井巷工程教案第08章岩石平巷.docVIP

第八章 岩石平巷 第一节 平巷断面设计 巷道是井下行人、运输、生产的通道，断面设计是否合理，将直接影响煤矿生产的安全和经济效益。断面设计的主要原则是：在满足安全、生产和施工要求的条件下，力求提高断面利用率，取得最佳的经济效果。 巷道断面设计的内容和步骤是：首先选择巷道断面形状，确定巷道净断面尺寸，并进行风速验算；其次，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；然后，布置水沟和管缆；最后，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一览表。 一、断面选型 我国煤矿井下使用的巷道断面形状，按其构成的轮廓线可分为折线形和曲线形两大类。前者如矩形、梯形、不规则形等；后者如半圆拱形、圆弧拱形、三心拱形、马蹄形、椭圆形和圆形等（见图8-1）。 图8-1巷道断面形状 (a) 矩形；(b) 梯形；(c) 半梯形；(d) 半圆拱形；(e) 圆弧拱形；(f) 三心拱形； (g) 封闭拱形；(h) 椭圆形；(i) 圆形 巷道断面形状的选择，主要应考虑巷道所处的位置（即作用在巷道上地压的大小和方向、围岩性质）、用途及其服务年限、选用的支架材料和支护方式、掘进方法和采用的掘进设备等因素。 一般情况下，作用在巷道上的地压大小和方向在选择断面形状时起主要作用。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，则应选用直墙拱形断面（半圆拱、圆弧拱或三心拱）；当顶压、侧压都很大且底鼓严重时，就必须选用诸如马蹄形、椭圆形或圆形等封闭式断面。 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重要因素。服务年限长达几十年的开拓巷道，采用受力性能好的各种拱形断面较为有利；服务年限10年左右的准备巷道多采用断面利用率高的梯形断面；服务年限短的回采巷道，因受动压影响采用具有可缩金属支架的梯形断面。 矿区富有的支架材料和习惯使用的支护方式，往往也直接影响巷道断面形状的选择。金属支架和锚杆可用于任何形状的断面；喷射混凝土支护方式适用于拱形等曲线断面。 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。在使用全断面掘进机组掘进的岩石平巷，选用圆形断面无疑是更为合适的。 上述选择巷道断面形状应考虑的诸因素，彼此是密切联系而又相互制约的。条件要求不同，影响因素的主次位置就会发生变化。所以，应该综合分析，抓住主导因素兼顾次要因素，以便能选用较为合理的巷道断面形状。 二、确定断面尺寸 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及规格，人行道宽度和各种安全间隙，以及通过巷道的风量等。 设计巷道断面尺寸时，根据上述诸因素和有关规程、规范的规定，首先定出巷道的净断面尺寸，并进行风速验算；其次，根据支护参数、道床参数计算出巷道的设计掘进断面尺寸，并按允许加大值（超挖值）计算出巷道的计算掘进断面尺寸；最后，按比例绘制巷道断面施工图，编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗量表。 （一）巷道净宽度的确定 直墙拱形和矩形巷道的净宽度，系指巷道两侧内壁或锚杆露出长度终端之间的水平距离。对于梯形巷道，当其内通行矿车、电机车时，净宽度系指车辆顶面水平的巷道宽度；当其内不通行运输设备时，净宽度系指从底板起1.6 m水平的巷道宽度。 运输巷道净宽度，由运输设备本身外轮廓最大宽度和《煤矿安全规程》所规定的人行道宽度以及有关安全间隙相加而得；无运输设备的巷道，可根据行人及通风的需要来选取。 如图8-2所示，拱形双轨巷道净宽度按下式计算。 （8-1） 式中，B--巷道净宽度，指直墙内侧的水平距离，m； a--非人行侧的宽度，《煤矿安全规程》规定，a≥0.3m；当巷道内安设输送机时，输送机距支护或碹墙最突出部分之间的距离，a≥0.5m。 A1--运输设备的最大宽度，m，几种常用运输设备的宽度和高度见表8-1。 C--人行道的宽度，《煤矿安全规程》规定，从巷道道碴面起1.6 m的高度内，C≥0.8m，在人车停车地点C≥1.0m，在巷道高度1.6m至1.8 m之间不得架设管、线和电缆。 图8-2 巷道净断面尺寸计算简图 t--在双轨运输巷道中，两列对开列车最突出部分之间的距离，《煤矿安全规程》规定：t≥0.2m，在采区装载点t≥0.7m，在矿车摘挂钩地点t≥1.0m。 表8-1 几种常用运输设备的主要计算尺寸 单位：mm 运输设备类型 宽度(A1) 高度(h) 运输设备类型 宽度(A1) 高度(h) 1060 1360 1550 1054 1550 1t固定式矿车 880 1150 1335 1600 1.5t固定式矿车 1050 1150 1050 1212 1350 1600 3t底卸式矿车