拱形巷道断面锚喷支护设计示例
某矿年设计能力为30万吨，主要运输石门采用ZK7-6/250架线式电机车、一吨固定式矿车运输。

石门穿过岩层坚固性系数为f=4～6，通过的最大风量38m 3/s ，井下最大涌水量为100m 3/h ，正常涌水量为60m 3/h ，石门中布置一趟直径为φ100mm 的压风管（法兰盘φ160mm ）；一趟直径为φ50mm 的洒水管，两条动力电缆，三条通讯及照明电缆，石门服务年限28年。

试设计其双轨直线段的巷道断面。

（一）石门断面选型
根据石门的岩石性质、服务期较长，而且是全矿主要运输巷道，确定采用半圆拱锚喷支护。

（二）石门净断面尺寸的确定 1．巷道净宽B 1） 运输设备尺寸：查表知电机车尺寸比矿车大。

其宽度A 1＝1060mm ；高度h ＝l550mm 。

机车架线高h 4＝2000mm 。

2) 按《煤矿安全规程》规定：非人行侧设备至壁的宽度a ≥250mm ，取400mm ；人行侧设备至壁的宽度c ≥800mm ，取840mm 。

3) 双轨轨道中心距b ：查表8-3得b ＝1300mm 。

故电机车之间的间隙为1300-A 1=1300-1060＝240＞200mm ，符合安全要求。

根据以上各项，巷道净宽B ＝a 1+b+c 1= (400+1060/2)+1300+(1060/2+840)
=930+1300+1370＝3600mm 。

2．巷道壁高h 3 1) 确定道床参数
查表8-10，轨型为18kg ／m ，根据轨型查表8-8得道床总高度h c ＝320mm ，道碴高h b =180mm ，道碴面至轨面高h a ＝140mm 。

2) 按各种要求计算壁高h 3
(1) 按导电弓要求：h 3=h 4+h c -22)()(z k n R +--
式中 R ——半圆拱半径，R ＝B/2＝3600/2=1800mm ；
n ——导电弓距拱距离，取300mm ； K ——导电弓宽度之半为为360mm ；
z ——轨道中心至巷道中心距离，z=B/2-a 1=3600/2-930=870mm ；h 4、h c 见前。

故
h 3＝2000+320-22)870360()3001800(+--＝1462mm （2）按行人要求：h 3=h 5+h b -22)(r R R --
式中 h 5——自碴面起管子高度，h 5=1800mm ；
r ——行人与壁间安全距离，取200mm ；h b 及R 见前，则
h 3＝1800+180-22)2001800(1800--＝l155mm （3）按管道布置要求：必须满足机车与导电弓距管道的安全间隙。

h 3=h 5+h 7+h b -222)2(b D m k R +++-
h 3=h 5+h 7+h b -22112)2
2(b D m A R +++-
式中 D ——压风管法兰盘直径160mm ；
h 7——管子吊件总高度，h 7＝700+D/2＝700+160/2=780mm ； m ——导电弓至法兰盘安全距离，m=300mm ；
b 2——轨道中心至巷道中心距离，b 2=B/2-C 1=3600/2-l370=430mm 。

其余符号意义、数值同前，将以上各值代入公式得：
h 3=1800+780+180-22)4302
160300360(1800+++-=1392mm
h 3=1800+780+180-22)4302
1602002
1060(1800+++-=1455mm
对架线式电机车运输巷道，以上几项满足要求时，就不必再对1.6m 高度行人要求和运输设备上缘至拱壁安全间隙要求进行计算。

根据以上计算，壁高最大值为1462mm ，故取h 2=1600mm ，均可满足要求。

3．净周长及净断面积计算
1）净周长P ， P=2.57B+2h 2
式中 h 2——自碴面起墙高，h 2=h 3-h b =1600-180=1420mm ；
B ——巷道净宽，3600mm 。

将值代入得：
P=2.57×3.6+2×1.42=12.1m
2）净断面积S ， S=B(0.39B+h 2)=3.6(0.39×3.6+1.42)=10.2m 2
3）用风速要求校核净断面，V=
S
Q 式中 V ——通过巷道的风速；
Q ——通过巷道的风量；
S ——净断面积。

将各值代入得：
V=
2
.1038
=3.73m ／s ＜8m/s ，符合要求 （三）支架参数的确定
查围岩分类表可知，普通砂岩(f=4～6)为中等稳定岩石，属Ⅲ类围岩，据此，查表8-15，得锚喷支护参数如下：喷射混凝土厚度T 1=100mm ；钢筋直径φ=14mm ；锚杆长度1.65m ；锚深L=1.6m ；锚杆排、间距D=800mm ；锚杆外露长度T 2=50mm ；锚喷总厚度T=T 1=100mm 。

（四）掘进断面和有关尺寸
1．设计掘进宽度：B l =B+2T=3600+2×100=3800mm 2．计算掘进宽度：B 2=B 1+2δ
式中 δ——计算掘进超挖量，取75mm ；故
B 2=3800+2×75=3950mm
3．巷道设计掘进高度：H 1=H+T+H b ，
式中 H ——巷道自碴面起净高，H=h 2+h 0(拱高），H=1420+1800=3220mm ，故
H 1=3220+100+180=3500mm
4．巷道计算掘进高度：H 2=H 1+δ=3500+75=3575mm
5．设计掘进断面：S l =B l (0.39B 1+h 3)=3.8(0.39×3.8+1.6)=11.7m 2 6．计算掘进断面：S 2=B 2(0.39B 2+h 3)=3.95(0.39×3.95+l.6)=12.4m 2 (五)巷道工程量及材料消耗量计算
1．每米巷道计算掘进体积：V 2=S 2=12.4m 3
2．每米巷道墙脚掘进体积：V 3=0.2(T+δ)=0.2(0.1+0.075)=0.04m 3
表8-18
1234．锚杆间距：D=0.8m 5．每米巷道锚杆数：N=
148
.08
.05.04.95.02
21=⨯-=-D D P 根 6．每米巷道喷射混凝土：V ′=1.57(B 2-T 1)T l +2h 3T l
=1.57(3.95-0.1)0.1+2×1.6×0.1=0.93m 3。

7．每米巷道锚杆消耗：G=Ng
式中 g ——每根锚杆重量，根据钢筋φ14mm ，长1.65m ，g=1.997kg ，故
G=14×1.997=27.95kg
8．每米巷道锚孔注砂浆量：V 4=NL φ
式中 φ——为锚杆孔注砂截面积，约0.0013m 2。

故
V 4=14×1.6×0.0013=0.029m 3。

9．每米巷道粉刷面积：S n =1.57B+2h 2=l.57×3.6+2×1.42=8.5m 2 （六）水沟断面选择
按巷道通过的水量100m 3／h ，石门坡度3‰，查表8-17可选用2号水沟，其规格：净宽B=400mm ；深H=400mm ；净断面0.160m 2；掘进断面0.203m 2。

（七）绘制石门施工图及配套表格（表8-18）
巷 道 特 征
每米巷道工程量及材料消耗。