圆弧拱形断面在巷道设计中的应用枣庄矿务局甘霖矿王导礼圆弧拱形断面近几年在我矿得到广泛应用,并取得良好效果。一、设计应用概况我矿自1975年开始应用圆弧拱形断面,最初在采区上下山、中部车场、绞车房、变电所等巷道碉室中采用,效果较好。后来,在水平延深设计中的暗斜井、井底车场、水平大巷、三角交岔点、水仓、翻车机酮室等主要巷道和碉室中也采用了圆弧拱形断面。支护形式有光爆锚喷、料石砌碳等,断面积一般在6一8m2。其中井底车场三角漩岔,净宽675m、净高3sm,净断面积2134m2,矢跨比为z/4,砌漩支护;最大的双轨翻车机响室,净宽7lm、净高44米,净断面2676m2,矢跨比为1/3,350mm厚的混凝土支护,施工中改用300mm厚的料石砌碰,壁后充填IO0mm厚的混凝土,围岩是中硬页岩。自1981年以来,未发现变形,后来逐步推广,圆弧拱形的巷道、啊室约9800m。及优缺点通过几年的实践,我们认为圆弧拱形断面的适用范围较广,在开拓、准备、回采巷道中均可应用,要求围岩硬度系数f=4~6以上即可。我矿一般应用在页岩、石灰岩和砂岩中,用于开拓巷道的有砌碳支护和锚喷支护;用于准备、回采巷道的大部分为锚喷支护。实践证明,圆弧拱形断面与半圆拱相比,在宽度相同时,可降低巷道的高度、提高断面的利用率,便于安全施工,但受力情况稍差;与三心拱相比,设计计算简便、施工形状易掌握,如果砌碳时,破胎容易加工和漩拱施工也容易,受力状态较好,巷道顶压较大时也不易开裂。其缺点是在施工中,拱基角处不好处理,如接茬不严,容易裂缝。我们采取的措施是,掘进时,少装药、轻放炮,避免拱基角处超挖;喷射混凝土时,适当加厚,形成圆弧状,砌漩时,要用直角梯形料石,接好茬,充填密实。三、断面设计1拱高选择及有关尺寸的计算:根据巷道的围岩性质和不同用途,选择拱高。我矿常用的矢跨比为1/3、13/5、14/三种。其有关尺寸计算公式详见附表及图1。图1息附表拱h。“}半R径。·{面S积…圆J;”拱:长1··,}·{…i……{…{〕)…)……)…)……{…))…注:B为巷道宽…。…{):………)2墙高的计算:一般从电机车架线、管道安设和行人安全三个方面考虑,取其最大值作为设计墙高。设:hZ为巷道底板至拱基线的高度;h:为轨面至架线的高度,h。为轨面至底板的高度;hb为道碴面至底板的高度;h。为拱高;R为拱半径,K为架线导电弓之一半;e】为架线至巷道中心线的距离;eZ为双轨断面中架线至巷道中心线的距离;n为管道所需高度;D为管道所需的宽度。单位均为mm。(1)按架线要求计算墙高:采用架线电机车运输时,要求导电弓与拱壁最小间距不小于20mm,其计算公式如下(见图2)。hZ)h。+h。+R一h。一了(R一200)名一(K+e,),(2)按管道的安设情况计算墙高:采用架线电机车运输,巷道内安设管道时,要求导电弓与管道的间距不小于30Omm,且管道下面满足18oomm的人行高度。其计算公式如下(见图)3。单勃断面:h:)1500+hb+n+R一h。-一训RZ一(K+300+D一e,)2双轨断面:hZ)1500+hb+n+R一h。一一了RZ一(K+300+D+e,)2(3)按行人要求计算墙高:要求巷道行人一侧距墙壁10Omm处,道碴面至拱壁的高度不小于180Omm,计算公式如下(见图4)。hZ笋1800+hb+R一h。一了RZ一(0。SB一100)2(下转第12页)13边界时,可以依靠最底部的骨干顺槽再做上水、电供应不及时;工时利用率低(如房山山去找煤,重新布置巷道,使采区生产有回矿水采区每班开时间平均283小时;四望旋的余地。嶂一矿每天开时间仅为2一3小时);工人4关于建设一个水采采区的投资:以房操作水平低;以及设备维修不及时、机械故山矿为例,第一水平(1975年6月~2977年障多等。这些因素都影响了水采的技术经济6月)投资430万元,其中矿建(主要是井效果。下碉室工程)751万元、土建(三个临时沉2无烟煤水采降低了块煤率:如房山淀池和变电站部分建筑)201万元、设备购矿早采时25mm以上的块煤占01~16%,而置1263万元、安装费(包括管材、型钢、电水采后块煤率下降到6~7%。此外,无烟煤缆)2128万元;第二水采区(2979年7月一的比重大,合理的脱水工艺还在积极进行试1980年底)投资4605万元,其中矿建(碉验。一般说,只靠沉淀池脱水,在产量大的室)3779万元、土建(井口泵房)41万元、情况下很难避免煤泥流失,并造成外运困设备购置1196万元、安装费2983万元;脱难。由于块煤率低和煤泥问题,造成产值降水楼(包括龙门吊和沉淀池)投资465万低。但是我们认为,通过试验,比重大的无元,其中土建25997万元、设备购置20216烟煤脱水是可以解决的,不过块煤率降低是万元、安装费8161万元,其他28万元。难免的。参照上述采区投资情况,在不稳定煤层3薄硬煤层开采问题:薄硬煤层水采条件下,井下建立一个采区(包括地面建立效果较差,主要是小时落煤能力低、消耗电相应沉淀池)估计投资为500万元。井下建立能多。如房山矿+61水平四石门n槽为急倾两个水采区,地面建立脱水厂,总投资大约斜煤层,煤层厚度不足lm,而且硬度大为1300万元。如果地面建选煤厂、井下建两(f=15以上),当高压供水压力在105一个水采区,估计总投资(主要是设备)为1700170kg/emZ、水量在200一230m8/h时,小时万元左右,大致相当于两套综采工作面的设落煤能力仅为03,、05t。对于这种类型的煤备投资。所取得的好处是实现了不稳定煤层层应进行新的工艺探索。的机械化开采和为改变这种条件矿井的亏损综上所述,水力采煤对不稳定煤层的开状况创造了条件。采有着较好的适应性,和相同条件下的早采四、不稳定煤层水采目前存在的一些问落垛相比,它具有产量高、效率高、回采率题高、劳动条件好和比较安全等优点,所以水1生产技术管理上的问题较多:目前力采煤是实现不稳定煤层机械化开采的一种普遍存在的生产管理问题有调度不灵,车、有效途径。(上接第13页)l一{尸一以/一~、、卜散尹夕卜只牙川卜、升多/日日__执而水一一漏r习局水平l}日l水平一甲ll尸,}”}/}乎盂l底板水平图2图4
