交叉点设计.doc

设计任务书

题目：水平岩石巷道交叉点设计

目录
1、断面设计
一、确定巷道断面形状
二、确定巷道断面尺寸
1 、计算巷道净宽度B
2 、 计算巷道拱h。
3、 计算巷道壁高
4 、计算巷道净断面面积S和净周长P
5、巷道风速验算
6 、选择支护参数
7、 选择道床参数
8、计算巷道掘进断面尺寸
三、布置巷道内水沟和管线
2、交叉点设计
一、选型基本数据
二、平面交岔点尺寸的计算
三、计算巷道掘进工程和材料消耗量
3、巷道设计绘图

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600mm轨距单轨运输大巷，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，且墙壁高取1800mm，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=1060mm，高h=1550mm；1.5t矿车宽1050mm，高1150mm。
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=1300mm
则电机车之间的距离为：
1300-（1054/2+1054/2）=246mm＞200mm符合安全要求。
第一断面巷道净宽度：
B1=+b+=（400+1054/2）+1300+（1054/2+840）=927+1300+1367=3594mm

为了设计的简便我们取B1=3600mm
第二断面巷道净宽度：
B2=+b+=（300+1054/2）+1300+（1054/2+840）=827+1300+1367=3500mm
第三断面巷道净宽度：
B3=+b+=（500+1054/2）+1300+（1054/2+840）=1027+1300+1367=3700mm
2 、 计算巷道拱h。
本设计拱形采用半圆形根据几何性质我们可以求半圆拱形巷道拱高
第一断面巷道拱高
h。=B/2=3594/2=1797mm，其半径R=h。=1800mm。
第二断面巷道拱高
h。=B/2=3500/2=1750mm，其半径R=h。=1750mm。
第三断面巷道拱高
h。=B/2=3700/2=1850mm，其半径R=h。=1850mm。
3、 计算巷道壁高
①按架线电机车导电弓子计算+-
式中 —轨面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》规定，取=2000mm；

—道床总高度。根据表6-6选24㎏/m
的钢轨，又根据表6-7得=360mm，道碴高度=200mm；
n—导电弓子距拱璧 的安全距离，取n=300mm；
K—导电弓子宽度之半，K=718/2=359mm，取K=360mm；
--轨道中线与巷道中线距离，
第一断面：
=B/2-=3600/2-927=873mm。
2000+360-=1502mm
第二断面：
b1=B/2-a1=3500/2-827=723≈720 mm
H3≥2000+360-=1684.4 mm
第三断面：
b1=B/2-a1=3700/2-1030=820 mm
H3≥2000+360-=1355 mm
②按管道装设计算，即：

式中—碴面至管子底高度，按《煤矿安全规程》规定取=1800mm；
—管子悬吊件总高度，取=900mm；
m—导电弓子距管子距离，取m=300mm；
—轨道中线与巷道中线距离，

第一断面：
=3600/2-1367=433mm。
1800+900+200-
=1612mm
第二断面：
=3500/2-1367=383m
1800+900+200-
=1708
第三断面：
=3700/2-1367=483
1800+900+200-
=1891
③按人行高度计算即：
1800+
式中j – 距巷道璧的距离，距璧j处巷道有效高度不小于1800mm，
j100mm，一般取j=200mm。
在第一巷道：
1800+200-1175mm
在第二巷道：

1800+200-1188mm
在第三巷道：
1800+200-1163mm
根据上述计算，按管道要求且考虑一定富余量，确定巷道璧高1800mm故巷道高:
第一断面：
H=1800-200+1800=3400mm。
第二断面：
H=1800-200+1750=3350 mm
第三断面：
H=1800-200+1850=3450 mm
4 、计算巷道净断面面积S和净周长P（根据表6-12）
S=B(0.39B+)
式中—道碴面以上巷道璧高 =1800-200=1600mm。
第一断面：
S=3600×（0.39×3600+1600）
=10.8㎡
P=2.57B+2=2.57×3600+2×1600
=12.5m
第二断面：

S=3500（0.39×3500+1600）
=10.38㎡
P=2.57×3500+2×1600=12.83m
第三断面：
S=3700×（0.39×3700+1600）
=11.26㎡
P=2.57×3700+2×1600=13.38m
5、巷道风速验算
巷道的通风量是根据矿井生产通风网络计算而得，通风量确定后，断面越小风速越大。风速大，即会扬起岩粉煤尘，损害工人身体健康，影响工作效率，又会引起瓦斯煤尘爆炸事故。《煤矿安全规程》规定的巷道允许最高风速如表6-4所列。但是，按《煤矿工业设计规范》规定：矿井主要进风巷的风速一般不大于6m/s，以满足矿井增产和经济风速的要求。所以设计的巷道净断面，必须进行风速验算，即
V=Q/S
V—通过巷道的风速，m/s
Q—设计要求通过巷道的通风量，/s
S—巷道的净断面面积，㎡
—巷道允许通过的最大风速m/s
根据煤矿最大风量表可知=8m/s，我们可以根据本矿要求的最大风量和巷道断面求出煤矿的供风量

6 、 选择支护参数
根据巷道净宽3.6m、3.5m、3.7m。穿过中等稳定岩层即属Ⅲ类围岩，该采用砌碹支护，f=4-6，砌碹厚度d=T=300mm。查岩石坚固性分级一览表可知，f 4-6的坚固程度是相当坚固的岩石，分别有一般的砂岩，铁矿石，砂质页岩，泥质页岩。

7、 选择道床参数
根据巷道的运输设备，已选用24㎞/m钢轨，其道床参数=360mm ，=200mm，道碴面至轨道面高度==360-200=160mm。故选用钢筋混凝土轨枕。
8、计算巷道掘进断面尺寸（根据表6-12）
第一断面：
巷道设计掘进宽度
B1=B+2T=3600+2×300=4200mm
巷道计算掘进宽度
B2=B1+2=4200+2×75=4350mm
巷道时间掘进高度
H1=H+hb+T=3400+200+300=3900mm
巷道计算掘进高度
H2=H1+=3900+75=3975mm
巷道设计掘进断面面积
S1=B1(0.39B1+h3)
=4200×（0.39×4200+1800）=14.5㎡

巷道计算掘进断面面积
S2=B2(0.39B2+h3)
=4350×（0.39×4350+1800）=15.3㎡
第二断面：
巷道设计掘进宽度
B1=B+2T=3500+2×300=4100mm
巷道计算掘进宽度
B2=B1+2=4100+2×75=4250mm
巷道时间掘进高度
H1=H+hb+T=3350+200+300=3850mm
巷道计算掘进高度
H2=H1+=3850+75=3925mm
巷道设计掘进断面面积
S1=B1(0.39B1+h3)
=4100×（0.39×4100+1800）=13.94㎡
巷道计算掘进断面面积
S2=B2(0.39B2+h3)
=4250×（0.39×4250+1800）=14.7㎡
第三断面
巷道设计掘进宽度
B1=B+2T=3700+2×300=4300mm

巷道计算掘进宽度
B2=B1+2=4300+2×75=4450mm
巷道时间掘进高度
H1=H+hb+T=3450+200+300=3950mm
巷道计算掘进高度
H2=H1+=3950+75=4025mm
巷道设计掘进断面面积
S1=B1(0.39B1+h3)
=4300×（0.39×4300+1800）=14.96㎡
巷道计算掘进断面面积
S2=B2(0.39B2+h3)
=4450×（0.39×4450+1800）=15.74㎡
（三） 布置巷道内水沟和管线
已知通过该断面的涌水量为160m²/h，采用0.3%的水沟坡度，根据表6-15，确定水沟深400mm、宽400mm，净断面积0.16m²，掘进断面面积0.203m²，每米水沟盖板用钢筋1.633kg、混凝土0.0276m³。

二、交岔点设计
由设计要求可知煤矿井底车场，采用XK8-6/110A型蓄电池机电车运输，在一个双轨单侧交岔点处要求支巷对主巷的转角为45°，选用的岔型号DK625-5-15岔道的曲线半径为20m，支岔点系用料石

砌碹支护。
（一）选型基本数据
已知：巷道断面为半圆拱形，其I-I断面：B1=3600mm， b1=930mm ；Ⅱ-Ⅱ断面:B2=3500 mm，b2=830mm；Ⅲ-Ⅲ断面:B3=3700mm，b3=1030mm查表可以知道a=3251mm ， b=4149mm，α=11°25′16″
（二）平面交岔点尺寸的计算
计算O点到道岔中心的横轴长度D，和纵轴长度H：
D=bcosα-Rsinα
=4149×cos11°25′16″-20000×sin11°25′16″
=106.02mm
H=Rcosα+bsinα
=20000×cos11°25′16″+4149×sin11°25′16″=19600+821.50=20421.50mm
计算夹角
=arcos
=arcos=24°47′38″
从柱墩到岔心的距离
L1=（R+b3）sin+D
=（20000+1030）sin+106.02=8925mm
解直角三角形△TNM得

TN=B3cos+50+B2
=3700cos24°47′38″+50+3500
=6909mm
NM= B3 sin
=3700× sin24°47′38″
=1551.61mm
TM=
=
=7081.08mm
TM断面面积
S= TM (0.39 TM +)
=7081.1（0.39×7081.1+1600）
=30.89
TM断面周长
P=2.57TM+2
=2.57×70811+2×1600
=21.40
从柱墩面刀基本轨起点的距离
L1= l1+a=8925+3251=12176mm
由于设计断面巷道为双轨单侧且选用的1.5t的机车所以由常理我们选斜墙斜率i=0.3

则：
L0=(TN-B1)/i
=(6909-3600)/0.3=11030
Y=l1-l0-NM
=12172-11030-1551.61=409.61
设计要求支巷对主巷的转角为45°，故从道岔道起的弯道转角为：
α1=δ-α=45°-11°25′16″=33°34′44″
巷道长度为
L=Rα1π/180°
=2000×33°34′44″=11720.90

通过绘图和计算可得出交叉点断面变化特征如下，交叉点变化断面特征计算结果：
断面号
净宽
墙高
拱高
全高
壁厚
拱厚
1
3600
1800
1800
3600
300
300
2
4000
1800
2000
3800
300
300
3
4400
1800
2200
4000
300
300
4
4800
1800
2400
4200
300
300
5
5200
1800
2600
4400
300
300
6
5600
1800
2800
4600
300
300
7
6000
1800
3000
4800
300
300
8
6400
1800
3200
5000
300
300
9
6909
1800
3454.5
5254.5
300
300
TM
7081
1800
3540.5
5340.5
300
300
(三)计算巷道掘进工程和材料消耗量
根据表6-21知
第一断面每米巷道拱与墙计算掘进体积
V= S2×1=15.3×1=15.3m
第二断面每米巷道拱与墙计算掘进体积
V= S2×1=14.7×1=14.7m
第三断面每米巷道拱与墙计算掘进体积
V= S2×1=15.74×1=15.74m
每米砌碹巷道砌拱所需材料 [B取3600，3500，3700]
第一断面：
V1=1.579(B+T`）T`
=1.57×（3600+300）×300
=1.57×（3.6+0.3）×0.3=1.84m³
第二断面：
V1=1.579(B+T`）T
=1.57×（3500+300）×300
=1.57×（3.5+0.3）×0.3=1.79m³
第三断面：
V1=1.579(B+T`）T

=1.57×（3700+300）×300
=1.57×（3.7+0.3）×0.3=1.89m³
每米砌壁所需材料
V`2=2h3T`
=2×1800×300=2×1.8×0.3=1.08m³
每米基础所需材料
V3`=(m1+m2)T`+m1e
=0.75×0.3+0.5×0.05=0.225+0.025=0.25 m³
无水沟每米填充所需材料
V4`=2(m1+m2+T`+2r)Q
=2（0.5+0.25+0.3+2×0.100）×0.075=0.1875 m³
第一断面每米填充所需材料
V4`=1.27×4.35×0.075+2×1.6×0.075+0.1875
=0.415+0.24+0.1875
=0.8425 m³
第二断面每米填充所需材料
V4``=1.27×4.25×0.075+2×1.6×0.075+0.1875
=0.405+0.24+0.1875
=0.8325 m³
第三断面每米填充所需材料

V4``=1.27×0.075×4.45+2×1.6×0.075+0.1875
=0.424+0.24+0.1875
=0.8514 m³
有水沟每米充填基础所需材料
V`4=
Q=(0.5+0.25×2+2×0.3+3×0.05) ×0.075=0.141 m³
每米基础掘进体积
V`0=(m1+Q)(T+Q+e)+(m2+Q)(T`+2Q)
=(0.5+0.075) ×(0.3+0.075+0.05)+(0.25+0.075) ×(0.3+2×0.075)
=0.575×0.38+0.325×0.45 =0.365 m³
第一断面每米砌碹巷道计算掘进体积
V`=S2+V`0=15.3+0.365=15.7 m³
第一断面每米砌碹巷道粉面积
h2=h1+h=1.6m
Sa`=1.57B+2h2=1.57×3.6+2×1.69=8.86㎡
第二断面每米碹巷道计算掘进体积
V`=S2+V0`=14.7+0.365m³=15.065m³
第二断面每米砌碹巷道粉刷面积
Sa =1.57B+2h2=1.57×3.5+2×h6=8.70㎡
第三断面每米砌碹巷道计算掘进体积

V`=S2+V`=15.96+0.365=16.325m³
第三断面每米砌碹巷道粉刷面积
Sa`=1.57B+2h2=1.57×3.7+2×1.6=9.01㎡
拱材料消耗量：
第一断面：
Q= V1 ×L=1.84×0.41=0.76 m³
第二断面：
Q= V1 ×L=1.79×2.00=3.58 m³
第三断面：
Q= V1 ×L=1.89×2.00=3.78 m³
墙壁材料消耗量：Q= V`2 ×L
第一断面：
Q= V`2 ×L=1.08×0.41=0.45 m³
第二断面：
Q= V`2 ×L=1.08×2.00=2.16 m³
第三断面：
Q= V`2 ×L=1.08×2.00=2.16 m³
基础材料消耗量：Q= V3`× L
第一断面：
Q= V3`× L=0.25×0.41=0.103 m³

第二断面：
Q= V3`× L=0.25×2.00=0.5 m³
第三断面：
Q= V3`× L=0.25×2.00=0.5 m³
填充材料消耗量：Q= V4×L
第一断面：
Q= V4`×L=0.8425×0.４1=0.350 m³
第二断面：
Q= V4``× L=0.8325×2.00=1.665m³
第三断面：
Q= V4``× L=0.8514×2.00=1.703m³
由于设计要求我们设计如下字母代表各自的参数

项目
公 式
符号及适用数据
净体积、掘进体积或基础掘进体积/m³

S1、S2、S3、S4—分别为交岔点各断面在图中所示位置之净面积，掘进断面面积或基础掘进断面面积，㎡；
L—为交岔点断面变化长度，m；
g—为2-2或3-3正常断面之长度，一般g取2m；
K—为调整系数，三心拱，K=1.04，半圆拱K=1.0；
Y—基本轨起点至变化断面起点之距离，m
拱顶
砌筑
体积/m³

S1、S2、S3、S4—分别为各断面的砌筑面积，㎡；
V’—为交岔点迎面砌筑，m³；
S‘2、S’3、S‘4—分别为2-2、3-3、4-4断面拱顶部分净断面面积，㎡；
T—为迎面砌筑厚度，m

两边墙砌筑体积/m³

S2-1、S2-2、S2-3、S2-4—分别为各断面两边墙但砌筑面积，㎡
两边基础
砌筑体积/m³

S3-1、S3-2、S3-3、S3-4—分别为各断面两边基础的砌筑面积，㎡
充填体积/m³

S4-1、S4-2、S4-3、S4-4—分别为各断面充填面积，㎡
粉刷面积/m²

L1、L2、L3、L4—分别为断面的周长，m
交岔点工程量及主要材料消耗量可由公式得
净断面体积：

=
掘进断面体积：

= m³ 拱消耗材料：

m³ V=填充消耗材料：

= m³
两边基础砌筑材料消耗：

由公式，可算出交叉点的工程量计主要材料消耗量，其结果如下：
交叉点工程量及主要材料消耗量
顺序

断面∕㎡

长度∕m
体积∕m³
材料消耗量∕m³
净
掘进
净
掘进
拱
墙
基础
填充
柱墩
1
10.8
15.3
0.41
4.43
6.28
0.76
0.45
0.103
0.350

2
30.89
33.4
9.34
277.69
325.04
79.10
10.09
2.335
23.44

3
10.38
14.7
2.00
20.76
29.4
3.58
2.16
0.5
1.665
4.0
4
11.26
15.74
2.00
22.52
31.48
37.8
2.16
0.5
1.703

合计

325.31
392.2
121.24
14.86
3.438
27.158

24