交岔点设计指导书doc讲解.docx
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交岔点设计指导书doc讲解
三、交岔点设计
交岔点设计包括平面尺寸、断面形状和尺寸和工程量、材料消耗量等内容。
㈠平面尺寸的确定
确定交岔点平面尺寸,就是要定出交岔点扩大断面的起点和柱墩的位置,即交岔点斜墙的起点至柱墩的长度,定出交岔点最大断面处的宽度,并计算出交岔点单项工程的长度。
这些尺寸主要取决于通过交岔点的运输设备类型、运输线路布置的型式、道岔型号以及行人和安全间隙的要求,所以在设计前,应首先确定各条巷道的断面及主巷与支巷的关系,并以下述条件作为设计交岔点平面尺寸的已知条件:
所选道岔的a、b、a值,支巷对主巷的转角
;各条巷道的净宽度、B1、B2、B3及其轨道中心线至柱墩一侧边墙的距离b1,b2、b3。
此外,尚需确定往墩的宽度(一般取500mm),轨道的曲率半径R。
交岔点的种类很多,在表8-2中列出了六类交岔点的计算图和计算公式。
其中第一类、第四类和第五类是基本的,其他类型可视为这三类的变换或组合。
因此下面只讨论第一类交岔点的计算。
1.单轨巷道单侧分岔点(图8-58)
图8-58单轨巷道单侧分岔点平面尺寸计算图
a—辙岔中心至道岔起点的距离;b—辙岔中心至道岔终点的距离;L—道岔长度
首先,应根据前述己知条件求曲线半径的曲率中心O的位置,以便以O为圆心、R为半径定出弯道的位置。
O点的位置距离基本轨起点的横轴长度为J,距基本轨中心线的纵轴长度为H,可如下求得:
(8-25)
(8-26)
从曲率中心O到支巷起点T联一直线,此OT线与O到主巷轨道中心线的垂线之夹角为θ,其值为:
(8-27)
注意:
此处之θ角不是原来规定的巷道转角
。
基本轨起点(预定为变断面起点)至变断面(斜墙)终点的水平距离为P:
(8-28)为了计算交岔点最大断面宽度TM,需解直角三角形MTN:
(8-29)
而NM=B3sinθ(8-30)
(8-31)
于是,自基本轨起点至柱墩的距离:
(8-32)
为了计算交岔点的断面变化,需确定斜墙TQ的斜率i,其方法是先按预定的斜墙起点(变断面起点)求算斜率i0,然后选用与它最相近的固定斜率i即:
(8-33)
根据i0值的大小,选取i为0.2或0.25或0.3,个别情形可取0.15。
确定了斜墙的斜率后,便可反算定出确定的斜墙(变断面)的起点Q(Q点可在Q0右边或左边)及交岔点扩大断面部分的长度:
(8-344)
于是,变断面(断面加宽)的起点至基本轨起点的距离Y:
Y=P-L0(8-35)
Q点在Q0点之右,Y值为正,在Q0点之左,Y值为负。
交岔点工程的计算长度L,是从基本轨起点算起,至柱墩M点再延长2000㎜,于是
L=L2+2000(8-36)
在支巷处,交岔点的终点应取为从柱墩面算起,沿轨道中心线2000mm处,也可近似
的按直墙2000mm计算。
㈡交岔点的中间断面
1.交岔点各中间断面的宽度,取决于通过它的运输设备的尺寸、道岔型号、线路联接系统的类型、行人及错车的安全要求。
2.考虑到运输设备通过弯道和道岔时边角会外伸,与直线段巷道相比,文岔点道岔处的中间断面应加宽,加宽要点如下:
1)单轨巷道单侧分岔点:
在弯道内侧加宽100㎜。
其外侧因外伸值不大,可不再加宽,但若安全间隙很小,则应加宽200㎜。
加宽范围为道岔转辙中心(理论中心)左边5m和右边1m。
2)双轨巷道单侧分岔点,在怠岔转辙中心前5m一段,双轨中心线距应加宽200mm或200mm以上,并在其左、右各设置5m过渡线段,因而在此范围内,巷道外侧也要相应加宽。
3)双轨巷道单侧分岔分支点,在道岔转辙中心前5m一段,双轨中心线距应加宽
300㎜或300㎜以上,并在其左设置5m过渡线,因而在此范围内,巷道外侧也要相应加宽。
4)单轨巷道对称分岔点,两侧均应加宽。
5)双轨巷道分支点,从弯道曲率中心向右开始加宽200mm或200m以上,并在其左设置5m过渡线,因而在此范围内,巷道外侧也要相应加宽。
6)双轨巷道对称分支点,从弯道曲率中心向左3m段,两轨中心线均应分别向外移动200mm或更多,即双轨中心线加宽400mm或更多,并在其左也设置5m过渡线段,巷道也就要相应加宽。
3.为了施工方便和减少通风阻力,在井底车场交岔点内,一般应不改变双轨中心线距及巷道断面(指边墙加宽做成台阶状),这样,在设计交岔点时,中间断面应选用标准设计图册中相应的曲线段的断面(即参考运输出备通过弯道或道岔时边角外伸,双轨中心线距及巷道宽度已加宽的断面)。
4.交岔点中间断面斜墙侧,按选用的斜率i每米巷道递加i米。
若交岔点采用砌碹支护,则每米架设一架的碹胎宽度,亦应递加i米。
5.交岔点中间断面(扩大部分)拱高的确定方法与一般巷道相同。
然而,由于各中间断面的拱高将随净宽的递增而升高。
为了提高断面利用率,减少掘、支工程量,在满足安全、生产与技术要求的条件下,可将中间断面的墙高相应递减;也可采用调整拱形改变拱高的办法(锚喷支护交岔点采用此法较为方便),使巷道全高的增加幅度不过大(图8-59)。
降低后的墙高或调整后的拱高,在T、N、M三点处应相同。
这几处的巷道断面仍应保证运输设备、行人及管线装设应有的安全间隙和距离,故必须按第三章中所述方法和公式对墙高进行验算。
设变断面部分起点处墙高为hB1,降低后最低处墙高为hTN,则墙高降低的斜率
为:
(8-37)
有了
值,便可求得每米墙高递减值。
T、N、M三点处墙高均是hTM,hTM与以B2、B3为净宽的巷道的墙高hB1、hB3,的差值宜在200~500mm。
如果
值过大,对碹体施工和安全都不理想;
值过小,则降低墙高的意义不大。
在生产中,为了施工方便,往往采取不降低墙高的做法。
图8-59交岔点墙高、拱高降低示意图
a—降低墙高;b—降低拱高
图8-60交岔点工程量计算示意图
㈢交岔点支护厚度的确定
锚喷支护交岔点属于《煤矿井巷工程锚杆、喷浆、喷射混疑土支护设计试行规范》规定的加强支护工程,因此其锚喷参数口按大断面最大宽度TM选取上限值。
分支巷道加强支护的长度,自柱墩起3~5m(计算交岔点工程长度时,仍取为2m)。
对于砌碹交岔点,巷道净宽度是由小到大渐变的,为便于施工和保证质量,在巷道宽度变化的长度内,按最大宽度选取拱壁厚度。
分支巷道拱壁厚度,按各自的净宽度选取。
柱墩的宽没一般为500mm,长度视岩石条件、支护方式及巷道转角而定,一般为1~3m,通常取2m。
对光面爆破完整地保留了原岩体的柱墩,可按支护厚度考虑,不另加长度。
㈣交岔点工程量及材料消耗量计算
交岔点工程量计算的范围,一般是从基本轨起点至柱墩向支巷各延长2m,若斜墙起点在基本轨起点左侧,则应从斜墙起点开始计算,工程量计算方法有两种,一种是将交岔点按不同断面分为几个计算段,求出每段掘进体积,然后相加(包括柱墩);另一种是近似计算,其精度能满足工程需要,在施工中广泛应用,具体算法按图8-60进行。
1.体积计算公式如下:
,m3(8-38)
式中S1、S2、S3、STM——分别为Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ、T-M断面的净断面积、掘进断面积或基础的掘进断面积,㎡;
L1、g、Y——分别为各计算段长度(m)。
其中L1为断面变化段长度;g为支巷延伸长度,一般为2m;Y为基本轨起点至变断面起点的长度。
2.各种材料的消耗量的计算方法与体积计算方法相同,只是将各断面面积S换为相应的该断面每米拱、壁、基础,充填材料消耗量Vl,V2、V3、VTM。
3.柱墩端壁材料消耗量计算公式如下;
,m3(8-39)
式中
、
、
——分别为该断面的拱部掘进断面积,㎡;
T——柱墩端壁厚度,m。
4.粉刷面积计算公式如下:
,㎡(8-40)
式中Sn1、Sn2、Sn3、SnTM——分别为该断面处每米巷道的粉刷面积,㎡;
——柱墩端壁的粉刷面积,㎡,
。
5.锚杆数量,金属网面积的计算方法与粉刷面积计算相同,只是将各断面和端壁的粉刷面积Sn,换为该断面和端壁的锚杆数量N1、N1、N2、N3、NTM和
和金属网面积Sm1、Sm2、Sm3、SmTM、
。
按上述近似计算,柱墩可不再另计算掘进工程量,材料消耗量加3m3即可,也有定为4m8的。
㈤交岔点的作用及作用
1.按1:
1000的比例绘出交岔点平面图。
2.按1:
50的比例绘出主巷、支巷及最大宽度TM处的断面图。
在TM断面图上,大断面是实际尺寸。
两个小断面和柱墩的宽度则是投影尺寸。
作图时所需尺寸可以直接在平面图上量取,无需计算。
3.作出交岔点断面变化特征表,工程量及主要材料消耗量表。
有些设计单位采用固定斜率法定斜墙位置,因而不再列出交岔点断面变化特征表。
四、交岔点设计示例
某矿井底车场一交岔点,主巷是单轨双人行道净宽2700mm的巷道,支巷是单轨净宽2400mm的巷道,采用ZK7-6/250架线式电机车运输,道岔为DK618-4-12单开道岔;设汁要求巷道转角为δ=45°、弯道半径R=15000mm;交岔点穿过f=3的岩石,选用料石砌碹,半圆拱形断面。
根据上述条件,考虑主巷已是双人行道.因而交岔点内不再加宽;交岔点内支巷选用标准设计中的曲线段断面。
参考标准断面图册,决定取B1=B2=2700㎜,b1=b2=1330㎜;B3=2700㎜、b3=1570㎜。
根据交岔点穿过f=3的岩层和交智点各断面净宽度,决定各断面拱壁厚度:
d1=T1=300mm、d2=T2=300mm、d3=T3=300mm。
扩大断面处均为dTM=TTM=465mm。
查表8-1,知DK618-4-12单开道岔的参数α=14º15′、a=3472㎜、b=3328mm,考虑到交岔点可能采用15kg/m钢轨道岔,那就得用DK615-4—12单开道岔,其参数α=14°15′、a=3340㎜、b=3500mm。
为了使所设计的交岔点既能适用18kg/m钢轨的道岔,又能适用15kg/m钢轨的道岔,因此选取组合尺寸,即:
α=14º15′、a=3472㎜、b=3500mm。
㈠设计交岔点平面尺寸
按表8-2中的单轨巷道单侧分岔点公式计算:
=3472+3500cos14º15′-15000sin14º15′=3172㎜
=15000cos14º15′+3500sin14º15′=15400㎜
=
=35º02′
=3172+(15000+1570-2700)sin35º02′=11134㎜
NM=B3sinθ=2700sin35º02′=1550㎜
=2700cos35º02′+500+2700=5412㎜
=
=5630㎜
=
=0.2435
=
=10848㎜
Y=P-L0=11134-10848=286㎜
L1=L0+NM=10848+1550=12398㎜
=11134+1550=12684㎜
设计要求支巷对主巷的转角为45º,故从道岔起的弯道转角为:
α1=δ-α=45º-14º15′=30º45′
弯道长度,
=
=8085㎜
㈡设计交岔点墙高
Ⅰ-Ⅰ断面自底板起的墙高为1900㎜;在TN断面处的墙高定为1400mm,故墙降低斜率为:
即每米墙的降低值为46mm。
TN、TM断面处的堵高定1400mm,是否合理,尚需按第三章中表3-9中方法验算:
1.按架线更求确定墙高h3
=
=1056㎜
式中h4——自轨面起至电机车架线高度,取2200mm,
Hc——底板至轨面高度,取320㎜;
R——半圆拱半径,R=TM/2=5630/2=2815㎜;'
K——电机车导电弓子宽度之半,一般取360㎜;
n——电弓子边缘至拱壁安全间隙,不小于200㎜,取300㎜;
——轨道中线至巷道中线的距离,支巷Ⅲ-Ⅲ断面处轨道中线距拱壁距离小,且其值与TM断面之
相近,故用该值进行验算。
㎜
2.按管道要求确定墙高h3
=
=1130㎜
式中h5——渣面至管子底高度,按《煤矿安全规程》取h5=1800㎜;
h7——为管子悬吊件总高度,取h7=900㎜;
m——为导电弓子距管子的安全间距,取m=300㎜;
D——管子直径,D=200㎜;
hb——底板至渣面高度,180㎜;
——TM断面人行道一侧轨道中心线与巷道中线距离。
㎜
3.按行人要求确定墙高h3
架线电机车运输巷,此项不需验算。
由以上验算可知,原定TM、TN处墙高1400mm能满足安全要求。
交岔点墙的基础深度:
水沟一侧为500mm;另一一侧为250㎜;e值为零。
㈢计算工程量、材料消耗量及绘制交岔点施工图
本交岔点可分为四段,按本节所讲方法进行工程量及材料消耗量的计算,所得数值列于表9-3中。
交岔点的设计图如图8-61所示。
表9-3主要工程量及材料消耗量表
表8-2常用交岔点类型及计算公式
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