矿井井底车场设计方案.docx
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矿井井底车场设计方案
武汉理工大网络教育学院
武汉理工大网络教育学院采矿工程毕业设计(论文)学号:
2
矿井井底车场设计方案
学生姓名:
高明亮
层次:
大专
专业班级:
09秋季
指导教师:
郭晓峰
武汉理工大学太原函授站
武汉理工大学太原学习中心
矿井井底车场设计方案
1窄轨线路
1.1轨道与轨型
窄轨轨道运输是矿井运输的主要方式。
矿井轨道由铺设在巷道底板上的道床、轨枕、钢轨和联结件等组成。
钢轨的型号,简称轨型,是以每米长度的重量(kg/m)表示。
矿用钢轨有15、22、30、38和43kg/m等5种型号。
窄轨铁路的中心距有600、762和900mm等3种轨距。
使用时应根据生产能力、运输设备、使用地点等考虑,具体可参照表5-1选用。
表5-1钢轨型号选择
使用地点
运输设备
钢轨型号/kg•m-1
井底车场
10、14t电机车
30
7.8t电机车
22
运输大巷
10、14t电机车
15
上、下山
1.0t矿车
11~15
平巷
1.5t矿车
15
1.2道岔
1.2.1道岔类别
中华人民共和国煤炭行业标准(MT/T2-95)窄轨铁路道岔有单开、对称、渡线、对称组合、菱形交叉和四轨套线7种。
单开和渡线道岔有右向和左向之分(在平图上分线路沿顺时针方向分出时为右向);沿逆时针方向分出时为左向)。
各种道岔按不同类型分别有2号、3号、4号、5号、6号、7号、8号和10号8种辙叉号数。
不同的辙叉号数配备了4、6、9、12、15、20、25、30、40、50、70m等11种曲线半径;渡线、交叉渡线和对称组合道岔的线路间距,按不同轨距和道岔类型,配有1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2200和2500mm等9种。
1.2.2道岔表示方法
常用的道岔有单开道岔、对称道称、渡线道岔和简易道岔等。
在线路平面图中,岔道通常以单线表示,如图5-1所示,道岔的主线与岔线的线路用粗线绘出。
单线表示此图虽不能表明道岔的结构及布置的实际图形,但能表明与线路设计有关的道岔参数,如道岔的外形尺寸(a、b)及辙叉角(α)等,从而简化了设计工作。
1.2.3道岔选择
选用道岔时应从以下几方面考虑:
(1)与基本轨的轨距相适应。
(2)与基本轨的轨型相适应,有时也可和选用比基本轨轨型高一级的型号,但不能选低一级的型号。
(3)与行驶车辆的类别相适应,多数标准道岔都能行驶电机车和矿车,少数标准道岔由于曲线半径过小(等于或小于9m)或辙叉角过大(等于或大于18°55'30"),就只能允许行驶矿车,如ZDK615-2-4、ZDK618-2-6。
(4)与车辆的行驶速度相适应,曲线半径越小,辙叉角越大,允许车辆行驶的速度就越小,如ZDK615-2-4、ZDK618-2-4、ZDK918-3-9等道岔,矿车的行驶速度不行超过1.5m/s。
原煤炭工业部颁布的采区车场标准设计中对道岔选型所作规定如表5-2所列。
表5-2道岔选型表
轨距
/mm
大巷及采区下部车场
采区上中部车场
钢轨/kg•m-1
道岔
钢轨/kg•m-1
道岔
600
18~30
相应轨型
4号道岔
15
主提升相应轨型4、5号道岔。
辅助提升用相应轨型的3、4号道岔
900
30
相应轨型5道岔
18
辅助提升及材料车线用3、4号道岔
根据所采用的轨道类型、轨距、曲线半径、电机车类型、行车速度、行车密度、车辆运行方向、车辆集中控制程度及方式的要求,可选择电动、弹簧或手动的各种型号道岔。
1.3轨距与线路中心距
轨距是指单轨线路上两条钢轨轨头内缘之间的距离。
目前我国矿井采用的标准轨距为600mm、762mm和900mm三种,其中以600mm、和900mm轨距最为常见。
1t固定式矿车、3t底卸式矿车及大巷采用胶带运输时的辅助运输矿车均采用600mm轨距;3t固定式矿车和5t底卸式矿车均采用900mm轨路。
为了线路设计方便,设计图中线路都采用单线表示,即两根轨道的中心线作为线路标志。
单轨线路用单线表示,双轨线路用双线表示。
线路中心距是双轨线路两线距中心线之间的距离,如果以B表示矿车或机车的宽度,δ表示两车内侧的距离,则线路中心距(S)可由下式表示:
S≥B+δ(5-1)
《煤矿安全规程》规定:
在双轨运输巷中(包括弯道)两条铁路中心线间的距离,必须使两列对开列车最突出部分之间的距离不小于0.2m;在采区装载点,两列车车体的最突出部分之间的距离,不得小于0.7m;在矿车摘挂钩点地点,两列列车车体最突出部分之间的距离,不得小于1.0m。
为了设计和施工方便,双轨线路有1200mm、1300mm、1400mm、1600mm和1900mm等几中标准中心距。
一般情况下不选用非标准值。
但在双轨曲线巷道(即弯道)中,由于车辆运行时发生外伸和内伸现象,线路中心距一般比直线巷道还加宽一定数值,其值选取可参考表5-3。
表5-3线路中心距
设备类型及有关参数/mm
线路中心距/mm
设备类型
轨距
车宽
直线段
曲线段
机车或底卸式矿车
600
1060
1300
1600
600
1200
1600
1900
900
1360
1600
1900
1t矿车、1.5t矿车
(人力、串车运输)
600
880
1100
1300
600
970
1200
1400
1t矿车、1.5t矿车
(无极绳运输)
600
880
1200
1300
600
970
1200
1400
1.4线路构成与联接
1.5曲线线路
5.1.5.1曲线半径及弯道转角
矿井轨道线路中,采用的曲线均为一段圆弧。
圆弧的半径与车辆行驶速度、车辆轴距有关,其取值可参考表5-4。
表5-4单开道岔非平行、平行线路联接
运输方式
曲线半径
600mm轨距
900mm轨距
机车运输
12、15或20
12、20、25或30
串车运输
6、9或12
9、12或15
人力辅助运输
4、6
9
1.5.2曲线线路外轨抬高和轨距加宽
车辆在弯道上运行时,应将曲线外轨抬高一个值,该值大小与曲线半径、轨距及车辆运行速度有关。
一般900mm轨距时在10~35mm之间;600mm轨距在5~25mm之间。
运行速度越大,曲线半径越小,抬高值越大。
另外曲线段轨距还应较直线段适当加宽,机车运输时,加宽值一般为10~20mm,曲线半径大时取下限;串车运输时,一般取5~10mm。
为了适应外轨抬高与轨距宽,在曲线与直线线路联接时,从直线段某一点开始,同时逐步进行抬高和加宽,到曲线起点外,使抬高和加宽值正好达到规定的数值,这段直线距离称为外轨抬高和轨距加宽的递增(递减)距离,一般取外轨台高值的100~300倍,即外轨抬高的坡度在10~3.3‰之间。
有时也可以在曲线起点开始抬高和加宽,逐渐达到规定的数值。
1.5.3曲线线路轨中心距及巷道加宽
由于车辆在曲线上运行会发生外伸和内伸现象,巷道在曲线外需要加宽,机车运输的曲线巷道外侧加宽200mm,内侧加宽100mm。
双轨线距,在机车运输时,线路中心距加宽值可取300mm;1t矿车串车或人力运输时,一般可取200mm。
双轨线路的线路中心距以及相应巷道加宽的起点,也应从曲线起点以前的直线段开始,为使线路铺设及车辆运行方便,对于机车运输,此段长度L0一般取5m(如图5-3所示),对于1t矿车串车运输取2~5m。
图5-3双轨曲线线距中心距加宽的起点值
对比较次要的巷道,车辆运行很少时,有时也可以不加宽中心距。
直线与曲线之间的过渡均以直线绘出,但在施工时应把线段稍加工成异向曲线,以便行车。
1.6轨道线路联接
轨道线路的联接有单开道岔非平行线路联接、单开道岔平行线路联结、对称道岔线路联结、线路平移等方式,其图示及计算公式见表5-5。
表5-5单开道岔非平行、平行线路联接
名称
图示
计算公式
单开道岔非平行线路联接
β=δ–α
T=Rtan0.5β
m=α+(b+T)sinβ/sinδ
M=bsinα+Rcosα
H=M-Rcos
n=H/sinδ
f=a+bcosα-Rsinα
KP=πα°R/180°
单开
道岔
平行
线路
联接
B=S/tanα
m=Ssinα
T=Rtan0.5β
n=S/sinα-Rtan0.5α
L=α+B+T
C=n-b
KP=πα°R/180°
对称道岔线路联接
B=0.5S/tan0.5α
T=Rtan0.25β
m=0.5S/sin0.5α
b3=bcos0.5α
n=m-T
L=α+B+T
C=n-b
KP=πα°R/360°
线路的平行移动
δ=β-arcsin((2R-S)cosβ/C)
T=Rtan0.5δ
L=2Rsinδ+Ccosδ
m=S1/sinδ
1.7纵面线路的竖曲线联接
1.7.1线路坡度概念
线路两点之间的高差与其水平距离比值的千分值称为线路坡度。
如图5-4所示,AB为一直线段,长度为L,设A点标高为HA,B点标高为HB,两面点高差为ΔH,则ΔH=HB-HA。
图5-4坡度计算示意图
线路坡度
(5-4)
式中i——线路坡度,‰;
γ——线路倾角,(°);
ΔH——高差,m;
L——两点间斜面长度,m。
当线路坡度很小时,cosγ=1,线路坡度
(5-5)
1.7.2矿车的阻力系数
矿车在平直线上运行时的阻力为基本阻力,经过弯道或道岔所增加的阻力为矿车的附后加阻力,各项阻力都可用阻力系数表示。
(1)矿车基本阻力系数
矿车基本阻力系数决定于矿车轴承类型、矿车自重、载重及轨道表面状态等因素,以ω’表示,见表5-6。
表5-6单开道岔非平行、平行线路联接
矿车类型
载重情况
矿车的基本阻力系数ω’
矿车在弯道运行的阻力系数
ω’+ωf
单个矿车
车组
1t矿车
空车
0.0095
0.011
0.013~0.018
重车
0.0075
0.009
0.011~0.015
3t矿车
空车
0.0075
0.009
0.011~0.015
重车
0.0055
0.007
0.008~0.012
由于矿车的新旧程度、铺轨质量、线路维护、线路结构、矿井温度与湿度等因素的影响,ω’经常发生变化,选用时可根据具体情况进行调整,或根据实测确定。
(2)矿车的附后加阻力系数
①弯道附加阻力系数。
矿车在弯道中运行时,除了具有基本阻力系数外,还需附加一弯道附加阻力系数ωf,ωf与弯道半径R有关,弯道R愈小,ωf愈大。
矿车在弯道上运行的阻力系数见表5-6。
②道岔的附加阻力系数。
矿车经过道岔时,阻力增加,并用相应原附加阻力系数表示。
具体的阻力系数可参考有关手册。
1.7.1线路坡度确定。
(1)机车运输坡度
大巷采用电机车运输时,线路坡度应使重列车下行和空列车上行的阻力相等,以充分发挥电机车效能,即应按等阻力坡度设计。
此外尚应考虑排水要求,若排水要求更大的坡度,应满足排水需要,通常取电机车运输的线路坡度为3‰~5‰。
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- 矿井 井底 车场 设计方案
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