第2-3次課(平巷設計)

1、主要內容主要內容1.1.1平巷斷面形狀的選擇平巷斷面形狀的選擇1.1.2平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定1.1 平巷設計平巷設計一、巷道斷面設計內容 包括斷面形狀選擇、斷面尺寸確定、支護形式選擇及巷道內其它設施的布置。其它設施包括運輸軌道、管路和電纜、人行道、水溝、躲避硐室等。二、巷道斷面設計的基本原則 在滿足安全與技術要求的條件下，力求提高斷面的利用率，縮小斷面，降低造價并有利于加快施工進度。1.1 平巷設計平巷設計 三、平巷設計所需資料（1）工程地質和水文地質資料；（2）平巷的服務年限、用途以及對通風、防火、衛(wèi)生等方面的要求；（3）運輸設備類型、規(guī)格尺寸、坑內外運輸?shù)穆?lián)系；（4）平巷內

2、的裝備和管、纜的規(guī)格尺寸、數(shù)量及架設、檢修要求；（5）工業(yè)場地對平硐口的相對位置的要求；（6）當?shù)夭牧系墓c價格情況。 1.1 平巷設計平巷設計 1.1.1 平巷斷面形狀的選擇1.1.1 平巷斷面形狀的選擇平巷斷面形狀的選擇一、斷面形狀種類 按斷面輪廓線可分為折線形和曲線形兩大類。折線形包括：矩形、梯形、不規(guī)則形等；曲線形包括：半圓拱形、圓弧拱形、三心拱形、馬蹄形、橢圓形和圓形等。見圖1。 1.1.1 平巷斷面形狀的選擇平巷斷面形狀的選擇 1.1.1 平巷斷面形狀的選擇平巷斷面形狀的選擇 二、斷面形狀選擇時主要考慮的因素（1）地壓大小。巷道地壓分為頂壓、側壓和底壓。 巷道斷面形狀適用地壓大小

3、情況見表1-1. （2）巷道的用途及服務年限。按服務年限長短分為開拓巷道、采準巷道和回采巷道。斷面形狀一般均為拱形，所不同的主要是支護形式不同。1.1.1 平巷斷面形狀的選擇平巷斷面形狀的選擇 （3）支護材料與方式。液壓支柱或水壓支柱僅適用于梯形和矩形斷面；鋼筋混凝土與噴射混凝土支護多適用于拱形斷面；金屬支架和錨桿支護適用于任何形狀斷面。（4）巷道施工方法。鑿巖爆破法適應各種斷面形狀；全斷面掘進機掘進巷道只能形成圓形或圓弧拱形斷面。（5）通風阻力。一般曲線形斷面通風阻力小。 1.1.1 平巷斷面形狀的選擇平巷斷面形狀的選擇 序號名稱適用條件1梯形用于圍巖穩(wěn)固，服務年限短，跨度小于34m的巷道2

4、三心拱形斷面利用率高，適于頂壓較小、圍巖堅固的開拓巷道3圓弧拱形斷面利用率較高，適于頂壓較小、無側壓或側壓小于頂壓的平巷和硐室4半圓拱形斷面利用率低，用于頂壓大、側壓小、無底鼓、服務年限長的巷道5馬蹄形多用于圍巖松軟，有膨脹性、頂壓和側壓很大，且有一定底壓的巷道6圓形、橢圓形用于圍巖松軟，有膨脹性、四周壓力均很大，其它形狀不能抵抗周圍壓力 表1-1 平巷斷面形狀和適用條件 1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定一、設計步驟 依據(jù)通過巷道中運輸設備的類型和數(shù)量，按金屬非金屬礦山安全規(guī)程GB 164232006（以下簡稱安全規(guī)程）規(guī)定的人行道寬度和各種安全間

5、隙，并考慮管路、電纜及水溝的合理布置等來設計凈斷面尺寸，然后用通過該巷道的允許風速來校核，合格后再設計支護結構及尺寸，繪制施工圖和工程量表。1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定二、摘錄安全規(guī)程中有關平巷設計方面的規(guī)定（1） 6.1.1.8 行人的水平運輸巷道應設人行道，其有效凈高應不小于1.9m，有效寬度應符合下列規(guī)定：人力運輸?shù)南锏溃恍∮?.7m；機車運輸?shù)南锏?，不小?.8m；調車場及人員乘車場，兩側均不小于1.0m；1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定井底車場礦車摘掛鉤處，應設兩條人行道，每條凈寬不小于1.0m；帶式輸送機運輸?shù)南锏?，不小?.0m。（2） 6.

6、1.1.10 在水平巷道和斜井中，有軌運輸設備之間及運輸設備與支護之間的間隙，應不小于0.3m；帶式輸送機與其它設備突出部分之間的間隙，應不小于0.4m；無軌運輸設備與支護之間的間隙，應不小于0.6m。（3）6.3.1.13 架線式電機車運輸?shù)幕|線1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定懸掛高度（由軌面算起），應符合下列規(guī)定：主要運輸巷道：線路電壓低于500V時，不低于1.8m；線路電壓高于500V時，不低于2.0m；井下調車場、架線式電機車道與人行道交叉點：線路電壓低于500V時，不低于2.0m；線路電壓高于500V時，不低于2.2m；井底車場（至運送人員車站），不低于2.2m。

7、1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定1.1.2.1 巷道凈寬確定巷道凈寬確定一、凈寬的計算公式 拱形巷道的凈寬度（B0）是指直墻內側的水平距離（見圖1），按下式計算： B0=2b+b1+b2+m=A+F+C（雙軌） B0=b+b1+b2 （單軌）式中 b運輸設備的寬度，mm，按書中表1-1選取； b1運輸設備到支護體的間隙，mm，按安全規(guī)程6.1.1.10條選取； 1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定 b2人行道的寬度，mm，按安全規(guī)程6.1.1.8條選?。徊⒁箅p軌線路之間及溜礦口一側禁設人行道；人行道盡量不穿越或少穿越線路；在人行道側鋪設管路（架高鋪設除外）時，要相

8、應增加人行道寬度； A非人行道側線路中心線到支護的距離，mm； F雙軌運輸線路中心距，mm； C人行道側線路中心線到支護的距離，mm。1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定二、曲線巷道加寬 設計曲線巷道時，要考慮礦車在彎道運行時，由于車體中心線和線路中心線不相吻合，產生礦車外側車廂邊角外伸和礦車內側車幫內移現(xiàn)象。所以，按上式計算出的巷道凈寬度（B0）后，還要適當加寬，按表1-2選取加寬值。 1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定表1-2 曲線巷道加寬值 運輸方式內側加寬外側加寬線路中心線加寬電機車100200200人推車501

9、00100圖2 曲線巷道加寬分析圖 1.1.2.2 巷道凈高確定巷道凈高確定 巷道凈高度（H0）指從道渣面至拱頂內緣的垂直距離，應滿足運輸、行人及管纜架設的要求，其最小高度應符合安全規(guī)程有關規(guī)定。其計算公式如下：（按圖1講解） H0=f0+h3-h5式中 f0拱形巷道拱高，mm； h3拱形巷道墻高，mm； h5巷道鋪軌道渣厚度，mm。1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定一、拱的形式及拱高（f0）的確定 拱的高度常用高跨比來表示，即拱高與凈寬度之比。一般按f0=（0.350.40）B0選取。選用較高的拱，有利于巷道穩(wěn)定，但斷面浪費；選用較低的拱，不利于巷道穩(wěn)定，但斷面節(jié)省。按拱的高度

10、進行比較：半圓拱圓弧拱三心拱；按斷面利用好壞比較：半圓拱圓弧拱5619）時：式中 H1巷道軌面至導電弓子的高度，按安全規(guī)程6.3.1.13條選取； h6巷道底板至軌面高度，按書中P11表1-8選取，mm;1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定554. 0cos022613)()250(fRZKRhHh K電機車導電弓子寬度之半，一般取400mm； Z軌道中心線至巷道中心線間距，mm。 1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定（二）按行人要求確定巷道墻高 巷道墻高應保證行人距墻壁100mm處的巷道凈高不小于1900mm（圖5）（1）圓弧拱巷道墻高（圖5a），按下式計算：（2）三

11、心拱巷道墻高（圖5b），按下式計算：1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定020531002/19002fBRRhh22531001900rrhh圖5（三）按架設管道要求確定巷道墻高 要求導電弓子與管道距離不小300mm，管道最下邊應滿足1900mm的行人高度。 1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定1.1.2.3 道床參數(shù)與水溝道床參數(shù)與水溝一、道床 道床是指軌道、軌枕和道渣，礦用道床結構見圖6。 軌道分為重軌和輕軌，超過30kg/m為重軌，小于或等于30 kg/m為輕軌。軌道型號按通過該巷道的運輸量、電機車類型及礦車容積而定，可按書中P11表1-7選取。 軌枕、道渣應與

12、軌道類型相適應，可按書中P11表1-8選取。 1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定圖6 二、水溝（一）水溝設計的一般要求 水溝設計有很多要求，這里只講幾個重要的方面：（1）水溝的縱向坡度與平硐（巷）坡度相同， 一般不小于3； 橫向坡度不小于1：0.11：0.25。（2）水溝中水的最大流速見表1-3。（3）水溝中的最小流速應滿足泥沙不沉淀的條件，水流速度不應小于0.5m/s。 1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定 表表1-3 水溝中水的最大流速水溝中水的最大流速 1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定支護形式水的最大流速/ms-1混凝土支護510木支護6.5不支

13、護34.5（二）水溝斷面計算 水溝斷面分為梯形、半梯形或矩形斷面，見圖7。（1）水溝的凈斷面積：式中 b水溝凈斷面的上寬； b1水溝凈斷面的下寬； h水溝凈斷面的深度。 1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定hbbS211.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定圖7 （2）水溝的有效斷面積（S）：式中 S水溝的凈斷面積； 0.75水溝的充滿系數(shù)。（3）水溝的有效斷面的上寬b： 對稱梯形： 1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定hbbSS2)(75. 075. 0121mhbb 不對稱梯形（半梯形）：式中 b水溝的有效斷面上寬； m水溝坡度系數(shù)，一般取0.10.25；

14、h水溝有效斷面深度，計算如下： 1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定1mhbb對稱梯形 不對稱梯形 1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定mmSbbh23211mmSbbh75. 02111.1.2.4 管纜布置管纜布置 只是一些規(guī)定，建議同學們自學。1.1.2.5 平巷支護參數(shù)的選擇平巷支護參數(shù)的選擇一、支護形式 常用的有混凝土襯砌、鋼筋混凝土襯砌、噴射混凝土支護、型鋼支架、錨噴支護等。二、選擇支護形式時應注意的幾點（1）當巖層堅硬穩(wěn)固，整體性好（巖石堅固系數(shù)f68），跨度小于6m時，可考慮不予支護；1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定（2）為了充分利用圍巖

15、本身抗壓強度高的特點，建議開鑿巷道時，盡量采用光面爆破施工方法，減少施工對圍巖的破壞；（3）錨噴支護在目前井巷支護中得到廣泛應用，因此在設計中優(yōu)先采用錨噴支護，并與光面爆破配合使用，盡量不用或少用木材做支護材料；（4）由于地下工程地質條件的復雜性，所以支護結構的計算不能作為設計與施工的唯一依1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定據(jù)。支護形式的選擇應結合現(xiàn)場實際情況，通過工程類比等方法，綜合考慮分析加以確定。 井巷支護是一門專業(yè)性很強的學問，它的理論計算也非常復雜。將在第八章專門講授。1.1.2.6 坡度坡度 為便于排水和運輸，平巷均設有一定的坡度，與軌道坡度相同。在一般情況下，運行機

16、車的軌道坡度采用35的重車下坡。自溜坡度一般達到1518。1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定在機車需要摘掛鉤的礦車裝載地點和車場，其軌道的最大坡度應小于列車的基本單位阻力（imax）。當i=時，則必須設置擋車裝置，如阻車器、絞車等。1.1.2.7 風速驗算風速驗算 礦井通風是一門專業(yè)課，將在下學期學習。幾乎井下所有巷道都起到通風作用。由于巷道風量等于風速與巷道斷面之積，所以當通過巷道的風量一定時，巷道斷面越小，風速越1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定大。安全規(guī)程規(guī)定了各種用途的巷道所允許的最高風速，見書中P14頁表1-10。因此，設計巷道凈斷面后，還必須進行風速驗算。若風速超過允許的最高風速，則應重新修改斷面尺寸，直至滿足通風要求為止。按下式驗算： 1.1.2 平巷凈斷面尺寸確定平巷凈斷面尺寸確定允凈vSQv1.1.2.8 繪制巷道斷面圖并編制工程量及材繪制巷道斷面圖并編制工程量及材料消耗量表料消耗量表 巷道設計的最終成果，是按比例（1：50）繪制巷道斷面圖，并附有工程量及材料消耗量。以上為平巷斷面設計，由井建專業(yè)設計，采礦專業(yè)根據(jù)井建專業(yè)提供的巷道不同位置的不同斷面和每米長度巷道的工程量