《水平岩石巷道交叉点设计》下载

井巷工程课程设计 设计任务书 1、目：水平岩石巷道交叉点设计 2、要求： （1）每组成员要独立完成设计 （2）必须按照的格式完成设计 （3）设计应遵循制图要求， CAD设计要求 （4）设计在一周内完成 目 录 1、断面设计 一、确定巷道断面形状 二、确定巷道断面尺寸 1、计算巷道净宽度B 2、计算巷道拱h。 3、计算巷道壁高 4、计算巷道净断面面积S和净周长P 5、巷道风速验算 6、选择支护参数 7、选择道床参数 8、计算巷道掘进断面尺寸 三、布置巷道内水沟和管线 2、交叉点设计 一、选型基本数据 二、平面交岔点尺寸的计算 三、计算巷道掘进工程和材料消耗量 3、巷道设计绘图 一、断面设计 （1）​ 确定巷道断面形状 根据设计要求和《煤矿安全规程》规定，设计巷道要满足安全和生产要求所以本设计采用600mm轨距双轨运输大巷，其净宽应在3m以上，且穿过中等稳定岩层，采用料石砌碹支护，半圆拱形断面，且墙壁高取1800mm，设计时不降墙高，交叉点采用单开，其设计如下： （2）​ 确定巷道断面尺寸 1 、计算巷道净宽度B 由于本设计采用的是 XK 8－６／１１０Ａ电机车所以巷道设计要求的如下基本数据：宽 =1060mm，高h=1550mm；1.5t矿车宽1050mm，高1150mm。 取巷道人行道宽c=840mm，非人行道一侧宽第一断面a=400mm，第二断面a=300mm，第三断面a=500m。又根据表6 – 2双轨中线距b=1300mm 则电机车之间的距离为： 1300-（1054/2+1054/2）=246mm＞200mm符合安全要求。 第一断面巷道净宽度： B1= +b+ =（400+1054/2）+1300+（1054/2+840）=927+1300+1367=3594mm 为了设计的简便我们取B1=3600mm 第二断面巷道净宽度： B2= +b+ =（300+1054/2）+1300+（1054/2+840）=827+1300+1367=3500mm 第三断面巷道净宽度： B3= +b+ =（500+1054/2）+1300+（1054/2+840）=1027+1300+1367=3700mm 2、计算巷道拱h。 本设计拱形采用半圆形根据几何性质我们可以求半圆拱形巷道拱高 第一断面巷道拱高 h。=B/2=3594/2=1797mm，其半径R=h。=1800mm。 第二断面巷道拱高 h。=B/2=3500/2=1750mm，其半径R=h。=1750mm。 第三断面巷道拱高 h。=B/2=3700/2=1850mm，其半径R=h。=1850mm。 3、 计算巷道壁高 ①按架线电机车导电弓子计算 + - 式中 —轨面起电机车架线高度，按《煤矿安全规程》规定，取 =2000mm； —道床总高度。根据表6-6选24㎏/m 的钢轨，又根据表6-7得 =360mm，道碴高度 =200mm； n—导电弓子距拱璧 的安全距离，取n=300mm； K—导电弓子宽度之半，K=718/2=359mm，取K=360mm； --轨道中线与巷道中线距离， 第一断面： =B/2- =3600/2-927=873mm。 2000+360- =1502mm 第二断面： b1=B/2-a1=3500/2-827=723≈720 mm H3≥2000+360- =1684.4 mm 第三断面： b1=B/2-a1=3700/2-1030=820 mm H3≥2000+360- =1355 mm ②按管道装设计算 ，即： 式中 —碴面至管子底高度，按《煤矿安全规程》规定取 =1800mm； —管子悬吊件总高度，取 =900mm； m—导电弓子距管子距离，取m=300mm； —轨道中线与巷道中线距离， 第一断面： =3600/2-1367=433mm。 1800+900+200- =1612mm 第二断面： =3500/2-1367=383m 1800+900+200- =1708 第三断面： =3700/2-1367=483 1800+900+200- =1891 ③按人行高度计算 即： 1800+ 式中j – 距巷道璧的距离，距璧j处巷道有效高度不小于1800mm， j 100mm，一般取j=200mm。 在第一巷道： 1800+200- 1175mm 在第二巷道： 1800+200- 1188mm 在第三巷道： 1800+200- 1163mm 根据上述计算，按管道要求且考虑一定富余量，确定巷道璧高 1800mm故巷道高: 第一断面： H= 1800-200+1800=3400mm。 第二断面： H= 1800-200+1750=3350 mm 第三断面： H= 1800-200+1850=3450 mm 4 、计算巷道净断面面积S和净周长P（根据表6-12） S=B(0.39B+ ) 式中 —道碴面以上巷道璧高 = 1800-200=1600mm。 第一断面： S=3600×（0.39×3600+1600） =10.8㎡ P=2.57B+2 =2.57×3600+2×1600 =12.5m 第二断面： S=3500（0.39×3500+1600） =10.38㎡ P=2.57×3500+2×1600=12.83m 第三断面： S=3700×（0.39×3700+1600） =11.26㎡ P=2.57×3700+2×1600=13.38m 5、巷道风速验算 巷道的通风量是根据矿井生产通风网络计算而得，通风量确定后，断面越小风速越大。风速大，即会扬起岩粉煤尘，损害工人身体健康，影响工作效率，又会引起瓦斯煤尘爆炸事故。《煤矿安全规程》规定的巷道允许最高风速如表6-4所列。但是，按《煤矿工业设计》规定：矿井主要进风巷的风速一般不大于6m/s，以满足矿井增产和经济风速的要求。所以设计的巷道净断面，必须进行风速验算，即 V=Q/S V—通过巷道的风速，m/s Q—设计要求通过巷道的通风量， /s S—巷道的净断面面积，㎡ —巷道允许通过的最大风速m/s 根据煤矿最大风量表可知 =8m/s，我们可以根据本矿要求的最大风量和巷道断面求出煤矿的供风量 6 、选择支护参数 根据巷道净宽3.6m、3.5m、3.7m。穿过中等稳定岩层即属Ⅲ类围岩，该采用砌碹支护，据表6-10。 f=4-6，砌碹厚度d=T=300mm。 7、 选择道床参数 根据巷道的运输设备，已选用24㎞/m钢轨，其道床参数 =360mm ， =200mm，道碴面至轨道面高度 = =360-200=160mm。故选用钢筋混凝土轨枕。 8、计算巷道掘进断面尺寸（根据表6-12） 第一断面： 巷道设计掘进宽度 B1=B+2T=3600+2×300=4200mm 巷道计算掘进宽度 B2=B1+2 =4200+2×75=4350mm 巷道时间掘进高度 H1=H+hb+T=3400+200+300=3900mm 巷道计算掘进高度 H2=H1+ =3900+75=3975mm 巷道设计掘进断面面积 S1=B1(0.39B1+h3) =4200×（0.39×4200+1800）=14.5㎡ 巷道计算掘进断面面积 S2=B2(0.39B2+h3) =4350×（0.39×4350+1800）=15.3㎡ 第二断面： 巷道设计掘进宽度 B1=B+2T=3500+2×300=4100mm 巷道计算掘进宽度 B2=B1+2 =4100+2×75=4250mm 巷道时间掘进高度 H1=H+hb+T=3350+200+300=3850mm 巷道计算掘进高度 H2=H1+ =3850+75=3925mm 巷道设计掘进断面面积 S1=B1(0.39B1+h3) =4100×（0.39×4100+1800）=13.94㎡ 巷道计算掘进断面面积 S2=B2(0.39B2+h3) =4250×（0.39×4250+1800）=14.7㎡ 第三断面 巷道设计掘进宽度 B1=B+2T=3700+2×300=4300mm 巷道计算掘进宽度 B2=B1+2 =4300+2×75=4450mm 巷道时间掘进高度 H1=H+hb+T=3450+200+300=3950mm 巷道计算掘进高度 H2=H1+ =3950+75=4025mm 巷道设计掘进断面面积 S1=B1(0.39B1+h3) =4300×（0.39×4300+1800）=14.96㎡ 巷道计算掘进断面面积 S2=B2(0.39B2+h3) =4450×（0.39×4450+1800）=15.74㎡ （3）​ 布置巷道内水沟和管线 已知通过该断面的涌水量为160m²/h，采用0.3%的水沟坡度，根据表6-15，确定水沟深400mm、宽400mm，净断面积0.16m²，掘进断面面积0.203m²，每米水沟盖板用钢筋1.633kg、混凝土0.0276m³。 二、交岔点设计 由设计要求可知煤矿井底车场，采用XK8-6/110A型蓄电池机电车运输，在一个双轨单侧交岔点处要求支巷对主巷的转角为45°，选用的岔型号DK625-5-15岔道的曲线半径为20m，支岔点系用料石砌碹支护。 （一）选型基本数据 已知：巷道断面为半圆拱形，其I-I断面：B1=3600mm，b1=930mm ；Ⅱ-Ⅱ断面:B2=3500mm，b2=830mm；Ⅲ-Ⅲ断面:B3=3700mm，b3=1030mm查表可以知道a=3251mm，b=4149mm，α=11°25′16″ （二）平面交岔点尺寸的计算 计算O点到道岔中心的横轴长度D，和纵轴长度H： D=bcosα-Rsinα =4149×cos11°25′16″-20000×sin11°25′16″ =106.02mm H=Rcosα+bsinα =20000×cos11°25′16″+4149×sin11°25′16″=19600+821.50=20421.50mm 计算夹角 =arcos =arcos =24°47′38″ 从柱墩到岔心的距离 L1=（R+b3）sin +D =（20000+1030）sin +106.02=8925mm 解直角三角形△TNM得 TN=B3cos +50+B2 =3700cos24°47′38″+50+3500 =6909mm NM= B3 sin =3700× sin24°47′38″ =1551.61mm TM= = =7081.08mm TM断面面积 S= TM (0.39 TM + ) =7081.1（0.39×7081.1+1600） =30.89 TM断面周长 P=2.57TM+2 =2.57×70811+2×1600 =21.40 从柱墩面刀基本轨起点的距离 L1= l1+a=8925+3251=12176mm 由于设计断面巷道为双轨单侧且选用的1.5t的机车所以由常理我们选斜墙斜率i=0.3 则： L0=(TN-B1)/i =(6909-3600)/0.3=11030 Y=l1-l0-NM =12172-11030-1551.61=409.61 设计要求支巷对主巷的转角为45°，故从道岔道起的弯道转角为： α1=δ-α=45°-11°25′16″=33°34′44″ 巷道长度为 L=Rα1π/180° =2000×33°34′44″=11720.90 通过绘图和计算可得出交叉点断面变化特征如下，交叉点变化断面特征计算结果： 断面号 净宽 墙高 拱高 全高 壁厚 拱厚 1 3600 1800 1800 3600 300 300 2 4000 1800 2000 3800 300 300 3 4400 1800 2200 4000 300 300 4 4800 1800 2400 4200 300 300 5 5200 1800 2600 4400 300 300 6 5600 1800 2800 4600 300 300 7 6000 1800 3000 4800 300 300 8 6400 1800 3200 5000 300 300 9 6909 1800 3454.5 5254.5 300 300 TM 7081 1800 3540.5 5340.5 300 300 (三)计算巷道掘进工程和材料消耗量 根据表6-21知 第一断面每米巷道拱与墙计算掘进体积 V= S2×1=15.3×1=15.3m 第二断面每米巷道拱与墙计算掘进体积 V= S2×1=14.7×1=14.7m 第三断面每米巷道拱与墙计算掘进体积 V= S2×1=15.74×1=15.74m 每米砌碹巷道砌拱所需材料 [B取3600，3500，3700] 第一断面： V1=1.579(B+T`）T` =1.57×（3600+300）×300 =1.57×（3.6+0.3）×0.3=1.84m³ 第二断面： V1=1.579(B+T`）T =1.57×（3500+300）×300 =1.57×（3.5+0.3）×0.3=1.79m³ 第三断面： V1=1.579(B+T`）T =1.57×（3700+300）×300 =1.57×（3.7+0.3）×0.3=1.89m³ 每米砌壁所需材料 V`2=2h3T` =2×1800×300=2×1.8×0.3=1.08m³ 每米基础所需材料 V3`=(m1+m2)T`+m1e =0.75×0.3+0.5×0.05=0.225+0.025=0.25 m³ 无水沟每米填充所需材料 V4`=2(m1+m2+T`+2r)Q =2（0.5+0.25+0.3+2×0.100）×0.075=0.1875 m³ 第一断面每米填充所需材料 V4`=1.27×4.35×0.075+2×1.6×0.075+0.1875 =0.415+0.24+0.1875 =0.8425 m³ 第二断面每米填充所需材料 V4``=1.27×4.25×0.075+2×1.6×0.075+0.1875 =0.405+0.24+0.1875 =0.8325 m³ 第三断面每米填充所需材料 V4``=1.27×0.075×4.45+2×1.6×0.075+0.1875 =0.424+0.24+0.1875 =0.8514 m³ 有水沟每米充填基础所需材料 V`4= Q=(0.5+0.25×2+2×0.3+3×0.05) ×0.075=0.141 m³ 每米基础掘进体积 V`0=(m1+Q)(T+Q+e)+(m2+Q)(T`+2Q) =(0.5+0.075) ×(0.3+0.075+0.05)+(0.25+0.075) ×(0.3+2×0.075) =0.575×0.38+0.325×0.45 =0.365 m³ 第一断面每米砌碹巷道计算掘进体积 V`=S2+V`0=15.3+0.365=15.7 m³ 第一断面每米砌碹巷道粉面积 h2=h1+h=1.6m Sa`=1.57B+2h2=1.57×3.6+2×1.69=8.86㎡ 第二断面每米碹巷道计算掘进体积 V`=S2+V0`=14.7+0.365m³=15.065m³ 第二断面每米砌碹巷道粉刷面积 Sa =1.57B+2h2=1.57×3.5+2×h6=8.70㎡ 第三断面每米砌碹巷道计算掘进体积 V`=S2+V`=15.96+0.365=16.325m³ 第三断面每米砌碹巷道粉刷面积 Sa`=1.57B+2h2=1.57×3.7+2×1.6=9.01㎡ 拱材料消耗量： 第一断面： Q= V1 ×L=1.84×0.41=0.76 m³ 第二断面： Q= V1 ×L=1.79×2.00=3.58 m³ 第三断面： Q= V1 ×L=1.89×2.00=3.78 m³ 墙壁材料消耗量：Q= V`2 ×L 第一断面： Q= V`2 ×L=1.08×0.41=0.45 m³ 第二断面： Q= V`2 ×L=1.08×2.00=2.16 m³ 第三断面： Q= V`2 ×L=1.08×2.00=2.16 m³ 基础材料消耗量：Q= V3`× L 第一断面： Q= V3`× L=0.25×0.41=0.103 m³ 第二断面： Q= V3`× L=0.25×2.00=0.5 m³ 第三断面： Q= V3`× L=0.25×2.00=0.5 m³ 填充材料消耗量：Q= V4×L 第一断面： Q= V4`×L=0.8425×0.４1=0.350 m³ 第二断面： Q= V4``× L=0.8325×2.00=1.665m³ 第三断面： Q= V4``× L=0.8514×2.00=1.703m³ 由于设计要求我们设计如下字母代表各自的参数 项目 公 式 符号及适用数据 净体积、掘进体积或基础掘进体积/m³ S1、S2、S3、S4—分别为交岔点各断面在图中所示位置之净面积，掘进断面面积或基础掘进断面面积，㎡； L—为交岔点断面变化长度，m； g—为2-2或3-3正常断面之长度，一般g取2m； K—为调整系数，三心拱，K=1.04，半圆拱K=1.0； Y—基本轨起点至变化断面起点之距离，m 拱顶 砌筑 体积/m³ S1、S2、S3、S4—分别为各断面的砌筑面积，㎡； V’—为交岔点迎面砌筑，m³； S‘2、S’3、S‘4—分别为2-2、3-3、4-4断面拱顶部分净断面面积，㎡； T—为迎面砌筑厚度，m 两边墙砌筑体积/m³ S2-1、S2-2、S2-3、S2-4—分别为各断面两边墙但砌筑面积，㎡ 两边基础 砌筑体积/m³ S3-1、S3-2、S3-3、S3-4—分别为各断面两边基础的砌筑面积，㎡ 充填体积/m³ S4-1、S4-2、S4-3、S4-4—分别为各断面充填面积，㎡ 粉刷面积/m² L1、L2、L3、L4—分别为断面的周长，m 交岔点工程量及主要材料消耗量可由公式 得 净断面体积： = 掘进断面体积： = m³ 拱消耗材料： m³ V= 填充消耗材料： = m³ 两边基础砌筑材料消耗： 由公式，可算出交叉点的工程量计主要材料消耗量，其结果如下： 交叉点工程量及主要材料消耗量 顺序 断面∕㎡ 长度∕m 体积∕m³ 材料消耗量∕m³ 净 掘进 净 掘进 拱 墙 基础 填充 柱墩 1 10.8 15.3 0.41 4.43 6.28 0.76 0.45 0.103 0.350 2 30.89 33.4 9.34 277.69 325.04 79.10 10.09 2.335 23.44 3 10.38 14.7 2.00 20.76 29.4 3.58 2.16 0.5 1.665 4.0 4 11.26 15.74 2.00 22.52 31.48 37.8 2.16 0.5 1.703 合计 325.31 392.2 121.24 14.86 3.438 27.158