巷道断面设计示例

后勤部长 · 发表于 2010-6-21 14:05

(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h3
①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

Ⅲ

10.8

12.5

3800

3700

100

钢筋砂浆

50

方形

800

1600

14

12.5

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)
Ⅲ	13.2	0.04	11.3	0.98	22.52