交叉点设计指导.doc

一、交岔点形式的确定：(附巷道布置图及地质资料)
矿井水平巷道交岔点的结构形式，可分为柱墙式交岔点和穿尖交岔点两种，其断面形状宜与相连接的巷道断面形状相同。矿井倾斜巷道交岔点的结构形式与水平巷道交岔点的结构形式基本相同，只是有斜面尺寸和平面尺寸的差别。
(一)柱墙式交岔点
柱墙式交岔点又称“牛鼻子”道岔，在各类围岩的巷道中均可使用。在该交岔点长度内两巷道的相交部分，共同形成一个渐变跨度的大断面，其最大断面的跨度和拱高是由相交巷道的宽度和柱墙的宽度决定的。
这种交岔点较穿尖式交岔点工程量大，施工时间长，但具有受力条件好，容易维护等特点，所以得到普遍应用。
(二)穿尖式交岔点
穿尖式交岔点一般在围岩稳定坚硬，跨度小的巷道中使用。在交岔点的长度内，两巷道为自然相交，其相交部分保持各自的巷道断面。拱高不是以两条巷道的最大跨度来决定，而是以巷道自身的跨度来决定。因此，碹岔中间断面的高度不超过两相交巷道中宽巷的高度。出于拱高低、长度短、断面尺寸不渐变，从而使工程量减小，施工时间缩短，通风阻力小，也使设计工作简化。但它较柱墙式交岔点在相同条件下具有拱部承载能力小、仅适用于围岩坚硬、稳定、跨度较小的巷道。
二、交岔点平面尺寸的确定
1．确定交岔点平面尺寸的依据
巷道交岔点的布置和断面设计应满足矿井井下运输、管线布置、通风、行人和安全的要求；所用钢轨轨型，应与其相连接的直线巷道(正线)的轨型相一致，也可选大一级的钢轨型号。交岔点道岔型号及曲线半径应根据所采用的运输车辆的型号、运送和运行速度确定，并应符合《煤矿矿井井底车场设计规范》中的有关规定。见表1。
表1 线路轨型、道岔及平曲线半径

交岔点内的道岔处车辆与巷道两侧的安全间隙．应在直线巷道(正线)安全间隙的基础上加宽；其加宽值应符合下列规定：
1)道岔处车辆与巷道两侧安全间隙加宽值，单开道岔的非分岔一侧加宽不宜小于200mm，分岔一侧加宽不直小于100mm；对称道岔的两侧加宽均不宜小于200mm。
2)道岔处双轨中心线间距加宽值，直线为双轨、岔线为单轨，加宽值不宜小于200m m；直线一端为单轨、岔线为双轨，加宽值不宜小于300mm；道岔为对称道岔，加宽值不宜小于400mm。
3)无道岔交岔点的双轨中心线间距应加宽，即：分岔巷道—条为直线、另一条为弯道时加宽值不宜小于200mm；分岔巷道均为弯道时，加宽值不宜小于400mm。
4)单轨巷道交岔点，巷道断面的加宽范围见图1，图中C值见表2。
5)双轨巷道义岔点的双轨个心线间距和巷道的加宽范围见图3，图中的C值见表2。
图1 单轨交岔点加宽范围

单轨道岔交叉点 对称道岔交叉点

图2 双轨巷道交岔点双轨中心线间距和巷道断面加宽范围

a-双轨对称道岔交叉点，b-双轨直线单开道岔交叉点，c-双轨岔线单开道岔交叉点

表2 直线巷道加宽最小长度值

2．交岔点平面尺寸计算公式

三、交岔点柱墙、墙高及斜率
1、交岔点柱墙及墙高
1)交岔点柱墙(牛鼻子)的最小宽度，宜取500 mm。
2)交岔点柱墙的长度．在直线分岔巷道一侧不得小于2000mm；曲线分岔巷道一侧，沿轨道中心线不得小于2000mm。
3)交岔点柱墙采用砌碹支护时，其基础深度，无水沟时，不得小于250mm；有水沟时，可取500mm，且墙基掘进底面不得高于水沟掘进底面。
4)在交岔点的巷道断面宽度变化区段内，墙高应随巷道断面宽度的增加而相应降低。降低后的墙高应符合安全间隙、行人、运输要求。如墙高的降低值小于200mm时，可不降低，墙高最大降低值不应大于500mm。墙高的降低值，除根据运输设备、管线敷设、行人高度等因素确定外，还要使大断面的拱能与正线及分岔巷道相切，—般情况下可降低200—500mm。墒高的降低既有利于施工，也增加了交岔点的承载能力。
2．交岔点斜率
大断面宽度B4减去小断面宽度Bl与B1至B4两断面之间变化段的长度L0的比值i为交岔点斜率。小断面一般位于道岔基本轨起点，也可以根据矿车及设备运行的安全间隙计算选取。
为方便设计和施工，选取常用斜率表示巷道宽度的变化规律。一般的常用斜率为0.2、0.3、 0.4、0.5、0.6。
设计交岔点时，经计算选取与其接近的常用斜率后，需计算出断而变化段的水平距离Lo及起点位置．再逐一计算每间隔1m的断面宽度，见图3。
图3变化段的水平距离Lo及每间隔1m的断面宽度

断面变化段水平距离计算公式为：
L0＝(B4-B1)/i
L0——断面变化段水平距离，mm；
B4——交岔点大断面宽度，mm；
B1——交岔点小断面宽度，mm；
i——交岔点常用斜率．在对称道岔交岔点中，i＝il十i2．首先确定i，再计算il和i2。
选择常用斜率后，交岔点最小断面和最大断面处需对运输设备、管线敷设、人行及安全要求进行验算。
四、交岔点支护
交岔点支护的一般原则:
1)锚喷支护交岔点的支护参数，应按交岔点最大宽度选取，并取上限值。
2)交岔点分岔巷道的加强支护长度，应根据围岩性质确定，宜取2—5m。
3)砌碹支护的交岔点，砌碹厚度应按交岔点最大宽度选取。分岔巷道的砌碹厚度,当f≥3时，应按各自的宽度选取；当f＜3时，应按交忿点最大宽度选取。
4)交岔点柱墙是两条分岔巷道顶板的支撑点，应采用料石或混凝土砌筑。锚喷支护交岔点当不用混凝土或料石砌筑柱墙时，其柱墙处应采取措施加强支护。
（一）交岔点混凝土(料石)砌碹支护
1．现浇整体混凝土支护
现浇混凝土支护一般包括顶拱和侧墙两部分。拱的形式可分半圆拱、三心拱和圆弧拱。两条单轨巷道交岔点的整体混凝土支护结构长度一般为2 m。
拱顶厚度δ0根据使用条件，可变动在200一500mm之间。在拱基处拱的厚度取1．5δ0。基础埋深，在水沟侧为500mm，另一侧为200mm。柱墙宽度一般为500mm，长度通常取2m。混凝土强度等级不低于C20。
交岔点中间断面处，宽度逐渐加大，拱高逐渐加高。因此，可以按一定的斜率降低墙高，或采用调整拱形、改变拱高的办法，使交岔点中间断面高度的增加幅度不致过大。
交岔点支护在较大荷载和不均匀围岩压力作用下，或交岔点跨度较大时，可用锚杆加强混凝土支护。
在深井和地质复杂情况厂，交岔点可采用小型钢混凝上交岔点支护。型钢骨架采用工字钢或U型钢，待巷道周边的剧烈位移停止后，再浇灌混凝土。型钢拱形金属支架开始起临时支护作用，浇灌混凝土之后起刚件骨架作用。
当巷道交岔点所处的地压很大时，还可采用钢筋混凝土支护。通常把钢筋布置在混凝土支护的内外边缘处，即采用双面钢筋。靠外缘的钢筋受压，靠内线钢筋可承受拉伸荷载。
2．装配式钢筋混凝土弧板支架
交岔点中间的变断而巷道可划分为几个区段，根据每个区段的掘进高度H，净半径R和掘进宽度2a，选择交岔点弧板块的尺寸和数量。弧板块支护的—侧支承在底板，另一侧支承在槽钢上，槽钢与50号工字钢组成抬棚的支承梁刚性连接。抬棚支承柱和梁用混凝土浇灌。在巷道交岔点的分岔巷道段的混凝土平顶用20号工字钢按扇形布置加强，并用锚杆支护增加顶板岩石的稳定性。
3．交岔点料石支护
料石支护虽然可就地取材，但此工艺落后，已很少使用，现从技术角度出发仍作简述。
1)料石支护：
直墙拱顶巷道的料石支护、料石厚度为200一300mm，每块重量不超过40kg，抗压强度不应低于40MPa．如使用混凝土块，其强度不低于C20，适用于中等以上围岩条件。
2)双层料石圆碴支护：
第一种交岔点支护是在双层料石(每层厚300mm)圆碹间的拱部增设厚200mm的河砂缓冲带。
第二种交岔点支护是料石加U型钢可缩支护。这种支架减小了交岔点长度和跨度．将圆形断面改为马蹄形断面。支护结构由双层料石改为单层料石，内套U型钢支架。
（二）交岔点全属支架（木支架）的形式及结构
金属支架（木支架）是采准巷道交岔点支架的主要形式，通常采用矿用U型钢、工字钢制作、木支架，在交岔点的关键部位(拐角处和最大跨度处)要挠灌混凝土柱墩，或设置金属抬棚，或用锚杆支护加固顶帮。
如图4、图5。

图4交岔点金属拱形支架形式

图5交岔点工字钢梯形支架形式

（三）交岔点锚杆及其组合支架
在坚硬岩层中的巷道交岔点，可单独使用锚杆支护，受到采动影响的巷道交岔点，可以使用锚杆、柔性托架、金属网背板支架；在复杂的地质条件下，巷道交岔点应采用锚杆组合支架(锚杆与喷射混凝土支架、金属拱形支架、梯形木材棚子等组合使用)。
五、交岔点工程量及材料消耗量
交岔点工程量和材料消耗是从基本轨起点算起，到柱墙面后的主、支巷各延长2m处计。可按几何图形分块计算。交岔点工程量及材料消耗量计算方法是将交岔点分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ六个部分。见图5。分别计算各部分工程量及材料消耗量之和，即为交岔点的工程量及材料消耗量。

图5交岔点工程量计算图

六、图纸绘制
平面图、剖面图、巷道断面图（包括TM断面）。倾斜巷道交叉点应将斜面尺寸投影为平面尺寸，并计算出各点高程。
七、要求
每一学生必须完成一种形式的交岔点设计任务，按上述顺序提交说明书和图纸。

交岔点设计指导书
编写人:何林

云南能源职业技术学院
2000年10月