井巷设计与施工课程设计

井巷设计与施工课程设计 Revised final draft November 26, 2020

《井巷设计与施工》课程设计

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2012 年 12 月 21 日

设计条件

某矿年设计能力为500万吨，低瓦斯矿井，采用中央分列式通风，其最大涌水量为300m3/h。通过该矿第一水平南翼运输大巷的涌水量为260m3/h，采用ZK20--9/550架线式电机车牵引5t底卸式矿车运输。大巷穿过的岩层为中等稳定，岩石的坚固性系数f=4~6，埋深800m，长1450m，大巷需通过的风量为38m3/s。巷道内敷设一趟直径为200mm的压风管、一趟直径为100mm 的水管及通讯、动力、信号电缆各一趟。

该巷道的施工进度要求：240米/月。

目录

一、巷道断面施工图设计

（一）巷道断面形状

大巷穿过的岩层为中等稳定，岩石的坚固性系数f=4～6，埋深800m。该巷道要求服务年限长，通风阻力小。因此选用圆弧拱形巷道断面，而为了简化设计和方便施工，选用半圆拱行巷道断面。

（二）道床参数

1、巷道钢轨型号

采用ZK20--9/550架线式电机车牵引，5t底卸式矿车运输，要求钢轨轨距为900mm，因此钢轨型号应选用30kg/m。（根据课本P9表1-4）

2、轨枕规格

采用钢筋混凝土轨枕，轨距900mm，轨枕全长1200mm，全高145mm，上宽170mm，下宽200mm。（根据课本P9表1-5）

3、道碴高度

由于选用钢轨型号为30kg/m，因此取道床总高度为360mm，道碴高度取200mm，道碴面致轨道面垂高取160mm。（根据课本P10表1-6）（三）管线布置位置

压风管和水管设置在人行道一侧，压风管在下，水管在上，压风管下部距水沟盖板高度为。通讯和信号电缆也设置在人行道一侧，电缆悬挂在管道上方，电缆下部与水管上部距离为，且取电缆两个悬挂点间的距离为3m。动力电缆布置在人行道另一侧，距离道碴面。

（四）巷道净断面尺寸

1、巷道净宽度

巷道直线段净宽度B由三部分组成，分别是非人行道一侧宽度a、人行道的宽度c、运输设备的最大宽度A和两列对开列车最突出部分之间的距离t。

由于巷道内需安设电机车，因此非人行道侧的宽度a可取。《煤矿安全规程》规定，从巷道道碴面的高度内，人行道的宽度c不小于，因此可取巷道人行道宽度c为。根据课本P4表1-1可知，电机车的最大宽度A为。《煤

矿安全规程》规定，两列对开列车最突出部分之间的距离t不小于，此外，在采区装载点t不小于，在矿车摘挂钩地点t不小于。

根据公式B=a+2A+c+t，计算得巷道直线段净宽度为。

考虑到矿车在弯道上运行时，由于车体中心线和线路中心线不相吻合，会发生车辆外角外伸和内侧车帮内移现象。所以计算出直线段净宽度后，还需将上述安全间隙适当加大。根据井下实测和理论计算，内侧和外侧均加宽。与曲线段两端相连的直线段也需加宽，由于采用电机车运输，因此取

4m。双轨曲线段巷道两条轨道中心线间距，比直线段两条轨道中心线间距加宽，即。同时，两轨道中心线间距加宽起点从两端直线段开始，其长度取

5m。

2、巷道净高度

拱形巷道的净高度H系指自道碴面至拱顶内沿或锚杆露出长度的垂直高

度，即H=h

0+h

3

-h

b

。

式中：h

：拱形巷道拱高

h

3

：拱形巷道的墙高

h

b

：巷道内道碴高度

由于采用半圆拱巷道断面，因此拱高h

为巷道净宽度的一半，即。根据

课本P10表1-6，取道碴高度h

b ，道床总高度h

c

取，道碴面至轨道面垂高h

a

为。

拱形巷道的墙高h

3

的确定：（根据课文P6表1-2）

（1）按架线电机车导电弓子要求计算：h

3≥h

4

+h

c

-[（R-n）2-（K+b

1

）2]

h

4

：从轨面起电机车架线高度，取；

h

c

：道床总高度，为360mm；

R：拱形巷道半径，为；

n：电机车导电弓子顶端两切线的交点处与巷道拱壁间最小安全间隙，取300mm；

K：导电弓宽度的一半，取K=360mm；

b

1

：轨道中心线与巷道中心线间距，为（

t+A），即；

计算得拱形巷道的墙高h

3

≥。

（2）按管道的装设高度要求计算（双轨电机车）：

h 3≥h

5

+h

7

+h

b

-[R2-（A/2+m

1

+D/2+b

1

）2]

h

5

：从道碴面起至管道悬吊高度，为200mm；

h

7

：管道悬吊件总高，取900m；

m

1

：电机车距管道间安全间距，取300mm；

D：管道接头处最大直径200mm；

计算得拱形巷道的墙高h

3

≥

拱形巷道的墙高由上述计算方法中最大值决定，即，取h

3

=。

3、巷道净断面积

半圆拱巷道净断面积S=B（+h

3-h

b

），经计算得净断面积为。

（五）巷道的风速验算

根据《煤巷安全规程》，查课本P8表1-3可知，电机车巷道允许风速为，最高8m/s,最低1m/s。但是，为使矿井增产留有余地和经济风速的要求，一般不选用表1-3中所列的最高风速。同时，《煤炭工业设计规程》规定，矿井主要进风巷的风速一般不应大于6m/s。

风速计算公式：v=Q/S

Q:根据设计要求通过该巷道的风量，为38m3/s；

S:巷道的净断面积，为；

计算得风速为s,符合安全规程规定。

（六）支护参数

岩石平巷服务年限较长，因此可采用锚喷支护，它具有施工速度快、机械化程度高和成本低等优点。

根据围岩松动圈理论，松动圈为400mm～1000mm的为较稳定围岩，松动圈为1000mm～1500mm的为一般稳定围岩。因围岩稳定系数f为4～6，因此可取围岩松动圈厚度为1000mm。锚杆长度可按组合拱理论计算，公式如下：