巷道断面形状分类和选择

巷道断面形状的分类和选择

3.1 巷道断面的分类及适用的条件

巷道是井下生产的动脉，巷道的断面形状直接影响到矿山生产的安全和经济效益。我国矿井下使用的巷道断面形状按其轮廓线可分为折线形和曲线形两大类。其中折线形的如矩形、梯形、不规则形，曲线形的如半圆拱形、圆弧拱形、三心拱、马蹄形、椭圆形和圆形等。

常用巷道断面及其适用条件见表3.1

表3.1常用巷道断面及其适用条件

断面名称适用条件

半圆拱形目前开拓，准备巷道和硐室普遍

采用的断面形状多在顶压大侧压

小，无底鼓条件下使用

马蹄形

用于围岩松软有膨胀性的，

顶压与侧压很大且有一定

底压的巷道

圆弧拱形由于光爆锚喷技术的推广，拱部

成型好施工方便多用于准备巷

道，跨度较大时较半圆拱利用率

高

圆形

围岩松软有膨胀性四周压

力均很大，用其他形状不能

抵抗压力是采用

三心圆拱形与半圆拱相比拱顶承压能力差，

断面利用率较高。适用于围岩坚

固的开拓巷道

椭圆形

当巷道四周压力很大且分

布不均匀，根据顶压和侧压

的大小，采用竖直或水平布

置

梯形顶板暴露面积较矩形小，减少顶

压，能承受稍大的侧压，多用于

采区巷道

不规则形

主要用于薄煤层，为了不破

坏顶板，保持一定的稳定

性，断面形状视煤层而定

拱形

断面利用率较高，多用于顶压侧

压都较少，维护时间不长的巷道

每一种形状的断面都有其所适应的矿山类型，开采方式，支护类型，和矿

山所处的地质条件。所以在不同的矿山地质条件，支护条件及其他条件下我们要选择不同形状的巷道断面，这样不仅可以节约矿山基建的成本，减小不必要的施工量，还能更好的服务于矿山正常的生产，完成每一年的生产任务。

3.2 巷道断面选择的依据

巷道断面的形状的选择主要考虑围岩的物理力学性质，矿山压力的大小和方向，巷道的用途和服务年限，支护的方式和材料，巷道的掘进方法和设备等因素。

一般情况下，在选择巷道断面形状时，首先考虑作用在巷道上地压的大小和方向，再根据地压的大小和方向选择相应的巷道断面形状。

巷道的用途和服务年限也是选择断面要考虑的重要因素。服务时间越长选择拱形断面比较有利，反之采用梯形等折线断面的比较的多。

支护材料和矿区习惯的支护方式也是影响断面形状选择的因素。如采用木支架，钢筋混凝土支架则一般采用举行和梯形断面的巷道；随着采矿技术的发展和支护材料的更新，尤其是锚喷支护技术的不断发展为拱形巷道的大量使用提供了条件。在一些开采深度已达到1000米以上的矿上开始使用反拱的马蹄形及圆形巷道断面[2]。这也是深部开采巷道断面选择的趋势。

上述选择巷道断面形状应考虑人的诸多因素，彼此密切联系而又相互制约，条件要求不同，影响因素的主次位置就发生变化。需要具体的分析。

3.3 巷道断面设计的基本原则

巷道断面设计的基本原则：在满足安全和使用要球的条件下提高断面的利用率，缩小断面，降低造价并便于快速施工。巷道断面尺寸的大小是根据通过巷道的运输设备类型和数量，运行速度，轨道数目支护材料以及结构形式来确定。基本的设计内容包括选择断面的形状，支护的类型，断面尺寸的确定和一些附属设施的布置，绘制巷道的断面图，编制巷道特征表。

3.4 董家河磷矿平巷的断面设计

3.4.1 巷道断面形状的选择

董家河磷矿巷道的围岩为白云岩、板岩及磷矿，岩石的硬度为6-8，开挖巷道后顶板的压力较大，侧压和底压相对较小。同时该矿山采用汽车无轨运输，巷道的跨度较大，宜采用圆弧形巷道断面。综合各方面的条件，该平巷巷道采用圆弧拱形巷道，用锚喷技术进行支护，这样可以在确保巷道稳定的条件下，尽可能

的提高巷道断面的利用率。 3.4.2 巷道断面尺寸的确定

该巷道为运输巷道且采用无轨运输方式，采用东风汽车运输车运输，确定巷道的净宽度为4·5米 ，净高度取为2·8米。此时巷道的尺寸满足矿山运输的要求，巷道采用100mm 的锚喷支护，汽车直接在巷道底板上运行。以下为巷道断面的计算参数： （1）巷道的净宽度：

4500(O B mm =已知）

掘进的宽度：

222O B B T δ

=++ （3-1）

式中：T 为锚喷厚度，取100mm ； δ 为掘进巷道超挖值，取100mm 计算得到掘进的宽度为4900mm 。 （2）巷道设计掘进高度：

100=+d +H H δ

（3-2）

式中：d 为喷射混凝土厚度，取100mm 。 计算得设计掘进高度为3000mm 。 (3)圆弧拱矢高：

00f =B /5=900mm

（3-3）

（4）巷道净断面面积S

2020(0.138)11.34S B h B m =+= （3-4）

式中 ：

2h 为巷道底板算起巷道墙高

。

（5）k 巷道掘进断面面积

22222(h +0.138)12.62m S B B == （3-5）

（6）巷道净周长P

022.1032h =13.26m

P B =+ （3-6）

3.4.3 巷道断面的施工图及巷道断面的特征表

图3-1 巷道断面尺寸图

表3.2巷道断面特征表

名称普氏系数断面形状支护形式

断面面积

净周长净掘

单位

圆弧拱形锚喷㎡㎡m

数量6~8 11.34 12.62 13.26