文档介绍：第八章水平及倾斜巷道掘进
巷道断面形状及尺寸
一、巷道断面形状选择
我国煤矿巷道常用的断面形状是梯形、矩形和直墙拱形(如半圆拱形、圆弧拱形、三心拱形,简称拱形),只是在特定的岩层和围岩压力条件下才选用不规则的形状(半梯形)、圆形、椭圆形、封闭拱性等。巷道断面形状如图8-1所示。
图8-1 巷道断面形状
选择巷道断面形状必须综合考虑巷道围岩的性质、矿山压力的大小和方向;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因素。通常根据围岩性质、矿压大小、巷道用途等确定巷道的支护方式和支护材料,支护方式确定后,巷道的断面形状也就大体确定了。
开拓巷道、准备巷道服务时间较长,通常开掘在煤层附近的岩石中,通常采用锚喷支护或砌碹支护,巷道的断面形状一般为拱形,三心拱、半圆拱或圆弧拱。
回采巷道的服务时间较短,通常开在煤层中,采用金属棚支护时,巷道的断面形状通常为拱形或梯形。采用锚杆支护时,采用矩形。
在特别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;底臌严重时,可用带底拱的封闭拱形;四周压力都很大且不均匀时,可采用椭圆形。四周压力很大且比较均匀时,可采用圆形。
沿煤层顶板开掘的巷道,为了不破坏顶板,常根据煤层赋存情况,将巷道开掘成各种不规则性。
二、巷道断面尺寸的确定
《煤矿安全规程》规定,巷道净断面,必须满足行人、运输、通风、安全设施、设备安装、检修和施工的需要。因此,巷道断面尺寸主要取决于巷道的用途;存放和通过它的机械、器材或运输设备的数量和规格;人行道宽度与各种安全间隙以及通过巷道的风量等。
设计巷道断面尺寸时,应根据上述诸因素和有关规程、规范的规定,首先定出巷道的净断面尺寸,并进行风速验算;其次,根据支架参数,道床参数,计算出巷道的设计掘进断面尺寸,并按允许加大值(超挖值),计算出巷道的计算掘进断面尺寸;最后,按比例绘制包括水沟、墙角在内的巷道断面图,编制巷道特征表和每米巷道工程量及材料消耗量表。
现以梯形断面为例说明巷道断面尺寸的确定步骤和方法。(图8-2)
图8-2 梯形双轨巷道断面尺寸计算图
巷道的净宽度
梯形巷道的净宽度是指:当其内通行矿车、电机车时,车辆顶面水平的巷道宽度;当其内不通行运输设备时,。
单轨巷道:
双轨巷道:
式中:a——巷道不行人的一侧运输设备最突出部份与支护最突出部分的距离。一般不小于200mm或250mm。
A——所用电机车或矿车中最大的宽度,从运输设备规格表中可以查到,mm;
c——巷道行人的一侧运输设备最突出部份与支护最突出部分的距离。一般不小于700mm以上。
n——运输设备之间的最小间隙,不得小于200mm。
为了满足施工的要求,巷道最小净宽一般是:主要大巷为2200mm,采取巷道为2000mm。
,。在设计梯形巷道净宽时,常常采用根据标准顶梁的尺寸、棚腿斜角来推算巷道净宽度的办法定出巷道的净宽度。
巷道的净高度
梯形巷道的净高系指渣面或底板至顶梁或顶部喷层面、锚杆露出长度终端的高度。
巷道设计计算掘进高度:
巷道计算掘进高度:
渣面起巷道沉实前的净高:
渣面起巷道沉实后的净高:
轨面起巷道沉实前的净高:
式中:h1——轨面起巷道沉实后的净高:
t——背板厚度,计算掘进断面时取25mm;
d——坑木直径,若为金属棚子则为柱截面高度;
hb——道渣高度;
δ——预留下沉量。
ha——规平面到道渣棉高度;
巷道的净断面积
梯形巷道的支架棚腿常有80°左右倾角,所以有了巷道的净宽与净高,还要求出巷道顶板净宽B1与底部净宽B2,然后才计算出巷道的净断面。
梯形巷道净断面:
式中:
风速校核净断面积
生产矿井的巷道通常兼作通风用,因此还应按照《煤矿安全规程》等规定的允许最大风速进行验算,即
式中:v——通过巷道风流的速度,m/s;
Q——通过巷道的风量,m3/s;
S——巷道的净断面机,m2;
Vm——巷道允许通过的最高风速,m/s。
《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,输送机巷或采区风巷一般不大于4m/s。设计时,应在不违反《煤矿安全规程》的原则下,按规范要求确定巷道断面,以留有余地。
设计出的巷道净断面积,不符合上述风速要求的,须加大断面尺寸。
巷道设计掘进断面积
巷道净尺寸加上支架、道床尺寸便可得到巷道的设计掘进尺寸,进而求算出巷道的设计掘进断面积。在实际工作中,爆破后的巷道表面不可能很光滑,会有一些凹凸不平的现象,因此,实际掘进断面要比计算断面加大3%左右。掘进断面面积,是计算巷道掘进工作量是不可缺少的一个数据