巷道断面设计
第三章巷道断面设计
• 4、每米巷道墙脚喷射材料消耗
• V3=0.2T1×1 • 5、每米巷道喷射材料消耗（不包括损失） • • V=V2+V3
• 6、每米巷道锚杆消耗
p1 0.5a • N a a • ①根 (根) • p1 ：计算锚杆消耗周长
•
p1 =1.57B2+2h3
• B2:巷道计算掘进宽度 • a a 为锚杆间距、排距，一般取800毫米 • a = a =800毫米
h5
h （单轨巷道） 3 h5 hb h7 R ( D 2 m K b1 )
2
2
• 注意 b1架线中心线（非人行道一侧）距巷道中心线的 的距离
• 3、按人行高度要求计算墙高
•
2
h3
2
h3 1800 hb R ( R j )
• （规程规定距壁j处的巷道有效高度不小于1800 毫米 ，但j≥100的范围内计算 取200毫米
h0 :拱形巷道拱高 h3 ：拱形巷道墙度
hb ：巷道内道碴高度
（一）、拱高 h0 的确定 • 半圆拱 h0 =R=B/2 （巷道的净宽度的一半） • 圆弧拱 =B/3 （巷道净宽度的1/3） h0 （二）墙高 的确定 h3 • 墙高（壁高）是指 自巷道底板至拱基线的 垂直距离 • 一般根据电机车架线， 管线装设和人行要求进 行计算（选取最大值）
③、按支护材料和习惯使 用的支护方式： ⑴、木支架、钢筋混凝土 棚子：选梯形 ⑵、锚喷支护、砖石、混 凝土支护：选拱形 • 近年来由于广泛采用 先进的锚喷支护技术， 同时考虑到设计简化的 需要，巷道多采用半圆 拱、圆弧拱，而三心拱 已被淘汰。部分煤矿比 较薄的矿井在采区巷道 往往采用梯形巷道。
第二节
井巷工程--巷道断面设计概述
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。
井巷工程课件——第五章 巷道断面设计
§5.1 巷道断面形状及断面 尺寸
4
巷道断面形状的选择，主要取决于下列因素：
(1)巷道穿过岩层的性质，矿压的大小和方向； (2)巷道的服务年限和用途； (3)支护方式和支护材料。
➢这三个因素之间是互相联系的，通常是根据 前两个因素选择出支护和支架材料以后，就 能得出巷道断面的形状。
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§5.1 巷道断面形状及断面 尺寸
12
➢ (二)巷道净高度的确定
➢巷道净高度必须保证车辆运行的安全和行人 的方便。《煤矿安全规程》规定：主要运输 巷道和主要风道净高(架线式电机采区(包 括盘区)内的上下山和平巷的净高不得小于 2.0m，薄煤层内不得小于1.8m。架空线的 悬挂高度，自轨面起不得小于下列规定：有 行人的巷道内、车场内以及人行道同运输巷 道交叉的地方为2.0m；不行人的巷道内为2020/6/21
§5.1 巷道断面形状及断面 尺寸
➢1．梯形断面巷道
➢轨面至棚梁的高度：在用架线式电机车时， 可取2200mm或2400mm(架线高度则分别 为2000 mm或2200mm)。用蓄电池机车运 输，或是主要轨道上下山及用钢筋混凝土支 架支护的轨道中间巷，应不小于1900mm。 一般轨道上下山及用木支架支护的巷道可取 1800mm。设有轨道的采区巷道，底板至顶 板的高度视巷道用途及巷道倾角大小而定， 一般也不应小于1800 mm。梯形断面巷道2020/6/21
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§5.1 巷道断面形状及断面 尺寸
5
➢ 在稳定或中等稳定、地压较大的岩层中，开掘断 面小、服务年限不长的巷道，选用木支架，或服 务年限较长，用工字钢或π形支架支护的巷道， 多采用梯形或矩形断面。
➢ 在不稳定、地压大的岩层中，或服务年限长而用 混凝土、砖或金属支架文护时，巷道多采用拱形 断面；当围岩特别松软、底鼓严重时，则常采用 带底拱的封闭拱形、椭圆形或圆形断面。
巷道断面设计
1
2 巷道断面设计
2.1 巷道断面形状的选择 2.2 巷道断面尺寸的确定
2.3 水沟与管缆的布置
2.4 巷道断面设计示例
2
本章提要
巷道是井下生产的动脉，巷道断面设计合理与否， 直接影响煤矿生产的安全和经济效益。 巷道断面设计：主要是选择断面形状和确定断面 尺寸。
巷道断面设计的内容与步骤是：首先选择巷道断 面形状、确定巷道净断面尺寸，并进行风速验算； 其次，根据支护参数与道床参数，计算出巷道的设 计掘进断面尺寸，并按允许的超挖值，求算出巷道 的计算掘进断面尺寸；然后，布置水沟与管缆；最 后，绘制巷道断面施工图，编制巷道特征表和每米 巷道工程量及材料消耗量表。本章重点是拱形断面 尺寸设计。
式中 v——通过该巷道的风速，m/s； Q——根据设计要求通过该巷道的风量，m3/s； S——巷道的净断面面积，m2； vm ——该巷道允许通过的最大风速，按表2.8确定， m/s。
S
5. 巷道的设计掘进面积＝净断面面积＋支护面积＋道床面积
确定巷道的设计掘进面积须首先确定支护参数和道床参数，然后依据 表2.4、表2.6或表2.7中的有关公式进行计算。
②按管道的安设要求确定－－导电弓子外缘与管子间距m≥300mm （300mm）
h3 h5 h7 hb R 2 ( B / 2) 2 R 2 (k m
D b2 ) 2 2
k
16
③按行人高度要求确定――距壁j处有效高度≥1800mm，j≥200mm （200mm）
金属支架等。 （岩石巷道锚喷支护参数可参考第六章有关内容
确定）
⑵ 道床参数的选择
轨型（表2.9）：型号（15、22、30、38 kg/m ） 轨枕（表2.10）：开拓巷道——（预应力）钢筋混凝土轨枕 采准巷道和回采巷道——木轨枕 道碴（表2.11）：厚度（不小于100cm，
第三章巷道断面设计
第二节 巷道断面尺寸
(二)巷道计算掘进断面面积 巷道设计掘进断面尺寸加上允许的掘进超挖量 δ(75mm),即可求出巷道计算掘进断面尺寸. 六.拱形巷道断面尺寸计算公式: 直墙半圆拱形巷道断面计算公式见表3---8; 直墙圆弧拱形巷道断面计算公式见表3---9; 梯形巷道断面计算公式见表3---10;
第三节 巷道断面内水沟设计和管线布置
一.水沟设计 (一)水沟断面形状; 见图3---6,3---7; (二)水沟坡度: 3‰---5‰; (三)水沟技术特征表, 见表3---11;
第三节 巷道断面内水沟设计和管线布置
二.管线布置 1.管道既可布置在人行道一侧,也可布置在非人行道一侧.管道可采 用管墩,托架固定或锚杆吊挂.若管路布置在人行道一侧,其下部距 水沟盖板的垂高不低于1.8m. 2.在架线式电机车运输的巷道内,管路不易直接置于巷道底板上,以 免电流腐蚀管道.a≥0.2m; 3.通讯电缆和电力电缆不宜设在巷道同侧.若设在同侧时,通讯电缆 应该设在电力电缆上方0.1m以上的距离处. 4.高压电缆和低压电缆同侧敷设时,间距应该大于0.1m以上.高压 电缆之间,低压电缆之间应该保持50mm间距. 5.电缆和管道同侧敷设时,电缆要悬挂在管道上方,间距应该大于 0.3m以上. 6.电缆悬挂高度为1.5---1.9m,悬挂点间距不大于3.0m.电缆与运输 设备间隙≥0.25m;第四节 巷道断面设计示例
则两电机车之间距为: 1300-(1060/2+1060/2)=240mm; 巷道净宽为: B=a1+b+c1=(400+1060/2)+1300+(1060/2+840) =3600mm; (二)确定巷道拱高ho 半圆拱形巷道拱高h0=B/2=3600/2=1800mm; 半圆拱半径R=h0=1800mm;
井巷工程-巷道断面设计
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
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。
巷道断面设计
《煤矿安全规程》规定：巷道净断面必须满足行人、运输、通风、安全设施及设备安装、
检修、施工的需要。
一、巷道净宽度的确定
1.双轨巷道净宽度
1）直墙拱形巷道的净宽度
系指巷道两侧内壁或锚杆露出长度终端之间的水平间距。
2）矩形巷道的净宽度
系指巷道两侧内壁或锚杆露出长度终端之间的水平间距。
3）梯形巷道的净宽度
对于梯形巷道，当其内通行矿车、电机车时，净宽度系
4.圆形断面
包括圆形、马蹄形和椭圆形断面。
图3-1-2 巷道断面形状
资源与安全工程学院——王昌琪
图3-1-3 巷道断面类型
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明德笃学
弘毅力行
资源与安全工程学院——王昌琪
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明德笃学
弘毅力行
三、巷道断面形状的选择
1.巷道用途和服务年限也是选择巷道断面形状的重要因素。
服务年限长达几十年的开拓巷道，采用混凝土和锚喷支护的各种拱形巷道断面较为有利； 服务年限10年以下的采准巷道多采用梯形断面，现在采用锚喷支护的拱形断面日趋增多； 服务年限短的回采巷道，多采用梯形断面。
明德笃学
第三章 巷道断面设计
§3.1 煤矿巷道类型与断面形状 §3.2 巷道断面尺寸确定 §3.3 水沟和管线布置
弘毅力行
资源与安全工程学院——王昌琪
1
明德笃学
弘毅力行
1.巷道断面设计原则
1）巷道断面：是指垂直于巷道长轴线的横断面。
巷道断面设计是矿井开采设计中的一个重要组成部分，贯穿巷道服务年限，属于施工图 设计的范畴。
岩石平巷掘进仍是钻研爆破法占主导地位，它能适应任何断面形状。在采用掘进机掘进 岩巷时，选用圆形断面较为适宜，而部分断面掘进机则适用于多种巷道断面形状。
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（2）双轨巷道
h3 h5 h7 h6 R 2 ( K m D 2 b2 ) 2
式中 m—导电弓子与管子之间的安全间隙 （一般取m＝400～500） h5—管子吊挂的下缘高度，h5≥1800 （3）按“人行高度”要求计算
1.
二、巷道断面使用原则
1. 2. 3. 4.
安全稳定性好 满足使用技术要求 断面利用率高 巷道施工速度快、造价低
第二节 巷道断面尺寸
* 决定巷道静断面尺寸德因素有：
1. 2. 3. 4.
运输； 行人 通风 安全设施 及设备的安装、检修和施工等
* 巷道断面设计方法与步骤：
1.
2.
3.
4.
5.
首先根据运输、通风、行人、安装检修、施工和《煤矿 安全规程》 、《煤矿工业设计规范》等的规定，确定巷 道净断面的尺寸； 进行风速校验； 根据支护参数和道床参数，计算出巷道的“设计断面尺 寸”； 再按允许超挖值，计算出巷道的“掘进断面尺寸”； 最后按比例绘制包括墙角和水沟在内的巷道断面图，编 制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗量表。
一 、梯形巷道断面尺寸的确定
（一）巷道净宽度的确定 * 梯形巷道净宽度——（1）通行车辆的梯形巷道
净宽度，是指车辆顶面水平的巷道净宽度；（2） 不通行运输设备的梯形巷道的净宽度，系指自巷 道底板起1.6m水平的巷道净宽度`。 * 对直墙和矩形巷道的净宽度——系指巷道两侧内 壁（或锚杆露出长度终端）之间的水平距离。 * 几种常用运输设备的宽度和高度，如表3－1示。 * 人行道宽度及安全间隙:
（表3－10、3－11、3－12中的示意图依次错位！）
第三节 巷道断面内水沟和管线布置
一、排水沟布置设计
1.
2.
3.
4.
排水沟断面系根据矿井生产时通过该巷道的排水量设 计； 排水沟一般布置在人行道一侧，并尽量少穿越运输线 路； 平巷排水沟的坡度一般取3‰～5‰（或与巷道坡度相 同）; 常用的水沟断面及尺寸如图3-6、3-7和3-13所示。
•
（三）确定巷道壁高h3 （四）确定巷道净断面面积Ｓ和净周长P （五）风速校核巷道净断面积 （六）选择支架参数 （七）选择道床参数 （八）确定巷道掘进断面尺寸
三、布置巷道内水沟核管线 四、计算巷道掘进工程量及材料消耗量 五、绘制巷道断面施工图、编制巷道特征表 和每米巷道掘进工程量和材料消耗表。
（如p83的图3-8、表3-14、3-15所示）
复习思考题 1. 煤矿常用巷道断面形状及其承载性能特点？ 2. 选择巷道断面形状应考虑那些因素？ 3. 简述巷道断面设计的步骤？ 4. 梯形锚网支护巷道断面的净宽度和净高度如何 确定？ 5. 巷道断面内水沟和管线的布置有那些要求？
第三章 巷道断面设计
第一节 巷道断面形状 一、选择巷道断面形状一般考虑地因素
巷道断面承载能力、围岩性状、地压大小与方向 2. 断面利用率 3. 巷道类别用途、位置及服务年限 4. 巷道支护方式及支架材料等 * 常用地断面形状：直墙半圆拱形、直墙圆弧拱、不规则 梯形、不规则矩形等。此外，三心拱、椭圆拱等也均有 使用。
（五）梯形巷道设计掘进断面积S1
* 梯形巷道净断面尺寸加上支架尺寸和道床尺寸—> 梯形巷道“设计掘进尺寸”—>计算得梯形巷道 “设计掘进断面积”，具体计算方法见表3－3，即
S1 ( B3 B4 ) H1 / 2
其中，H1为巷道设计掘进高度，B4为巷道底板处设计 掘进宽度，B3为巷道顶梁处设计的掘进宽度
（六）梯形巷道计算掘进断面积S2
S2 (B5 B6 ) H 2 / 2
其中，H2——巷道设计掘进高度 B6——巷道底板处设计掘进宽度 B5——巷道顶梁处计算掘进宽度
二、直墙拱形巷道断面尺寸的确定
* 直墙拱形巷道断面尺寸的确定方法，基本与梯形巷 道相同，其主要区别是巷道高度的确定 * 拱形巷道净高—指自道渣面至拱顶内沿（或锚杆外 露长度终端）的高度 * 拱形巷道的高度—指净拱高ho 与自底板起的壁 （墙）高h3之和
（三）梯形巷道净断面积S
S ( B1 B2 ) H 2
（四）巷道净断面积的风速校验
Q v vmax S
* 《煤矿安全规程》（2001版）的各类巷道允许的最 高风速，见P41表2。如（1）主要进、回风巷最高允 许风速8m/s；（2）采煤工作面、掘进中的煤巷， 最低风速0.25m/s，最高风速4m/s。
（一）净拱高ho的确定
1.半圆拱的净拱高
h0 R B 2
2.圆弧拱的净拱高 B 4、 2B 5 ） h0 B 3 （亦有取： 常取： 圆弧拱和三心拱的常用几何参数如表3－8示。
（二）壁高h3的确定 * 直墙拱形巷道的壁高h3——分别按“架线电机车
导电弓子高度”要求、“管道的装设高度”要求、 以及“人行高度”要求等三种高度要求计算壁高 h 3， 然后取其最大值。 1.半圆拱形巷道的壁高h3（参见图3－3、9－9）
h3 1800 hb R2 ( R j ) 2
（三）计算净宽度
巷道计算净宽度＝设计净宽度＋2δ δ—掘进施工允许超控值】
（四）直墙拱形巷道断面尺寸计算公式
1.半圆拱巷道断面尺寸和工程量、材料消耗计算公 式，如表3－10所示；
2.圆弧巷道断面尺寸和工程量、材料消耗量计算公式， 如表3－11所示； 3.三心拱巷道断面尺寸和工程量、材料消耗量计算公 式，如表3－12所示。
1）按“架线电机车导电弓子高度”要求计算
h3 h4 hc ( R n) 2 ( K b1 ) 2
其中，h4—电机车导电弓子高度 hc—道床总高度 R —半圆拱半径 n —导电弓子外缘与拱壁之间的安全间隙 （一般取n＝300） K —导电弓子宽度之半 b1 —轨道中心线与巷道中心线间隙 2）按“管道的装设高度”要求计算 （1）单轨巷道
1.
单轨巷道净宽度B（表3－3图a木支架） B＝a1＋c1 或 B＝a＋A2＋C
2.
双轨巷道净宽度B（图b金属支架）
B a1 b c1或B a 2 A1 n c
（二）梯形巷道断面净高度H的确定 * 净高度H——系指自道渣面或底板起到顶梁（或顶
部喷层面或锚杆外露终端）的高度。 * 《煤矿安全规程》（2001版）规定： （1）主要运输巷和主要风巷的净高，自轨面起不得 低于2m； （2）架线电机车运输巷的净高必须符合《煤矿安全 规程》（2001版）第356～357条规定； （3）采区（或盘区）内的上（下）山和平巷的净高 不得低于2m，薄煤层内的不得低于1.8m。
二、巷道管线布置（设计）
1. 2. 3.
巷道内管线布置的原则 —“保证安全、便于检修” 电力电缆与管道应布置在巷道的不同侧 ； 电话和信号电缆应断面设计示例
“ 煤矿标准巷道断面设计”已由我国煤矿设计研究院编 制出来，供有关单位查询。 • 巷道断面设计的方法步骤，如p80所示，即： 一、选择巷道断面形状 二、确定巷道断面尺寸 （一）确定巷道净宽度B （二）确定巷道拱高h0
1.支护（架）参数 支护（架）参数是指锚喷支护的喷层厚度或锚 杆外露长度，或金属或钢筋混凝土构件的断面高度、 长度以及背板的厚度等 2.道床参数 1）钢轨轨型 巷道铺轨按《煤炭工业设计规范》（1994版） 第9、5、10条规定确定 2）轨枕规格尺寸 要求使用钢筋混凝土轨枕（当必须使用木轨枕 时须作防腐处理），常用轨枕规格如表3－6示 3）道床参数（hc、hb、ha）如表3－7及图3－2 所示