巷道施工技术巷道断面设计模块一.ppt

主要内容主要内容巷道断面设计巷道断面设计 巷道支护巷道支护巷道掘进巷道掘进特殊条件下的巷道施工特殊条件下的巷道施工巷道施工组织与管理巷道施工组织与管理课题一课题一巷道断巷道断面形状面形状课题二课题二巷道断巷道断面尺寸面尺寸的确定的确定任务二：巷道断面形状选择任务二：巷道断面形状选择任务一：巷道断面形状类型分析任务一：巷道断面形状类型分析巷道断面施工图确定巷道断面施工图确定任务一：巷道净断面尺寸确定任务一：巷道净断面尺寸确定任务二：巷道断面布置任务二：巷道断面布置课题三课题三综合训综合训练项目练项目模块一模块一巷巷道道断断面面设设计计任务三：巷道断面设计示例任务三：巷道断面设计示例确定断面尺寸确定断面尺寸选择断面形状选择断面形状直接影响到煤矿安全生产和经济效果直接影响到煤矿安全生产和经济效果在满足安全与技术要求的条件下，力求提在满足安全与技术要求的条件下，力求提高断面利用率，缩小断面、降低造价并有高断面利用率，缩小断面、降低造价并有利于快速施工。利于快速施工。21断面形状的类型及特点断面形状的类型及特点 封闭型巷道的特点封闭型巷道的特点 21熟悉巷道断面形状的类型熟悉巷道断面形状的类型 理解影响巷道断面形状选择的诸多因素理解影响巷道断面形状选择的诸多因素 为全矿井服务、或者为一个或一个以上阶段、水平为全矿井服务、或者为一个或一个以上阶段、水平服务的巷道。服务的巷道。为一个采区或为一个以上的回采工作面服务的巷道。为一个采区或为一个以上的回采工作面服务的巷道。在采区中用来调车的巷道。分为下部车场在采区中用来调车的巷道。分为下部车场和上和上部车场。部车场。为一个采区暂时贮存煤炭用的垂直或倾斜的巷道。为一个采区暂时贮存煤炭用的垂直或倾斜的巷道。在煤层或底板岩层中，从运输大巷由下而上开在煤层或底板岩层中，从运输大巷由下而上开掘，为一个采区服务的倾斜巷道。掘，为一个采区服务的倾斜巷道。沿煤层或底板岩层自运输大巷由上而下开掘沿煤层或底板岩层自运输大巷由上而下开掘的倾斜巷道的倾斜巷道 为一个回采工作面服务的巷道。为一个回采工作面服务的巷道。区段运输平巷区段运输平巷 布置在区段下部，布置在区段下部，基本上沿走向在煤基本上沿走向在煤层中开掘的（直线层中开掘的（直线或折线）水平巷道，或折线）水平巷道，又称为运输顺槽。又称为运输顺槽。区段回风平巷区段回风平巷 布置在区段上部，布置在区段上部，基本上沿走向在煤基本上沿走向在煤层中开掘的水平巷层中开掘的水平巷道，又称为回风顺道，又称为回风顺槽。槽。开切眼开切眼 在采区边界（或在采在采区边界（或在采区上、下山附近），区上、下山附近），由区段运输平巷沿煤由区段运输平巷沿煤层倾斜向上掘进，连层倾斜向上掘进，连通区段回风平巷的一通区段回风平巷的一条倾斜巷道条倾斜巷道。21平顶型巷道的适应条件平顶型巷道的适应条件 拱型巷道的适应条件拱型巷道的适应条件 3巷道断面形状选择依据巷道断面形状选择依据 21能根据不同的工程和地质条件，正确选择能根据不同的工程和地质条件，正确选择断面形状断面形状 会分析支撑压力对巷道断面形状的影响会分析支撑压力对巷道断面形状的影响 选选择择巷巷道道断断面面应应考考虑虑因因素素1巷道所处的位置及围岩的物理力学性质、矿山压力的大小巷道所处的位置及围岩的物理力学性质、矿山压力的大小及作用方向；及作用方向；2巷道的服务年限和用途；巷道的服务年限和用途；3巷道支护方式和支护材料；巷道支护方式和支护材料；4施工技术及装备的情况；施工技术及装备的情况；5临近矿井同类巷道的断面形状及其维护情况等。临近矿井同类巷道的断面形状及其维护情况等。顶板暴露面积较矩形断面小，可减少顶压，能顶板暴露面积较矩形断面小，可减少顶压，能够承受较大的侧压，多用于采区巷道。够承受较大的侧压，多用于采区巷道。在薄煤层中，为了不破坏顶板，巷道沿煤层在薄煤层中，为了不破坏顶板，巷道沿煤层顶板布置，使顶板保持稳定，断面形状根据顶板布置，使顶板保持稳定，断面形状根据煤层赋存条件而定。煤层赋存条件而定。断面利用率较高，多用于顶压、侧压都较小，断面利用率较高，多用于顶压、侧压都较小，维护时间不长的回采巷道。维护时间不长的回采巷道。目前开拓、准备巷道何硐室采用的断面形状。目前开拓、准备巷道何硐室采用的断面形状。多在顶压大、侧压小、无底臌的条件下使用。多在顶压大、侧压小、无底臌的条件下使用。由于光面爆破和锚喷支护的推广，拱部成形好由于光面爆破和锚喷支护的推广，拱部成形好，施工方便，多用于准备巷道。当跨度较大时，施工方便，多用于准备巷道。当跨度较大时，较半圆拱形断面利用率高。，较半圆拱形断面利用率高。与半圆拱形相比，拱顶承压能力差，但断面与半圆拱形相比，拱顶承压能力差，但断面利用率较高，适用于围岩坚硬的开拓巷道、利用率较高，适用于围岩坚硬的开拓巷道、上下山和硐室。上下山和硐室。围岩松软、有膨胀性、四周压力均很大，用其围岩松软、有膨胀性、四周压力均很大，用其它形状不能抵抗围岩压力时采用。它形状不能抵抗围岩压力时采用。当巷道四周构造应力很大，且分布不均匀时，当巷道四周构造应力很大，且分布不均匀时，根据顶压和侧压的大小，采用竖直或水平布根据顶压和侧压的大小，采用竖直或水平布置。置。用于围岩松软、有膨胀性、顶、侧压很大，用于围岩松软、有膨胀性、顶、侧压很大，且有一定底压的巷道。且有一定底压的巷道。2 21净宽的确定方法净宽的确定方法 净高的确定方法净高的确定方法 3 3净断面积与风速验算净断面积与风速验算 2 21 1能绘制巷道轮廓线图能绘制巷道轮廓线图 会准确标定巷道净尺寸会准确标定巷道净尺寸 v2004年年版版煤煤矿矿安安全全规规程程规规定定：巷巷道道净净断断面面，必必须须满满足足行行人人、运运输输、通通风风、安安全全设设施施、设设备备安安装装、检检修修和和施施工工的的需需要要。因因此此，巷巷道道断断面面尺尺寸寸主主要要取取决决于于巷巷道道的的用用途途；存存放放或或通通过过它它的的机机械械、器器材材或或运运输输设设备备的的数数量量与与规规格格；人人行行道道宽宽度度与与各各种种安安全全间间隙隙以以及及通通过过巷巷道道的的风风量量等等；并并且且必必须须按按支支护护最最大大允允许许变变形后的断面计算。形后的断面计算。巷道净断面尺寸，应该根据巷道内运行车辆或其它运输设备的最巷道净断面尺寸，应该根据巷道内运行车辆或其它运输设备的最大轮廓尺寸以及架设管线、行人、设备的运送、安装、检修和施工大轮廓尺寸以及架设管线、行人、设备的运送、安装、检修和施工要求等因素确定，并应根据通风要求进行验算。要求等因素确定，并应根据通风要求进行验算。巷道的净宽度，是设备本身的宽度加上巷道的净宽度，是设备本身的宽度加上煤矿安全规程煤矿安全规程所规所规定的相应安全间隙定的相应安全间隙 梯形巷道，无运输设备时，系指其净高梯形巷道，无运输设备时，系指其净高1/21/2处的宽度；当运行电机车时或矿车时，则净处的宽度；当运行电机车时或矿车时，则净宽度是指自道碴面起至车辆最大高度处的巷宽度是指自道碴面起至车辆最大高度处的巷道宽度；当铺设输送机时，是指自巷道底板道宽度；当铺设输送机时，是指自巷道底板（或地板）起（或地板）起1.6m1.6m处的巷道宽度。处的巷道宽度。拱形巷道断面的主要运输巷道净宽度，综拱形巷道断面的主要运输巷道净宽度，综采不宜小于采不宜小于3.0m，其它类型的矿井不宜小，其它类型的矿井不宜小于于2.2m，拱形巷道的其它巷道净宽不宜小，拱形巷道的其它巷道净宽不宜小于于2.0m；矩形巷道断面净宽不宜小于；矩形巷道断面净宽不宜小于2.0m；梯形巷道断面顶部净宽不宜小于；梯形巷道断面顶部净宽不宜小于1.8m。（2）单轨（包括输送机）单轨（包括输送机）巷道净宽度根据以下公式，采用只进不舍的原则进行计算巷道净宽度根据以下公式，采用只进不舍的原则进行计算（1）双轨（包括机轨合一巷道）双轨（包括机轨合一巷道）（3）单轨吊运行的巷道净宽度）单轨吊运行的巷道净宽度单行单行 双行双行（一）拱形巷道净高度（一）拱形巷道净高度（二）梯形和矩形巷道净高度（二）梯形和矩形巷道净高度1主要运输巷道主要运输巷道2采区巷道采区巷道H2000mm对于薄煤层对于薄煤层H1800mm3单轨吊运输巷道净高度单轨吊运输巷道净高度 圆弧拱形及三心圆弧拱形巷道断面的拱高可分别采用不同数值，设计中圆弧拱形及三心圆弧拱形巷道断面的拱高可分别采用不同数值，设计中确定了巷道宽度确定了巷道宽度B和矢跨比和矢跨比 后，按照公式计算其几何参数。后，按照公式计算其几何参数。圆弧拱形圆弧拱形 三心拱形三心拱形 巷道名称巷道名称允许风速（允许风速（m/sm/s）最低最低最高最高风桥风桥1010主要进回风巷主要进回风巷8 8架线电机车道架线电机车道1 18 8输送机巷道，采区进、回风巷道输送机巷道，采区进、回风巷道0.250.256 6回采工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷回采工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷0.250.254 4掘进中的岩巷掘进中的岩巷0.150.154 4其它行人巷道其它行人巷道0.150.15抽放瓦斯专用巷道的风速不低于抽放瓦斯专用巷道的风速不低于0.5m/s0.5m/s。在巷道断面设计中，不仅要考虑掘进工程量的大小，在巷道断面设计中，不仅要考虑掘进工程量的大小，而且要考虑到巷道的支护、维修和通风费用的高低。而且要考虑到巷道的支护、维修和通风费用的高低。经济断面是指巷道年综合费用最小时的巷道断面。一经济断面是指巷道年综合费用最小时的巷道断面。一般利用优化的方法和计算机手段达到此目的。般利用优化的方法和计算机手段达到此目的。封闭拱形巷道断面的支护措施：封闭拱形巷道断面的支护措施：二次支护法二次支护法适用条件：适用条件：巷道围岩为稳定性较差的松软破碎岩层，遇水或在矿山压巷道围岩为稳定性较差的松软破碎岩层，遇水或在矿山压力作用下易于产生塑性变形及流变；巷道埋深较大，深部矿压显现明显；力作用下易于产生塑性变形及流变；巷道埋深较大，深部矿压显现明显；受到水平构造应力的影响，受到具有较大的多向不稳定的矿压显现时受到水平构造应力的影响，受到具有较大的多向不稳定的矿压显现时。巷道净断面尺寸确定：巷道净断面尺寸确定：和常用的巷道断面基本相同和常用的巷道断面基本相同 2 21支护参数确定和道床参数选择支护参数确定和道床参数选择 水沟设计与管线布置水沟设计与管线布置 3 3掘进断面积计算掘进断面积计算 2 21 1会计算巷道净断面积和掘进断面积会计算巷道净断面积和掘进断面积 能计算每米巷道工程量和材料消耗量能计算每米巷道工程量和材料消耗量（一）支架参数的选取（一）支架参数的选取矩形巷道多为锚喷支护；梯形巷道多为棚式支架。因此支架参数的矩形巷道多为锚喷支护；梯形巷道多为棚式支架。因此支架参数的选取，就是确定喷层的厚度或锚杆外露的长度；确定坑木的直径、选取，就是确定喷层的厚度或锚杆外露的长度；确定坑木的直径、金属和钢筋混凝土构件的断面高度以及背板的厚度。金属和钢筋混凝土构件的断面高度以及背板的厚度。（二）（二）道床参数道床参数 1.钢轨钢轨 2.轨枕轨枕 3.道床道床 可采用坚硬的碎石、卵石或不易自燃的矸石可采用坚硬的碎石、卵石或不易自燃的矸石铺设道床，石渣粒度以铺设道床，石渣粒度以2040mm为宜，其为宜，其中不得掺有碎末等杂物。中不得掺有碎末等杂物。常用道床尺寸关系常用道床尺寸关系在倾角大于在倾角大于1616的巷道中，当涌水量小或巷道较窄时，水沟与人行台的巷道中，当涌水量小或巷道较窄时，水沟与人行台阶可在巷道同侧平行或重叠布置；当涌水量较大或巷道较宽时，水沟阶可在巷道同侧平行或重叠布置；当涌水量较大或巷道较宽时，水沟和人行台阶可分设在巷道两侧。和人行台阶可分设在巷道两侧。平巷水沟坡度可取平巷水沟坡度可取3 35 5，或与巷道坡度相同，但不应小于，或与巷道坡度相同，但不应小于3 3，以利，以利于水流畅通。于水流畅通。井底车场、主要运输大巷、上下山等永久性水沟均应采用混凝土现井底车场、主要运输大巷、上下山等永久性水沟均应采用混凝土现浇、片石或预制钢筋混凝土预制砌筑；采区巷道的水沟、根据底板浇、片石或预制钢筋混凝土预制砌筑；采区巷道的水沟、根据底板岩性、服务年限、流量大小和运输条件等因素确定是否砌筑。棚式岩性、服务年限、流量大小和运输条件等因素确定是否砌筑。棚式支架巷道水沟一侧的边缘距棚腿应不小于支架巷道水沟一侧的边缘距棚腿应不小于300300。为了行人方便，主要运输大巷和倾角小于为了行人方便，主要运输大巷和倾角小于1515斜巷的水沟，应铺放斜巷的水沟，应铺放钢筋混凝土预制盖板，盖板顶面要与道渣面平齐。钢筋混凝土预制盖板，盖板顶面要与道渣面平齐。常用水沟断面有对称倒梯形、半倒梯形和矩形三种。断面尺寸常用水沟断面有对称倒梯形、半倒梯形和矩形三种。断面尺寸应根据水沟流量、坡度、砌筑材料和断面形状等因素确定。应根据水沟流量、坡度、砌筑材料和断面形状等因素确定。在主要运输巷道中，敷设在人行道侧顶部在主要运输巷道中，敷设在人行道侧顶部 动力电缆一般应敷设在非行人道一侧动力电缆一般应敷设在非行人道一侧 当电缆和管道布置在巷道同一侧时，电缆应敷设在当电缆和管道布置在巷道同一侧时，电缆应敷设在管路的上方管路的上方 通讯、信号电缆应与动力电缆分别挂在巷道的两侧通讯、信号电缆应与动力电缆分别挂在巷道的两侧 在有煤与瓦斯突出危险的煤层回风巷中，禁止设置在有煤与瓦斯突出危险的煤层回风巷中，禁止设置动力电缆动力电缆 砌碹支护的主要运输巷道，一般用槽钢或角钢将管子支托砌碹支护的主要运输巷道，一般用槽钢或角钢将管子支托在人行侧的顶部；锚喷支护的主要运输巷道，可将管路锚在人行侧的顶部；锚喷支护的主要运输巷道，可将管路锚吊在行人侧的顶部。也可采用毛料石或混凝土墩柱支托管吊在行人侧的顶部。也可采用毛料石或混凝土墩柱支托管子。当设置多趟管路时，也可将管子架设在钢支架上。在子。当设置多趟管路时，也可将管子架设在钢支架上。在倾角小于倾角小于30的巷道中，电缆应用吊钩悬挂；在倾角大于的巷道中，电缆应用吊钩悬挂；在倾角大于30的巷道中，电缆应用夹持装置进行敷设。井下电缆敷设的巷道中，电缆应用夹持装置进行敷设。井下电缆敷设应符合应符合煤矿安全规程煤矿安全规程的有关规定。的有关规定。管线固定原则：管线固定原则：121设计方法与步骤设计方法与步骤 施工图绘制方法施工图绘制方法 能绘制巷道断面施能绘制巷道断面施工图和编制材料消工图和编制材料消耗表耗表 某煤矿，年设计能力为某煤矿，年设计能力为0.6Mt，低沼气矿井，中央分，低沼气矿井，中央分列式通风，并下最大涌水量为列式通风，并下最大涌水量为320m3/小时。通过该矿小时。通过该矿第一水平东翼运输大巷的流水量为第一水平东翼运输大巷的流水量为160m3/h，采用，采用ZK106/250架线式电机车牵引架线式电机车牵引1.5t矿车运输，该大矿车运输，该大巷穿过中等稳定的岩层，岩石坚固性系数巷穿过中等稳定的岩层，岩石坚固性系数f=46，需，需通过的风量为通过的风量为28m3/s。巷道内敷设一趟。巷道内敷设一趟200mm的压的压风管和一趟风管和一趟100的水管。试设计运输大巷直线段的的水管。试设计运输大巷直线段的断面。断面。年产年产0.6Mt矿井的第一水平运输大巷，一般服务年限在矿井的第一水平运输大巷，一般服务年限在15a以上，采用以上，采用600mm轨距双轨运输的大巷，其净宽在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以上，又穿过中等稳定的岩层，故选用层，故选用钢筋砂浆锚杆与喷射混凝土支护，半圆拱形钢筋砂浆锚杆与喷射混凝土支护，半圆拱形断面。断面。(一一)确定巷道净宽度确定巷道净宽度B(二二)确定巷道拱高确定巷道拱高h0半圆拱形巷道拱高半圆拱形巷道拱高h0B/236002=1800mm。半圆拱半径。半圆拱半径Rh0=1800mm。(三三)确定巷道壁高确定巷道壁高h h3 31.1.按架线电机车导电弓子要求确定按架线电机车导电弓子要求确定h h3 3 2.按管道装设要求确定按管道装设要求确定h31）按电弓子距管子距离的要求，2）按电机车距管子距离的要求 综上计算，并考虑一定的余量、确定本巷道壁高为综上计算，并考虑一定的余量、确定本巷道壁高为h31800mm。巷道净高度：巷道净高度：(四四)确定巷道净断面积确定巷道净断面积S和净周长和净周长P(五五)用风速校核巷道净断面积用风速校核巷道净断面积设计的大巷断面积，风速没超过规定。可以使用。设计的大巷断面积，风速没超过规定。可以使用。(六六)选择支架参数选择支架参数本巷道采用锚喷支护，根据巷道净宽本巷道采用锚喷支护，根据巷道净宽3.6m、穿过中等稳定岩层即属、穿过中等稳定岩层即属III类围岩、类围岩、服务年限大于服务年限大于10年等条件，查表得锚喷支护参数：锚杆长年等条件，查表得锚喷支护参数：锚杆长l1.6m，方形布置，方形布置，间距间距M=0.8m，锚杆直径，锚杆直径d14mm喷射混凝土层厚喷射混凝土层厚T1=100mm，而锚杆露，而锚杆露出长度出长度T250mm，故支护厚度，故支护厚度TTl100mm。(七七)选择道床参数选择道床参数根据本巷道通过的运输设备，己选用根据本巷道通过的运输设备，己选用24kg/m钢轨，其道床参数钢轨，其道床参数hc、hb、分、分别为别为360mm和和260mm，渣面至轨顶高度，渣面至轨顶高度hahc-hb=360-200=160mm。采。采用钢筋混凝土轨枕。用钢筋混凝土轨枕。(八八)确定巷道掘进断面尺寸确定巷道掘进断面尺寸巷道设计掘进宽度巷道设计掘进宽度 B1=B+2T3600+21003800mm巷道计算掘进宽度巷道计算掘进宽度 B2B1+23800+275=3950mm巷道设计掘进高度巷道设计掘进高度 H1H+hb+T3400+200+1003700mm巷道计算掘进高度巷道计算掘进高度 H2H1十十3700753775mm巷道设计掘进断面积：巷道设计掘进断面积：取取S1=12.5m2巷道计算掘进断面积巷道计算掘进断面积 取取S2=13.2m2已知通过本巷道的水量为已知通过本巷道的水量为160m3/h，现采用水沟坡度为，现采用水沟坡度为3，查表得：水沟深，查表得：水沟深400mm、水沟宽、水沟宽400mm，水沟净断面积，水沟净断面积0.16m2；水沟掘进断面积；水沟掘进断面积0.203m2，每，每m水沟盖板用钢水沟盖板用钢1.633kg、混凝土、混凝土0.0276m3，水沟用混凝土，水沟用混凝土0.133m3。管子悬吊在人行道一侧，电力电缆挂在非人行道一侧，通讯电缆挂在管子上管子悬吊在人行道一侧，电力电缆挂在非人行道一侧，通讯电缆挂在管子上方，见下图。方，见下图。每每m巷道拱与墙计算掘进体积：巷道拱与墙计算掘进体积：每每m巷道墙脚计算掘进体积：巷道墙脚计算掘进体积：每每m巷道拱与墙喷射材料消耗：巷道拱与墙喷射材料消耗：每每m巷道墙脚喷射材料消耗：巷道墙脚喷射材料消耗：每每m巷道喷射材料消耗（不包括损失）：巷道喷射材料消耗（不包括损失）：每每m巷道锚杆消耗（仅拱部打锚杆）：巷道锚杆消耗（仅拱部打锚杆）：每排锚杆数为：每排锚杆数为：每每m巷道锚杆注孔砂浆消耗：巷道锚杆注孔砂浆消耗：每每m巷道粉刷面积：巷道粉刷面积：运输大巷施工图运输大巷施工图围岩围岩类别类别断面断面/m3设计掘进设计掘进尺寸尺寸/mm喷射喷射厚度厚度/mm锚杆锚杆/mm净周净周长长/m净净设计设计掘进掘进宽宽高高型式型式外露外露长度长度排列排列方式方式间、间、排距排距锚杆锚杆长长直径直径10.812.538003700100刚劲刚劲砂浆砂浆50方形方形80016001412.5围岩围岩围岩围岩类别类别类别类别计算掘进工程量计算掘进工程量计算掘进工程量计算掘进工程量/m/m3 3锚杆锚杆锚杆锚杆数量数量数量数量/根根根根材料消耗材料消耗材料消耗材料消耗粉刷粉刷粉刷粉刷面积面积面积面积/m/m3巷道巷道巷道巷道墙脚墙脚墙脚墙脚喷射材喷射材喷射材喷射材料料料料/m/m3 3锚杆锚杆锚杆锚杆刚劲刚劲刚劲刚劲/kg/kg注砂浆注砂浆注砂浆注砂浆mm3 313.213.20.040.0411.311.30.980.9822.5222.520.0250.0259.19.1