井巷工程交叉点设计
井巷工程--硐室及交叉点设计
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三、副井马头门设计
• 马头门系指副井井筒与井底车场连接部分 的一段断面积扩大的巷道。 • 马头门的形式有：双面斜顶式和双面平顶 式马头门
4、中央水泵房及中央变电所
• • • • • • 5、副井井底水窝泵房 6、等候室 三、其他硐室 1、调度室 2、电机车库及电机车修理间硐室 3、防火门硐室。
第二节
井下主要硐室设计
一、箕斗装载硐室与井底煤仓的布置形式
• 1.小型矿井广泛采用箕斗装载硐室与倾斜煤仓直接相连的 布置形式。
2.大型矿井则采用一个垂直煤仓 通过一条装载胶带输送机与箕斗 装载硐室连接。
三、中央水泵房设计
水泵房的形式有三种 ： 卧式水泵吸入式 卧式水泵压入式 潜水泵式
•
四、水仓设计
• 水仓的作用是将全矿井涌水汇集在一起， 暂时储存起来，经澄清之后供水泵排除地 面。 • 水仓的位置可布置在车场之内，也可布置 在车场之外，但总的原则是要保证井下涌 水能顺利流进水仓且尽量缩小范围。 • 水仓的入口一般设在井底车场巷道标高的 最低点。
三、与井筒相连的主要硐室的施工
• （一）马头门施工
（二）箕斗装载硐室施工
三种方案：箕斗装载硐室与主井井筒同时施工 箕斗装载硐室在井筒掘砌全部结束后进行施工 装载硐室和地面永久建筑平行施工
•
第三节
硐室施工
• 井底车场的各种硐室如马头门、水泵房、变电所等，在考虑施工时， 不仅断面大，而且还有各自的施工特点。 • 一、硐室的施工特点 • 1．硐室断面大，变化多，长度则比较短，大型施工机械难于进入 工作面作业 • 2.硐室往往与其他硐室、巷道、井筒相连，其本身结构复杂，因 此施工难度大，当围岩稳定性较差时，施工安全尤为重要。 • 3.硐室的服务年限长，管道多，工程质量要求高，不少硐室还要浇 注机电设备的基础，预留管线沟槽，安设起重梁等，故施工要精心安 排。 • 二、硐室的施工方法 • 硐室的施工方法：全断面一次掘进法 • 台阶工作面施工法 • 导硐施工法
第二节 交岔点设计
4
3.交岔点按其结构不同分
可分为牛鼻子交岔点和穿尖交岔点，如图6-21 所示。牛鼻子交岔点受力较好，应用广泛；而穿尖 交岔点长度短、拱部低、工程量小、施工简单、通 风阻力也小，但承载能力低，故多用于岩层坚固稳 定、最大宽度小于5m，巷道转角大于45°的情况。 一般情况下多采用牛鼻子交岔点，锚喷支护交岔
6.警冲标
警冲标是表示道岔可以安全停车的最近标志点， 即只要机车或矿车停在另一条轨道的警冲标之
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外，另一条轨道上的车辆就能安全通过道岔而不会 撞车。另外警冲标也常作为运输线路划分区间的标
志。在进行井底车场线路设计时，经常也需要知道 道岔终点至警冲标的距离。 (二)道岔的类型
（4）注意：单开道岔和渡线道岔有左向和右向
之别，道岔手册中所列均为右向道岔，表示道岔岔
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DK615—4—12
右向道岔 曲线半径,m 辙岔号码(M) 轨型,(kg/m) 轨距,600mm 单开道岔
DC624—3—12
右向道岔 曲线半径,m 辙岔号码(M) 轨型,(kg/m) 轨距,600mm 对称道岔
DX918—5—2019
右向道岔 轨中心距,dm 曲线半径,m 辙岔号码(M) 轨型,(kg/m) 轨距,900mm 渡线道岔
DX618—4—1213(左) 左向道岔 轨中心距,dm
曲线半径,m 辙岔号码(M) 轨型,(kg/m) 轨距,600mm 渡线道岔
28
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图6-32 道岔符号意义
其中第一个数字6或9表示轨距为600㎜或900㎜；而 后两个数字表示轨型为15kg/m或18kg/m或24kg/m。
井巷及交叉点设计.
4 巷道与交岔点设计巷道是井下生产的动脉。
根据开拓设计的要求和为了适应矿体的变化或地质条件的特殊要求，巷道大部分区段是直的，有些区段则是弯曲的。
两条巷道相交处或一条巷道分岔处，则又构成不同类型的巷道交岔点。
断面设计是否合理，将直接影响煤矿生产的安全和经济效益。
断面设计的主要原则是：在满足安全、生产和施工要求的条件下，力求提高断面利用率，取得最佳的经济效果。
巷道断面设计的内容和步骤是：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；然后，布置水沟和管缆；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以及材料消耗量一览表。
4.1 巷道断面设计4.1.1 巷道断面形状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曲线形和折线形两大类。
前者如半圆拱形、圆弧拱形、三心拱形、马蹄形、椭圆形和圆形等；后者如矩形、梯形、不规则形等（见图4-1）。
图4-1巷道断面形状(a) 矩形；(b) 梯形；(c) 半梯形；(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) 圆形巷道断面形状的选择，主要应考虑巷道用途及其服务年限、所处的位置（即作用在巷道上地压的大小和方向、围岩性质）、选用的支架材料和支护方式、掘进方法和采用的掘进设备等因素。
一般情况下，巷道的用途和服务年限是考虑选择断面形状的重要因素。
服务年限长达几十年的开拓巷道，采用受力性能好的各种拱形断面较为有利；服务年限短的准备巷道或回采断面多采用断面利用率高的梯形或矩形断面。
作用在巷道上的地压大小和方向在选择断面形状时也起主要作用。
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、侧压都很大且有严重底鼓时，就必须4-1选用诸如马蹄形、椭圆形或圆形等封闭式断面。
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。
井巷工程-巷道交叉口设计与施工
技术挑战：巷道 交叉口设计复杂， 施工难度大
安全挑战：井巷工 程存在安全隐患， 需要加强安全管理
环保挑战：井巷工 程对环境影响较大， 需要采取环保措施
机遇：随着科技的 发展，井巷工程将 迎来新的技术突破 和发展机遇
井巷工程发展的战略规划和政策建议
加强科技创新，提高井巷工程的技术水平和安全性能 加强人才培养，提高井巷工程从业人员的专业素质和技能水平 加强政策支持，鼓励企业加大井巷工程的投资力度 加强国际合作，引进国外先进的井巷工程技术和管理经验
案例背景：某矿区井巷工程 分析方法：实地考察、数据收集、模型构建、模拟分析 流程：现场勘查、数据采集、模型建立、模拟计算、结果分析、方案优化 案例分析结果：优化后的井巷工程设计方案，提高了工程效率和安全性
某矿区井巷工程案例的优化和创新点
优化设计：采用先进的巷道交叉口 设计，提高安全性和效率
智能化管理：引入智能化管理系统， 提高管理效率和准确性
巷道交叉口施工的方法和流程
确定交叉口位置：根据设计图纸和现场实际情 况确定交叉口的位置。
铺设交叉口：使用混凝土、沥青等材料铺设交 叉口，确保交叉口的平整度和耐磨性。
开挖交叉口：使用挖掘机、装载机等设备进行 开挖，确保交叉口的尺寸和形状符合设计要求。
检查交叉口：对交叉口进行质量检查，确保交 叉口的质量符合设计要求。
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设计步骤：确定交叉口位置、设计 交叉口形状、设计交叉口尺寸、设 计交叉口连接方式
设计注意事项：考虑巷道交叉口的 通风、照明、排水、防尘等要求， 确保交叉口的安全性和舒适性。
巷道交叉口设计的优化和创新
优化设计：提 高交叉口的通 行效率和安全
性
井巷工程-巷道交叉口设计与施工
建立健全安全管理体系，制定详细的安全操作规程和应急预 案；加强现场安全管理，确保施工人员佩戴安全防护用品； 定期进行安全检查和隐患排查，及时消除安全隐患。
04 巷道交叉口施工案例分析
案例一：某煤矿巷道交叉口施工
工程概况
该煤矿巷道交叉口为T型交叉，主巷道长度约800m，支巷 道长度约400m，交叉口处顶板不稳定，需要采取特殊支护 措施。
05 巷道交叉口常见问题及解 决方案
设计阶段常见问题
01
02
03
04
设计理念落后，不符合 现代矿井生产需求。
巷道布置不合理，导致 交叉口过多或过于复杂。
缺乏详细的地质勘探资 料，设计基础不扎实。
安全设施设计不完善， 存在安全隐患。
施工阶段常见问题
01
02
03
04
施工质量不达标，导致交叉口 稳定性差。
施工进度缓慢，影响矿井整体 生产计划。
施工现场管理混乱，存在安全 隐患。
施工人员技能水平不足，难以 保证施工质量。
运营维护阶段常见问题
交叉口变形、破坏严重，影响矿井正 常生产。
维护不及时，导致交叉口状况进一步 恶化。
安全监测设施不完善，难以及时发现 问题。
运营管理不善，存在违规操作现象。
针对性解决方案与建议
01
设计阶段
加强前期地质勘探工作，优化巷道布置方案，完善安全设施设计，提高
设计水平和质量。
02
施工阶段
加强施工现场管理，提高施工人员技能水平，严格控制施工质量，确保
交叉口稳定性和安全性。
03
运营维护阶段
完善安全监测设施，加强交叉口变形、破坏监测工作，及时发现并处理
问题；加强维护管理工作，确保交叉口处于良好状态；加强运营管理工
井巷工程交叉点设计
巷道交叉点设计某矿采用ZK7-6/250型架线式电机车1.5吨矿车运输，一运输巷道以单轨单侧交岔点与另一巷道相连，两巷道间转角60°，巷道的断面形状均为半圆拱，交岔点岩石坚固性系数f=4~6，料石碹支护,支护厚度为250。
交岔点道岔型号为ZDK615-4-12，巷道的曲线半径为15m 。
运输巷道与支巷的断面尺寸分别为：巷道净宽B1=B2=B3=2300mm ，轨道中心线至柱墩侧边墙的距离b1=b2=1370,b3=930mm ；自底板起巷道的墙高为h1=h2=2000mm ，h3=1800mm,试设计此交岔点。
一、选择基本数据已知巷道断面形状为半圆拱形，其中主巷断面1B = 2300 mm ，1b =1370mm ；2B = 2300 mm ，2b = 1370 mm ；支巷断面3B = 2300 mm ，3b = 930 mm 。
道岔型号为ZDK615-4-12的道岔参数为：a= 3340 mm ，b= 3500 mm ，α=14°15′00″。
巷道曲线半径R= 15000 mm 。
二、交叉点平面尺寸计算1、确定曲线的曲率中心点O 的位置D ααsin cos R b -= H ααsin cos b R +=则D = 3500×0.9692 - 15000×0.2462 = - 300 mm H = 15000×0.9692 + 3500×0.2462 = 15400 mm2、计算θ角32500cos b R b H +--=θ所以32500a r c c o s b R b H +--=θθ= 20093015000137050015400arccos++-- = 32°59′11″3、从柱墩面到岔心和到基本轨起点的距离()D b R l ++=θsin 31=（15000+930+200）× 0.5444-300 = 8482 mm a l L +=11= 8482 + 3340 = 11822 mm 4、交叉点最大面积的宽度 解直角△TNM 则有22MN TN TM +=式中 23500cos B B TN ++=θ=（2300 + 300）× 0.8388 + 500 +2300 =4981 mm θs i n 3B MN == （2300 + 300）× 0.5444 = 1415 mm2214154981+=TM = 5178 mm5、交叉点变化断面部分长度iB TN L 10-=取 3.0=i 则=+-=3.0)3002300(49810L 7937 mm6、断面加宽起点至基本轨起点的距离MN L L Y --=01 = 11822 – 7937 – 1415 = 2470 mm三、中间断面尺寸计算已知Ⅰ—Ⅰ断面自巷道底板起的墙高为2000 mm ，在TM 断面处净宽最大，故墙应降到最低，取其h = 16000 mm 。
井巷工程：交岔点设计
V [STM (S2 S3 )]T
4．粉刷面积计算
Vn
YSn1
1 2
L(
S
n1
SnTM
) g(Sn2
Sn3 ) Sn
5．锚杆数量，金属网面积
第六章 巷道断面和交岔点设计
➢ ㈤交岔点的设计 1．按1：100的比例绘出交岔点平面图。 2．按1：50的比例绘出主巷、支巷及最大宽度TM处的
断面图。在TM断面图上，大断面是实际尺寸。两个小断 面和柱墩的宽度则是投影尺寸。作图时所需尺寸可以直接 在平面图上量取，无需计算。
3．作出交岔点断面变化特征表，工程量及主要材料消 耗量表。有些设计单位采用固定斜率法定斜墙位置，因而 不再列出交岔点断面变化特征表。
Y=P-L0 9)交岔点工程的计算长度L:
L=L2+2000
第六章 巷道断面和交岔点设计
➢ ㈡交岔点的中间断面
1.交岔点各中间断面的宽度，取决于通过它的运输设 备的尺寸、道岔型号、线路联接系统的类型、行人及错车的 安全要求。
2.考虑到运输设备通过弯道和道岔时边角会外伸，交岔 点道岔处的中间断面应加宽，加宽要点如下： 1)单轨巷道单侧分岔点：在弯道内侧加宽100㎜。其外侧因 外伸值不大，可不再加宽，但若安全间隙很小，则应加宽200 ㎜。加宽范围为道岔转辙中心(理论中心)左边5m和右边1 m。 2)双轨巷道单侧分岔点，在道岔转辙中心前5m一段，双轨中 心线距应加宽200mm或200mm以上，并在其左、右各设置5m 过渡线段，因而在此范围内，巷道外侧也要相应加宽。
➢ ㈣交岔点工程量及材料消耗量计算
一种是将交岔点按不同断面分为几个计算段，求出每段
掘进体积，然后相加(包括柱墩)；另一种是近似计算，其精
度能满足工程需要，在施工中广泛应用，具体算法按图8-
井巷断面与交叉点设计
目录1、断面设计一、确定巷道断面形状┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉2二、确定巷道断面尺寸┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉21、计算巷道净宽度B┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉22、计算巷道拱h。
┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉33、计算巷道壁高h┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉334、计算巷道净断面面积S和净周长P┉┉┉┉┉┉┉┉55、巷道风速验算┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉66、选择支护参数┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉67、选择道床参数┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉88、计算巷道掘进断面尺寸┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉8三、布置巷道内水沟和管线┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉8四、计算巷道进工程量及材料消耗┉┉┉┉┉┉┉11五、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表┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉112、交叉点设计一、选型基本数据┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉12二、平面交岔点尺寸的计算┉┉┉┉┉┉┉┉┉12三、计算巷道掘进工程和材料消耗量┉┉┉┉┉143、巷道设计绘图┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉20一、断面设计（一）确定巷道断面形状根据设计要求和《煤矿安全规程》规定，设计巷道要满足安全和生产要求所以本设计采用900mm轨距双轨运输大巷，其净宽应在3m以上，且穿过中等稳定岩层，采用料石砌碹支护，半圆拱形断面，设计时不降墙高，交叉点采用单开，其设计如下：（二）确定巷道断面尺寸1 、计算巷道净宽度B由于本设计采用的是XK 8－６／１１０Ａ电机车所以巷道设计要求的如下基本数据：宽A1=1054mm，高h=1550mm；3t矿车宽1200mm，高1400mm。
取巷道人行道宽c=840mm，非人行道一侧宽第一断面a=400mm，第二断面a=300mm，第三断面a=500m。
又根据表6 –2双轨中线距b=1600mm，则电机车之间的距离为：1600-（1054/2+1054/2）=546mm＞200mm符合安全要求。
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巷道交义点设计
某矿采用ZK7-6/250型架线式电机车1.5吨矿车运输，一运输巷道以单轨单侧 交岔
点与另一巷道相连，两巷道间转角 60。
，巷道的断面形状均为半圆拱，交岔点 岩石坚固性系数f=4~6 ,料石石宣支护，支护厚度为250o 交岔点道岔型号为 ZDK615-4-12，巷道的曲线半径为15m 。
运输巷道与支巷的断面尺寸分别为：巷道 净宽 B1=B2=B3=2300mm , 轨道中心线至柱墩侧边墙的距离 b1=b2=1370,b3=930mm ；自底板起巷道的墙高为 h1=h2=2000mm, h3=1800mm 试设 计此交岔点。
一、 选择基本数据
已知巷道断面形状为半圆拱形，其中主巷断面 巳=2300 mm, b 1=1370mm ； B 2 = 2300 mm, b ? = 1370 mm ；支巷断面 B 3= 2300 mm, b 3 = 930 mm 。
道岔型号为 ZDK615-4-12 的道岔参数为：a= 3340 mm, b= 3500 mm, a =14° 15' 00〃。
巷道 曲线半径R= 15000 mm 。
二、 交义点平■面尺寸计算
1、确定曲线的曲率中心点O 的位置
D = bcos ： - Rsin 工
H = Rcos’： 一 bsin :
则
D = 3500 X 0.9692 - 15000X 0.2462 = - 300 mm
H = 15000X 0.9692 + 3500X 0.2462 = 15400 mm
2、计算。
角
所以
H - 5 0 0 b 2 =a r c c o-s ---------- R b 3
15400 -500 -1370 =arccos ---------------------------- 15000 930 200 3、从柱墩面到岔心和到基本轨起点的距离
H -500-b 2 cos 。
=
R b 3
=32° 59' 11
l〔 = R b3 sin「D
=(15000+930+200) X 0.5444-300 = 8482 mm
L1 = 11 a
=8482 + 3340 = 11822 mm
4、交义点最大面积的宽度
解直角△ TNM则有
2 2
TM = TN MN
式中TN =B3cos日+500 + B2= (2300 + 300) X 0.8388 + 500 +2300 =4981 mm MN=B3sin= (2300 + 300) X 0.5444 = 1415 mm
TM = ..4981214152= 5178 mm
5、交义点变化断面部分长度
, TN - B I
L O = :
i
取i =0.3 则
, 4981 -(2300 300)
L0 = ---------------------- - ------------------------ -- = 7937 mm
0.3
6、断面加宽起点至基本轨起点的距离
Y =L〔-L0 - MN = 11822 -7937 -1415 = 2470 mm
三、中间断面尺寸计算
已知I 一I断面自巷道底板起的墙高为2000 mm,在TM断面处净宽最大，故
墙应降到最低，取其h = 16000 mm。
按巷道断面要求进行验算TN处墙高降至1600 mm是否满足要求，当TM合理时TM处也符合要求。
1、按照架线电机车导电弓子计算h
h —h4 h c - ,(R-n)2-(K b〔)2
式中h4一轨面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》规定取h4=2000 mm
h —道床总高度。
查表取h = 350 mm, h b= 200 mm； c c
n —导电弓子距拱壁的安全距离n = 300 mm；
K 一导电弓子宽度之半，取K = 360 mm；
b1 一轨道中心线与巷道中线距离，b1=TN/2-(B2-b2),
b1 =4981/2 - (2300 - 1370 ) = 1561 mm；
R —半圆拱巷道的半径R = TN/2 =4981/2 = 2491 mm。
h _ 2000 350 一，(2491 一300)2一(360 1561)2= 1297 mm;
2、按管道装设计算h
h _ h5h7 h b - . R2 - (K m1 D/2 -b1)2
其中h5 —磴面至管子底部高度，按《煤矿安全规程》规定取h5= 1800mm；
h7 一管子悬吊件总高度,取h7= 900mm；
h b 一道磴高度。
查表选15Kg/m的钢轨，则道磴高度h b= 200mm；
m —电机车距管子距离，按《煤矿安全规程》规定取m=300mm；
D —压气管法兰盘直径D=335mm, D/2 = 167.5mm。
h _1800 900 200 - 15612 - (360 300 167.5 -1561)2=519 mm
3、按行人高度计算h
h -1800 h b - . R2 -(R - j)2
其中j一距巷道壁的距离，距离j处巷道有效高度不小丁1800 mm,j> 100mm, 一般取j=200mm。
h 一1800 200 - . 24912 -(2491 - 200)2= 1022 mm
由验算知，h = 1600 mm满足生产需求，则有
L0 7937
即L0段内每延长1 m处的墙高降低量为51 mm。