1、第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華12022-1-11井巷工程井巷工程2巷道斷面設計巷道斷面設計第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華22022-1-112巷道斷面設計巷道斷面設計 巷道斷面設計主要是選擇斷面形狀和確定斷面尺寸。 巷道斷面設計原則巷道斷面設計原則 設計的原則設計的原則是：在滿足安全、生產和施工要求的條件下，力求提高斷面利用率，取得最佳的經濟效果。 巷道斷面設計的內容和步驟巷道斷面設計的內容和步驟 選擇巷道斷面形狀和支護方式； 確定巷道凈斷面尺寸，計算巷道的設計掘進斷面尺寸，算出巷道的計算掘進斷面尺寸； 布置水溝與管纜； 繪制巷道斷面施工圖，特征表、工程量表、材料消耗

2、量表。第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華32022-1-11 2.1 巷道斷面形狀的選擇巷道斷面形狀的選擇 按構成的輪廓線輪廓線分：折線形、曲線形 矩形類、梯形類；拱形類和圓形類。 第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華42022-1-11巷道斷面形狀巷道斷面形狀第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華52022-1-11選擇巷道斷面形狀主要考慮：選擇巷道斷面形狀主要考慮：作用在巷道上的地壓大小和方向在選擇巷道斷面形狀時起主要作用。巷道用途和服務年限是選擇巷道斷面形狀不可缺少的重要因素。礦區的支架材料和習慣使用的支護方式，也直接影響巷道斷面形狀的選擇；掘進方法和掘進設備對于巷道斷

3、面形狀的選擇也有一定影響。 需要風量大的礦井，選擇通風阻力小的斷面和支護方式，有利于安全和具有經濟效益。 巷道所處的位置及穿過的圍巖性質也應重視。第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華62022-1-11第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華72022-1-112.2 巷道斷面尺寸的確定巷道斷面尺寸的確定 2.2.1 巷道凈寬度的確定 2.2.2 巷道凈高度的確定 2.2.3 巷道的凈斷面面積 2.2.4 巷道風速驗算 2.2.5 巷道設計掘進面積2.2.6 巷道計算掘進斷面第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華82022-1-11 2.2.1 巷道凈寬度的確定巷道凈寬度的確定 直

4、墻拱形巷道的凈寬度直墻拱形巷道的凈寬度系指巷道兩側內壁或錨桿露出長度終端之間的水平間距。 矩形巷道的凈寬度矩形巷道的凈寬度，系指巷道兩側內壁或錨桿露出長度終端之間的水平間距。 梯形巷道梯形巷道，當其內通行礦車、電機車時，凈寬系凈寬系指車輛頂面水平的巷道寬度；當其內不通行運輸設備時，凈寬系指自底板起1.6m高水平的巷道寬度。 第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華92022-1-11 以直墻拱形巷道為例以直墻拱形巷道為例： Ba十十2A1十十c十十t A1運輸設備的最大寬度(表2-2)，m；a非人行道側寬度 c人行道的寬度 ；t運輸設備最突出部分之間的間距 （具體數值見煤礦安全規程）第頁工程

5、技術學院工程技術學院 張建華張建華102022-1-11第二十一條 巷道凈斷面必須滿足行人、運輸、通風和安全設施及設備安裝、檢修、施工的需要，并符合下列要求：（一）主要運輸巷和主要風巷的凈高，自軌面起不得低于2m。架線電機車運輸巷的凈高必須符合本規程第三百五十六條和第三百五十七條的有關要求。（二）采區（包括盤區，以下各條同）內的上山、下山和平巷的凈高不得低于2m，薄煤層內的不得低于1.8m。采煤工作面運輸巷、回風巷及采區內的溜煤眼等的凈斷面或凈高，由煤礦企業統一規定。巷道凈斷面的設計，必須按支護最大允許變形后的斷面計算。第二十二條 運輸巷兩側（包括管、線、電纜）與運輸設備最突出部分之間的距離，

6、應符合下列要求：（一）新建礦井、生產礦井新掘運輸巷的一側，從巷道道碴面起1.6m的高度內，必須留有寬0.8m（綜合機械化采煤礦井為1m）以上的人行道，管道吊掛高度不得低于1.8m；巷道另一側的寬度不得小于0.3m（綜合機械化采煤礦井為0.5m）。巷道內安設輸送機時，輸送機與巷幫支護的距離不得小于0.5m；輸送機機頭和機尾處與巷幫支護的距離應滿足設備檢查和維修的需要，并不得小于0.7m。巷道內移動變電站或平板車上綜采設備的最突出部分，與巷幫支護的距離不得小于0.3m。（三）在人車停車地點的巷道上下人側，從巷道道碴面起1.6m的高度內，必須留有寬1m以上的人行道，管道吊掛高度不得低于1.8m。第二

7、十三條 在雙軌運輸巷中，2列列車最突出部分之間的距離，對開時不得小于0.2m，采區裝載點不得小于0.7m，礦車摘掛鉤地點不得小于1m。車輛最突出部分與巷道兩側距離，必須符合本規程第二十二條的要求。第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華112022-1-11第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華122022-1-11 為了滿足掘進機械化裝載和鋪設臨時雙軌調車，以及運輸綜采支架的需要。拱形巷道最小寬度：綜采不小于3.2，其他不小于3m；其他巷道不小于3m，矩形巷道凈寬不小于3m，梯形巷道頂部凈寬不小于1.8m。 在確定曲線段巷道凈寬度時，按公式計算巷道的凈寬，要考慮礦車在彎道上運行，由于車

8、體的中心線和線路的中心線不相吻合，發生礦車外邊角外伸和礦車內側車幫內移現象，內側和外側均要加寬0.2m。曲線段巷道加寬范圍：除曲線段外，用礦車運輸時與曲線段兩端相聯的各長2m的直線段也要加寬；用電機車運輸時曲線兩端直線段加寬長度為3.0m。第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華132022-1-11雙軌巷道中心線加寬雙軌巷道中心線加寬 雙軌巷道對開列車車輛之間應有足夠的安全間隙，兩條平行軌道的中線距可按表選??；第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華142022-1-11表2.1 巷道安全間隙表 P42表2.2 煤礦井下巷道常用運輸設備類型及規格 尺寸表P44表2.3 雙軌巷道軌道中線踞

9、數值P45 巷道的凈寬必須滿足從道渣起1.6m的高度內，留有寬度不小于0.8m的人行道。 計算的B值，根據只進不舍的原則以0.1m進級。 無軌運輸巷道凈寬度，主要根據行人、通風及運輸設備來確定。第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華152022-1-11 2.2.2 巷道凈高度的確定巷道凈高度的確定 1矩形、梯形巷道凈高矩形、梯形巷道凈高：自渣面或底板到頂梁或頂部噴層面、錨桿露出長度終端的高度。規定或按表2.4計算2拱形巷道凈高拱形巷道凈高：自渣面至拱頂內沿或錨桿露出長度終端的高度。 主要是確定凈拱高拱高和自底板自底板起的墻高起的墻高。 H=h0+h3-hb H拱形巷道凈高； h0拱形巷道

10、拱高； h3拱形巷道墻高； hb巷道內道碴高度。第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華162022-1-11拱高拱高h0 高跨比。半圓拱：h=R=B/2，圓弧拱：B/3，個別h=2B/5壁（墻高）壁（墻高）h3 自巷道底板至拱基線的垂直距離架線電機車架線電機車導電弓子頂端與巷道拱壁間最小安全間隙要求、管道的裝設要求、人行高度要求、1.6m高度人行道寬度要求以及設備上緣至拱壁間最小安全間隙要求，按圖2.4、2.5和表2.5中公式計算，取其最大值，按只進不舍原則，0.1m進級。nh3hbh5h2h7Dh0HTH1aA1tA1Cb1b2KmBa1bc1B1B2hahchh4m1第頁工程技術學院工

11、程技術學院 張建華張建華172022-1-11第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華182022-1-11 無軌運輸巷道凈高度，除滿足行人、通風等要求外，運輸設備的頂部距巷道頂部（支護）或管線下緣的距離不得小于0.6m，最后確定的凈高度要滿足安全間隙對巷道高度的要求。 一般，架線電機車運輸的巷道，按其中架線電機車導電弓子和管道裝設要求計算即能滿足要求；其它如礦車運輸、僅鋪設輸送機或無運輸設備的巷道一般只按行人高度要求即能滿足要求，但在人行道范圍1.8m以下，不得架設管線和電纜。 第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華192022-1-111矩形巷道凈斷面積：SBHB巷道凈寬；H巷道凈高

12、。 2梯形巷道凈斷面積：S(B1+B2)H/2；B1、B2巷道頂梁、底板處凈寬；H巷道凈高。3半圓拱巷道：SB(0.39B+h2)h2渣面起巷道壁的高度。4圓弧拱巷道：SB(0.24B+h2)2.2.3 巷道的凈斷面面積巷道的凈斷面面積第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華202022-1-11 矩形巷道第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華212022-1-11梯形巷道第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華222022-1-11半圓拱形巷道第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華232022-1-11圓弧拱形巷道第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華242022-1-112

13、.2.4 巷道風速驗算巷道風速驗算 生產礦井的巷道通常兼作通風用，因此還要進行最優的風速驗算： V通過巷道的風速， ms；Q通過巷道的風量， m3s； S 巷道的凈斷面面積， m2Vmax巷道允許通風的最高風速，ms。 maxVSQV煤礦安全規程規定如右表，煤礦工業設計規范規定：礦井主要進風巷的風速一般不大于6ms；輸送機巷道采區風巷一般不大于4ms。設計時，應在不違反煤礦安全規程的原則下，按規范要求確定巷道斷面，以留有余地。第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華252022-1-112.2.5 巷道的設計掘進面積巷道的設計掘進面積 確定巷道的設計掘進面積首先必須確定支護參數和道床參數，然

14、后根據表2.4、2.6或2.7中的有關公式進行計算。（一）支護參數的確定 （二）道床參數的選擇（三）巷道設計掘進斷面 第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華262022-1-11（一）支護參數的確定（一）支護參數的確定支護是影響煤礦技術經濟指標和安全生產的關鍵技術問題，長期以來，棚式支架和磚石、混凝土砌碹是支護的主要形式，近年來，金屬支架和錨噴支護得到發展。支架參數的選取，就是確定坑木的直徑、金屬和鋼筋混凝土構件的斷面高度以及背板厚度、噴層的厚度或錨桿外露的長度，所有這些只寸的選取方法，將在第六章中介紹 第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華272022-1-11（二）道床參數的選擇（

15、二）道床參數的選擇道床參數的選擇是指鋼軌型號鋼軌型號、軌枕規格軌枕規格和道碴高度道碴高度的確定。鋼軌型號是根據巷道類型、運輸方式及礦車容積與軌距來選取，以每米長度的質量表示。 常用的有15、22、30和38kg/m。表2.9軌枕規格：軌枕的類型和規格應與選用的鋼軌型號相適應。表2.10 道碴高度：一股采用堅硬的碎石或不易風化的矸石或卵石做道碴，顆粒度以2030mm為宜。表2.11 第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華282022-1-11鋼軌軌枕型號鋼軌軌枕型號第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華292022-1-11（三）巷道設計掘進斷面（三）巷道設計掘進斷面 巷道凈尺寸加上支護

16、和道床參數便可得到巷道的設計掘進尺寸，從而求得巷道設計掘進斷面積。半圓拱巷道：S1=B1（0.39B1+h3）； B1拱形巷道掘進寬度；h3墻高；圓弧拱巷道：S1=0.24B2+1.27BT+1.57T2+B1h3； B巷道凈寬；T墻厚；梯形巷道：S1=（B3+B4）H1/2； B3、B4頂梁、底梁設計掘進寬度；H1設計掘進高度。第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華302022-1-112.2.6 巷道計算掘進斷面積巷道計算掘進斷面積 考慮到巷道在施工中出現超挖觀象，因此，設計掘進斷面尺寸應加上允許超挖值(75mm)，作為計算掘進斷面尺寸。并以此計算出巷道的掘進工程量和支護材料消耗量。

17、nh3hbh5h2h7Dh0HTH1aA1tA1Cb1b2KmBa1bc1B1B2hahchh4m1第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華312022-1-112.3 水溝與管纜的布置水溝與管纜的布置 一、水溝設計二、管纜布置三、巷道斷面施工圖第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華322022-1-112.3.1 水溝設計2.3.1.1水溝布置（1）水平巷道及傾角小于16的傾斜巷道的水溝，一般布置在人行側。也可布置在非人行側；少穿越運輸線路。（2）在傾角大于16的巷道中，當涌水量小或巷道較窄時，水溝與人行臺階可在巷道同側平行或重疊布置；當涌水量較大或巷道較寬時，水溝和人行臺階可分設在巷

18、道兩側。（3）專用排水行道、中間設人行道的巷道、有底鼓的巷道和鋪設整體道床的巷道，水溝也可布置在巷道中間。（4）巷道橫向水溝，一般應布置在含水層的下方、上（下）山的下部車場的上方、膠帶機接頭硐室的下方或出水點處。（5）金屬或木支架巷道的水溝為使立柱牢固和流水暢通，水溝中線與立柱之間的距離應大于0.5m，或者水溝與立柱的最小距離應大于0.3m。（6）在水平和傾斜的砌碹巷道中，可將沿水溝一側的巷道基礎加寬50mm以上，以便搭設水溝蓋板，同時應使水溝底板掘進面比巷道基礎淺50100mm。（7）在傾角小于或等于10的行人及車輛來往頻繁的主要巷道，水溝上面要加設蓋板，蓋板頂面應與道渣面平齊。第頁工程技術

19、學院工程技術學院 張建華張建華332022-1-112.3.1.2 水溝砌筑 永久性和臨時性水溝。混凝土澆筑、片石砌筑、鋼筋混凝土預制。2.3.1.3 水溝坡度和流速 35的坡度，與巷道一致。平巷不宜小于3，巷道中橫向水溝的坡度不宜小于2，采區中的其他巷道可選用5。 水溝采用混凝土砌筑時最大流速為510m/s，不襯砌的水溝為34.5m/s。水溝的最小流速，應以不使煤泥等雜物沉淀為原則，其值一般不應小于0.5m/s。2.3.1.4 水溝的斷面 對稱倒梯形、半倒梯形和矩形。水溝的斷面尺寸，根據水溝的流量、坡度、支護材料和斷面形狀等確定。設計部門提供。2.3.1.5 水溝蓋板為行人方便，大巷及小于1

20、5上（下）山的水溝，一般設置蓋板。規格及材料消耗見表2-12。蓋板的寬度比水溝凈寬加寬150mm，厚度不小于50mm，采用鋼筋混凝土預制板。無運輸設備的巷道、大于15上（下）山和采區巷道的水溝可不設蓋板。第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華342022-1-11第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華352022-1-112.3.2 管纜布置管纜布置 2.3.2.1 管道布置（1）管道通常應部置在人行道一側，也可布置在非人行道一側。管道架設可采用管墩架設、托架固定或錨桿懸掛等方式，并考慮檢修方便。若架設在人行道上 方，管道下部與道渣面或水溝蓋板面保持1.8m和1.8m以上的距離，若架設

21、在水溝上，應以不妨礙清理水溝為原則。（2）當管道與管道呈交叉和平行布置時，應保證管道之間有足夠的更換距離。管道架設在平巷頂部時，應不防礙其他設備的維修與更換。（3）管道與運輸設備之間必須留有不小于0.2m的安全距離。（4）在架線式電機車運輸巷道內，為防止電流腐蝕，管道應盡量避免沿巷道底板架設。2.3.2.2 電纜布置（1）通信電纜和動力電纜不宜設在同一側。如受條件限制設在同一側時，通信電纜應設在動力電纜上方0.1m以上的距離處，以防電磁場作用干擾通訊信號。（2）電纜與管道在同一側敷設時，電纜要懸掛在管道上方并保持0.3m以上的距離。（3）電纜懸掛高度應保證當礦車掉道時不會撞擊電纜，或者電纜發生

22、墜落時，不會落在軌道上或運輸設備上。（4）高壓電纜和低壓電纜在巷道同側布置時，相互之間距離應大于0.1m以上；同時高壓電纜之間、低壓電纜之間的距離不得小于50mm，以便摘掛方便。（5）人行道一側最好不敷設動力電纜。第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華362022-1-11第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華372022-1-112.3.3 繪制巷道斷面施工圖、編制巷道特征表 和每米巷道工程量及材料消耗量表 巷道斷面施工圖按1:50的比例繪制，并附巷道特征表、每米巷道工程量及材料消耗量表。不同軌距的巷道斷面施工圖已由設計單位編出。第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華382022

23、-1-11 2.4 巷道斷面設計示例巷道斷面設計示例 例題) 某煤礦，年設計能力為90萬t，低瓦斯礦井，中央分列式通風，井下最大涌水量為320m3/h。通過該礦第一水平東翼運輸大巷的流水量為160m3/h，采用ZK106/250架線式電機車牽引1.5噸礦車運輸，該大巷穿過中等穩定的巖層，巖石堅固性系數f =46，需通過的風量為48m3/s巷道內敷設一趟直徑為200mm的壓風管和一趟直徑為l00mm的水管。試設計運輸大巷直線段的斷面。 2.4.1 選擇巷道斷面形狀、 年產90萬噸礦井的第一水平運輸大巷，一般服務年限在20年以上，采用 600mm軌距雙軌運輸的大巷，其凈寬在3m以上，又穿過中等穩定

24、的巖層，故選用螺紋鋼樹脂錨桿與噴射混凝土支護，半圓拱形斷面。 第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華392022-1-11 2.4.2 確定巷道凈斷面尺寸 確定巷道凈寬度B 查表2-2知ZK106/250電機車寬A1=1060，高h=1550；1.5噸礦車寬1050，高1200。根據煤礦安全規程，取巷道人行道寬C=840，非人行道一側寬a=400。又查表2-3知本巷雙軌中心線b=1300，兩電機車之間的距離為：1300-（1060/2+1060/2）=240200mm故巷道凈寬度B=a1+b+c1=（400+1060/2）+1300+（1060/2+840）=3600。確定巷道拱高h0半圓

25、拱巷道拱高h0=B/2=3600/2=1800，半圓拱半徑R=h0=3600/2=1800確定巷道壁高h3按架線電機車導電弓子要求確定h3由表2-5中半圓拱巷道壁高公式得21243)()(bknRhhhc1552)870360()3001800(4102000223h第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華402022-1-11 2.按管道裝設要求確定h3 222753)2/(bDmKRhhhhb1633)4302/335300360(18002209001800223h3.按人行高度要求確定h3223)(1800jRRhhb1195)2001800(18002201800223h綜上計算，

26、并考慮一定的余量，確定本巷道壁高為h3=1820。則巷道高度H=h3-hb+h0=1820-220+1800=3400。第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華412022-1-11 確定巷道凈斷面面積S和凈周長P由表2-6得凈斷面面積S=B（0.39B+h2）式中：h2為道碴面以上巷道壁高，h2= h3-hb=1820-220=1600。故S=3600（0.393600+1600）=10814002=10.8凈周長P=2.57B+2h2=2.573600+21600=12500=12.5m 用風速校核巷道凈斷面面積查表2-8，知Vmax=8m/s，已知通過大巷風量Q=48m3/s，計算得：

27、844. 48 .1048SQV設計的大巷斷面面積、風速沒超過規定，可以使用。m/s第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華422022-1-11 選擇支護參數本巷道采用錨噴支護，根據巷道凈寬3.6m、穿過中等穩定巖層即屬類圍巖、服務時間大于l0年等條件，確定選用錨固可靠、錨固力大的樹脂錨桿，桿體為18mm螺紋鋼，每孔安裝兩個樹脂藥卷，錨固長度700mm，設計錨固力80kN。錨桿長度2.0m，成方形布置，其間排距0.80m0.80m，托板為8150150mm的方形鋼板。噴射層厚T1=100mm，分兩次噴射，每次各噴50mm厚，故支護厚度T=T1=100。選擇道床參數根據本巷道通過的運輸設備，

28、已選用30kg/m的鋼軌，其道床參數hc、hb分別為410和220，道渣至軌面高度ha=hc-hb=410-220=190。采用鋼筋混凝土軌枕。確定巷道掘進斷面面積 表2.6公式巷道設計掘進寬度 B1=B+2T=3600+2100=3800。巷道計算掘進寬度 B2= B1+2=3800+275=3950。巷道設計掘進高度 H1=H+hb+T=3400+220+100=3720。巷道計算掘進高度 H2=H1+=3720+75=3795。巷道設計掘進斷面面積S1=B1（0.39B1+h3）=3800（0.393800+1820）=125476002，取S1=12.55。巷道計算掘進斷面面積S2=B

29、2（0.39B2+h3）=3950（0.393950+1820）=132739752，取S2=13.27。第頁工程技術學院工程技術學院 張建華張建華432022-1-112.4.3 布置巷道內水溝和管纜已知通過本巷道的水量為160m3/h，采用水溝坡度為0.3%，查表2-12得：水溝深400、水溝寬400，水溝凈斷面面積0.16；水溝掘進斷面面積0.203，每米水溝蓋板用鋼筋1.633kg、混凝土0.0276m3，水溝用混凝土0.133m3。 管子懸吊在人行道一側，電力電纜掛在非人行道一側，通信電纜掛在管子上方，如圖2-9所示。2.4.4 計算巷道掘進工程量和材料消耗量 表2.6公式每米巷道拱與墻計算掘進體積V1=S21=13.271=13.27m3；每米巷道墻腳計算掘進體積V3=0.2（T+）1=0.2（0.1+0.075）1=0.04m3；每米巷道拱與墻噴射材料消耗V2=1.57（B2-T1）T1+2h3T11=1.57（3.95-0.10）0.10+21.820.101=0.968m3；每米巷道墻腳噴射材料消耗V4=0.2T11=0.20.11=0.02m3；每米巷道噴射材料消耗（不包括損耗）V= V2+ V4=0.968+0.02=0.988 m3；每米巷道錨桿消耗 N=（P1-0.5a）/aa式中，P1為計算錨桿消耗周長, P1=1.57B2+