01绪论及平巷断面设计

井巷工程授课专业班级：采矿工程08级授课总学时数：４０学时课堂教学：３６学时模型参观：２学时(待定)机动：２学时绪论一、井巷工程在矿山中的地位１.井巷的作用：地采：条件：矿床埋藏深、不集中作用：人机到达矿体、运输、通风……露采：条件：矿床埋藏浅、集中作用：平硐～溜井２.井巷分类：竖井（煤矿称立井）垂直斜井倾角大于5~10度平硐（平巷）倾角小于5度其它天溜井、硐室、马头门等3.大断面隧道：绪论…２二、井巷工程的内容１.设计（主要是横断面设计）内容：形状选择，尺寸确定依据：岩性、f、埋深、水、地质构造、用途、支护材料与型式、技术水平、设备、生产能力等２.掘进平巷与隧道：凿爆法、机械掘进法、特殊法竖井：普通法（表土、基岩）、特殊法斜井：普通法、特殊法（局部处理）其它工程绪论…３３.支护砌筑（碹）：砼、料石、砼预制块、砖喷锚：喷射砼、锚杆、喷锚联合棚式：木材、钢材、钢筋砼不支护三、本课程目的要求１.掌握断面设计、支护基本理论和基本知识；２.具有独立组织平巷、硐室、天溜井施工的能力；３.熟悉竖井施工方案、主要工序、工艺布置；４.了解竖井延深方案及施工工艺；５.掌握公路和铁路隧道、水工隧洞施工工艺。绪论…４四、教学内容侧重与教材处理依据：西南科技大学《矿井与隧道工程》教学大纲１.设计：平巷与竖井为主，斜井次之２.施工：平巷、隧道、天溜井、硐室、竖井及延深为主，其余次之；４.增补：大断面隧道施工梯形与矩形巷道断面设计绪论…５五、其它有关教学环节课程设计：平巷施工组织设计作业：平巷断面设计、竖井断面设计、砼配合比设计，每章思考题考试：模型参观、生产实习六、推荐参考书井巷工程煤炭版或冶金版井巷硐室工程吴理云井巷掘进冶金版1~3分册隧道工程交通版或铁道版Chap1平巷断面设计平巷断面形状的选择平巷断面尺寸的确定平巷断面设计实例第1-1节平巷断面形状的选择一、决定巷道断面形状的因素围岩情况（岩性、地压情况、地质条件等）服务年限支护材料二、巷道断面形状分类１.折线形：梯、矩、多边形评价：断面利用率高、开挖容易、支架易架设承受地压能力差（？）适用：中小型矿山，服务年限短的采准巷道第1-1节平巷断面形状的选择…２２.曲线形（直墙拱形：半圆拱、圆弧拱、三心拱）评价：承载力大（半圆圆弧三心为什么？）施工难度（半圆圆弧三心）断面利用率（半圆圆弧三心）适用：大中型矿山之永久巷道３.合理拱形——拱轴线与压力曲线重合只有垂直应力：抛物线垂直与水平压力共存：椭圆垂直压力等于水平压力：圆工程常用合理拱形：似椭圆拱、马蹄拱第1-2节巷道断面尺寸的确定要求：适用、安全、经济、美观确定依据：⑴.设备（类型、数量、速度、尺寸）⑵.轨道数⑶.支护材料与支护型式⑷.各种必要安全间隙⑸.行人要求⑹.管缆架设要求⑺.通风量和风速要求第1-2节巷道断面尺寸的确定…２一、巷道净宽度(B0)的确定１.巷道净宽度：直墙拱形：两墙内侧水平距离梯形：有运输：设备顶面宽度无运输：两柱腿中点内侧之水平距离矩形：两侧支架柱腿内侧之水平距离２.净宽度决定因素：运输设备必要安全间隙人行道宽度第1-2节巷道断面尺寸的确定…３３.净宽度计算单轨：B0=b+b1+b2双轨：B0=２b+b1+b2+mB0=b+F+b1+b2式中b—运输设备的宽度，机车与矿车之较大者b1—设备与支架的间隙矿车3.5m3，砌≮200，其它≮250矿车3.5m3，砌≮250，其它≮300b2—人行道宽度：人推车700电机车800人车车站和摘挂钩处1000第1-2节巷道断面尺寸的确定…４４.曲线巷道加宽加宽的原因：车辆转弯端部外伸，中部内伸加宽量：理论上，不同曲率外伸量不同电机车运输内侧加100,外侧200,中心距200人力推车内侧加50,外侧加100,中心距加100第1-2节巷道断面尺寸的确定…５二、巷道净高度(H0)的确定净高度：道碴面至顶板支架内缘之垂直距离要求：非架线电机车运输的主要运输巷道和通风巷道，≮1.9m架线电机车运输巷道，以架线要求为准采区通风巷道、出矿巷道，≮1.8m第1-2节巷道断面尺寸的确定…６Ａ、梯形与矩形巷道断面净高度H0=H2+h4式中h4—道碴至轨面高度H2—轨面至支架顶梁内侧垂直距离，取决于行人、设备、管缆吊挂等第1-2节巷道断面尺寸的确定…７Ｂ、直墙拱形巷道断面净高度(一)拱高(f0)的确定１.高跨比(f0/B0)高跨比大，有利于承受地压，断面利用率低小，与上述相反取值：半圆拱，1/2圆弧拱，1/3或1/4三心拱，1/3,1/4,1/5，取决于岩性好坏似椭圆拱：3/8２.拱形巷道断面作图第1-2节巷道断面尺寸的确定…８(二)、拱形巷道墙高(h3)的确定１.按架线电机车架线高度要求确定墙高圆弧、半圆、三心拱三个计算公式（几何关系）关于导电弓子是否进入小圆弧的问题关于0.554的问题２.按行人要求确定巷道墙高人行道距墙100处净高度不小于18003.按架设管路要求确定墙高管路下净高度不小于1800运输设备顶面不高于墙顶单双轨分别计算最后取较大者为墙高（以10mm进位）第1-2节巷道断面尺寸的确定…９三、铺轨、水沟与管缆敷设(一)铺轨轨道组成：道碴、轨枕、钢轨、连接件１.钢轨：作用：导向、减阻材料：低碳钢材规格：8,11,15,18,24,33,38,43等轨距：600,762,900,1435２.轨枕：作用：支承并固定钢轨材料：木材、钢筋砼规格形状：木材矩形截面，钢筋砼梯形截面，尺寸参阅手册第1-2节巷道断面尺寸的确定…10３.道碴：作用：防钢轨移动，消坡、找平、减震材料：f≮5的坚硬碎石，粒度20~60铺设：坡度10度厚度≮150坡度10度轨枕设于槽内枕下≮50，两侧超出100此外：关于整体道床第1-2节巷道断面尺寸的确定…11(二)水沟作用：排除涌水、污水位置：巷道底板一侧，个别设在中央坡度：同巷道坡度3~5‰断面：形状：梯形尺寸查手册盖板：钢筋砼或木材，靠墙一侧留100水沟支护：取决于流速与巷道服务要求第1-2节巷道断面尺寸的确定…12(三)管缆布置主要管缆：管：压风、通风、供水、排水等缆：动力、照明、通讯、信号等要求：四、通风校核五、支护参数的选择参阅设计手册Ｐ净Ｖ=SQV第1-2节巷道断面尺寸的确定…13六、巷道工程量的计算工程量表材料消耗表七、施工图第1~3节平巷断面设计实例本节内容参见教材与有关参考书本章思考题⑴作出各种折线形、曲线形巷道断面的优缺点与适用条件评价（承受地压能力、施工难易程度、巷道断面利用率）。⑵对于不同的地压，支护结构的合理拱形是什么。⑶巷道断面各种参数的含义，怎样确定。平巷断面设计作业某矿年设计生产能力60万吨，井下最大涌水量320m3/h，采用ZK10-6/250架线式电机车牵引YCC(1.2)型曲轨侧卸式矿车运输。该大巷穿过中等稳固岩层，岩石紧固性系数f=8～10，通过该巷的风量维28m3/min；巷内敷设一条200mm的压风管和一条100mm的供水管。试设计该运输大巷直线段断面。参数提示：1、ZK10-6/250架线式电机车宽1060mm，高1600mm，两轨中心距1400mm；YCC(1.2)型曲轨侧卸式矿车宽1050mm，高1200mm，两轨中心距1350mm。2、采用钢筋混凝土轨枕3、支架参数：选d=20mm，l=1.6m螺纹钢筋作砂浆锚杆，喷射混凝土厚度为150mm，锚杆外露长度为50mm。某矿中段运输巷道，围岩的普氏系数为f，节理裂隙中等发育，巷道要求日通过能力3000吨，采用ZK14/250型架线式电机车，牵引YCC2(7)型单侧曲轨侧卸式矿车运输。该巷道涌水量为W米3/小时，需要通风量为Q米3/秒；巷道内设两条动力电缆，三条通讯及照明电缆，一条直径10厘米的压风管和一条直径8厘米的压水管。设计该巷道断面。注释：f=你学号的尾数+3，W=(你寝室的房间号/2)*10Q=[(你出生的月份+6)/3]*10