性较差，所以选择圆弧拱F0=B0/3的断面或者是半圆拱F0=B0/3的断面。
其优缺点对比如下表格：最后选用圆弧拱B 、确定巷道经断面尺寸a 、确定巷道净宽B0根据巷道年生产能力为20万吨，且采用单轨运输，通过查表1-1确定选用架线式电机车，其型号为ZK3-6/250电机车，电机车宽(B)为1250mm，高（H）为1550mm，长（L）为2700mm，选用型号为翻斗式YFC1.10-6矿车，矿车宽（b）为980mm,高（h）为1250mm，长（l）为2400mm，两者比较取最大值，所以运输设备（电机车）宽（B）=1250mm, （电机车）高（H）为1550mm,经计算查表1-2和表1-3可以取运输设备到支架的安全间隙b1=300mm，人行道宽度b2=800mm，此时巷道的净宽度为：B0=B+b1+b2=1250+300+800=2350mmb 、确定圆弧拱参数拱高f0=B0/3=2350/3=783.3333mm,这里取f0=784mm。
半径R=0.5417B0=2350*0.5417=1272.995mm，这里取1275mm，角度α=67°23′，拱弧长P弧（B0）为1.2740。
c 、选择道床参数根据运输设备，查表1-7和表1-8，初步选择15kg/m的钢轨，采用钢筋混泥土轨枕。
底板水平面至道砟水平之间的距离h5=200mm,轨道水平至底板之间的距离h6=350mm，所以道砟水平至轨面水平之间的距离h4=h6-h5=350-200=150mm。
04第三章---巷道断面设计分析
2. 拱形巷道净宽度的确定
净宽度的含义：指直墙内侧的水 平宽度
B ＝ a + 2A1 + t+ c ≥ 2.0m ① a非人行侧 > 0.3m，安设输送 机时a >0.5m；
② A1运输设备宽度--（表3－1） ；
③ t设备安全间隙≥ 0.2m，采区装 载点≥0.7m， 在摘挂钩点≥1.0
故 h3 1800 900 200 18002 (360 300 335/ 2 430)2 1613 mm
3．按人行高度要求确定h3
h3 1800 hb R2 (R j)2 式中 j ——距壁j处的巷道有效高度不小于1800mm。j≥100mm，
一 般取j=200mm。
hb ---道渣高度， hb =220mm
Z-直流，k-矿用，7-吨位，6-600轨距，250-额定电压，x-蓄电，A-安全
二. 净高度的确定
1 .矩形、梯形巷道净高度：道碴面（地板）起至顶梁或锚杆终端 的垂直高度。计算公式见表3-4
《煤炭安全规程》要求 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：
故
mm。
h3 1800 220 18002 (1800 200)2 1195
综上计算，并考虑一定的余量、确定本巷道壁高为h3 =1820m 则巷道净高度H = h0+h3－hb =1800+1820－220= 3400mm。
㈣ 确定巷道净断面积S和净周长P 由表3-7得净断面积 S B(0.39B h2 )
h7——管子悬吊件总高度，取h7 = 900mm； m——导电弓子距管子间距，取m = 300mm； D——压风管(200mm)法兰盘直径，D = 335mm； b2——轨道中线与巷道中线间距，b2 = B/2－C1 = 3600/2－1370 = 430mm。( C1 = A1 /2+C=1060/2+840=1370)
【采矿课件】03巷道断面设计
2020/10/6
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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、巷道风速验算 五、巷道设计和计算掘进断面面积
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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。
水沟的侧面壁上每隔一定距离开设φ50㎜的泻水孔。
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一、水沟设计(续)
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二、管线布置
1．管道通常应部置在人行道一侧，也可布置在非人行道一侧。管道架 设
可采用管墩架设、托架固定或锚杆悬挂等方式。若架设在人行道上 方 ，
管道而其下部与道渣面或水沟盖板面保持1.8m和1.8m以上的距离，若架 设
下最大涌水量为320m3/h。位。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1.5吨矿车运输，该大 巷
一穿、过。选中择等巷稳道定断的面岩形层状，、岩石坚固性系数f =4～6，需通过的风量为8m3/s 年巷产道9内0万敷吨设矿一井道的直第径一为水20平0m运m输的大压巷风，管一和股一眼趟务直年径限为在l0200m年m以的上水，管采。 用 60试0mm轨距双轨运输的大巷，其净宽在3m以上，又穿过中等稳定 的设计运输大巷直线段的断面。
底板到顶梁或顶部喷层面、锚杆
2．露拱形巷道净高：自渣面至 出长度终端的高拱度。
顶内沿或锚杆露出长度终端的 高
度。 主要是确定净拱高和自底
板
起的墙高。
H=h0+h3-hb
H—拱形巷道净高；
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巷道断面设计示例例题某煤矿，年设计能力为60万吨，低沼气矿井，中央分列式通风，井下最大涌水量为320米3/小时。
通过该矿第一水平东翼运输大巷的流水量为160米3/小时，采用ZK7－6/250架线式电机车牵引1.5吨矿车运输，该大巷穿过中等稳定的岩层，岩石坚固性系数f=4～6，需通过的风量为28米3/秒。
巷道内敷设一趟200毫米的压风管和一趟100毫米的水管。
试设计运输大巷直线段的断面。
解：（一）选择巷道断面形状年产60万吨矿井的第一水平运输大巷，一般服务年限在15年以上，采用600毫米轨距双轨运输的大巷，其净宽在3米以上，又穿过中等稳定的岩层，故选用钢筋砂浆锚杆与喷射混凝土支护，半圆拱形断面。
选择74页，表5－14中公式计算。
（二）确定巷道断面尺寸1、确定巷道净宽度B查65页，表5－1知ZK7－6/250电机车宽A1=1060毫米、高h=1550毫米；1.5吨矿车宽1050毫米、高1150毫米。
选较大的电机车宽A1=1060毫米、高h=1550毫米。
根据《煤矿安全规程》并参照标准设计，取巷道人行道宽C=840毫米、非人行道一侧宽a=400毫米。
又查66页，表5－3知本巷双轨直线段，中线距b=1200毫米，则两电机车之间距离为：1200－(1060/2+1060/2)=140毫米＜200毫米，应取中线距b=1300毫米。
故巷道净宽度B=a1+b+c1=(400+1060/2)+1300+(1060/2+840)=930+1300+1370=3600毫米2、确定巷道拱高h0半圆拱形巷道拱高h0=B/2=3600/2=1800毫米。
半圆拱半径R=h0=1800毫米。
3、确定巷道壁高h3（1）按架线电机车导电弓子要求确定h3由67页，表5－4中半圆拱形巷道壁高公式得：h4——轨面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》188页，第365条，取h4=2000毫米；hc——道床总高度。
选用24公斤/米钢轨，查70页，表5－8得hc=360毫米，道渣高度hb=200毫米；n——导电弓子距拱壁安全间距，取n=300毫米；K——导电弓子宽度之半，查67页，表5－4中，K=718/2=359，取K=360毫米；b1——轨道中线与巷道中线间距，b1=B/2－a1=3600/2－930=870毫米；故毫米（2）按管道装设要求确定h3①按电弓子距管子距离的要求，由由68页，表5－6中得：式中h5——渣面至管子底高度，按《煤矿安全规程》第9页，22条，取h5=1800毫米；h7——管子悬吊件总高度，参照P78图5－8，取h7=900毫米；m——导电弓子距管子间距，取m=300毫米；D——压气管直径，题给D=200毫米；b2——轨道中线与巷道中线间距，b2=B/2－C1=3600/2－1370=430毫米。
故毫米②按电机车距管子距离的要求，由68页，表5－6中得，式中A1——电机车最大宽度，A1=1060毫米；m1——电机车距管子间安全距离，取m1=200毫米!故毫米因是架线电机车运输巷，故按上述要求即可确定取，不必再用其他要求计算。
综上计算，并考虑一定的余量、确定本巷道壁高为h3=1800毫米。
则巷道净高度H=h3－hb+h0=1800－200+1800=3400毫米。
4、确定巷道净断面积S和净周长P由74页，表5－14得：净断面积S=B(0.39B+h2)式中h2——渣面以上巷道壁高，b2=h3－bb=1800－200=1600毫米故S=3600(0.39×3600+1600)=10814400毫米2=10.8米2净周长P=2.57B+2h2=2.57×3.6+2×1.6=12.5米5、用风速校核巷道净断面积用69页，公式5－1校核：查69页，表5－7，知Vm=8米/秒；已知通过大巷风量Q=28米3/秒，代入公式5－1得V=Q/S=28/10.8=2.56米/秒＜8米/秒，设计的大巷断面积，风速没超过规定，可以使用。
6、选择支架参数本巷道采用锚喷支护，根据巷道净宽3.6米、穿过中等稳定岩层即属Ⅲ类围岩、服务年限大于10年等条件，查表，得锚喷支护参数，锚杆长1=1.6米，方形布置，间距M=0.8米，锚杆直径d=14毫米，喷射混凝土层厚T1=100毫米，而锚杆露出长度T2=50毫米，故支护厚度T=T1=100毫米。
7、选择道床参数根据本巷道通过的运输设备，（应根据提升运输设计基本原理）已选用24公斤/米钢轨，其道床参数hc、hb分别为360和200毫米，渣面至轨面高度ha=hc－hb=360－200=160毫米。
采用钢筋混凝土轨枕。
8、确定巷道掘进断面尺寸由74页，表5－14中计算公式得：巷道设计掘进宽度B1=B+2T=3600+2×lO0=3800毫米巷道计算掘进宽度B2=B1+2δ=3800+2×75=3950毫米巷道设计掘进高度H1=H+hb+T=3400+200+100=3700毫米巷道计算掘进高度H2=H1+δ=3700+75=3775毫米巷道设计掘进断面积S1=B1 (0.39B1+h3)=3800(0.39×3800+1800)= 12471600毫米2。
取S1=12.5米2巷道计算掘进断面积S2=B2(0.39B2+h3)=3950(0.39×3950+1800)=13194975毫米2。
取S2=13.2米2（三）布置巷道内水沟和管线已知通过本巷道的水量为160米3/小时，现采用水沟坡度为3‰，查78页，表5－17得，水沟深400毫米、水沟宽400毫米，水沟净断面积0.16米2；水沟掘进断面积0.203米2，每米水沟盖板用钢筋1633公斤、混凝0.0276米3，水沟用混凝土0.133米3。
管子悬吊在人行道一侧，电力电缆挂在非人行道一侧，通讯电缆挂在管子上方，见78页，图5－8。
（四）计算巷道掘进工程量及材料消耗量由74页，表5－14计算公式得：每米巷道拱与墙计算掘进体积V1=S2×l=13.2×1=13.2米3每米巷道墙脚计算掘进体积V3=0.2(T+δ)×l=0.2(0.1+0.075)×l=0.04米3每米巷道拱与墙喷射材料消耗V2=[1.57(B2－T1)T1+2h3T1] ×l=[1.57(3.95－0.1)0.1+2×1.8×0.1] ×l=0.96米3每米巷道墙脚喷射材料消耗V4=0.2T1×l=0.2×O.1×1=0.02米3每米巷道喷射材料消耗(不包括损失)V=V2+V4=O.96+0.02=0.98米3每米巷道锚杆消耗(仅拱部打锚杆)式中——计算锚杆消耗周长、——锚杆间距、排距，= =0.8，故/2 =6.2/（2×0.8）=3.875，取4故=（2×4+1）/0.8=13根折合重量为：11.3[(ｌ+0.05)π(d/2)2γ]=11.3[(1.6+0.05)3.14(0.014/2) 27850]=22.52公斤式中ｌ——锚杆深度，ｌ=1.6米，0.05米为露出长度；d——锚杆直径，d=O.014米；γ一一锚杆材料容重，γ=7850公斤/米3。
每排锚杆数为：×0.8=11.3×0.8=9根每米巷道锚杆注孔砂浆消耗：V0= ｌSa式中Sa——钻孔面积，按炮眼钻头直径为43毫米计算。
V0= ｌSa为粗咯计算，详细计算应减去锚杆占去的体积。
Sa=π(0.043/2) 3=3.14(0.043/2) 3=0.0014米3故V0=11.3×1.6×0.0014=0.025米3每米巷道粉刷面积Sn=1.57B3+2h2式中B3——计算净宽B3=B2－2T=3.95－2×O.1=3.75米故Sn =1.57×3.75+2×1.6=9.1米2（五）绘制巷道断面施工图、编制巷道特征表和每米巷道掘进工程量及材料消耗表图3－6运输巷道断面施工图根据以上计算结果，按1︰50比例绘制出巷道断面图(82页，图表5－18)，并附上工程量及材料消耗量表。
这些施工图表发至施工单位、作为指导施工的设计依据运输大巷特征围岩类别断面(米2)设计掘进尺寸（毫米）喷射厚度(毫米)锚杆(毫米)净周长(米)净设计掘进宽高型式外露长度排列方式间排距锚杆长直径Ⅲ10.8 12.5 3800 3700 100钢筋砂浆50方形800 16001412.5运输大巷每米工程量及材料消耗围岩类别计算掘进工程量(米3)锚杆数量(根)材料消耗粉刷面积(米2)喷射材料(米3)锚杆巷道墙脚钢筋(公斤)注砂浆(米3)Ⅲ13.20.0411.30.9822.520.0259.1。