任務1硐室交岔點及煤倉設計教學目標

★能力目標

1.能依據礦井初步設計完成給定硐室及交岔點施工圖設計

；

2.能組織礦井硐室及交岔點施工的準備工作

；

3.能根據實際現場，制定硐室及交岔點施工的方案。

★知識目標

1.知道硐室及交岔點巷道斷面的形狀，影響斷面形成的因素；2.知道硐室及交岔點斷面設計與巷道斷面設計的異同；3.理解硐室及交岔點施工的主要方法；4.知道煤礦主要硐室及交岔點施工圖設計的規程、規范及技術要求；

★素質目標

1.強調做人與做事相結合，做人通過做事體現，做事通過做人保證；

2.在培養過程中注重人文精神的熏陶；

3.培養優秀的職業道德、正直、富有責任感。4.使學生具有較強的實踐操作能力5.培養學生發散思維的創新能力1/25/20241山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）3.1.1井下主要硐室設計硐室有立井硐室、斜井硐室，井底車場硐室以及采區硐室等等。各種硐室由于用途不同，其斷面形狀及規格尺寸亦變化多樣，但是它們設計的原則和方法基本上是相同的。一般首先根據硐室的用途，合理選擇硐室內需要安設的機械和電氣設備，然后依據已選定的機械和電氣設備的類型和數量，確定硐室的形式及其布置，最后再根據這些設備安裝、檢修和安全運行的安全間隙要求以及硐室所處周巖穩定狀況確定出硐室的規格尺寸和支護結構。有些硐室還需要考慮防潮、防滲、防火和防爆等特殊要求。1/25/20242山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）一、箕斗裝載硐室與井底煤倉的設計㈠箕斗裝載硐室與井底煤倉的布置形式

中小型礦井廣泛采用箕斗裝載硐室（單側式）與容量較小的傾斜煤倉直接連接的布置形式（圖8-1）；大型礦井，多采用一個直立煤倉通過一條裝載膠帶輸送機與箕斗裝載硐室（單側式）連接（圖8-2）；特大型礦井，往往采用多個個直立煤倉通過一條或兩條裝載膠帶輸送機與箕斗裝載硐室（單側式或雙側式）連接（圖8-3）。

1/25/20243山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）1/25/20244山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）1/25/20245山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）1/25/20246山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）㈡箕斗裝載硐室

1．位置布置在沒有含水層、沒有地質構造、圍巖堅固處，以便施工與維護。一般當大巷采用礦車運輸，硐室位于井底車場生產水平之下；當采用膠帶輸送機運輸時，硐室就位于生產水平之上。

2．箕斗裝載硐室的形式同側裝卸式和異側裝卸式；

通過式與非通過式；單側式（硐室位于井筒一側）和雙側式；1/25/20247山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）1/25/20248山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）1/25/20249山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）1/25/202410山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）3．箕斗裝載硐室的斷面形狀及尺寸

箕斗裝載硐室的斷面形狀多用矩形，當圍巖條件較差，地壓較大時可以采用半圓拱形?；费b載硐室的尺寸，主要根據所選用的裝載設備型號、設備布置、設備安裝和檢修，以及考慮人行道和行人梯子的布置要求來確定。1/25/202411山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）4．箕斗裝載硐室的支護箕斗裝載硐室的支護，有素混凝土支護及鋼筋混凝土支護兩種。其支護厚度取決于硐室所處圍巖的穩定性和地壓的大小。1/25/202412山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）1/25/202413山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）㈢井底煤倉設計

1．煤倉的形式及斷面形狀傾斜煤倉直立煤倉隨著礦井開拓布置的改革，出現了水平煤倉。煤倉的斷面形狀有圓形、矩形及半圓拱形等三種。

2．容量計算Qd—礦井平均日產量；1.15—為礦井生產不均衡系數；1.20—提升能力富裕系數；14—每日提升時間，h3．煤倉支護1/25/202414山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）二、推車機翻車機硐室與卸載硐室㈠推車機翻車機硐室

1．硐室的位置1/25/202415山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）1/25/202416山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）非通過式右側進車2．硐室的形式與布置

根據礦車進車方向不同，硐室可分為左側式和右側式。根據電機車是否從翻車機旁通過，硐室可分為通過式與非通過式1/25/202417山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）3．硐室斷面形狀及支護硐室一般采用半圓拱，混凝土支護，當圍巖穩定，不淋水可采用錨噴支護；當圍巖較差時，可采用錨噴加混凝土的聯合支護。硐室拱頂安設的支承橫梁，和起吊梁，在翻車機上方的為24～30號工字鋼；在推車機上方的為24號工字鋼。硐室軌面以下地溝與設備基礎須用C15以上的混凝土澆注100～200㎜厚。1/25/202418山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）㈡卸載站硐室的設計

1．卸載站的結構

1）支承托輥：

2）卸載曲軌和復位曲軌：

3）支承鋼梁：

4）卸載坑：1-底卸式礦車2-車輪3-緩沖器4-卸載輪5-卸載曲軌6-卸載坑7-托輥

1/25/202419山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）1/25/202420山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）2．卸載原理1/25/202421山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）3．硐室的布置形式

1）非通過式卸載站硐室。

2）通過式卸載站硐室。

3）卸載站與翻車機聯合布置硐室。4．硐室尺寸確定1）硐室長度2）硐室寬度3）硐室高度5．硐室斷面形狀與支護硐室斷面形狀多為半圓拱形。硐室支護一般采用混凝土、錨噴支護、錨噴加混凝土或鋼筋混凝土聯合支護。卸載坑兩側直墻采用鋼筋混凝土，進出車兩側用鋼筋混凝土澆灌并鋪設輝綠巖鑄板。1/25/202422山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）三、副井馬頭門馬頭門通常指副井井簡與井底車場連接部分的一段斷面擴大部分的巷道稱馬頭門，是副井系統的主要硐室之一。㈠馬頭門形式

雙面斜頂式（a）雙面平頂式（b）㈡馬頭門平面尺寸馬頭門平面尺寸包括長度和寬度。馬頭門的長度通常指井筒兩側對稱道岔基本軌起點之間的距離，馬頭門的寬度，主要取決于井簡裝備及選用的罐籠布置方式和兩側人行道寬度。1/25/202423山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）1．馬頭門長度的確定2．馬頭門寬度的確定B=S+2A1/25/202424山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）

3．馬頭門高度的確定Hmin—下放最長材料時，馬頭門需要的最小高度，m；L—下放材料最大長度，一般L=12.5m；

W—井筒下放材料的有效弦長；

D—井筒凈直徑，m；α—下放材料時，材料與水平面的夾角，其值按下式計算：4．馬頭門斷面形狀及支護1/25/202425山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）四、中央水泵房的設計中央水泵房由泵房主體硐室、配水井、吸水井、配水巷、管子道及通道組成。中央水泵房和水倉構成了中央排水系統。㈠吸入式中央水泵房設計

1．泵房的位置

1/25/202426山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）2．配水井、配水巷和吸水井的布置配水井、配水巷和吸水井構成配水系統。1/25/202427山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）3．主體硐室的設備布置1）水泵2）排水管根據礦井正常和最大涌水量，選擇排水管直徑和趟數。3）電纜電纜敷設有沿墻懸掛和設電纜溝兩種方式。前者使用與檢修方便，但長度增加，彎頭多。所以目前多采用后者。4）電氣設備5）起吊和運輸設備1/25/202428山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）

4.主體硐室尺寸的確定

1）硐室長度的確定2）硐室寬度的確定3）硐室高度的確定4）設備基的尺寸1/25/202429山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）5．主體硐室斷面形狀及支護

主體硐室斷面形狀一般采用半圓拱和三心拱。硐室現多用混凝土支護。6．管子道與通道設計要求

1)管子道。2）泵房通道是泵房主體硐室與井底車場的連接通道。3）泵房與中央變電所之間應設防火鐵門，墻上也要設電纜套管，1/25/202430山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）㈡壓入式水泵房的設計特點㈢潛水泵水泵房(泵井)1/25/202431山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）五、水倉設計㈠水倉的位置與布置形式1．水倉的位置2．水倉的布置形式1/25/202432山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）㈡水倉容量、長度和斷面尺寸的確定

1．容量的確定

根據《煤礦安全規程》有關規定，按以下情況分別確定：

1）當礦井正常涌水量小于或等于1000m3/h時，Q容——主要水倉的有效容量，m3；Q0——礦井正常的有涌水量，m3/h；2）當礦井正常涌水量大于1000m3/h時2．長度和斷面的確定水倉的長度（主倉+副倉）可按下式計算：1/25/202433山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）㈢水倉縱斷面的計算1．水倉起點的標高hc；水倉終點的標高hA，得hc、hA兩點高差H。2．水倉底板有i=0.001～0.002的坡度。斜向豎曲線半徑R取9～12m。3．斜巷傾角θ=18～20°為宜。4．曲線半徑R，一般取為9～12m。5．水倉終點的底板標高最多只能比水泵房底板標高低4.5～5.0m，水倉的頂板標高必須比水倉入口處水溝的底板低，否則水倉不能灌滿。6．為簡化計算，取水倉最低點為豎曲線的切線交點B，它與實際最低點D只有微小誤差1/25/202434山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）水倉的縱斷面參數可按下式計算：水倉終點A與水倉最低點B的高差L——水倉起點與終點的水平投影長度，m；R——清理斜巷的豎曲線半徑，R=9～12m；θ——清理斜巷的傾角，一般為8～20°；

i——水倉的坡度，一般為0.001～0.002；

H——水倉的起點與終點的標高差，m。1/25/202435山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）水倉終點A與水倉最低點B的水平投影長度水倉起點C與水倉最低點B的水平投影長度㈣水倉斷面形狀及支護1/25/202436山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）3.1.2平巷交岔點設計一、交岔點的類型交岔點是指巷道相交或分岔的地點，其類型如圖8-50所示。1/25/202437山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）1/25/202438山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）1/25/202439山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）碹岔式交岔點按結構形式可分為牛鼻子交岔點和穿尖交岔點兩類

按支護方式不同,交岔點可分為簡易交岔點和碹岔式交岔點1/25/202440山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）二、交岔點設計

㈠平面尺寸的確定

確定交岔點平面尺寸，就是要定出交岔點擴大斷面的起點和柱墩的位置，即交岔點斜墻的起點至柱墩的長度，定出交岔點最大斷面處的寬度，并計算出交岔點單項工程的長度。在設計前，應首先確定各條巷道的斷面及主巷與支巷的關系，并以下述條件作為設計交岔點平面尺寸的已知條件：所選道岔的a、b、a值，支巷對主巷的轉角；各條巷道的凈寬度、B1

、B2、B3及其軌道中心線至柱墩一側邊墻的距離b1，b2、b3。此外，尚需確定往墩的寬度(一般取500mm)，軌道的曲率半徑R。交岔點的種類很多，在表8-2中列出了六類交岔點的計算圖和計算公式1/25/202441山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）

1/25/202442山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）1/25/202443山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）1/25/202444山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）1/25/202445山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）1/25/202446山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）1/25/202447山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）1．單軌巷道單側分岔點（圖8-58）1)曲率中心O的位置

2）確定θ

3）基本軌起點至變斷面終點的水平距離為P：4）最大斷面寬度TM

而NM=B3sinθ

5）自基本軌起點至柱墩的距離：

1/25/202448山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）6）確定斜墻TQ的斜率i

求算斜率i0

根據i0值的大小，選取i為0.2或0.25或0.3，個別情形可取0.15。

7）確定的斜墻起點Q到交岔點擴大斷面部分的長度：

8)變斷面的起點至基本軌起點的距離Y：

Y=P-L0

9)交岔點工程的計算長度L:L=L2+2000

1/25/202449山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）

㈡交岔點的中間斷面

1．交岔點各中間斷面的寬度，取決于通過它的運輸設備的尺寸、道岔型號、線路聯接系統的類型、行人及錯車的安全要求。

2．考慮到運輸設備通過彎道和道岔時邊角會外伸，交岔點道岔處的中間斷面應加寬，加寬要點如下：

1)單軌巷道單側分岔點：在彎道內側加寬100㎜。其外側因外伸值不大，可不再加寬，但若安全間隙很小，則應加寬200㎜。加寬范圍為道岔轉轍中心(理論中心)左邊5m和右邊1m。2)雙軌巷道單側分岔點，在道岔轉轍中心前5m一段，雙軌中心線距應加寬200mm或200mm以上，并在其左、右各設置5m過渡線段，因而在此范圍內，巷道外側也要相應加寬。

1/25/202450山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）

3)雙軌巷道單側分岔分支點，在道岔轉轍中心前5m一段，雙軌中心線距應加寬300㎜或300㎜以上，并在其左設置5m過渡線，因而在此范圍內，巷道外側也要相應加寬。

3．為了施工方便和減少通風阻力，在井底車場交岔點，一般應不改變雙軌中心線距及巷道斷面，在設計交岔點時，中間斷面應選用標準設計圖冊中相應的曲線段的斷面。

4）單軌巷道對稱分岔點，兩側均應加寬。

5)雙軌巷道分支點，從彎道曲率中心向右開始加寬200mm或200m以上，并在其左設置5m過渡線，因而在此范圍內，巷道外側也要相應加寬。

6)雙軌巷道對稱分支點，從彎道曲率中心向左3m段，兩軌中心線均應分別向外移動200mm或更多，即雙軌中心線加寬400mm或更多，并在其左也設置5m過渡線段，巷道也就要相應加寬。1/25/202451山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）

4．交岔點中間斷面斜墻側，按選用的斜率i每米巷道遞加i米。若交岔點采用砌碹支護，則每米架設一架的碹胎寬度，亦應遞加i米。

5．交岔點中間斷面(擴大部分)拱高的確定方法與一般巷道相同。

為了提高斷面利用率可降低墻高或拱高。降低墻高（a）墻高降低的斜率δh=200～500mm。

降低拱高（b）1/25/202452山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）

㈢交岔點支護厚度的確定

1）錨噴支護交岔點屬于《煤礦井巷工程錨桿、噴漿、噴射混疑土支護設計試行規范》規定的加強支護工程，因此其錨噴參數應按大斷面最大寬度TM選取上限值。分支巷道加強支護的長度，自柱墩起3～5m(計算時，取為2m)。

2）對于砌碹交岔點，巷道凈寬度是由小到大漸變的，在巷道寬度變化的長度內，按最大寬度選取拱壁厚度。分支巷道拱壁厚度，按各自的凈寬度選取。

3）柱墩的寬度一般為500mm，長度一般為1～3m，通常取2m。對光面爆破完整地保留了原巖體的柱墩，可按支護厚度考慮，不另加長度。1/25/202453山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）

㈣交岔點工程量及材料消耗量計算

一種是將交岔點按不同斷面分為幾個計算段，求出每段掘進體積，然后相加(包括柱墩)；另一種是近似計算，其精度能滿足工程需要，在施工中廣泛應用，具體算法按圖8-60進行。

1．體積計算

2．各種材料的消耗量3．柱墩端壁材料消耗量

4．粉刷面積計算

5．錨桿數量，金屬網面積

1/25/202454山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）四、交岔點設計示例某礦井底車場一交岔點，主巷是單軌雙人行道凈寬2700mm的巷道，支巷是單軌凈寬2400mm的巷道，采用ZK7-6/250架線式電機車運輸，道岔為DK618-4-12單開道岔；設汁要求巷道轉角為δ=45°、彎道半徑R=15000mm；交岔點穿過f=3的巖石，選用料石砌碹，半圓拱形斷面。根據上述條件，考慮主巷已是雙人行道，因而交岔點內不再加寬；交岔點內支巷選用標準設計中的曲線段斷面。參考標準斷面圖冊，決定取B1=B2=2700㎜，b1=b2=1330㎜；B3=2700㎜、b3=1570㎜。根據交岔點穿過f=3的巖層和交智點各斷面凈寬度，決定各斷面拱壁厚度：d1=T1=300mm、d2=T2=300mm、d3=T3=300mm。擴大斷面處均為dTM=TTM=465mm。查表8-1，知DK618-4-12單開道岔的參數α=14o15′、a=3472㎜、b=3328mm，考慮到交岔點可能采用15kg/m鋼軌道岔，那就得用DK615-4—12單開道岔，其參數α=14°15′、a=3340㎜、b=3500mm。為了使所設計的交岔點既能適用18kg/m鋼軌的道岔，又能適用15kg/m鋼軌的道岔，因此選取組合尺寸，即：α=14o15′、a=3472㎜、b=3500mm。1/25/202455山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）

㈠設計交岔點平面尺按表8-2中的單軌巷道單側分岔點公式計算：=3472+3500cos14o15′-15000sin14o15′=3172㎜=15000cos14o15′+3500sin14o15′=15400㎜=35o02′

=3172+(15000+1570-2700)sin35o02′=11134㎜

NM=B3sinθ=2700sin35o02′=1550㎜

=2700cos35o02′+500+2700=5412㎜

1/25/202456山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）=5630㎜

=0.2435=10848㎜Y=P-L0=11134-10848=286㎜L1=L0+NM=10848+1550=12398㎜

=11134+1550=12684㎜

㈡設計交岔點墻高

Ⅰ-Ⅰ斷面自底板起的墻高為1900㎜；在TN斷面處的墻高定為

1400mm，故墻降低斜率為：

即每米墻的降低值為46mm。TN、TM斷面處的堵高定1400mm，是否合理，尚需按第三章中表3-9中方法驗算：1/25/202457山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）1．按架線更求確定墻高h3=1056㎜

2．按管道要求確定墻高h3=1130㎜

3．按行人要求確定墻高h3

架線電機車運輸巷，此項不需驗算。由以上驗算可知，原定TM、TN處墻高1400mm能滿足安全要求。交岔點墻的基礎深度：水溝一側為500mm；另一一側為250㎜；

e值為0。1/25/202458山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）㈢計算工程量、材料消耗量及繪制交岔點施工圖1/25/202459山西煤炭教育基金會資助項目（晉煤教金字[2009]9號）3.1.3煤倉設計：