1、专题部分简析煤矿巷道断面设计思路摘要：煤矿巷道设计是煤矿技术工作的重要组成部分，正确合理的巷道设计对于保障安全、降低成本、提高工效具有重要意义。本文简要概括了煤矿巷道断面的设计思路，关键词：煤矿 巷道断面 设计思路1 引言煤矿巷道设计是矿井生产的前提和基础，一定程度上说，巷道设计情况决定了该巷道所服务的采场或矿井所能达到的技术、安全水平。巷道设计贯穿矿井设计的始末，从开拓方案的确定到巷道断面及井底车场的设计，接着采区布置，然后通风阻力的计算和风机的选择，还有最后工程量预算方面等等，都在和巷道打交道。所以能准确快速的绘制出巷道断面，以及准确的确定出工程量的大小，是一件非常重要的工作，这对矿井设计
2、及方案的确定有很大的现实意义。本文对巷道设计工作进行简要的归纳，首先考虑巷道断面的分类，将巷道按运输方式、断面形状、支护方式、水沟形状和水沟支护分为五类，然后总结出以下九步的煤矿巷道设计流程，一要确定巷道运输方式，二要确定巷道断面形状，三要确定巷道净面积，四要计算道渣面的铺设高度，五进行风量的验算，六确定支护方式，七确定水沟的形状和位置，八进行管线布置，最后进行标注。2 分类及设计流程巷道断面的分类从以下几个方面考虑巷道断面的种类：常用的运输方式：轨道巷、运输巷、机轨合一巷、无轨运输巷、双轨巷常用的断面形状：半圆拱、圆弧拱、三心圆拱、梯形、矩形、不规则形常用的支护方式：锚杆、锚喷、有无网、砌筑
3、、金属棚、木棚、U型钢常用的水沟形状：对称倒梯形、半倒梯形、矩形常用的水沟支护：砌筑有盖板、砌筑无盖板、无砌筑无盖板、大、中巷常用的设计类型：初步设计、改进设计每一种巷道的绘制中都要在这五部分中取其一进行排列组合，有2400多种，最终形成完整的巷道断面图。设计流程图2-1 巷道断面流程图设计流程如上图所示，首先考虑巷道的运输方式和断面形状来确定出巷道的净断面积，然后通过风量进行校核，即设计的巷道断面一定要满足通风的要求，其次进行支护方式的选择及水沟的选取，最后得出巷道的掘进工程量和材料消耗量，最后对其进行标注，完成巷道断面设计3 巷道断面的设计思路按照设计流程所需要考虑的因素我们分成十块内容逐
4、一分析，以及设计中所注意的事项。它们分别是：1、巷道运输方式的确定2、巷道断面形状的确定3、巷道净面积的确定4、道渣面的铺设高度5、风量的验算6、支护方式的确定7、水沟的形状和位置8、管线布置9、标注确定巷道的运输方式巷道的运输方式是确定巷道净宽的主要因素，常用的运输方式有（轨道巷、运输巷、机轨合一巷、无轨运输巷、单轨吊）考虑断面的形状图3-1 巷道断面形状的选择矿上常用巷道断面的形状有（半圆拱形、圆弧拱形、三心圆拱形、梯形、矩形、马蹄形、圆形、椭圆形、不规则形）选择巷道断面形状主要考虑的因素如图1-1尺寸的确定巷道的净宽和净高要符合煤矿安全规程的相关条文：第二十一条 巷道净断面必须满足行人、
5、运输、通风和安全设施及设备安装、检修、施工的需要，并符合下列要求：1、主要运输巷和主要风巷的净高，自轨面起不得低于2m。2、采区(包括盘区)内的上山、下山和平巷的净高不得低于2m，薄煤层内的不得低于1.8m。3、巷道净断面的设计，必须按支护最大允许变形后的断面计算。第二十二条 运输巷两侧（包括管、线、电缆）与运输设备最突出部分之间的距离，应符合下列要求：1、新建矿井、生产矿井新掘运输巷的一侧，从巷道道碴面起1.6m的高度内，必须留有宽0.8m(综合机械化采煤矿井为1m)以上的人行道，管道吊挂高度不得低于1.8m；巷道另一侧的宽度不得小于0.3m(综合机械化采煤矿井为0.5m)。巷通内安设输送机
6、时，输送机与巷帮支护的距离不得小于0.5m；输送机机头和机尾处与各帮支护的距离应满足设备检查和维修的需要，并不得小于0.7m。巷道内移动变电站或平板车上综采设备的最突出部分，与巷帮支护的距离不得小于0.3m。2、生产矿井已有巷道人行道的宽度不符合本条第一款第(一)项的要求时，必须在巷道的一侧设置躲避硐，2个躲避硐之间的距离不得超过40m。躲避硐宽度不得小于1.2m，深度不得小于0.7m，高度不得小于1.8m，躲避用内严禁堆积物料。3、在人车停车地点的巷道上下人侧，从巷道道碴面起1.6m的高度内，必须留有宽1m以上的人行道，管道吊挂高度不得低于1.8m。第二十三条 在双轨运输巷中，2列列车最突出
7、部分之间的距离，对开时不得小于0.2m，采区装载点不得小于0.7m，矿车摘挂钩地点不得小于1m。车辆最突出部分与巷道两侧距离，必须符合本规程第二十二条的要求。第三百五十六条 自轨面界起，电机车架空线的悬挂高度应符合下列要求：1、在行人的巷道内、车场内以及人行道与运输巷道交叉的地方不小于2m，在不行人的巷道内不小于1.9m。2、在井底车场内，从井底到乘车场不小于2.2m。3、在地面或工业场地内，在与其他道路交叉的地方不小于2.2m。第三百五十七条 电机车架空线与巷道顶或棚梁之间的距离不得小于0.2m。悬吊绝缘子距电机车架空线的距离，每侧不得超过0.25m。电机车架空线悬挂点的间距，在直线段内不得
8、超过5m，在曲线段内不得超过表1-3规定值。根据设计手册中的要求列出巷道安全间隙表1-1和双轨中心距表1-2。表3-1 巷道安全间隙表项目规定数值人行侧从道碴面起1.6m高度范围内设备与拱、壁间综采矿井1000其他矿井800非人行侧设备与拱、壁间综采矿井500其他矿井300移动变电站或平板车上综采设备最突出的部分与拱、壁间300与输送机间700人车停车地点行人侧从道碴面起1.6m高度范围内设备与拱、壁间1000安设输送机巷道中输送机与拱、壁间500两列对开列车最突出的部分间200采区装卸点两列车最突出的部分间700电机车架空线与巷道顶或棚梁间200导电弓距拱、壁间300矿车债挂钩点两列车最突出
9、的部分间1000导电弓距管子最突出部分间300运输设备距管子最突出部分间300设备上面最突出部分距巷道顶或棚梁间、壁间300用架空乘人装置运送人员时，蹬座中心至巷道一侧的距离700表3-2 双轨中心距表运输设备600mm轨距直线曲线1.0t矿车110013001.5t矿车 130015007t、10t、14t架线机车130016003.0t底卸式矿车150017005.0t底卸式矿车160018008t、12t蓄电池机车13001600表3-3 电机车架空线曲线段悬挂点间距最大值曲率半径/m25222119181615131211108悬挂点间/m4.543.532.52道床的铺设高度注：考虑
10、到巷道在施工中出现超挖现象，因此将以设计掘进断面尺寸加上允许加宽值即超挖值(梯形棚子按25m，直墙取平均值75m)，作为计算掘进断面尺寸，并以此计算出巷道的掘进工程量和支架材料消耗量。常用道床铺设高度如表1-4。表3-4 常用道床铺设高度钢轨型号（kg/m）运输巷道（铺道碴）（不铺道碴）总高度（H）道碴高度h总高度H304102202802238022025015350220220进行风量的验算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，即式中通过巷道风流的速度，m/s；通过巷道的风量，m/s；替道的净断面积，；巷道允许通过的最高风速，ms。煤炭工业设计
11、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，需加大断面尺寸。第一百零一条 井巷中风流速度应符合表1-5要求。1、设有梯子间的井筒或修理中的井筒，风速不得超过8m/s；梯子间四周经封闭后，井筒中的最高允许风速可按表2-5规定执行。2、无瓦斯涌出的架线电机车巷道中的最低风速可低于表1-5的规定值，但不得低于0.5m/s。3、综合机械化采煤工作面，在采取煤层注水和采煤机喷雾降尘等措施后，其最大风速可高于表2-5的规定值，但不得超过5m/s
12、。4、专用排瓦斯巷内风速不得低于0.5m/s。断面的支护形式当巷道断面形成后，紧接着的工序就是巷道支护，合理的支护是在规定的服务年限内满足通风、运输、行人的需要的前提下。支护工序简单、成本最低。在确定支护方式时，要考虑很多因素。结合设计手册，现简单归纳主要有以下几种。1、巷道的服务年限。2、围岩的物理力学性质、地质构造。3、巷道的断面形状和施工方法。4、支架的材料费，制造费，运输、架设和维护费用总和最低。目前，常用的断面支护设计方法一般分为3种：工程类比法，理论分析法和现场监控法。我们主要按照设计手册中的围岩分类及工程类比法来确定巷道的支护参数，主要的支护方式有锚杆、锚喷、砌筑、金属棚、木棚、
13、U型钢。水沟的位置及形状根据流量、实际的需要选出适合的水沟。考虑的因素有（水沟的位置、水沟的断面和流量计算、水沟盖板的大小）。水沟布置的要求1、水平巷道及小于16倾斜巷道的水沟，一般布置在人行侧，当非人行侧有适当空间时，亦可布置。应尽量避免穿越轨道或输送机。2、在倾角大于16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布置；当当涌水量较大或巷道较宽时，水沟与人行台阶可分设在巷道两侧。3、金属或木棚巷道的水沟为使柱腿牢固和流水通畅，水沟中线与柱腿之间的距离应大于0.5m，或者水沟与柱腿之间的距离应大于0.3m，而且水沟中线至轨道中心线不小于1100mm。4、专用排水巷道、中间
14、设人行道的巷道、有底鼓的巷道和铺设整体道床的巷道、水沟也可布置在巷道中间。5、当涌水量大时，可并排布置两条水沟6、在倾角小于或等于10的行人及车辆来往频繁的主要巷道，水沟上面要加设盖板，盖板面应与道碴面齐平。水沟的砌筑根据水沟的服务年限可分为永久性水沟和临时水沟，永久性水沟应砌筑，临时性水沟可不砌筑。水沟一般可用混凝土现浇，也可采用钢筋混凝土预制。对称倒梯形水沟一般用混凝土砌筑。水沟断面确定1、常用的水沟断面形状有对称倒梯形、半倒梯形和矩形三种。根据支护的方式来确定断面的形状。对称倒梯形水沟适用于金属或木棚支护的巷道；半倒梯形水沟适用于砌碹支护的巷道；矩形水沟适用于锚喷支护的巷道。2、水沟断面
15、尺寸主要根据流量、坡度来选择（如表2-11至2-13）水沟盖板1、为行人方便，大巷及小于15上（下）山的水沟，一般设置盖板；2、无运输设备的巷道，大于15上（下）山，和采区巷道的水沟一般可不设盖板；3、对称倒梯形水沟无盖板.；4、盖板的宽度一般比水沟净宽加宽150mm；5、盖板一般为钢筋混凝土预制板，厚度一般小于50mm。管线的布置方式管线布置的原则是保证安全和便于安装，检修。其布置方式要符合煤矿安全规程的相关规定第四百六十九条 电缆不应悬挂在风管或水管上，不得遭受淋水。电缆上严禁悬挂任何物件。电缆与压风管、供水管在巷道同一侧敷设时，必须敷设在管子上方，并保持0.3m以上的距离。在有瓦斯抽放管路的巷道内，电缆(包括通信、信
