水平交叉设计.docx
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水平交叉设计.docx
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水平交叉设计
设计任务书
1、题目:
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)必须按照标准的格式完成设计
(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
(一)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:
(二)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XK8-6/110A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≈720mm
H3≥2000+360-=1684.4mm
第三断面:
b1=B/2-a1=3700/2-1030=820mm
H3≥2000+360-=1355mm
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,
j100mm,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=3350mm
第三断面:
H=1800-200+1850=3450mm
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《煤矿工业设计规范》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㎡
(三)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=B3sin
=3700×sin24°47′38″
=1551.61mm
TM=
=
=7081.08mm
TM断面面积
S=TM(0.39TM+)
=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
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