井巷断面设计

（4）拱形断面：常用于服务年限长（如一、
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二十年或更长）或围岩不稳定、地压较大的巷道。 如图6－3所示。
（5）椭圆形：四周压力都很大且不均匀时，可 采用椭圆形。
（6）圆形：四周压力均匀时，可采用圆形。
（7）曲墙拱形：在松软或膨胀性大的岩层中开 掘巷道，当顶压、侧压都很大时，可采用曲墙拱 形（把墙也作成曲线形）。
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井巷断面设计的主要内容 一、概述 二、巷道断面形状 三、平巷断面尺寸的确定 四、巷道断面内水沟和管线布置 五、斜井断面设计 六、竖井断面设计 七、天井与溜井设计 八、马头门设计
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一、概述 1.巷道断面设计的重要意义
巷道是井下生产的动脉。巷道断面设计，主要 是选择巷道断面形状和确定尺寸大小，它是矿山 井巷工程设计的一项主要内容。设计出的巷道断 面直接作为井下巷道施工的依据，也是进行井巷 工程概预算的依据。因此，巷道断面设计合理与 否，直接影响矿山生产的安全和经济效益。
（8）封闭拱形：底鼓严重时，可用带底拱的封 闭拱形。
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图6－3 拱形巷道
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（9）木材、金属能抗压、抗弯；石材的抗压强 度大，抗弯性能很差，梯形断面常用于木材、金 属支架等棚式支架的巷道；拱形断面则常用于砖 石、混凝土砌碹或金属拱形支架的巷道。
（10）木棚子可具有较大的可缩性；金属棚子 虽可缩性差，但可多次回收复用；而石材支架很 难具有可缩性。
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或折线型断面。
3.支护方式和支护材料
支护材料和矿区习惯的支护方式也是影响断 面形状选择的一个因素。梯形或矩形断面巷道一 般采用木支架、钢筋混凝土支架或金属支架支护， 一些矿井常用工字钢或废钢轨作为支架材料。为 克服矩形断面承受侧压性能差的缺点，我国也有 一些矿井采用片石砌墙加钢梁的矩形断面作为主 要运输大巷的断面形状。在巷道侧压小、顶板岩 石较好的条件下，为避免挑顶破坏顶板的完整
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性，也可用锚杆支护的梯形、矩形及折线形断面。 马蹄形、椭圆形和圆形等断面多采用料石、砌块 砌碹或现浇混凝土支护，拱形断面除此之外，多 采用锚网喷支护、U形钢支护。
4.掘进方法及设备
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
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和圆弧拱，三心拱逐渐被淘汰。在使用全断面掘 进机掘进的岩石平巷中，选用圆形断面无疑更为 合适，而断面利用率低就不再视为一个严重的缺 点。
5.通风要求
在需要通风量很大的矿井中，选择通风阻力小 的断面形状(曲线形)和支护方式，既有利于安全 生产又具有明显经济效益。
6.注意问题
上述因素，彼此密切联系而又相互制约，条
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图6－2 巷道断面形状
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2.各种形状断面的适用性讨论
（1）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。
（2）梯形：断面利用率较拱形高，但承压性能 较拱形差，故梯形断面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。
（3）不规则形：沿矿体走向开掘巷道时，为了 不破坏顶板，根据矿体赋存情况，将巷道开成各 种不规则形状。
（2）根据支架参数和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；
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（3）布置水沟和管缆；
（4）绘制巷道断面施工图，编制巷道特征表和 每米巷道工程量以及材料消耗量表。
二、巷道断面形状选择
（一）巷道断面形状
1.巷道断面形状的类型
（1）折边形：矩形、梯形、不规则形，如图6 －1（a）、（b）、（c）及图6－2所示 。
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表6—1
常用巷道断面及其适用条件
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压都很大，尤其是有底压时，可采用封闭曲线形 断面—圆形、马蹄形或椭圆形等封闭式断面，它 们的结构稳定，能承受多向压力。
2.巷道的用途及服务年限
巷道的用途和服务年限也是考虑选择断面形状 不可缺少的因素。服务年限长达几十年的开拓巷 道，采用料石、混凝土和锚喷支护等拱形断面比 较有利；服务年限在十年左右的采准巷道,采用金 属支架或可缩性金属支架的梯形断面、锚网支护 或锚网索支护的矩形断面、矩形略带拱形断面
（2）曲边形：半圆拱形、圆弧拱形、三心拱形、 封闭拱形、椭圆形、圆形。如图6－1（d）、
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（e）、（f） （g）、（h）、（i）所示。
图6－1 巷道断面形状
a—矩形；b—梯形；c—不规则形；d—半圆拱形；e—圆弧
拱形；f—三心拱形；g—封闭拱形；h—椭圆形；i—圆形
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（11）受采动影响大的回采巷道、准备巷道、 常采用梯形；不受或受采动影响很小的开拓巷道、 准备巷道，常采用拱形。
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（12）若使用可缩性金属拱形支架，即使是回 采巷道也可以采用拱形。
常用巷道断面及其适用条件如表6—1所示。
（二）断面形状选择考虑因素
1.巷道的位置及围岩性质
巷道所处于的位置不同，围岩性质均有差异， 一般情况下，在选择巷道断面形状时，以巷道地 压大小和方向为主要因素。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，可选用直墙拱形断面；主次地位也会发生变化。 在选择巷道断面形状时，要统筹兼顾，必须综合 考虑巷道围岩的性质、地压的大小和方向，巷道 的服务年限、用途及位置，巷道的支护方式和支 护材料等基本因素，要抓住主导因素兼顾次要因 素，以选择最合理的巷道断面。一般先根据前两 个因素确定支护方式和支护材料，再根据充分发 挥围岩和支架力学性能的原则，确定巷道断面形 状。开拓、准备、回采巷道的断面如图6—4。
2.巷道断面设计的基本原则 在满足煤矿安全、生产和施工等方面技术要
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求的前提下，最大限度地提高断面利用率，缩小 断面、降低造价，有利于快速施工，以获得最佳 的经济效果。
3.断面设计的内容和步骤
巷道断面设计的内容和步骤是：
（1）选择巷道断面形状。确定巷道净断面尺寸， 并进行风速验算；