巷道断面设计
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井巷工程–巷道断面设计概述1. 简介井巷工程是指井、巷等矿山地下坑道的设计和施工。
其中,巷道是连接矿井井口与矿体的通路,对于矿井的开采和运输起着至关重要的作用。
巷道断面设计是井巷工程的一个重要环节,它影响着巷道的通行能力、工作效率以及安全性。
本文将对巷道断面设计进行概述。
2. 巷道断面设计的目标和原则2.1 目标巷道断面设计的主要目标是保证巷道的通行能力和安全性,满足矿井开采和运输的需求。
具体目标包括:•保证巷道的足够宽度,以容纳矿车和设备的正常通行;•设计合理的巷道高度,以确保作业人员的安全通行;•确保巷道的稳定性,避免因岩石崩落等地质灾害导致的事故;•考虑井巷系统的整体布局和联络巷道的需求。
2.2 原则巷道断面设计应遵循以下原则:•适应矿井的开采方式和运输需求;•根据地质条件和围岩力学性质确定巷道的稳定性参数;•考虑巷道的可持续性和长期使用性,降低维护成本;•合理选择建设材料和工程技术,提高巷道的施工质量;•根据实际情况调整和优化巷道断面设计。
3. 巷道断面设计的要素巷道断面设计涉及到多个要素,包括巷道宽度、巷道高度、支护结构以及巷道布置等。
巷道宽度是指巷道的横截面宽度。
它受到矿车和设备的尺寸限制以及开采交通的需求影响。
通常情况下,巷道宽度应略大于最宽的设备或矿车的宽度,以确保其正常通行。
3.2 巷道高度巷道高度是指巷道的纵截面高度。
根据作业人员的通行需求和地质条件的限制,巷道高度应保证工作人员的安全和舒适性,并考虑到通风设备和电缆的安装。
3.3 支护结构巷道的稳定性需要通过支护结构来保证。
常见的支护结构包括钢拱、锚杆、注浆等。
选择合适的支护结构应综合考虑岩石的力学性质、地质条件、巷道尺寸等因素。
巷道布置是指巷道在矿山中的布置方式。
巷道的布置应充分考虑矿井的开采计划和设备的布置,确保巷道能够满足开采和运输的要求。
常见的巷道布置方式包括直线巷道、弯道巷道、分支巷道等。
4. 巷道断面设计的优化方法巷道断面设计可以通过优化方法来提高设计效果和经济性。
井巷工程-巷道断面设计1. 引言井巷工程是矿山、隧道等地下工程中的重要组成部分,而巷道断面设计是井巷工程中的关键环节之一。
合理的巷道断面设计可以保证巷道的正常通行和工作环境的安全,对工程的顺利进行具有重要意义。
本文将介绍巷道断面设计的基本原则、常用方法和注意事项。
2. 巷道断面设计的基本原则巷道断面设计的基本原则是在满足工作需求的前提下,尽可能减小成本、提高施工效率和确保工作环境的安全性。
具体的原则如下:2.1 最小净宽度巷道断面设计应根据工作需求确定最小净宽度。
最小净宽度应满足工作人员和设备的通行要求,并考虑到安全疏散通道的需要。
通常情况下,最小净宽度应大于等于最宽设备的尺寸。
2.2 最大净高度巷道断面设计应根据工作需求确定最大净高度。
最大净高度应满足工作设备的运行要求,并考虑到通风、照明和安全疏散的需要。
通常情况下,最大净高度应大于等于最高设备的尺寸。
2.3 倾斜率和圆角半径巷道断面设计应考虑到工作设备的运行稳定性和安全性,合理设计倾斜率和圆角半径。
倾斜率和圆角半径的选择应根据工作设备的要求和巷道的地质条件,确保设备能够顺利通过并减小运行风险。
3. 巷道断面设计的常用方法巷道断面设计有多种常用方法可供选择,具体方法选择应根据工程的具体情况和要求。
以下是一些常用方法的介绍:3.1 矩形断面矩形断面是最常见的巷道断面设计方法之一。
其特点是设计简单、施工方便。
矩形断面的净宽度和净高度可以根据工作需求进行调整,适用于大多数工程。
3.2 圆形断面圆形断面是在特殊情况下采用的一种巷道断面设计方法。
圆形断面可以提供更好的强度和稳定性,适用于需要承受较大荷载或存在较大地质压力的情况。
3.3 椭圆断面椭圆断面是一种介于矩形断面和圆形断面之间的设计方法。
椭圆断面可以在一定程度上兼顾矩形断面和圆形断面的优点,适用于一些特殊工程。
3.4 螺旋断面螺旋断面是一种相对较新的巷道断面设计方法。
螺旋断面可以有效减小巷道的横截面积,提高土方开挖的效率,并减少施工成本。
巷道断面设计一、选择巷道断面形状本矿年产10万吨矿井的第一水平运输大巷,一般服务年限在15年以上,采用600毫米轨距单轨运输的巷道,其净宽在2. 2米左右,又穿过中等稳定的岩层,故选用钢筋砂浆锚杆与喷射混凝土支护,三心拱形断面。
二、确定巷道断面尺寸1、确定巷道净宽度B本矿ZKl. 5-6/100 电机车长L=2100mm、宽b=920mm^ 高h= 1550mm;0. 7 吨矿车宽b=1200mm、高h=1150mm0根据《金属非金属矿山安全规程》并参照标准设计,取巷道人行道宽C=70() mm、非人行道一侧宽a=300 mm。
故巷道净宽度为:B=a+b2+c=300+1200+700=2200 mm2、确定三心拱参数取拱高为巷道1/3的三心拱,其有关参数:拱高f=B∕3=2200∕3≡¾733mmR=0. 692B=0. 962X2200=1522mmr=0. 262B=0. 262×2200=576mm三、轨道参数选择根据采用的运输设备,选用12kg∕m的钢轨;采用木头轨枕。
四、确定巷道墙高h31、按架线电机车导电弓子要求确定h3已知:r=576mm; A= 1200/2÷300-900πιπι取KFOOmm,则cos β =r-A+K∕r-250=576-900+400∕576-250=0. 233< 0. 554表明导电子已进入大圆弧范围内,根据《安全规程》取Hl=2000mm故h3h3二Hl+h6-√ (R-250)2-(k+Z)2+R-f=2000+100- √ (1522-250)2-(360+200)2+1522-733=1747mmK——导电弓子宽度之半,查表取K=718/2=359,取K=360mm Z——巷道中心线与轨道中心线的间距,Z=2200∕2-(1200/2+300) =200mm2、按行人要求确定墙高h3h3= 1900+h5- √ r2-(r-100)2=1900+100- √ 5762-(576-100)2=1676mmn——导电弓子距拱壁安全间距,取n=300毫米;3、按管道装设要求确定h3根据现场实际情况布置管道,只要满足《安全规程》即可。
井巷工程-巷道断面设计概述1. 引言井巷工程是地下工程领域中常见的一种工程类型,是指为了开采矿石、矿砂等矿产资源或进行地下交通、排水等工程需求而进行的地下巷道开挖工程。
巷道断面设计是井巷工程设计中非常重要的一部分,本文将针对巷道断面设计进行概述,包括设计原则、常用参数等内容。
2. 设计原则井巷工程中的巷道断面设计需要考虑多个方面的因素,以确保巷道的稳定性和功能满足需求。
下面列举了一些常见的设计原则:•结构稳定性:巷道断面设计应保证结构的稳定性,防止因地质变形、水压等外力导致巷道坍塌、断裂等问题。
•合理的空间利用:巷道断面设计需要考虑实际使用需求,合理分配空间,确保在有限的地下空间内满足开采、交通、排水等各种功能。
•安全考虑:设计时需考虑安全因素,如设置适当的疏散通道、防火设施、紧急避难措施等,以应对可能发生的突发情况。
•施工可行性:设计时需考虑施工可行性,确保设计方案能够在实际施工环境中实现。
3. 常用参数巷道断面设计中需要考虑的参数较多,下面列举了一些常见的参数:•巷道宽度:巷道宽度决定了巷道的通行能力,需要根据具体使用需求和使用人数来确定。
•巷道高度:巷道高度决定了巷道内部空间的利用率,也需要根据具体需求来确定。
•支护方式:根据地质条件和巷道用途的不同,选择合适的支护方式,如钢拱、喷锚网等。
•排水系统:根据地下水位、地质条件等因素,设计合理的排水系统,确保巷道内部干燥。
•通风系统:根据巷道长度、使用人数等因素,设计合理的通风系统,确保巷道内空气流通。
•照明系统:根据巷道使用需求和安全要求,设计合理的照明系统,确保巷道内有足够的照明。
4. 设计流程根据上述原则和参数,巷道断面设计通常包括以下几个步骤:1.需求分析:明确巷道的使用需求和功能要求,确定巷道用途、长度、使用人数等参数。
2.地质勘探:进行地质勘探,获取地质数据,包括地层结构、地下水位等信息。
3.初步设计:根据需求分析和地质数据,进行初步设计,确定初步的巷道断面尺寸、支护方式等。
井巷工程课件4巷道断面设计引言井巷工程是指在地下开采煤矿等资源时所开挖的巷道或井筒。
巷道断面设计是井巷工程中非常重要的一项内容,合理的断面设计可以保证井巷的安全和有效开采,提高煤矿生产效果。
本文档将介绍井巷工程中4巷道断面设计的相关内容。
1. 4巷道断面设计的目标4巷道断面设计的目标是确保具有最佳的开采效果和最大的安全保障。
具体目标包括: - 最大限度地保留矿层资源 - 提供足够的安全通道,便于人员和设备的进出 - 降低工作面的阻力,提高矿石的产出率 - 保证巷道的稳定和安全,防止地质灾害的发生2. 4巷道断面设计的步骤4巷道断面设计的步骤包括: 1. 确定巷道的用途和功能需求:根据巷道的具体用途,如通风、供电、输送等,确定其功能需求,为后续设计提供依据。
2. 分析地质条件:对巷道所在地的地质条件进行调查和分析,了解岩层的稳定性、岩性特点以及可能存在的地质灾害,为设计提供基础数据。
3. 计算巷道断面尺寸:根据矿层的厚度、倾角以及开采强度等因素,计算出合理的巷道断面尺寸。
其中包括横向断面尺寸和纵向断面尺寸。
4. 进行巷道稳定性分析:使用相关的稳定性分析方法,对巷道断面的稳定性进行评估,确保巷道在开采过程中能够安全稳定地存在。
5. 进行路肩设计:根据巷道的用途和开采方法,设计出符合要求的路肩,提供足够的工作空间。
6. 完善细节设计:进行巷道细节设计,包括排水、支护、排风等细节,确保巷道的功能和安全要求。
3. 巷道断面设计的重要考虑因素在4巷道断面设计过程中,需要考虑以下重要因素: - 矿层的厚度和倾角:巷道的断面尺寸应根据矿层的厚度和倾角进行合理设计,以确保开采效果和安全性。
- 矿层的开采方法:不同的矿层开采方法对巷道断面的设计有不同的要求,如采煤工艺和采矿设备的选用等。
- 巷道的用途:巷道的用途决定了其功能需求,如通风、供电、输送等,需要根据功能需求进行相应设计。
- 地质条件:地质条件对巷道的稳定性和安全性有直接影响,需要进行详细的地质调查和分析。
巷道断面设计的步骤巷道断面设计就像给巷道这个“大通道”定制合身的衣服一样,得一步步来哦。
一、确定巷道的用途。
这就好比先搞清楚要给谁做衣服。
是用来走人、运煤还是通风呢?如果是走人为主的巷道,那得保证人员通行方便、安全,宽度和高度得合适,不能让人走着走着就碰头或者觉得太挤。
要是运煤的巷道,就得考虑煤流的大小,可不能让煤在巷道里堵住啦。
通风巷道呢,得保证有足够的空间让风顺畅地吹过,这样井下的空气才能保持新鲜。
二、收集相关资料。
这就像是做衣服前要量尺寸一样。
要知道巷道所在的岩石性质,是软岩还是硬岩呢?软岩的话,在设计断面的时候可能要考虑更多的支护措施,不然巷道容易变形。
还要了解矿井的生产能力,生产能力大的矿井,运输巷道可能就得设计得更宽敞些。
另外,像预计的涌水量也很重要,如果涌水量大,那排水设施得有地方放,巷道断面也得预留出空间。
三、初步确定断面形状。
这就像是挑衣服款式啦。
常见的有矩形、梯形、拱形等。
如果是在压力比较小的地层,矩形可能就够用了。
但要是压力大的地方,拱形就比较合适,它能把压力分散开,就像拱形的桥一样坚固。
梯形呢,也有它的好处,施工相对简单一些。
四、计算巷道尺寸。
这一步就开始精确“裁剪”啦。
要根据前面确定的用途、资料和形状来计算宽度、高度这些尺寸。
比如说运煤的胶带输送机巷道,要考虑胶带的宽度,两边还要留出一定的安全距离。
高度呢,要保证不会碰到运输设备,还要考虑人员在下面检修的空间。
五、进行支护设计。
这就像是给衣服加上加固的部分。
根据巷道的压力情况和岩石性质选择合适的支护方式,是锚杆支护、喷射混凝土支护还是其他的。
支护的强度要能保证巷道的稳定,不然巷道塌了可就麻烦了。
六、校验设计。
这是最后检查衣服合不合身的时候啦。
要检查通风是否满足要求,运输设备能不能顺利通过,人员行走是否安全舒适等。
如果有不合适的地方,就得回过头去修改设计,直到达到满意的效果。
巷道断面设计就是这样一个充满趣味又很严谨的过程,每一步都很重要,就像做一件精致的手工品一样。
1)选型巷道断面形状井下巷道断面形状,按其结构的轮廓可分为折线型和曲线型两大类.前者如矩形、梯形、不规则形等;后者如半圆拱形、圆形拱形、三心拱形、马蹄形、椭圆形和圆形等。
巷道形状的选择依据表(摘自采矿设计工程设计手册2554页)巷道断面形状的选择,主要应考虑巷道所处的位置及穿过的围岩性质(即作业在巷道上地压的大小和方向)、巷道的用途及其服务年限、选用的支架材料和支护方式、巷道的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和方向在选择巷道断面形状是起主要作用。
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、侧压都很大的同时底鼓严重时,就必须选用诸如马蹄形、椭圆形等封闭式断面。
矿区富有的支架材料和习惯使用的支护方式,往往也直接影响道巷断面形状的选择。
木支架和钢筋混凝土棚子,多适用于梯形和矩形断面。
掘进方法和掘进设备对于巷道断面形状的选择也有一定影响。
目前,岩石平巷掘进采用钻眼爆破方法占主要地位,它能适应任何形状的断面。
近年来,由于锚喷支护广范应用,为了简化设计和有利于施工,巷道断面多采用半圆拱和圆形拱,三心拱也逐渐被淘汰。
在使用全断面掘进机掘进的岩石平巷,选用圆形断面无疑是最为合适的。
在需要通风量很大的矿井中,选择通风阻力较小的断面形状和支护方式,既有利于安全生产又具有明显经济效益。
断面形状适用条件 半圆供形目前开拓,准备巷道,而硐室普片采用的断面形状,多在顶压大侧压小,无底鼓得条件下使用。
圆弧拱形由于光爆锚喷支护的推广,拱部成型好,施工方便,多用于准备巷道。
当跨度较大时,较半圆拱形断面利用率高。
三心圆拱形与半圆拱形相比,拱顶承压能力差,但断面利用率较高,适用于围岩坚硬的开拓巷道、上(下)山和硐室。
梯形顶板暴露面积较矩形小,可减少顶压,能承受稍大的侧压,多用于采区巷道。
矩形断面利用率较高,多用于顶压,侧压都较小,维护时间不长的回采巷道。
马蹄形用于围岩松软,有膨胀性,顶、侧压力很大,且有一定底压的巷道。
圆形围岩松软、四周压力均很大,用其他形状不能抵抗围岩压力时采用。
椭圆形当巷道四周压力很大,且分布不均时,根据顶压和侧压的大小,采用竖直或水平布置。
不规则形 在薄煤层中,为了不破坏顶板,使顶板保持一定的稳定性,断面形状视煤层赋存条件而定。
在满足安全与技术要求的条件下,力求提高断面利用率,缩小断面、降低造价并有利于加快施工速度。
选择巷道断面尺寸应考虑诸多因素,联系以上所有因素和已知参数,根据《采矿设计手册》,年产量在150万t,其服务年限应在50年以上,该运输大巷穿过中等稳定的石灰岩层和白云岩层,其岩石坚固性系数又在68,因此选择半圆形拱综上所述,由于该双轨运输大巷服务年限长,而且是全矿主要运输巷道,根据穿过岩层性质,确定采用半圆拱形断面最合适。
2)巷道净断面尺寸的确定(1)巷道净宽B○1确定运输设备尺寸查表1-1知,ZK7-6/250型架线式电机车尺寸比矿车大,其宽度A1=1060mm,其高度h=1550mm机车架线高为h4=2000mm。
○2确定安全间隙根据《煤矿巷道断面和交叉点设计规范》GB50419-2007中4.1.8.巷道净宽或净高(或三心拱、圆弧拱形巷道的壁高)宜以100mm进级;4.2.3. 轨道运输巷道,综采矿井不得小于1m,其他矿井不得小于0.8m,为满足以上条件故取人行道宽度为840mm,非人行侧设备至壁的宽度取500 mm查书《巷道施工》重庆大学出版社2010版李开学中表1-1双轨轨道中心距b=1300mm,故电机车之间的间隙为:1300—A1=1300—1060=240>200mm符合设计要求。
○3巷道净宽B =a+2A1+c+t=500+1060×2+840+240=3700mm(2)巷道壁高h3○1确定道床参数。
由《井巷设计与施工》中表1-6轨型18kg/m,根据表得道床总高度h c=320mm,道碴高h b=180mm,道碴面至轨面高h a=140mm。
○2按各种要求计算壁高h3 。
A.按导电弓要求:h3≥h4+h c—22)nR+--k()(z式中 R—半圆拱半径,R=B/2=3700/2=1850 mm;n—导电弓宽度之半为400 mm;z—轨道中心至巷道中心距离,z=B/2-a1=3700/2-(500+1060/2)=820 mm;h4—自轨面起电机车架线高度,取2000 mm;hc—道床总高度,按表1-6取320mm。
故:h3≥2000+320-22)1850(+--=1164 mm300820)400(B.按行人的要求:h3≥h5+h b22)-R--R(J式中 h5—自轨面起管子高度,h5=1800 mm;h b —从地板到道碴面高度,取200 mm;J —巷道有效净高不小于1800mm处到墙的水平距离一般取,j=200mm;则:h 3≥1800+180-22)2001850(1850--=1144mmC.按管道布置要求:必须满足机车与导电弓距管道的安全间隙。
满足导电弓与管路安全间隙要求计算:h 3 ≥h 5+h 7+h b -222)2/(b D m k R +++-=1800+900+180-22)4802/195300400(1850+++- =1541 mm满足电机车与管路安全间隙计算:h 3 ≥h 5+h 7+h b -22112)2/2/(b D m A R +++- =1800+900+180-22)4802/1952002/1060(1850+++- =1571 mm式中 D ——压风管法兰盘直径,195 mm (详见附表1); h 7——管子吊件总高度,一般取900 mm ;m ——导电弓至法兰盘安全距离,m=300 mm ;2——轨道中心至巷道中心距离,b2=B/2-1370=480 mm 。
对架线式电机车运输巷道,以上几项满足要求时,就不必再对1.6m 高度行人要求和运输设备上缘至拱壁安全间隙要求进行计算。
根据以上计算,壁高最大值为1571 mm 取h 3=1600 mm ,均可满足要求则:巷道高度 H=h 0 + h 3 – h b =1850-180+1600=3270mm 。
(3)计算净周长及净断面积○1净周长P:P=2.57B+2h2=2.57×3.7+2×1.42=12.3 mm式中 h2——自碴面起墙高,h2= h3-h b=1600-180=1420㎜;B——巷道净宽,3700 mm。
②净断面积S:S=B(0.39B+h2)=3.7(0.39×3.7+1.42)=10.6m2③用风速要求校核净断面:V=Q/s=40/10.9=3.64m/s < 8m/s,符合要求.式中 V——通过巷道的风速;Q——通过巷道的风量;S——净断面积。
3)计算巷道掘进断面与相关尺寸(1)确定支护参数由于f=4~6,查围岩分类可知,为中等稳定岩石,输Ⅲ类围岩。
由经验法确定锚喷支护参数如下:喷射混凝土厚度T1=100mm;钢筋直径Φ=14mm;锚杆长度1.65m;锚深L=1.6m;锚杆排、间距D=800mm;锚杆外漏长度T2=50mm;锚喷总厚度T=T1=100mm。
(2)设计掘进宽度B1=B+2T=3700+2×100=3900 mm(3) 计算掘进宽度B2=B1+2δ,式中δ——掘进超挖量,取75 mm;故 B2=3900+2×75=4050 mm(4) 巷道设计掘进高度H1=H+T+H b式中H——巷道自碴面起净高,H=h2+h0(拱高)=1420+1800=3270 mm;故 H1=3270+100+80=3450 mm(5)巷道计算掘进高度H2=H1+δ =3450+75=3525 mm(6)设计掘进断面S1=B1(0.39B1+h3)=3.9(0.39×3.9+1.6)=12.5 m2 (7) 计算掘进断面S2= B2(0.39B2+h3)=4.05(0.39×4.05+1.6)=12.9 m2 4)巷道施工量及材料消耗(1)计算每米巷道掘进体积V2=S2=12.9m3(2)每米巷道脚墙掘进体积V3=0.2(T+δ )=0.2(0.1+0.075)=0.04 m3 (3)计算锚杆消耗量的周长P1=1.57B2+2h3=1.57×4.05+2×1.6=9.56 m (4)锚杆间距D=0.8 m(5)每米巷道锚杆数N=215.0D D p -=148.08.05.056,92=⨯- (6) 每米巷道喷射混凝土V ’=1.57(B 2-T 1)T 1+2h 3T 1=1.57(4.05-0.1)0.1+2×1.6×0.1=0.94m 3(7) 每米巷道锚杆消耗G=Ng式中 g ——每根锚杆重量。
根据钢筋直径 φ 14mm ,长1.65m ,g=1.997kg ,故G=14×1.997=27.96kg(8) 每米巷道锚孔注砂浆量V 4=NL Φ式中 ——锚杆孔注砂截面积,约0.0013 m 2。
故 V 4=14×1.6×0.0013=0.029m 3。
(9) 每米巷道粉刷面积S n =1.57B+2h 2=1.57×3.7+2×1.42=8.6m 25)选择水沟断面依据巷道通过的水量150 m 3/h 和巷道坡度5‰,查表1-7可选用2号水沟,其规格:净宽B=400mm ;深H=400mm ;净断面0.160m 2;掘进断面0.203m 2。
6)绘制石门施工图及配套表格(见附图1)。