巷道断面设计
巷
道
断
面
设
计
11级煤矿开采技术(5)班
徐宝龙
某煤矿年设计能力90t ，为低瓦斯矿井，采用中央分列式通风，井下最大用水量为320?/h 。通过该矿第一水平东一运输大巷的涌水量为160?/h. 采用ZK10-6/250架线式电机车牵引1.5t 矿车运输。该大巷穿过的岩层为中等稳定，岩石坚固性系数f=4～6,大巷需通过的风量为28?/s.巷道内敷设一趟直径为200㎜的压风管和一趟直径为100㎜的水管。试设计该运输大巷直线段的断面。
（一）、确定巷道断面的形状
年产90万t 矿井的第一水平运输大巷，一般服务年限在20年以上，采用600㎜轨距双轨运输大巷，其净宽度应在30m 以上，且穿过中等稳定岩层，可以选择钢筋砂浆锚杆与喷射混泥土支护、圆弧拱形断面。
（二）、确定巷道断面尺寸
1、计算巷道净宽BZK10-6/250电机车1A =1060㎜,高h=1550㎜ ；1.5 t 矿车宽1050㎜，高1150㎜.
取巷道人行道宽c=840㎜，非人行道一侧宽a=400㎜.又根据表6-2双轨中线距b=1300㎜，则电机车之间的距离为：
1300-（1060／2+1060／2）=240㎜>200. 符合要求 巷道净宽度： B=a+21A +c+t
=400+22408401060++?=3600㎜ 2、计算巷道拱o h
圆弧形巷道拱高： 由(B/2)2+(R-h 0)2=R 2 可得R=B 2
2
8h h +
取h 0=52B 可得h 0=1440360052=?mm 得 R=1845mm 则取半径为1845mm 3、计算巷道壁高h 3
○
1按架线电机车导电弓子计算h 3 根据表6-3A ，有
2122243)()()2/(b k n R B R h h h c +----++≥
式中h 4--轨面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》规定，取h 4=2000mm.
c h -道床总高度。根据表6-6选24Kg/m 的钢轨，又根据表6-7得c h =360mm,
n-导电弓子距拱璧的安全距离，取n=300mm; k-导电弓子宽度之半，k=718/2=359,取k=360mm;
b 1-轨道中线与巷道中线距离，b 1=B/2-a 1=3600/2-930=870mm.
()()()()mm h 183087036030018452/3600184536020002
22
23=+---
-+
+≥
○
2按管道装设计算h 3即： ()22222753)2/(2/b D m k R B R h h h h b +++---+++≥
式中h 5-碴面至管子底高度，按《煤矿安全规程》规定 h 5=1800mm; H 7-管子悬吊件总高度，h 7=900mm; m-导电弓子管子距离，取m=300mm; D-压气管法兰盘直径，D=335mm; H b -道碴高度, b h =200mm;
b 2-巷道中线与巷道中线距离，b2=B/2-C 1=3600/2-1370=430mm
mm
h 1955)4302/335300360(1845)2/3600(1845200900180022223=+++---+++≥ ○
3按行人高度计算h 3，即： 22223)2/()2/(1800j B R B R h h b ----++≥
式中 j-距巷道壁的距离，据壁处巷道有效高度不小于1800mm 。 j ≥100mm.一般取j=200mm.
mm h 1486)2002/3600(1845)2/3600(1845200180022223=----++≥ 根据上述计算，按管道要求且考虑一定的富余量，确定巷道壁高 h 3=2100mm 故巷道高度为：
H=h 3-h b +h 0=2100-200+1440=3340mm
4、计算巷道净断面面积S 和净周长P （根据表6-3） S=B(0.24B+h 2) 式中h 2-道碴面以上巷道壁高， h 2=h 3-h b =2100-200=1900mm
S=3600?(0.24?3600+1900)=995040002m m =9.95㎡
P=B2.27+2h 2=2.27?3600+2?1900=11.97m 5、用风速校核巷道净断面面积
根据表6-4知Vmax=8m/s.已知通过大巷的风量Q=283m /S,将其代入式(6-6)得
V=Q/S=28/9.95=2.81m/s<8m/s
计算确定的大巷断面面积满足风速的规定，可以使用。 6、选择支护参数
根据巷道净宽度3.6m,穿过中等稳定岩层即属Ⅱ类围岩，服务年限大于10年等条件，该巷道采用锚喷支护，根据表6-11选择锚喷支护参数：锚杆长1.8m间距a=0.8m ,排距/a=0.8m,钢筋直径d=14mm.喷射混凝土厚度
T=100mm.锚杆外露长度2T=50mm,支护厚度
1
T=
T=100mm.
1
7、选择巷道道床参数
根据巷道的运输设备，已选用24Kg/m钢距，其道床参数h c=360mm,h b=200mm,道碴面至轨道面高度h a=h c-h b=360-200=160mm.选用钢筋混凝土轨枕。
8、计算巷道掘进断面尺寸(根据表6-13)
巷道设计掘进宽度：B1=B+2T=3600+2×100 =3800mm
巷道计算掘进宽度：B2=B1+2δ=3800+2×75=3950mm
巷道设计掘进高度;H1=H+h b+T=3340+200+100=3640mm
巷道计算掘进高度：H2=H1+δ=3640+75=3715mm
巷道计算掘进断面面积 S1=0.242B+1.27BT+1.572T+
B h3
1
=0.24×2
3600+1.27×3600×100+1.57×2
100+3800×2100
=84840042
m m=8.4㎡
巷道计算断面面积
S2=0.242B+1.27BT+1.572T+0.24T+0.1B+0.01+
B h3
2
=0.24×2
100+0.24×100+0.1 3600+1.27×3600×100+1.57×2
×3600+0.01+3950×2100=8346736.012
m m=8.4㎡
取S2=8.4㎡
（三）、布置巷道内水沟和管线
已知通过该巷道的涌水量为1603m ∕h ,采用0.3℅的水沟坡度，根据表6-15，确定水沟深400mm,宽400mm,净断面积0.162m ，掘进断面面积0.2032m ，每米水沟盖板用钢筋1.633kg ，混凝土0.02763m ,水沟用混凝土0.133m 3
管子吊在人行道一侧，电力电缆是挂在非人行道一侧，通信电缆是挂在管子上方，如图所示。
（四）、计算巷道掘进工程量和材料消耗量 根据表6—13知：
每米巷道拱与墙计算掘进体积 21S V =×1=8.5×1=8.52
m . 每米巷道墙脚掘进体积
3V =0.2(T+δ)×1=0.2×（0.1+0.075）×1=0.0353m .
每米巷道拱与墙喷射材料消耗
[]1 T 2h +T 0.24)+1.57T +(1.27B 1112?=V
式中h 1= h 3-h c =2100-360=1740mm
[]1 T 2h +T 0.24)+1.57T +(127B 1112?=V
=[(1.27×3.6+1.57×0.1+0.24)×0.1+2×0.1×1740×0.001]?1 =0.853m
每米巷道墙脚喷射材料消耗 4V =0.2T 1×1=0.2×0.1×1=0.023m . 每米巷道喷射材料消耗 V=42V V +=0.85+0.02=0.873m
每米巷道锚杆消耗（仅拱部打锚杆）N=[2(]12/1'+M P ∕M ′(M P 2/1'为整数)
式中'1P——计算锚杆消耗周长,'1P=1.27B+3.14T+0.24
=1.27?3.6+3.14?0.1+0.24=5.126m=5.2m M.M′——锚杆间距和排距。a=a′=0.8m.
P1′∕2M=5.2∕2×0.8=3.25 取值为4根.
则N=（2×4+1）∕0.8=11.3根
折合品质为：11.3×［（l+0.05）π（d∕2）2
ρ］=11.3×［（1.8+0.05）×3.14×(0.018/2)2×7850］=41.74kg.
其中，l为锚杆深度，l=1.8m；0.05m为锚杆露出长度；d为锚杆直径，d=18mm；ρ为锚杆材料密度，ρ=7850kg∕3m
没排锚杆数为：N′×0.8=11.3×0.8≈9根
每米巷道锚杆注孔砂浆消耗V
0=N∕S
a
其中S a=S k-S m即S k、S m为锚杆孔和锚杆的断面积
则V
=11.3×1.8×3.14×（0.0422-0.0182）∕4=0.023
每米巷道粉刷面积S n=1.27B
3+2h
2
+0.24
B
3为计算净宽. B
3
= B
2
-2T=3.95-2×0.1=3.75m.
则：S n=1.27×3.75+2×1.9+0.24=8.82m
（五）绘制巷道断面施工图，编制巷道特征表和材料消耗量表
运输大巷特征
运输大巷每米工程量及材料消耗量