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河南理工大学采区中部车场设计实例一、专项设计目的1. 通过上机进行采区的下部车场的施工图设计，可以使学生更好的掌握采区设计，并增加计算机绘图能力，为课程设计、毕业设计打下良好基础。
2.加强计算机在煤矿的普及应用，从而提高利用计算机和系统的观点解决实际问题的综合能力。
二、专项设计原理以采区设计中采区下部车场及硐室的设计原则、步骤和方法为基本原理。
三、专项设计仪器设备计算机及CAD绘图软件。
四、专项设计要求1．根据老师提供的设计已知条件进行采区下部车场线路设计计算，并利用计算机绘制出采区下部车场设计施工图。
2．弄清采区下部车场的作用、形式及施工图的绘制要求。
3. 本次可以不按照科技论文的格式进行撰写，但需要按照《工程设计》要求格式进行按照步骤撰写并绘制图纸。
五、专项设计题目某采区运输上山和轨道上山均开掘在煤层内，煤层倾角平均为30°。
运输上山中心线据轨道上山中心线间距为20m，轨道上山做变坡设计，变坡角度为25°。
运输大巷位于煤层底板岩石内，大巷中心线处轨面水平至煤层底板的距离为20m。
上山与大巷交角为90°，采区不在井田边界。
运输大巷中煤炭运输采用矿车运输，大巷内设双轨路线，900mm 轨距，轨型30kg/m，大巷用10t架线式电机车牵引，一列车拉3t矿车20个，上山辅助运输由绞车完成。
要求：1、根据条件选择出采区下部车场的基本形式并绘制出示意图（要求说明书中对装车形式和调车方式做一说明）；2、确定轨道上山下部车场绕道布置形式并绘制示意图；3、确定平面绕道线路尺寸（计算并绘制相关图纸）；4、斜面线路和竖曲线路尺寸计算（确定起坡角、起坡点位置、高、低道斜面线路和竖曲线线路尺寸计算）5、采区下部车场存车线高、低道标高闭合点位置及标高计算。
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。
第三节采区车场设计采区车场可分为上部车场、中部车场和下部车场。
在进行车场设计时应对采区巷道的布置方式、采区生产能力、运输方式及设备类型、地质构造和围岩性质等因素进行全面考虑，力求使采区车场布置紧凑合理、行车顺畅、工程量小和维护费用低，同时还应满足安全生产、通风、行人、排水和管线敷设等方面的要求。
采区车场设计中，当采用600mm轨距1t矿车时，其平曲线半径和竖曲线半径一般取9m、12m、15m；当采用900mm轨距3t矿车时，其平、竖曲线半径一般取12m、15m、20m。
提升牵引角通常在20°以内。
车场与上下山连接部位的道岔一般选用4号或5号标准道岔，车场分甩空、重车的道岔一般选用4号标准道岔。
上部和中部车场的空重车线长度通常不小于一次提升串车长度的2～3倍。
采区运输材料、设备或矸石的下部车场，其空重车线长度一般取0.5列车长左右。
空重车线的高低道最大高差一般不大于0.5m。
高低道的起坡点间距以lm左右为宜，一般不大于1.5～2.0m。
高低道线路中心距与人行道位置有关，600mm轨距时，设中间人行道一般取1.7～1.9m，不设中间人行道可取1.3～1.4m；900m轨距设中间人行道一般取2.1～2.2m，不设时取1.6～1.8m。
空重车线的坡度与矿车型式、铺轨质量、有无弯道及自动滑行要求等因素有关。
空重车线的坡度可按表3-2选取。
一、采区下部车场设计示例根据煤炭装车地点的不同，采区下部车场可分为大巷装车式、石门装车式和绕道装车式三种基本形式。
采区下部车场线路包括装车站线路，绕道线路和轨道上山下部平车场线路。
下部车场设计的基本步骤如下：（1）确定车场型式，绘出计算草图；（2）选定有关参数；（3）把车场线路分解成若干单元，计算各联结点尺寸；（4）计算线路总布置尺寸；（5）计算工程量及材料消耗量；（6）绘制施工图。
设计示例一：已知某采区生产能力20万t/a ，煤层倾角为(15、20)18°，轨道上山沿煤层布置，上山为单钩提升，每钩串车数为4辆，采用一吨标准矿车运输，运输大巷为双轨巷道，7t 架线式电机车，每列车数为30辆。
采区中部车场设计指导书
一、概述
（一）课程设计名称：采区中部车场设计
设计一个上山采区的中部车场，其基本参数如下：
1、本采区有四层可采煤层，层间距一般为8~12米。
各煤层厚度均在1.5ｍ~3.5ｍ之间，平均大约为2.2米；倾角一般为180~250，平均为220，采用煤层群大联合布置；
2、采区年生产能力为9万吨，不设运输上山和采区煤仓，设轨道上山与回风行人上山，上山均以真倾斜、倾角均为22度，两上山其走向间距20米、剖面上均距下部煤层的法线距离为15米。
其断面为半圆拱形状，轨面以上墙高1.6米，拱高1.2米，净宽度为2.4米；用1.6米的提升铰车，一次提煤车6个矿车、矸石车为4个矿车；
3、轨道上山轨型为15㎏/m，轨距为600m m，矿车为一吨固定式矿车，轨道上山布置200×200的水沟；
4、区段设区段集中运输平巷，其运输用2.5吨蓄电池机车牵引，拉煤车10个矿车，矸石车6个矿车。
（二）课程设计目的
1、通过本课程设计，使同学们掌握矿山工程设计的基本程序和方法；
2、将理论如何运用到实践中来，如何将理论与实践相结合，为毕业设计打基础；
3、培养系统分析问题和解决问题的能力，掌握如何去查找和利用相关的技术资料；
4、掌握采区车场设计的相关参数选择和计算，依据煤矿生产特点如何判断其参数的合理性。
（三）课程设计要求
1、要求每个同学在参数选择时要有差异，以保证各个同学各自独立完成自己的课程设计；
2、在具体设计前各人应当首先选择相关参数，画出示意图并计算相关参数，在得到指导老师认可后才能正式作图；
3、要求各个同学独立完成设计说明书的编写和画出正式的采区中部车场设计图。
二、设计前期准备工作
（一）收集相关资料
1、采区设计资料
采区煤层赋存资料（层数、层间距、倾角、厚度，其稳定性及其变化规律，围岩性质等），可采储量、生产能力和服务年限，采区的巷道布置，采区的运输系统，各道上下山的分工与作用，上下山的断面形状、面积、围岩性质和坡度，所选用的绞车，煤矸串车提升量，轨型、轨距与矿车规格，区段巷道设计方式及是否设计区段集中运输巷，轨道上下山距区段集中运输巷或距最下部可采煤层的法线距离。
2、区段运输方式及相关资料：
区段主运输是用皮带运输还是电机车运输，湖南多用电机车运输。
区段运输用电机车型号、相关参数（长、宽、高）、拉一列车的矿车数；车场位置处的围岩性质及稳定性，轨道上山与回风上山的距离及相互的位置关系等。
另外，是否存在上下两区段同时生产，要求车场的通过能力。
（二）确定相关参数
1、首先确定车场形式：
其形式有甩车式和吊桥式中部车场，多采用甩车式。
甩车式按起坡线路数量可分为单道起坡和双道起坡甩车场，按甩车方向又可分为单向和双向甩车两种方式，按其甩入位置又可分为甩入平巷式、甩入绕道式和甩入石门式三种。
这要按照各相关巷道间的相互关系、要求车场通过能力大小、围岩性质等因素作出合理的选择。
2、选择道岔形式与型号
这里包括上山部分的道岔、车场存车线上的道岔。
上山道叉选用单开，车场部分道岔有单开道岔，也可能有渡线道岔。
这些都要提前确定其形式与型号，不然无法进行相关参数的计算；一般辙岔号可选用4或5号、轨型为15㎏/ｍ或22㎏/ｍ。
3、竖曲线的曲率半径R
其选择范围有9米、12米和15米，由于湖南煤矿的轨道上山是采区的主提升，但往往采区的生产能力也不是很大。
因此，一般选择12米，生产能力小的可选用9米，大的可选择15ｍ。
4、高低道坡度
高道是下放空车和材料车的，与空车存车线相连。
其坡度过小自溜不到指定位置，会出现人力推车，推车相当困难；若坡度过大，会错开高底道的摘挂钩位置，造成不便。
低道是用来上提载车的，与重车存车线相连。
其作用是用其自身重量下滑到挂钩位置，以减轻劳动强度，提高劳动效率。
应考虑的是既要自溜，又要防止挂钩处位置太低造成排水困难，出现积水。
另外，高低道高差不宜过大，不然造成摘挂钩困难。
5、斜面线路回转方式
斜面线路可选用一次回转或者二次回转。
一次回转施工技术简单，提升时的稳定性较好，对钢丝绳的磨损较小；其缺点是牛鼻子处施工过程中顶板悬空较大，安全性相对较差，且要求牛鼻子有较强的支撑力。
二次回转刚好与其相反，应依据此处的围岩性质及其稳定性作出合理的选择，在湖南一般应选择两次回转。
6、起坡轨道数与存车线长度
起坡轨道数应当依据其通过能力确定：对于没有设立运输上山的应当设计为双道起坡。
由于湖南煤矿的轨道上山往往是采区的主提升，故其存车线长度就应比其作辅助提升的要长。
一般其长度选用1.5列车长，还应考虑电机车长和道岔所占用的长度。
但是如果区段巷用2.5t 蓄电池电机车，两翼各有电机车运输的，应当按2-3列车长考虑。
三、采区中部车场设计
在以上参数确定后，自己构思其基本的形式，参照教材所提供的图形，画出其示意图，并标上相关参数的符号，依据计算公式计算各参数的值，在检验计算无误并合理后，就可以作正式图。
如：高低道高差≯1米，L2≯2米，δ≯300。
（一）画采区中部车场示意图
此包含平面图和剖面图，后者重点反映斜面线路和高低道的相关参数；前者重点反映牛鼻子处的有关参数、空重车道的存车线长度，两股道的轨道中心距和行人道的相关参数。
注：此处依据您选定的车场形式参照教材的具体图形进行绘制。
（二）参数计算
依据示意图所设定的相关参数符号和前面所选定的已知参数，按照教材或各种参考资料所提供的计算公式逐个进行计算。
计算完后检验它们的合理性，若不合理就要进行调整，直到合理为止。
自己计算和检验后请指导教师审阅，经批准后既可绘制正式图。
主要参考资料：《采矿工程设计手册》
（三）作正式图
作图前应依据其尺寸大小、所要绘制的图形个数选择图号。
作正式图前应将其平面图、剖面图、断面图，应附的道岔参数表，加注说明，图签等作初步安排。
尽量使图清晰、明确、美观，在编排时还要考虑尺寸的标注和图纸间应有的间距。
注意：高低道高差最大处（摘挂钩）的断面、存车线断面、上山断面、石门（平巷、绕道）断面图。
四、设计说明书
（一）概述
1、设计项目名称：是某某采区某某车场的设计；
2、设计的目的与要求
目的就是实现采区生产系统，为采区生产提供煤炭、矸石、机电设备、材料、空车、废旧物资回收、人员等方面的运输服务和采区的通风系统；要求参数选择合理，相关数据计算准确，图纸清晰正确，能很好地指导生产和为生产服务。
3、设计依据
依据采区设计所确定的巷道布置、生产系统和生产能力，轨道上山相关资料和提升铰车相关参数，区段主要运输巷道与采区轨道上山的相互位置关系，车场处的岩石性质和稳定性等。
4、选择相关参数
确定采区车场的形式，选择各种道岔，空重车的存车线长度，竖曲线的曲率半径，高低道的坡度及初步确定高低道的最大高差。
（二）参数计算
依据示意图所设定的相关参数符号和前面所选定的已知参数，按照教材或各种参考资料所
提供的计算公式逐个进行计算。
计算完后检验它们的合理性，若不合理就要进行调整，直到合理为止。
（三）说明
此设计工程在施工中应注意哪些问题：竖曲线施工的质量保证，高低道处施工的质量保证，低道的排水问题（此处可在低道最低点处开掘一个泄水道与轨道上山的水沟相通）和防积水；另外，一些重要位置的施工质量要求和说明等，如牛鼻子处
施工的安全问题和支护质量要求就应作说明。
说明：道岔—道岔
1、此为一次回转双道起坡的甩入石门式中部车场。
2、S为双轨轨道中心距。
3、m=S/s i nα２；
4、L=a2+S/t gα２+T1；
5、水平投影角α´；
6、b2+T1（m）段为二次伪倾角。
高低道位置确定方法：
1、其特点：在采区中部车场中，低道均为重车，高道为空车，尽量减少重车通过的道岔与弯道数量；
2、低道排水进入上下山：应考虑泄水眼施工以方便排水；
3、选择方法：低道应选择靠近轨道上下山的哪股道。
L1与L2是用轴线投影法计算的(H为高低道起点的高差）。
（L-a2+ L1 ）sinβ́+hD=msinβ“+T1sinβ́+hG+H
说明：道岔—道岔
1、此为二次回转双道起坡、甩入式中部车场；
2、S—双轨中心距，δ=α1+α2—斜面总回转角，R—弯道半径。
3、其它符号说明：
δ´——水平投影角
β´、β"——一、二次伪斜角。
