巷道断面形状的选择
巷道断面设计
某煤矿，年产设计能力为60万t，矿井属低瓦斯矿井，中央分列 式通风，井下最大涌水量为 320m3/h。通过该矿第一水平东翼 运输大巷的流水量为 160m3/h，采用 ZK10－6/250架线式电机 车牵引1.5t矿车运输。该大巷穿过中等稳定的岩层，岩石坚固 性系数 f = 4～6，大巷需通过的风量为28m3/s。巷道内敷设一 趟直径为200mm的压风管和一趟直径为100mm的水管。试设计 运输大巷直线段的断面。
爆破工必须详细检查炸落的煤，碎石，收集未爆的电雷管。5)、处
理拒爆，残爆前，严禁在该地点处理与工作无关的工作。
22
12、爆破母线和连按线必须相互扭结并悬空，不得 同轨道、金属管、钢丝绳、刮板输送机等异体相接触， 爆破母线同电缆应挂在巷道两侧。如必须挂在同侧，爆 破母线应挂在电缆线下方相距300mm以上距离的位置。
13、只准采用绝缘母线单回路爆破，严禁用轨道、 金属管、大地、水等当作回路。
14、爆破母线沿帮挂设，不得拖地，不得与风、水 管挂在同侧， 若必须挂在同侧，应挂到水管上方。放过 炮后，母线应及时回收。
≤30ms，总延期时间≯130ms 。
4、装配引药时必须在顶板、支架完好处，避
开电缆、电气设备进行，严禁坐在药箱上装配引药、
装配数量以当时需要为限，随用随装配，底眼滞后
起爆。
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5、电雷管必须全部插入药卷内，只允许由药卷顶 部插入，严禁将电雷管斜插入药卷中部或捆在药卷上， 雷管腿线末端必须扭结在一块并缠在药卷上。
已知通过本巷道的水量为160m3/h，现采用水沟坡度为3‰， 查表3-11得：水沟深400mm、水沟宽400mm，水沟净断面 积0.16m2；水沟掘进断面积0.203m2，每米水沟盖板用钢筋 1.633kg、混凝土0.0276m3，水沟用混凝土0.133m3。
井巷工程-巷道断面设计
一、巷道净宽度的确定(续)
为了满足掘进机械化装载和铺设临时双轨调车，以及运输综采 支架的需要。巷道最小宽度：主要大巷为2.2m；采区巷道为2 m。 在确定曲线段巷道净宽度时，按
公式计算巷道的净宽，要考虑 矿车在弯道上运行，由于车体的 中心线和线路的中心线不相吻 合，发生矿车外边角外伸和矿车 内侧车帮内移现象，内侧和外侧 均要加宽0.2m。曲线段巷道加宽 范围：除曲线段外，用矿车运输 时与曲线段两端相联的各长2m的 直线段也要加宽；用电机车运输
管道的装设要求；人行高度要求；1.6m高度人行道宽度；设备上缘至拱
壁间最小安全间隙。
h7
D
n
b1
b2 K m
m1
a
A1
t
A1
C
a1
b
c1
B
h4
h5
h
h0
H1
H
h2
h3
ha
hc
hb
δ
B1
B2
二、巷道的净高度(续)
一般，架线电机车运输的巷道，按其中架线电机 车导电弓子和管道装设要求计算即能满足要求；其它 如矿车运输、仅铺设输送机或无运输设备的巷道一般 只按行人高度要求即能满足要求，但在人行道范围 1.8m以下，不得架设管线和电缆。
一、选择巷道断面形状、
年产90万吨矿井的第一水平运输大巷，一股眼务年限在20年以上，采
用 600mm轨距双轨运输的大巷，其净宽在3m以上，又穿过中等稳定的
岩层，故选用钢筋砂浆锚秆与喷射混凝土支护，半圆拱形断面。
第四节 巷道断面设计示例 (续)
二、确定巷道断面尺寸 ㈠确定巷道净宽度B 查表3-1知ZK10—6/250电机车宽A1=1060㎜，高h=1550㎜；1.5吨矿车宽 1050㎜，高1150㎜。 根据《煤矿安全规程》，取巷道人行道宽C=840㎜，非人行道一侧宽 a=400㎜。又查表3-2知本巷双轨中心线b=1300㎜，两电机车之间的距离 为：1300-（1060/2+1060/2）=240㎜ 故巷道净宽度B=a1+b+c1=a+2A1+C+t=400+2×1060+240+840=3600㎜。 ㈡确定巷道拱高h0 半圆拱巷道拱高h0=B/2=3600/2=1800㎜，半圆拱半径=h0=3600/2=1800㎜ ㈢确定巷道壁高h3 按架线电机车导电弓子要求确定h3 由3-8中半圆拱巷道拱高公式得
巷道断面及布置
巷道断面及布置巷道断面及布置一、巷道断面形状我国煤矿巷道常用的断面形状是梯形和直墙拱形（如半圆拱形、圆弧拱形、三心拱形管称拱形），其次是矩形。
只是在某些特定的岩层或地压情况下，才选用不规则形（如半梯形）、封闭拱形、椭圆形和圆形。
矩形断面利用率高，承载能力低，一般用于顶压、侧压都小，服务年限短的巷道，如侧压大，两帮支架将发生移动或被坏。
梯形的断面利用率较拱形高，但承压性能较拱形差，常用于服务年限不长、断面较小或围岩稳定、地压不大的巷道。
拱形断面则常用于服务年限长或围岩不稳定、地压大的巷道。
在特别松软或膨胀性大的岩层中开掘巷道，当顶压、侧压都很大时，可采用曲拱形;底膨严重时，可用带底拱的封闭拱形;四周压力都很大且不均匀时，可采用椭圆形;四周压力均匀时，可采用圆形。
沿煤层掘进巷道时，为了不破坏顶板，常根据煤层赋存情况，将巷道开掘成各种不规则形。
巷道断面形状往往取决于矿区富有的支架材料和习惯采用的支护方式。
木棚子和钢筋混凝土棚子适用于梯形和矩形等断面;料石和混凝土砌碹适用于拱形、圆形等曲线形断面;而金属支架、锚杆支护适用于任何形状断面。
二、巷道断面尺寸巷道断面尺寸主要依据用途来决定的，并用所需通过风量来校正，以人员通过方便为原则，《煤矿安全规程》规定：巷道净断面，必须满足行人、运输、通风和安全设施及设备安装、检修、施工的需要。
巷道开掘出后不加支护的断面称为荒（毛）断面，支护后的断面称为净断面。
巷道断面尺寸主要考虑巷道的净高和净宽。
（一）巷道的净宽度矩形巷道（直墙巷道）的净宽度，是指巷道两侧壁或锚杆露出长度终端之间的水平间距。
对梯形巷道，当巷道内通行矿车、电机车时，净宽度指车辆顶面水平的巷道宽度。
当巷道内设置运输机械时，净宽度指从巷道底板起1.6m高水平的巷道宽度;当巷道不放置和不通行运输设备时，净宽指净高的二分之一处的水平距离。
巷道净宽主要取决于运输设备本身的宽度，人行道宽度和相应的安全间隙，无运输设备的巷道可根据通风及行人的需要来选取。
巷道断面形状的分类和选择
巷道断面形状的分类和选择3.1巷道断面的分类及适用的条件巷道是井下生产的动脉，巷道的断面形状直接影响到矿山生产的安全和经济效益。
我国矿井下使用的巷道断面形状按其轮廓线可分为折线形和曲线形两大类。
其中折线形的如矩形、梯形、不规则形，曲线形的如半圆拱形、圆弧拱形、三心拱、马蹄形、椭圆形和圆形等。
常用巷道断面及其适用条件见表3.1表3.1常用巷道断面及其适用条件每一种形状的断面都有其所适应的矿山类型，开采方式，支护类型，和矿山所处的地质条件。
所以在不同的矿山地质条件，支护条件及其他条件下我们要选择不同形状的巷道断面，这样不仅可以节约矿山基建的成本，减小不必要的施工量，还能更好的服务于矿山正常的生产，完成每一年的生产任务。
3.2巷道断面选择的依据巷道断面的形状的选择主要考虑围岩的物理力学性质，矿山压力的大小和方向，巷道的用途和服务年限，支护的方式和材料，巷道的掘进方法和设备等因素。
一般情况下，在选择巷道断面形状时，首先考虑作用在巷道上地压的大小和方向，再根据地压的大小和方向选择相应的巷道断面形状。
巷道的用途和服务年限也是选择断面要考虑的重要因素。
服务时间越长选择拱形断面比较有利，反之采用梯形等折线断面的比较的多。
支护材料和矿区习惯的支护方式也是影响断面形状选择的因素。
如采用木支架，钢筋混凝土支架则一般采用举行和梯形断面的巷道；随着采矿技术的发展和支护材料的更新，尤其是锚喷支护技术的不断发展为拱形巷道的大量使用提供了条件。
在一些开采深度已达到1000米以上的矿上开始使用反拱的马蹄形及圆形巷道断面［2］。
这也是深部开采巷道断面选择的趋势。
上述选择巷道断面形状应考虑人的诸多因素，彼此密切联系而又相互制约，条件要求不同，影响因素的主次位置就发生变化。
需要具体的分析。
3.3巷道断面设计的基本原则巷道断面设计的基本原则：在满足安全和使用要球的条件下提高断面的利用率，缩小断面，降低造价并便于快速施工。
巷道断面尺寸的大小是根据通过巷道的运输设备类型和数量，运行速度，轨道数目支护材料以及结构形式来确定。
煤矿巷道断面图册说明
煤矿巷道断面图册说明-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1煤矿巷道断面图册说明一、巷道断面形状及支护形式根据矿区的地质特征、巷道的用途、服务年限以及各矿井巷道使用实践，矿区矿井巷道的岩巷一般采用半园拱锚（锚网）喷支护，半煤巷一般采用梯形金属支护或U型金属支护，煤巷一般采用U型金属支护。
二、巷道断面尺寸主要根据《煤矿安全规程》的有关规定、矿井目前在用运输设备尺寸（8吨蓄电池电机车，轨距600，长×宽×高=2000×880×1550；1吨固定矿车，轨距600，长×宽×高=4500×1060×1150）及未来推行采掘机械化主要设备尺寸，行人宽度和安全间隙等，并满足矿井工作面风量需要进行设计，根据实践使用经验，矿井巷道断面尺寸一般确定为：（一）岩巷1.主要运输巷：水平顶（底）运输大巷、主运输石门、采区轨道上山，巷道规格要求净高不小于2.5m，净宽不小于2.6m。
支护形式：对稳定、稳定性较好岩层直接喷浆支护，喷浆厚度分别为20-30mm和50-70mm,对中等稳定或稳定性较差岩层，采用锚网喷支护。
（见图4）2.车场及硐室：机采工作面采区上、中部车场、区段运输石门（无机车运行），巷道规格净高不小于2.5m,净宽不小于3.2m；水平运输大巷车场、采区变电所及采区下部车场（有机车运行），巷道规格净高不小于2.8m，净宽不小于3.6m；中央变电所，巷道规格净高不小于3.0m，净宽不小于4.0m。
支护形式：对稳定、稳定性较好岩层直接喷浆支护，喷浆厚度分别为20-30mm和70-100mm，对中等稳定或稳定性较差岩层，采用锚网喷支护。
（见图5、6、7）3.区段运输中巷：区段顶（底）运输巷、石门，巷道规格要求净高不小于2.4m，净宽不小于2.4m；支护形式：对稳定、稳定性较好岩层直接喷浆支护，喷浆厚度分别为20-30mm和50-70mm,对中等稳定或稳定性较差岩层，采用锚网喷支护。
平巷断面设计
轨型选择表 钢轨型号（kg/m） 24 18～24 15～18 15 15～18 11～15 Company Logo
使用巷道类型
运输设备类型 14t电机车 10t电机车 7～8t电机车 5t以下电机车 3t矿车 1t矿车
主要运输巷道 上下山及中间 巷道
h6
h5
％
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拱形巷道墙高h3的确定方法： ①.以人行道的要求 b 确定直墙的高度h3。
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梯形巷道的优点是断面利用率高，开挖工程量 小，支架架设较容易。缺点是使用支架（木材、 金属或混凝土预制件）支护不能抵抗较大的围 岩压力。
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拱形断面是目前矿山普遍采用的一种平巷断面形状。 圆弧拱 圆弧拱是取某圆周（其直径大于巷道的 净宽）的一部分，构成巷道的顶部拱形。特点是巷 道顶部各点的曲率半径和曲率中心相同，形状圆滑 一致，在巷道围岩的压力作用下，不容易产生应力 集中，结构受力状态比较好；断面利用率高。
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（3）运输设备到支架的间隙(b1) (mm)# 表3 运输设备到支架的间隙（mm）
支 架 材 料 砖、石、混凝土 及钢筋混凝土砌 碹 不支护、木支护、 及喷锚支护
运 无轨胶轮车 输 设 固定式矿车及小于 备 3.5m3的侧卸式矿车
大于或等于3.5m3的 侧卸式(底卸式)矿车
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半圆拱 半圆拱是以巷道净宽为直径，巷道顶部 为一个半圆。其特点是拱高较大，拱部各点的曲率 半径和曲率中心相同，拱形结构内力（水平推力） 较小，能抵抗较大的顶压。其缺点是断面利用率低。
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三心拱 三心拱是由一个大圆弧和两个小圆弧组 合成的拱形。三心拱既能抵抗较大的顶压，又提 高巷道断面的利用率。三心拱由于大小圆弧的曲 率中心和曲率半径不同，在巷道围岩压力作用下， 容易在大小圆弧结合处产生应力集中而破坏。
井巷工程第三章巷道断面设计
d)按1.6m高度人行宽度要求计算
单轨： h3 1600 h b
R2
(C '
A1 2
b1)2
双轨： h3 1600 h b
R2
(C '
A1 2
b2 )2
要求自道碴面起1.6m水平处，运输设备上缘与拱璧间距 C/≥800mm，即保证有800mm宽的人行道
h3 ——拱形巷道的墙高，m hb ——巷道内道碴的拱的高度常以高跨比表示。
半圆拱拱高为:
h0
R
B 2
三心拱拱高为：
h0
Bor 3
h0
2B 5
2.墙高h3的确定
墙高h3系指自巷道底板至拱基线的垂直距离。
为满足行人安全、运输通畅以及安装和检修设备、管线的需求，墙 高h3 的设计按架线电机车导电弓子顶端两切线的交点处与巷道拱璧最小安全间隙 要求；按管道的装设高度要求；按人行高度要求；按1.6m高度人行宽度要求 以及按设备对上于缘架至线拱电璧机最车小运安输全巷间道隙，要一求般等按五导种电情弓况子计和算管，道并装取设其高最度大的值要。求 计算即能满足设计要求；其他如矿车运输、仅铺设输送机或无运输设备的巷 道 一般只按行人高度要求计算即可满足设计要求，但在人行道范围内1.8m以下 不得架上设述管计、算线出和的电墙缆高。h3值，必须按只进不舍的原则，以0.1m进取。
1300－(1060/2 + 1060/2)=240mm
故巷道的净宽B=a1+b+c1=(400＋1060/2 )+1300+(1060/2 +840)=3600mm
Q —— 通过巷道的风量，m3 /s S —— 巷道的净断面， m2 Vmax—— 巷道允许的最大风速，m/s
选择巷道断面形状
（1）选择巷道断面形状。
该巷道为阶段运输大巷道，穿过的岩层（f=7~8），故采用混凝土砌碹，选用三心拱形断面，拱与墙同厚，取d0=T=300mm。
（2）确定巷道净断面尺寸。
1）经换算得两运输设备之间的间隙为：m=1600-1360=240mm 但由表得m>=250.所以m取250mm取运输设备到支架间隙b1=300mm，人行道宽度b2=800mm，此时巷道净宽度为：B0=2b+m+b1+b2=2*1360+250+300+800=4070mm2）确定三心拱参数。
取拱高为巷道净宽1/3的三心拱。
拱高f0=B0/3=1356mm，取f0=1360mmR=0.692B0=2820mmr=0.262B0=1070mm3）轨道参数选择。
根据采用的运输设备，查表得，选用30kg/m的钢轨；采用钢筋混凝土轨枕，h6=350mm，h5=200mm。
4）确定墙高。
①按架线要求确定墙高。
已知：r=1070mm；A=b/2+b1=980mm取K=400mm，则cosβ=（r-A+K）/(r-250)=0.597>0.554=1743 mm②按行人要求确定墙高。
h3=1900-√r²-（r-100）²=1698mm③按管路要求确定墙高。
根据实际情况布置管路，只要满足《安全规程》即可。
以上计算结果取最大值，即从底板算起墙高为1743mm，取1740mm。
（3）巷道净断面积与风速校核：1）巷道净断面积：S净=B0（h2+0.262B0）≈10.4㎡2）风速校核：V=Q/S净≈3.85<6m/s符合要求。
（4）水沟设计与管线布置：1)水沟坡度与管道坡度相同，为3‰。
2)根据涌水量为200m³/h，水沟采用混凝土砌碹。
经计算，水沟上宽500mm，下宽450mm，深度500mm，净断面积0.24㎡。
3)动力电缆布置在非人行道的一侧，通讯、照明电缆布置于人行道一侧，距供水管300mm。
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巷道断面形状的选择
我国煤矿井下使用的巷道断面形状，按其构成的轮廓线可分为折线形和曲线形两大类。
前者如矩形、梯形、不规则形等；后者如半圆拱形、圆弧拱形、三心拱形、马蹄形、椭圆形和圆形等（见图）。
巷道断面形状的选择，主要应考虑巷道所处的位置及穿过的围岩性质（即作用在巷道上地压的大小和方向）、巷道的用途及其服务年限、选用的支架材料和支护方式、巷道的掘进方法和采用的掘进设备等因素。
一般情况下，作用在巷道上的地压大小和方向在选择巷道断面形状时起主要作用。
当顶压和侧压均不大时，可选用矩形或梯形断面；当顶压较大、侧压较小时，则应选用直墙拱形断面（半圆拱、圆弧拱或三心拱）；当顶压、侧压都很大同时底鼓严重时，就必须选用诸如马蹄形、椭圆形或圆形等封闭式断面。
巷道的用途和服务年限也是考虑选择巷道断面形状不可缺少的重要因素。
服务年限长达几十年的开拓巷道，采用砖石、混凝土和锚喷支护的各种拱形断面较为有利；服务年限左右的准备巷道以往多采用梯形断面，现在采用错喷支护拱形断面日趋增多；服务年限短的回采巷道，因受动压影响须采用具有可缩金属支架的梯形断面。
矿区富有的支架材料和习惯使用的支护方式，往往也直接影响巷道断面形状的选择。
木支架和钢筋混凝土棚子，多适用于梯形和矩形断面；砖石、混凝土和喷射混凝土支护方式，更适用于拱形等曲线断面；而金属支架和锚杆可用于任何形状的断面。
掘进方法和掘进设备对于巷道断面形状的选择也有一定的影响。
目前，岩石平巷掘进仍是采用钻眼爆破方法占主导地位，它能适应任何形状的断面。
近年来，由于锚喷支护广泛应用，为了简化设计和有利于施工，巷道断面多采用半圆拱和圆弧拱，三心拱逐渐被淘汰。
在使用全断面掘进机组掘进的岩石平巷，选用圆形断面无疑是更为合适的。
在需要通风量很大的矿井中，选择通风阻力小的断面形状和支护方式，既有
利于安全生产又具有明显经济效益。
上述选择巷道断面形状应考虑的诸因素，彼此是密切联系而又相互制约的。
条件要求不同，影响因素的主次位置就会发生变化。
所以，应该综合分析，抓住主导因素兼顾次要因素，以便能选用较为合理的巷道断面形状。