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第三章采区车场设计第一节窄轨线路一、轨道与轨型轨道运输是煤矿井下主要运输方式，矿井轨道由铺设在巷道底板上的道床、轨枕、钢轨和联接件等组成。
钢轨的型号简称轨型，以每m长度的质量（kg/m）表示。
窄轨线路的轨型有15、22、30、38和43kg/m等5种。
窄轨线路中心距有600mm、762mm和900mm 3种，使用时根据矿井生产能力大小和矿井运输方式选用。
大型矿井一般选用900mm轨距，使用3t、5t矿车；中、小型矿井多选用600mm轨距，使用1t、3t矿车。
新设计矿井轨型按表3—1选用。
除了上述规定外，《煤矿运输安全质量标准化评分表》中规定；运行7t及其以上机车、3t及以上矿车、采区运输重量超过15t（包括平板车重量）及以上设备时线路轨型不低于30kg/m，卡轨车、齿轨车和胶轮车运行线路轨型不低于22kg/m。
表3—1 新设计矿井轨型选用表二、道岔1.道岔类别道岔是使车辆由一条线路上转到另一条线路上的装置，它是由尖轨、辙叉、转辙器、道岔曲轨、护轮轨和基本轨所组成，道岔的结构如图3—1所示。
1—尖轨；2—辙叉；3—转辙器；4—道岔曲轨；5—护轮轨；6—道岔基本轨图3—1 道岔结构常用道岔有单开道岔、对称道岔、渡线道岔3种，单开道岔和渡线道岔又有左向和右向之分（在平面线路上沿顺时针方向分出时为右向，沿逆时针方向分出时为左向）。
井下常用道岔有3号、4号、5号。
每种型号的道岔又配备了4m、6m、9m、12m、15m、20m、25m、30m、40m、50m、70m等11种曲线半径；渡线道岔和对称道岔按不同轨距和道岔类型，配备有1300mm、1400mm、1500mm、1600mm、1700mm、1800mm、1900mm、2200mm和2500mm等9种线路间距。
道岔手册中所列型号均为右向道岔，如ZDK622—4—12末注明左右，均为右向道岔。
右向道岔的分岔线在行进方向（由a→b）的右侧。
左向道岔必须在尾数后注上（左）字，如：ZDK622—4—12（左），岔线在行进方向（由a→b）的左侧。
采矿学课程设计中部车场一、课程目标知识目标：1. 让学生理解中部车场在采矿工程中的重要作用及其结构组成；2. 掌握中部车场的矿石运输、提升及通风等基本工作原理；3. 了解中部车场的安全技术措施和环境保护要求。
技能目标：1. 培养学生运用采矿学原理分析和解决中部车场实际问题的能力；2. 提高学生设计合理的中部车场布局和设备选型的能力；3. 培养学生进行中部车场安全风险评估和预防的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱采矿事业，树立为我国采矿事业贡献力量的信念；2. 增强学生的安全意识、环保意识和团队协作精神；3. 引导学生关注采矿行业的发展趋势，提高对新技术、新工艺的学习兴趣。
课程性质分析：本课程属于采矿学领域，以中部车场为研究对象，结合实际工程案例，注重理论与实践相结合。
学生特点分析：学生为高中年级，具备一定的采矿学基础知识，具有较强的求知欲和动手能力。
教学要求：1. 结合教材，深入浅出地讲解中部车场相关知识；2. 注重培养学生的实际操作能力和分析解决问题的能力；3. 强调课程目标的实现，关注学生的学习成果。
二、教学内容1. 中部车场概述- 介绍中部车场在采矿工程中的地位与作用；- 阐述中部车场的结构组成及其功能。
2. 中部车场工作原理- 矿石运输系统：涵盖矿石的装载、运输、卸载等过程；- 提升系统：讲解矿石从地下到地面的提升过程及设备；- 通风系统：分析中部车场的通风要求及通风设备。
3. 中部车场设计与设备选型- 布局设计：讲解中部车场的布局原则，分析不同布局优缺点；- 设备选型：根据矿石特性、生产规模等选择合适的设备。
4. 中部车场安全技术与管理- 安全风险评估：分析中部车场可能存在的安全隐患，提出预防措施；- 安全管理：介绍中部车场的安全管理制度及实施要点。
5. 环境保护与绿色开采- 环保要求：阐述中部车场在环境保护方面的法律法规及标准；- 绿色开采：探讨中部车场实现绿色开采的措施及发展趋势。
矿井设计采区中部车场设计(一)设计依据某采区是近距离开采煤层群，轨道上山按真倾斜布置在煤层群的底板岩石中，倾角10°，向采区石门甩车。
轨道上山与区段石门均铺设600mm 轨距的线路，轨型22kg/m ，采用1t 矿车单钩提升，每钩提升三个矿车，要求甩车存车线设双轨高、低道。
斜面线路布置采用一次回转方式。
(二)斜面线路连接系统各参数计算：1）由于是辅助提升，两组道岔均选用ZDK622-3-15（左）道岔，道岔参数： α1=α2=14°26´06" , a 1=a 2=3400 , b 1=b 2=2800斜面线路一次回转角=1α18°26´06"；二次回转角"12'523621︒=+=ααδ一次回转角水平投影角=︒︒==)10tan "06'2618tan arctan()tan tan arctan('11βαα18°41´59"二次回转角水平投影角"30173710cos "12'5236tan cos )tan(arctan''21︒=︒︒=+=βααδ一次伪倾斜角"55'289)10sin "06'2618arcsin(cos )sin arcsin(cos 0︒=︒⋅︒=⋅='βαβ二次伪倾斜角"06'597)10sin "12'5236arcsin(cos )sin arcsin(cos ︒=︒⋅︒=⋅=''βδβ2斜面平行线路联接点各参数计算斜面平行线路连接点各参数，设计采用中间人行道，线路中心距S 定为1900mm ，为简化，斜面连接点线路中心距取与S 同值，斜面连接点半径取9000mm.5700"06'2618cot 1900cot 2=︒*=⋅=αs B14602"06'2618tan*90002tan211=︒=⋅=αR T716014605700L 1=+=+=T B6008"06'2618sin 1900sin 2=︒==αsm2.确定竖曲线的相对位置1.）取高道平均坡度 G i = 11‰ ， 9473arctan '''==G G i r取低道平均坡度 D i = 9‰ ,6503arctan '''==D D i r 取低道竖曲线半径9000R D = 暂取高道竖曲线半径20000R G = 高道竖曲线各参数30903.57"06518*200003.57K 15482"06518tan *200002tan 3074)9473sin "55'289(sin 20000)sin (sin 272)"55'289cos 9473(cos 20000)cos (cos "065189473"55289''''''=︒︒=︒⋅==︒=⋅=='''-︒=+'⋅==︒-'''=-=︒='''-︒=-=G G G p GG G G G G G G G G G R R T r R L r R h r ββββββ低道竖曲线各参数15703.57"51'599*90003.577872"51599tan *90002tan 1564)6503sin "55289(sin *9000)sin (sin 123)"55289cos 6530(cos *9000)cos (cos "515996503"55289''''''''=︒︒=︒⋅==︒=⋅=='''+︒=+⋅==︒-''='-=︒='''+︒=+=D D D DD D D D D D D D D D R K R T r R L r R h r ββββββ2.）最大高低差H 的计算由于是辅助提升，存车线长度按2车考虑，每钩车提1t 矿车3辆，故高低道存车线长度不小于2*3*2+2*0.4=12800。
前言通过在辽源职业技术学院内为期两年的学习，对“煤矿开采技术”这一专业有了一定的认识，对井下生产一线的综采工作面有了进一步了解，在此基础上通过查阅资料和指导老师张老师的指导下做了本次设计。
本次毕业设计是为了让我们更清楚地理解怎样确定综采工作面的系统，为我们即将走上工作岗位的毕业生打基础。
通过对综采工作面的系统更加深入的了解和掌握，不断提高技术和工作能力，才能更好的解决好综采工作面设备使用者面临的主要问题，管理好综采工作面的系统。
当系统出现问题时能找出引起系统故障真正的原因由于设计者所学专业知识不够精深，加之时间仓促，在设计中缺漏和不妥之处，恳请评阅人批评指正。
目录第一章采区车场轨道线路设计 (03)第二章采区中部车场形式 (18)第三章采区中部车场设计及计算 (35)第一章采区车场轨道线路设计一、采区车场轨道设计（一）采区轨道线路及线路连接采区轨道线路包括由采区上部、中部、下部车场组成的车场线路和与之相连接的轨道路线。
轨道设计必须与采区运输方式和生产能力相适应；必须保证采区调车方便、可靠；操作简单、安全；作效率和尽可能减少车场的开掘及维护工作量。
平面线路的连接线路包括曲线及道岔的连接，斜面间或斜面与平面间的线路连接都是由竖直面上的曲线连接的。
（二）线路设计的内容和步骤车场线路设计的内容包括线路总平面布置设计及线路坡度设计。
采区车场设计最主要的是车场内轨道线路设计。
轨道线路设计必须与采区运输方式和生产能力相适应；必须保证车场内调车方便、可靠；操作简单、安全；提高工作效率和尽可能减少车场的开掘及维护工程量。
1、设计平面线路确定车场形式—绘制线路总平面布置草图—进行连接点线路设计计算线路平面布置总尺寸，做出线路布置的平面图。
2、线路坡地设计沿有关线路作一个或数个剖面图，并用文字表示出每一坡度范围内线路的长度及坡度。
一、采区轨道线路设计基础知识（轨道、道岔、曲线、线路施工、线路联接点）采区车场轨道线路设计（采区下部、中部、上部车场）二、轨道线路设计基本知识（一）采区轨道线路分类1、线路位置与作用（1）轨道上山（2）采区车场（3）工作面轨道平巷2、线路空间状态（1）水平：下部车场：大巷装车站、区段轨道平巷（2）倾斜：上山中部车场斜面线路。
（二）采区车场线路设计步骤进行采区车场施工设计,必须进行线路设计，为巷道线路施工提供准确数据。
（1）确定车场形式（2）绘制车场平面布置草图（3）进行线路连接点、线路参数设计计算（4）计算线路平面布置总尺寸（5）绘制线路布置图（三）矿井轨道1.轨道在巷道底板铺设道床（道砟）、轨枕、钢轨和联结件等组成。
1）轨型：以单位长度质量表示，/kg·m-1，（kg/m）现采用标准轨型：15、22、30、38、43（新设计矿井使用）原使用的轨型：11、15、18、24 （生产矿井使用）2）轨距（1）轨距：单轨线路是有两根轨道组成,两根轨道上轨头内缘的距离为轨距。
矿用标准轨距：600mm；900mm (762mm)（2）轨距选用：根据矿井生产能力大小和矿井运输方式选用。
大型矿井:一般选用— 900mm轨距使用3t、5t矿车（辅运和主运）中、小型矿井:多选用— 600mm轨距使用1t、3t矿车（辅运和主运）3）轨道线路中心距：双轨线路中心线间距S（1）直线段：S ≥ B +δ，mm。
式中：B —机车宽度，mm；δ—两列车对开时最突出部分之间的距离，/mm，δ> 200mm。
（规程规定）（2）弯曲段：S 1≥ B +δ + ∆S∆S—曲线巷道线路，由于车辆的外伸和内伸轨道中心线必须加宽机车运输：∆S = 300mm ；其它运输：∆S = 200mm《煤矿安全规程》23条规定：装车点：δ> 700mm，摘挂钩点：δ> 1000mm（3）轨中心距选用：线路中心距一般取100mm为单位的整数倍选用。
例：使用3t矿车，机车运输，机车宽度1360mm，轨距900 mm，直线段：S = B+ δ =1360+200=1560mm→1600 曲线段：S1 =S+ ∆S = 1600 + 300 = 1900mm。
矿井轨道轨中心距系列值：600mm轨距(1300、1400、1600、1700、1900）900mm轨距(1600、1800、1900、2200、2500）4）线路表示方法：两根轨道以中心线作为线路的标志，进行线路施工设计时。
图中采用单线表示）单轨线路—单线（细实线）；双轨线路—双线（细实线）。
2.道岔道岔：使车辆由一线路转运到另一线路的装置煤矿常用道岔（新的标准： MT/T2--95）（1）单开 ZDK（2）对称 ZDC（3）渡线 ZDX（增加 Z 代表窄轨道岔）标准道岔共有七个系列600轨距：615、622、630、643、900轨距：915、930、9382）道岔类别及参数（1）ZDK--单开道岔在线路图中，道岔以单线表示。
道岔主线与岔线用粗实线绘出主要参数：a、b —外形尺寸，α—辙叉角。
单开道岔辙叉号有（M：2、3、4、5、6）（2）ZDC--对称道岔道岔参数：a、b —外形尺寸，α—辙叉角。
对称道岔辙叉号（M：2、3、4）（3）ZDX—渡线道岔道岔参数：a、b —外形尺寸；S1—线路中心距；L —道岔总长度； —辙叉角渡线道岔辙叉号（4、5、6）二、平面线路联接线路联接基本类型巷道转弯：直线——曲线——直线巷道平移（线路平移）：直线—曲线—直线—曲线—直线 巷道分岔：直线——道岔——曲线——直线 1、单轨曲线巷道转弯中间必须加入曲线段； 1）曲线参数已知：巷道转角δ ，选用：曲线半径R ，计算：切线长T ：2tanδR T = )mm （ 圆弧长K ：3.57180δδπRR K ==)mm （2）曲线半径确定：车辆进入曲线后，前轴外轨轮，后轴内轨轮碰撞轨道。
根据行车速度，限定碰撞冲击角，确定曲线半径。
BBS c S R ⋅≈=maxmin sin 2ϕ煤矿轨道曲线系列值：4、6、9、12、15、20、25、30、40 /m例：计算曲线参数单轨曲线δ＝40°R=25000 (mm)K、T参数计算：K＝ 17452 (mm)T＝9099 (mm)注：曲线半径是轨中心距的半径。
3）曲线线路外轨抬高和轨距加宽轨道线路进入曲线线段后，为保证车辆安全运行，必须进行外轨抬高和轨距加宽。
（也为施工参数，现场施工人员需要掌握）（1）外轨抬高和轨中心距大小、曲率半径与车辆运行速度有关。
gRV S h g βcos 2=∆计算原理分析 △abo ∽ △ OBA （ △ ACO ） 4）线路的平行移动（1）特点：单轨线路异向曲线联接，即在两个反向曲线之间加一缓和直线C ，将轨道平移一定距离。
C = S B + 2 X ' （2）确定C 值考虑的原则：a.线路外轨 → 内轨，内轨 → 外轨，车辆不能同时受异向曲线两根轨道外轨抬高的影响。
b.车辆离开第一个曲线的X '之后，经过一个SB 直线段后再进入第二曲线的 X '三、采区中部车场线路设计 1、单道起坡甩车式车场 （1）甩入平巷的单道起坡甩车场甩入平巷的单道起坡甩车场2、斜面线路（1）斜面线路的布置方式。
斜面线路回转方式（a）一次回转；（b）二次回转（2）斜面线路联接系统参数。
回转角及伪倾角的计算2、竖曲线竖曲线参数3、平面线路当线路转入平巷后，平行移动了S 距离e T C T S -++=︒)90sin()(/11/δ－平移距为S 时，异向曲线中缓和直线段2C 为2//22sin T SC -=δ4、平面线路的平面图及坡度图 各点标高分别为：○点相对标高为±0D 点：D D h h --=0 A 点：)(0A D D A h h h --+-= C 点：)(0C A A D D C h h h h ---++-=线路坡度图二、双道起坡甩车式车场在斜面上设两个道岔（甩车道岔和分车道岔），使线路在斜面上变为双轨，空重车线分别设置竖曲线起坡。
1、斜面线路道岔－曲线－道岔系统斜面线路布置方式（a）道岔－曲线－道岔系数；（b）、（c）、（d）道岔－道岔系数优点：由于道岔间设有斜面曲线，回转角较大，故甩车场斜面交叉点的长度和坡度均较小，易于开掘和维护，也便于设置简易交岔点。
道岔－道岔系统2、平面线路储车线高、低道线路3、竖曲线斜面线路二次回转方式竖曲线位置的确定斜面线路布置的特点：低道竖曲线紧接在联接点曲线之后布置，但高道竖曲线上端点不能进入第二道岔。
将提、甩车线向垂直轴上投影，可得：/////11sin sin sin )(βββH h h m T L L D G +-+⋅--=将提、甩车线向水平面上投影，得)cos cos cos cos (cos 2///2//12αββαβ⋅-⋅⋅--+⋅=m m l l L L G D G D l l L L -+≈//12cos β三、采区辅助运输采区辅助运输的中部车场一般采用单钩甩车场：1）双翼采区轨道上山与运输上山沿同一层位布置时，需开掘绕道，采用甩入绕道的甩车场；2）两翼同时开采时，运输量较大，采用双向甩车场，分别甩入绕道与平巷。
1 绕道式中部车场所谓绕道式中部车场，即采区上山甩车道由斜面进入平面后再延伸至顶板绕道内，在此设调车线。
其特点为：设顶板绕道；单向甩入绕道。
适用条件：运输上山与轨道上山在同一层位上的单一薄及中厚煤层双翼采区。
2 平巷式中部车场所谓平巷式中部车场，即采区上山甩车道直接甩入区段平巷中，在平巷中设储车线，如图所示。
其布置特点为：采区两翼区段的平巷不在同一水平；双向甩入不同标高的区段平巷；巷道交叉点不易维护。
适用条件：地质构造等原因造成双翼区段不同标高的情况下。
3 石门式中部车场所谓石门式中部车场，即采区上山甩车道直接将矿车甩入区段石门，其布置特点：1)单向甩入石门内；2)轨道上山与石门再与轨道平巷相连；3)运输上山与石门再与区段运输平巷相连；4)石门内设调车场；5)有利于上下区段过渡期(同时生产)的通风。
石门式中部车场的适用条件：煤层群联合布置采区，且轨道上山在下部煤层或底板岩石内。
（二）采区中部车场线路布置甩车场线路布置方式按线路布置方式，甩车场线路布置可分为：1）单道起坡斜面线路一次回转甩车场；2）单道起坡斜面线路二次回转甩车场；3）双道起坡斜面线路一次回转甩车场；4）双道起坡斜面线路二次回转甩车场等。
甩车场线路布置方式甩车场的形式是多种多样的，其线路设计虽有差异，但设计原则和方法基本相同，现以辅助提升的采区中部车场为例进行分析。
甩车场内线路布置按甩车场斜面线路联接系统有单道起坡甩车场和双道起坡甩车场两种，中部车场设计应注意的关键问题选择与布置采区中部车场时，应注意轨道上山与轨道平巷的联接以及运输上山与运输平巷的联接，同时还要注意各巷道间的交叉及相互干挠问题，既要满足运输、行人要求，又要满足通风要求，以形成完善的生产系统第二章采区中部车场形式一、采区中部车场基本形式采区中部车场基本形式有甩车场、吊桥式车场和甩车道吊桥式车场三类。
