2013 ~ 2014学年第一学期《矿山工程规划与设计》课程设计说明书学院：力学与建筑工程学院班级：土木11-9班*名：**学号： ********指导教师：***中国矿业大学二零一四年一月目录设计条件 (3)设计内容 (4)第一部分：巷道断面施工图设计 (4)（一）选择巷道断面形状 (4)（二）选择道床参数 (4)（三）确定管线布置位置 (4)（四）确定巷道净断面尺寸 (4)1.巷道净宽度B的确定 (4)2.巷道拱高h0的确定 (5)3.巷道墙高h3的确定 (5)4.确定巷道净断面面积S和净周长P (6)（五）验算风速 (6)（六）选择支护参数 (6)（七）确定水沟参数 (7)（八）确定巷道掘进断面尺寸 (7)（九）编制巷道断面特征表和每米巷道材料消耗量表 (8)（十）绘制巷道断面施工图（1：50） (10)第二部分：交岔点设计 (11)（一）选择基本数据 (11)（二）平面尺寸计算 (11)1.弯道中心到基本轨中心线的垂直距离M (11)2.基本轨起点至垂线距离F (11)α (11)3.弯道转角14.曲率中心和支巷起点连线与主巷轨道中心线的垂线夹角θ (12)5.交岔点最大宽度TM (12)6.自基本轨起点到墙面的距离L2 (12)7. 斜墙水平长度L0 (13)8.斜墙起点至基本轨起点间距Y (13)9.交岔点长度L (13)（三）断面尺寸计算 (13)1.最大净宽TM断面处墙高计算 (13)2.墙高降低斜率 (14)3.交岔点净宽增加率 (14)4.交岔点各段尺寸表 (14)（四）工程量及材料消耗 (15)1.体积计算 (15)2.材料消耗 (16)（五）绘制交岔点施工图 (19)参考文献设计条件某煤矿，设计生产能力为3 Mt/年，服务年限为65年。
采用立井开拓、单水平、上下山开拓。
地面标高+38 m，生产水平为－650 m，属低沼气矿井。
通风方式为中央并列式通风，井下最大涌水量为400 m3/h，通过第一水平东运输大巷的流水量为200 m3/h，风量为40 m3/s；采用ZK7－6/250电机车牵引1.5 t矿车运输。
内设φ108压风管和φ59供水管各一路，另设动力、照明、通讯和信号电缆各一路。
大巷中间有一单轨分岔巷道与之相连（单轨巷道宽2860 mm，其中b3为1330 mm），并成60°交角，交岔点处在不稳定岩层中，试设计大巷断面及交岔点。
设计内容第一部分巷道断面施工图设计（一）选择巷道断面形状平巷断面形状，常见的是梯形和直墙拱形（如半圆拱形、圆弧拱形、三心拱形等）。
在特殊条件下也有采用多角形、圆形、椭圆形、马蹄形等。
本条设计巷道选择半圆拱形，主要考虑因素如下：①地压大小。
拱形断面适合于地压较大的巷道，而其他断面如梯形和矩形断面仅适用于地压不太大的情况。
②巷道用途与服务年限。
此条巷道为主要运输大巷，服务年限为65年，通常服务年限为十年以上的主要巷道，断面形状以拱形为好。
③支护材料与方式。
本条巷道选择锚喷支护，此支护方式适合于拱形断面。
（二）道床参数的选择该条运输大巷选用ZK7-6/250电机车牵引1.5t矿车运输，且该条大巷为主要运输大巷，故选用的钢轨型号为24 kg/m，道床总高度h c为360 mm，道渣高度h b为200 mm，道渣面至轨面垂高h s为160 mm，采用钢筋混凝土轨枕，轨距为600 mm。
（三）确定管线布置位置管道设置在人行道一侧的上方，并选择锚杆悬挂方式。
通讯电缆与管道在同一侧敷设，电缆悬挂在管道上方0.3 m处。
为防信号干扰，动力电缆敷设在非人行道一侧，见图。
（四）确定巷道净断面尺寸1. 巷道净宽度B的确定查表可得ZK7-6/250电机车的车宽A1=1060 mm，车高h=1550 mm，1.5 t 矿车宽1050 mm、高1150 mm。
所以取较大的高度和宽度，即A1=1060 mm，h=1550 mm。
两电机车之间的安全间距取为t=240 mm。
根据《煤矿安全规程》，取巷道人行道宽C=940 mm，非人行过一侧宽a=500 mm。
故巷道净宽度：B=a+2A1+C+t=500+1060×2+940+240=3800 mm计算简图如下：2. 巷道拱高h 0的确定半圆拱形巷道拱高h 0=B/2=3800/2=1900 mm ，半圆拱半径R=h 0=1900 mm 。
3. 巷道墙高h 3的确定① 按架线电机车导电弓子要求计算由公式 21243)b ()n (h h h +---+≥K R c 确定，式中h 4---从轨面算起起电机车架线高度，取h 4=2000 mm ； h c ---道床总高度，为360 mm;n----导电弓子距拱壁的安全间距，取n=300 mm ；K----导电弓子宽度之半，取K=360 mm ； b 1---轨道中线与巷道中线间距b 1=B/2-a-A 1/2=3800/2-500-1060/2=870 mm 。
因此 1336870)(360300)-(1900-3602000h 223=+-+≥ mm② 按管道装设中双轨导电弓子计算由公式222753)b 2/m ((h h h h +++--++≥D K R b 确定,式中h 5----轨道渣面至管子底高度，按《煤矿安全规程》取h 5=1800 mm ；h 7----管子悬吊件总高度，取h 7=1000 mm ； m----导电弓子距管子边缘间距，取m=470 mm ； D----压气管法兰盘直径，D=230 mm ； b 2----轨道中线与巷道中线间距b 2=B/2-C-A 1/2=3800/2-940-1060/2=430 mm 。
因此 1688)4302/230470360(190020010001800h 223=+++--++≥按人行高度要求确定h 3由公式 223)j (h 1800h ---+≥R R b 确定，式中 j---距巷道壁的距离。
取j=200 mm因此1151)2001900(19002001800h 223=---+≥ mm综上计算，确定本巷道壁高为h 3=1700 mm 。
巷道高度H=h 3-h b +h 0=1700-200+1900=3400 mm 。
4. 确定巷道净断面面积S 和净周长P净断面积由公式 )39.0(2h B B S += 确定，式中h 2--道渣面以上巷道墙高，h 2=h 3-h b =1700-200=1500 mm 。
故净断面积S=3800（0.39×3800+1500）=11.4 m 2净周长 m 12.81500238002.572h 2.57B P 2=⨯+⨯=+=（五）验算风速已知通过大巷风量Q=40m 3/s ，允许最大风量V max =8 m 3/s 代入公式 m/s 8/m 5.34.1140<===s S Q v因此验算结果满足规定，设计满足安全规定，可以使用。
（六）选择支护参数本巷道服务年限为65年，且作为运输的主巷道，因此用支护较好的锚喷支护。
巷道净宽为3.8 m ，取支护参数如下：锚喷支护参数（七）确定水沟参数水沟参数选取如下： 1.水沟设置在人行道一侧。
2.平巷水沟坡度一般取0.3%到0.5% ，现采用坡度为0.3%。
3.水沟形状采用矩形4.该巷道水沟采用混凝土浇筑。
5.由最大流水量200 m 3/h 查表得：水沟规格和材料消耗（八）确定巷道掘进断面尺寸1. 巷道设计掘进宽度 B 1=B+2T 1其中 T 1为喷射混凝土喷层厚度，取100 mm B 1=B+2T 1=3800+2×100=4000 mm2.巷道计算掘进宽度 B 2=B 1+2δ其中 δ为允许超挖误差，一般规定为75 mm B 2=B 1+2δ=4000+150=4150 mm3.巷道设计掘进高度H 1=H+h b +T 1其中H 为巷道高度，已算出为3400 mmH 1=H+h b +T 1=3400+200+100=3700 mm4.巷道计算掘进高度H 2=H 1+δ H 2=H 1+δ=3700+75=3775 mm5.巷道设计掘进断面面积 S 1=B 1（0.39B 1+h 3）S 1=B 1（0.39B 1+h 3）=4000×（0.39×4000+1700）=13.1 m 36. 巷道计算掘进断面积 S2=B 2（0.39B 2+h 3）S 2=B 2（0.39B 2+h 3）=4150×（0.39×4150+1700）=13.8 m 3（九）编制巷道断面特征表和每米巷道材料消耗量表1. 每米巷道拱与墙计算掘进体积 V 1=S 2×1=13.8×1=13.8 m 32. 每米巷道墙脚计算掘进体积V 3=0.2×(T 1+δ)×1=0.2×(0.1+0.075)×1 =0.04 m 33.每米巷道拱与墙喷射材料消耗V 2=［1.57(B 2-T 1)T 1+2h 3T 1］×1=［1.57（4.15-0.10）×0.10+2×1.70×0.10］×1=0.98 m34.每米巷道墙脚喷射材料消耗V 4=0.2T 1×1=0.2×0.10×1=0.02 m 35. 每米巷道喷射材料消耗（不包括损耗量） V=V 2+V 4=0.98+0.02=1.00 m 36.每米巷道锚杆消耗（仅拱部打锚杆）由公式 M M P N '+'='1)2/(21 确定，式中P 1′--为计算锚杆消耗周长，P 1′=1.57B 2=1.57×4.15=6.6 m ；M 、M ′--锚杆间距、排距，取值为0.8 m 。
故125.48.026.621=⨯='M P ，取为5，故8.138.0152=+⨯='N 根。
7. 锚杆折合重量由公式 []ρ⨯⨯⨯⨯2/)2/(14.3d L N 确定，其中 L-----锚杆长度,取值为2 m ；d ----锚杆直径，d =20mm ;ρ------锚杆材料密度，ρ=7850㎏/3m .折合重量为 ()[]kg 03.6878502/02.014.328.132=⨯⨯⨯⨯8.每排锚杆数每排锚杆数为N ′×0.8=13.8×0.8≈11根。
9.所需树脂药卷每根锚杆孔中放入两个CK2335树脂药卷，每米巷道需要 13.8×2=28个。
10.每米巷道粉刷面积由公式 321.572n S B h =+ 确定，式中B 3----计算净宽，B 3=B 2-2T 1=4.15-0.2=3.952n 2.95.1295.357.1m S =⨯+⨯=巷道断面特征表运输大巷每米工程量及材料消耗（十）绘制巷道断面施工图（1：50）详见手绘施工图第二部分 交岔点设计（一）选择基本数据设计交岔点为单轨分岔巷道与双轨大巷相连，并成60°交角。