4、巷道断面设计

高中强度螺纹钢锚杆、锚索和喷射混凝土支护，巷道
断面为半圆拱形。
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二、确定断面尺寸
1. 确定巷道净宽度B
查表4-1知ZK10－6/250电机车宽A1=1060 mm、高h=1550
mm；1.5 t矿车宽1050 mm、高1150 mm。
根据《煤矿安全规程》，取巷道人行道宽c = 840 mm、 非人行道一侧宽 a=400 mm 。又查表 4-2 知本巷双轨中线 距 b=1300 mm ， 则 两 电 机 车 之 间 距 离 为 ： 1300 － （1060/2 + 1060/2）= 240 mm 故巷道净宽度: B = a1 + b + c1 =（400 + 1060/2）+ 1300 + （1060/2 + 840）= 930 + 1300 + 1370 = 3600 mm。
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第二节 巷道断面尺寸
《煤矿安全规程》规定：巷道净断面必须满足行人、运
输、通风、安全设施、设备安装、检修和施工的需要。
巷道断面尺寸主要取决于巷道的用途，存放或通过它的
机械、器材或运输设备的数量和规格，人行道宽度和各
种安全间隙以及通过巷道的风量等。
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13
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第二节 巷道断面尺寸
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源自文库
绘制巷道断面施工图(1∶50) 、绘制巷道特征表和每米巷 道工程量及材料消耗量表
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第三节
巷道断面设计示例
某煤矿，年产设计能力为0.90 Mt/a，矿井属低瓦斯矿井， 中央分列式通风，井下最大涌水量为 320 m3/h。通过该矿
第一水平东翼运输大巷的流水量为 160 m3/h，采用 ZK10
3．巷道设计掘进断面积
巷道净尺寸加上支护、道床参数后可得到巷道的设计掘进尺 寸，从而求得巷道设计掘进断面积。
半圆拱巷道：S1=B1（0.39B1+h3）；
B1—拱形巷道掘进宽度；h3—墙高；
圆弧拱巷道：S1=0.24B2+1.27BT+1.57T2+B1h3；
B—巷道净宽；T—墙厚；
梯
形 巷 道：S1=（B3+B4）H1/2；
三心拱拱高多取巷道净宽的 1/3；个别矿为提高
圆弧拱的受力性能，将拱高取为巷道净宽的2/5 ； 金属矿山由于围岩坚固稳定，可将圆弧拱拱高 降低为巷道净宽的1/4～1/5 。
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壁高h3的确定
一般需按以下五种情况计算，取其中最大者。

按架线电机车导电弓顶端两切线的交点处与巷 道拱壁间最小安全间距，n≥200 mm计算。 按管道悬吊高度与导电弓和电机车最小安全间

回采巷道：梯、矩形 金属支架、锚杆支护
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第一节 巷道断面形状

木支架和钢筋混凝土棚 子适用于梯形和矩形等 折线形断面 料石和混凝土支护只适 用于曲线形断面 金属支架、锚杆支护可 适用于任何形状的断面 喷射混凝土支护则适用 于曲线形断面



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第一节 巷道断面形状
钻眼爆破方法 适应任何形状的 断面 三心拱则逐渐被 淘汰 全断面掘进机组掘进 圆形断面 煤巷掘进机组掘进 多种断面
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双轨巷道中心线加宽
双轨巷道对开列车车辆之间应有足够的安全间 隙，两条平行轨道的中线距可按表4-2选取；
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二. 巷道净高度的确定
H= h0 + h3 － hb
h0—拱高。
h3—墙高。
hb—道碴高度。
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拱高h0的确定
通常用与巷道净宽的比来表示（称为高跨
比）。半圆拱拱高为巷道净宽的 1/2；圆弧拱与
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七.水沟及管线的布置
为排出井下涌水及其他污水，设计巷道断面时应根据矿
井生产通过该巷道的排水量设计水沟。
水沟位置：通常布置在人行道一侧，尽量少穿越运输线 路。在特殊情况下可布置在巷道中间或非人行道一侧。 水沟坡度：纵向3‰～5‰或与巷道坡度相同。横向2‰ 水沟形状：对称倒梯形、半倒梯形、矩形
工简单、经济耐用、维修量小。
支护参数确定：支架的规格尺寸，锚喷支护的锚杆类 型、长度、直径、间排距，喷射混凝土的厚度、标号等。
具体将在巷道支护中介绍。
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2．道床参数的选择
钢轨型号选取、轨枕规格和道碴高度的确定
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2．道床参数的选择
①
钢轨型号是根据巷道类型、运输方式、设备和矿车容积 及轨距选用。煤矿常用11 kg/m、15 kg/m、18 kg/m、24 kg/m、30 kg/m和33 kg/m。 表4-5 ② 轨枕：轨枕的类型和规格应与选用的钢轨型号相适应。 目前多使用钢筋混凝土轨枕，木轨枕主要用在道岔处。 轨枕中心距0.7~0.8m，接头、道岔、弯道处加密。 表4-6 ③ 道床：选用坚硬和不易风化的碎石或卵石，粒度以 20~30mm为宜。宽度=轨枕长度+200mm，表4-7 ④ 道碴的高度应与选用的钢轨型号相适应。主要运输巷道， 其厚度不得小于100 mm，至少把轨枕的1/2~2/3的高度埋 29 入道碴。
a：非行人侧宽度， ≧ 0.3m ，（综采 0.5m ） A1 ：运输设备的最大 宽度。（见表4-1） c：行人侧宽度， ≧ 0.8m ，（综采 1.0m ） t ：双轨巷道两列车对 开时突出部分之间的 距离。 ≧0.2m。
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拱形双轨巷道净宽度计算
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 1.5~3.5m 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3~5m。
支护：混凝土浇筑、钢筋混凝土预制、不支护
盖板：在主要运输大巷和倾角倾角小于15º 的斜巷的水沟
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应铺放盖板，盖板顶面与道碴面齐平。
七.水沟及管线的布置
大巷水沟应布置在人行道同侧。水沟宜采用混凝土浇灌， 并设置预制钢筋混凝土盖板。当水中含煤泥较多、沿沟清 理不便时，应在适当地点设置小型沉淀池。 34
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2.确定巷道拱高h0
半圆拱形巷道拱高h0 =3600/2=1800 mm。半圆拱半 径R=1800 mm
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3.确定巷道壁高h3
（1）按架线电机车导电弓子要求确定h3
由表4-8中半圆拱形巷道拱高公式得
h3 h4 hc ( R n) 2 ( K b1 ) 2
式中： h4—— 轨面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》取 h4 = 2000 mm； hc——道床总高度。查表3-5选24 kg/m钢轨，再查表3-7得hc= 360 mm，道碴高度hb= 200 mm； n——导电弓子距拱壁安全间距，取n = 300 mm； K——导电弓子宽度之半，K = 718/2 = 359，取K = 360 mm； b1——轨道中线与巷道中线间距，b1 = B/2－a1 = 3600/2－930 = 870 mm。

距计算，m ≥300 mm。

按人行高度要求，有效高度≥1800 mm 按道碴面以上1.6 m高度内行人宽度要求计算。 按运输设备上缘至拱壁最小安全间隙计算。
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道碴高度hb的选取
按表4-7选取
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二. 巷道净高度的确定
拱形巷道墙高按图 4-3、图4-4和表 4-3中的公式计算并取 最大值。 对于架线电机车运输的巷道，一般按其中架线电机车导 电弓子和管道装设高度要求计算即能满足设计要求；其 他如矿车运输、仅铺设输送机或无运输设备的巷道，一 般只按行人高度要求计算即可满足设计要求，但在人行 道范围内1.8m以下，不得架设管、线和电缆。 以上计算的墙高 h3 值，必须按只进不舍的原则，以0.1m 进级。
第四章 巷道断面设计
巷道是井下生产的动脉，巷道断面设计合理与
否，直接影响煤矿生产的安全和经济效益。
巷道断面设计的原则：在满足安全、生产和施 工要求条件下，力求提高断面利用率，以取得 最佳经济效果。
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巷道断面：是指垂直于巷道长轴线的横断面。
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巷道断面设计的内容与步骤
断面形状选择和断面尺寸的 确定； 用风速校核净断面； 选择支架参数和道床参数； 计算巷道的设计掘进断面， 并按允许加大值（超挖值） 计算出巷道的计算掘进断面 积； 水沟参数的确定及管线布置； 绘制断面施工图，编制巷道 特征表和每米巷道工程量及 材料消耗量表。
2 、道床参数的选择。指钢轨型号选取、轨枕规
格和道碴高度确定。 3 、巷道设计掘进断面。巷道净尺寸加上支护和 道床参数。 4、计算掘进断面面积。再加上允许的超挖值。
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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。 根据巷道的类型、用途、服务年限、围岩性质等综合 选择合理的支护形式。要求：承载能力强、取材方便、施
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第一节 巷道断面形状
按构成的轮廓线分两种：
折线型：矩形、梯形、不规则形； 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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第一节 巷道断面形状
影响巷道断面选择的因素



巷道所处的位置及穿过的围岩性质。 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。 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。 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； 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。 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。 5
－6/250架线式电机车牵引1.5 t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，大巷需通过的风 量为28 m3/s。巷道内敷设一趟直径为200 mm的压风管和 一趟直径为100 mm的水管。试设计运输大巷直线段的断 面。
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一、选择巷道断面形状
年产 0.90 Mt/a矿井的第一水平运输大巷，一般服务 年限在20 a以上，采用600 mm轨距双轨运输的大巷， 其净宽在3 m以上，又穿过中等稳定的岩层，故选用
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七.水沟及管线的布置
管线布置
①管（人行道一侧，1800mm，0.2m运输设备安全距
离）、线不同侧（否则0.3m）；
②电话和信号电缆与电力电缆不同侧，否则在上方大 于0.1m； ③电缆悬挂1.5~1.9m，两挂点小于3.0m，电缆与风筒 0.3m，与运输设备安全距离0.25m；
具体参见P77
m
m1
h4
a
h
A1 a1
t b B
A1 c1
C
h5 h2
hc
ha
δ
B1 B2
hb
h3
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H1
H
六.拱形巷道断面计算

煤矿设计部门已提供了常用的拱形、梯形和矩形等 巷道断面计算公式。

表4-8是锚喷支护的半圆拱形巷道断面计算公式。 表4-9是锚喷支护的圆弧拱形巷道断面计算公式。 表4-10是梯形巷道断面计算公式。
第一节 巷道断面形状

当顶压和侧压均不大 时，可选用矩形或梯 形断面; 当顶压较大侧压较小 时，则应选用拱形断 面; 当顶压侧压大底鼓严 重时，须采用封闭式 断面


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第一节 巷道断面形状
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第一节 巷道断面形状

开拓巷道：拱形断面 料石、混凝土、锚喷支护

准备巷道：拱形断面
钢筋混凝土棚子、金属支 架、现在采用锚喷支护
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三.净断面面积
1．矩形巷道净断面积：S＝BH
B—巷道净宽；
H—巷道净高。
2．梯形巷道净断面积：S＝（B1+B2）H/2；
B1、B2—巷道顶梁、底板处净宽； H—巷道净高。
3．半圆拱巷道：S＝B（0.39B+h2）
h2—道碴面起巷道壁的高度。 4．圆弧拱巷道：S＝B（0.24B+h2）
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四.风速验算：
B3、B4—顶梁、底板设计掘进宽度； H1—设计掘进高度。
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4．巷道计算掘进断面积
考虑到巷道在施工 内出现超挖观象， 因此，设计掘进断 面尺寸应加上允许 超挖值δ，作为计 算掘进断面尺寸。 如 B2=B1+2δ 并以此 计算出巷道的掘进 工程量和支炉材料 消耗。
T D h7 h0 δ
n
b1
b2
K
生产矿井的巷道通常兼作通风用，要进行风速验算：
Q V Vmax S
V——通过巷道的风速， Q——通过巷道的风量， Vmax——巷道允许通风的最高风速，m／s。 各巷道最高风速表见表4-4。 对低瓦斯矿井一般能通过验算，高瓦斯矿井往 往不能满足。
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五.巷道设计和计算掘进断面积
1、支护参数的确定。
一. 巷道净宽度的确定
定义：巷道两侧内壁或锚杆露出长度终端间的平距。 梯形巷道： 通行矿车、电机车时，车辆顶面水平间的宽度。 无运输设备时，指底板起1.6m水平的宽度。
宽度的计算：按规程要求进行，无设备时根据行人和
通风的需要进行计算。
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拱形双轨巷道净宽度计算
B ＝ a + 2A1 + c + t ≥ 2.4m