第一节 井巷断面设计.ppt

第一节 井巷断面设计;; 一、概述 1.巷道断面设计的重要意义 巷道是井下生产的动脉。巷道断面设计，主要是选择巷道断面形状和确定尺寸大小，它是矿山井巷工程设计的一项主要内容。设计出的巷道断面直接作为井下巷道施工的依据，也是进行井巷工程概预算的依据。因此，巷道断面设计合理与否，直接影响矿山生产的安全和经济效益。 2.巷道断面设计的基本原则 在满足煤矿安全、生产和施工等方面技术要;求的前提下，最大限度地提高断面利用率，缩小断面、降低造价，有利于快速施工，以获得最佳的经济效果。 3.断面设计的内容和步骤 巷道断面设计的内容和步骤是： （1）选择巷道断面形状。确定巷道净断面尺寸，并进行风速验算； （2）根据支架参数和道床参数计算出巷道的设计掘进断面尺寸，并按允许的超挖值求算出巷道的计算掘进断面尺寸；; （3）布置水沟和管缆； （4）绘制巷道断面施工图，编制巷道特征表和每米巷道工程量以及材料消耗量表。 二、巷道断面形状选择 （一）巷道断面形状 1.巷道断面形状的类型 （1）折边形：矩形、梯形、不规则形，如图6－1（a）、（b）、（c）及图6－2所示 。 （2）曲边形：半圆拱形、圆弧拱形、三心拱形、封闭拱形、椭圆形、圆形。如图6－1（d）、;（e）、（f） （g）、（h）、（i）所示。 ;图6－2 巷道断面形状; 2.各种形状断面的适用性讨论 （1）矩形：断面利用率高，承载能力低，一般用于顶压、侧压都小，服务年限短的巷道。 （2）梯形：断面利用率较拱形高，但承压性能较拱形差，故梯形断面常用于服务年限不长、断面较小或围岩稳定、地压不大的巷道。 （3）不规则形：沿矿体走向开掘巷道时，为了不破坏顶板，根据矿体赋存情况，将巷道开成各种不规则形状。 （4）拱形断面：常用于服务年限长（如一、;二十年或更长）或围岩不稳定、地压较大的巷道。如图6－3所示。 （5）椭圆形：四周压力都很大且不均匀时，可采用椭圆形。 （6）圆形：四周压力均匀时，可采用圆形。 （7）曲墙拱形：在松软或膨胀性大的??层中开掘巷道，当顶压、侧压都很大时，可采用曲墙拱形（把墙也作成曲线形）。 （8）封闭拱形：底鼓严重时，可用带底拱的封闭拱形。;图6－3 拱形巷道; （9）木材、金属能抗压、抗弯；石材的抗压强度大，抗弯性能很差，梯形断面常用于木材、金属支架等棚式支架的巷道；拱形断面则常用于砖石、混凝土砌碹或金属拱形支架的巷道。 （10）木棚子可具有较大的可缩性；金属棚子虽可缩性差，但可多次回收复用；而石材支架很难具有可缩性。 （11）受采动影响大的回采巷道、准备巷道、常采用梯形；不受或受采动影响很小的开拓巷道、准备巷道，常采用拱形。; （12）若使用可缩性金属拱形支架，即使是回采巷道也可以采用拱形。 常用巷道断面及其适用条件如表6—1所示。 （二）断面形状选择考虑因素 1.巷道的位置及围岩性质 巷道所处于的位置不同，围岩性质均有差异，一般情况下，在选择巷道断面形状时，以巷道地压大小和方向为主要因素。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，可选用直墙拱形断面；当顶压、侧;表6—1 常用巷道断面及其适用条件 ;压都很大，尤其是有底压时，可采用封闭曲线形断面—圆形、马蹄形或椭圆形等封闭式断面，它们的结构稳定，能承受多向压力。 2.巷道的用途及服务年限 巷道的用途和服务年限也是考虑选择断面形状不可缺少的因素。服务年限长达几十年的开拓巷道，采用料石、混凝土和锚喷支护等拱形断面比较有利；服务年限在十年左右的采准巷道,采用金属支架或可缩性金属支架的梯形断面、锚网支护或锚网索支护的矩形断面、矩形略带拱形断面;或折线型断面。 3.支护方式和支护材料 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一个因素。梯形或矩形断面巷道一般采用木支架、钢筋混凝土支架或金属支架支护，一些矿井常用工字钢或废钢轨作为支架材料。为克服矩形断面承受侧压性能差的缺点，我国也有一些矿井采用片石砌墙加钢梁的矩形断面作为主要运输大巷的断面形状。在巷道侧压小、顶板岩石较好的条件下，为避免挑顶破坏顶板的完整;性，也可用锚杆支护的梯形、矩形及折线形断面。马蹄形、椭圆形和圆形等断面多采用料石、砌块砌碹或现浇混凝土支护，拱形断面除此之外，多采用锚网喷支护、U形钢支护。 4.掘进方法及设备 掘进方法和掘进设备对于巷道断面形状的选择也有一定的影响。目前，岩石平巷掘进仍是采用钻眼爆破方法占主导地位，它能适应任何形状的断面。近年来，由于锚喷