矿井开采设计 采区车场设计.pptx

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1、2023/5/11 采区车场设计是在批准的采区设计方案的基础上进行的。也即在采区巷道布置图上进行采区车场设计。采区车场设计是根据所选的车场形式，应用前面讲到的线路各种连接系统，然后有机的结合起来，设计出符合工程实际的车场设计图。本章主要内容：按采区车场线路布置的要求及采区巷道布置的具体条件，二者有机的结合，设计车场线路的总平面布置图，并进行线路的闭合计算，确定车场各线段的长度和坡度，结合井巷工程课程所讲的巷道断面设计、交岔点设计，完成采区车场的施工图设计。第1页/共45页2023/5/12第一节 采区上、中部车场设计第二节 采区下部车场设计主要内容第2页/共45页2023/5/13第一节 采区

2、上、中部车场设计第3页/共45页2023/5/14第一节 采区上、中部车场设计 采区车场是采区辅助运输车辆中转的枢纽，巷道较多、断面较大，因此开掘工程量也较大。采区车场设计是采区设计的一个重要组成部分，也是采区施工图设计中的一个重要内容。采区车场施工图设计：主要是进行采区车场内轨道线路的设计。设计原则：轨道线路的设计必须与采区运输方式和运输能力相适应（包括轨型、道岔、曲线半径等），必须保证车场内甩、调车方便，可靠、安全、高效，并尽可能减少车场巷道的开掘工程量和维护量。根据采区巷道布置和围岩性质，采区上部车场可采用甩车场、平车场。而采区中部车场均为甩车场。本节主要讲采区上、中部车场采用甩车场的线

3、路布置。根据甩车场甩入地点不同，甩车场有甩入平巷式、甩入石门式和甩入绕道式三种形式。第4页/共45页2023/5/15工程条件：轨道上山、轨道平巷布置在同一煤层中。线路布置有两种情况：1、甩车口（交岔点处）距轨道平巷较近，且煤层倾角较大，不具备轨道线路直接进入轨道平巷的条件，待甩车线路落平后，设置平面曲线与轨道平巷相连接，车场线路的一部分进入煤层的顶板岩层中。如图21-1所示。线路连接系统各参数如图所示。第一节 采区上、中部车场设计一、甩入平巷式上、中部车场第5页/共45页2023/5/16线路平移距离S为：S=(T+C1+T1)sin(900 )e.式中：e为斜平面交线与轨道中心线之间距；“

4、为平面曲线之转角，取450，以缩短线路长度，若C2太小，可适当减小”值；Lk为单开道岔平行线路连接系统轮廓尺寸；Lh为储车线长度。第一节 采区上、中部车场设计一、甩入平巷式上、中部车场第6页/共45页2023/5/17第一节 采区上、中部车场设计一、甩入平巷式上、中部车场图21-2 双向甩车甩入平巷（双道起坡）第7页/共45页2023/5/182、上山角度较小，为有利于甩车，线路先进入煤层底板，设置反向竖曲线使斜面线路下扎角，此时线路角度大于上山的角度，然后再设置正向竖曲线使线路变平，在连接平面曲线使线路进入轨道平巷，如图21-3所示。为车辆运行可靠，1250，图中lf为反向竖曲线投影长度。第

5、一节 采区上、中部车场设计第8页/共45页2023/5/191、甩入石门式：当轨道上山布置在煤层底板距煤层有一定距离或煤层群开采布置在最下一个煤层中时，常采用甩入石门式布置。如图21-4所示。第一节 采区上、中部车场设计二、甩入石门或绕道式上、中部车场第9页/共45页2023/5/1102、甩入绕道式：当轨道上山布置在顶板岩层中或煤层群开采轨道上山布置在上部煤层中时，常采用甩入绕道式的布置形式，如图21-5所示。对于甩入绕道式上、中部车场，其线路布置原则与前基本相同。上、中部车场的具体形式很多，在此不一一列举。第一节 采区上、中部车场设计一、甩入平巷式上、中部车场第10页/共45页2023/5

6、/111 采区下部车场是连接大巷与轨道上山的一组巷道。因此，它的布置于大巷的线路布置有关。由于下部车场内的部分线路可能要行驶电机车，所以在线路设计和施工的精度上要比上、中部车场要求高。采区下部车场部位一般都设置有采区煤仓，煤仓下口安设有给煤机，通过大巷胶带输送机将煤炭运到井底车场内的井底煤仓。这种情况下采区下部车场线路有绕道线路和下部平车场线路组成。如果大巷采用电机车运输煤炭，采区下部车场线路还包括装车站线路。装车站线路按照装车地点不同，主要分为：大巷装车站、石门装车站和绕道装车站。第二节 采区下部车场设计第11页/共45页2023/5/1121、大巷装车式装车线路 采区生产出的煤炭，集中到采

7、区煤仓后，煤仓与大巷相连，列车在大行内装车，而轨道上山与大巷采用绕道线路和下部平车场线路相连。第二节 采区下部车场设计一、装车站线路 这种下部车场的设计包括：装车站线路设计、绕道线路设计和下部平车场线路设计。图21-6所示为大巷装车式采区下部车场。第12页/共45页2023/5/1131）调度绞车调车装车站线路设计 按调车方式不同，装车站线路线路设计有4种形式，即电机车调车、推车机调车、调度绞车调车和自动滚行调车。前3种装车站线路的坡度与大巷的坡度相同，后1种则按自动滚行坡度设计。下面介绍调度绞车调车的装车站线路布置，图21-6。对于电机车调车、推车机调车与调度绞车调车只是调车动力不同，线路布

8、置是一样的（略）。第二节 采区下部车场设计LZLK1、大巷装车式装车线路 第13页/共45页2023/5/114调度绞车调车的装车站线路：电机车牵引空列车由井底车场驶来，进入装车站的空车储车线4，电机车摘钩，不通过煤仓下口，把已装好的重列车经渡线道岔6拉走，驶向井底车场。在电机车牵引重列车驶出的过程中，把牵引绞车的钢丝绳头一并拉过煤仓下口后摘钩。钢丝绳的钩头挂在空列车上开始顺序装煤，将装好的列车储存在重车储车线5上。调度绞车调车的装车站坡度与大巷坡度相一致，为3-5。装车站线路总长度计算如图21-6所示。计算如下：通过式：LD=LZ+LK+3LX+L1.尽头式：LD=LZ+LK+LDK+L1.

9、式中：LZ、LK分别为重车储车线和空车储车线的长度，m；LZ取一列车的长度，即：LZ=n.Lm.n一般为20-30个。LK取一列车长度nLm与一个机车长Le和3-5m的富裕量之和。即：Lk=Le+n.Lm+(3-5)；L1为溜煤闸门至渡线道岔的长度，m，即：L1=Le+0.5Lm；LX、LDK分别为渡线道岔和单开道岔连接点的长度，m。第二节 采区下部车场设计1）调度绞车调车装车站线路设计第14页/共45页2023/5/1152）自动滚行调车时装车站线路（1）调车方法 由井底车场驶来的列车经通过线1、渡线道岔7，至调车线8停车，机车反向顶推空车入空车储车线4，机车摘钩，由通过线返回，过渡线道岔6

10、，到重车储车线5拉出重车驶向井底车场。自动滚行方向应朝向井底车场方向。第二节 采区下部车场设计第15页/共45页2023/5/1162）自动滚行调车时装车站线路（2）装车站线路参数 调车线长度Ld，包括机车在内应为1列车长，线路坡度i与大巷相同。空车存车线分为两段：LH1段长度为0.5列车长，为上坡段线路，线路坡度i1,一般可取1823；LH2段长度为1列车长，i2为空列车自动行的坡度，一般可取911。第二节 采区下部车场设计第16页/共45页2023/5/1172）自动滚行调车时装车站线路 装车点中心线至阻车器的距离l1，如下图所示。为避免列车对阻车器冲撞，此段坡度取i=0（平坡）。第二节

11、采区下部车场设计第17页/共45页2023/5/1182）自动滚行调车时装车站线路 重车存车线分为两段：LH3及LH4。LH3线段长度为1列车长，i3为重列车自动滚行的坡度，一般取79。LH4不宜超过0.5列车长，i4为重列车上坡段坡度，用它来补偿高差，并防止列车冲过储车线终点。考虑机车需在此牵引重列车，一般不超过5。第二节 采区下部车场设计第18页/共45页2023/5/1192）自动滚行调车时装车站线路装车站线路总长为LD：LD=Ld+2LX+LH1+LH2+LH3+LH4+l1 储车线各段长度和坡度，应结合使用经验，经过线路坡度闭合计算，才能确定。第二节 采区下部车场设计第19页/共45

12、页2023/5/120第二节 采区下部车场设计轨中心距加宽：装车站左、右侧各不小于5 m的巷道内将SS。使两车会交时，突出车体部分间隙 700mm。巷道加宽：装车站左、右侧各大于5 m范围巷道加宽。两侧均设人行道。1、大巷装车式装车线路 第20页/共45页2023/5/121装车站的通过能力：设日生产小时数为ts，则日装车列数为n，n=60ts/(tz+tk).式中：tz为装一列车所需的时间，min，不同的列车时间不同；tk为第一列车驶出装车站到第二列车进入装车站的间隔时间，取4-5min。则年运输量为：ADb.(1+Kg)。式中：T为年工作日数，取330d；m为一列车的矿车数，个；G为一个矿

13、车的载重量，t/个；Kb为运输不均衡系数，取1.15-1.5 ；Kg为矸石系数，决定于采区的矸石量，取0.10-0.15。考虑到运输的不均衡性，装车站的通过能力AD应大于采区的生产能力AC。即：AD=(1.31.5)AC.第二节 采区下部车场设计1、大巷装车式装车线路 第21页/共45页2023/5/1221）尽头式：一个装车点线路联接特点：进石门前，设DX，大巷设单轨平面曲线进石门，石 门内装车。装车站线路长度：LD=L1+L2+L3+2Lk第二节 采区下部车场设计2、石门装车式采区下部车场 L5L1L5L2L3式中：L1为空车线；L2为重车线；L3 为机车段；Lk为单开道岔连接点长度。第2

14、2页/共45页2023/5/1232）尽头式：两个装车点线路联接特点：进石门前，设DX，大巷设单轨平面曲线进石门，石 门内装车。问题：尽头巷道如何通风，如何与“轨上”线路相联。装车站线路长度：LD=2L1+2L2+2L3+Lk+3Lx第二节 采区下部车场设计2、石门装车式采区下部车场 L1L2L1L2L3L3式中：L1为空车线；L2为重车线；L3 为机车段；Lk为单开道岔连接点长度；Lx为渡线道岔连接点长度。第23页/共45页2023/5/124石门装车站，石门的位置应靠近运输机上山，以便设置煤仓。3）下部平车场绕道线路方式一环形绕道第二节 采区下部车场设计2、石门装车式采区下部车场 第24页

15、/共45页2023/5/125第二节 采区下部车场设计2、石门装车式采区下部车场 石门装车站，石门的位置应靠近运输机上山，以便设置煤仓。4）下部平车场绕道线路方式二折返绕道第25页/共45页2023/5/126绕道式装车站装煤点设在与大巷（石门）平行的另一条巷道内。特点：开掘专门的绕道，工程量大。分类：根据位置不同分为：顶板绕道和底板绕道两种。常用后者。根据绕道装车站线路布置 分为：单向绕道、双向绕道 和环形绕道三种方式。第二节 采区下部车场设计3、绕道装车式采区下部车场 第26页/共45页2023/5/127绕道式车场装煤点设在与大巷（石门）平行的另一条巷道内。分为三种方式：1）单向绕道特点

16、：车辆进出只有一个通道，出口方向朝向井底车场。存车线平行于大巷（石门）。线路进入绕道内，单轨变为双轨。绕道尽头通风与大巷相连。调车灵活性差。能力小。2）双向绕道特点：能力大，少用。3）环形绕道特点：能力大，底卸式采用优。3、绕道装车式采区下部车场 第二节 采区下部车场设计第27页/共45页2023/5/1282、绕道线路设计A）绕道位置及其与装车站线路的关系：绕道的位置有两种，其一为顶板绕道，绕道位与大巷的顶板岩层中，适用于煤层倾角在200以上的条件。其二为底板绕道，绕道位于大巷的底板岩层中，适用于煤层倾角小于150的条件。如图21-9所示。与装车站线路的关系：顶板绕道和底板绕道均是在装车站的

17、通过线接轨，为了不使装车时影响到车场绕道的行车，顶板绕道装车站线路的储车线应设在大巷的上侧，而绕道线路应设在下侧；反之，底板绕道的装车站线路应设在大巷的下侧，而绕道线路应设在上侧。B）绕道线路的设计设计要求：在满足材料车、设备车储车的前提条件下，尽量减少绕道的开掘工程量。其布置方式主要取决于下部车场起坡点与大巷之间的距离。绕道储车线有立式、卧式和斜式等几种，如图21-10、图21-11、图21-12所示。第二节 采区下部车场设计二、采区下部车场绕道线路 第28页/共45页2023/5/129第二节 采区下部车场设计图21-9 绕道的位置二、采区下部车场绕道线路 第29页/共45页2023/5/

18、130第二节 采区下部车场设计图21-10 顶板绕道卧式图21-11 底板绕道卧式二、采区下部车场绕道线路 第30页/共45页2023/5/131第二节 采区下部车场设计图21-12 顶板绕道立式 顶板绕道斜式底板绕道立式 底板绕道斜式二、采区下部车场绕道线路 第31页/共45页2023/5/132（1）顶板绕道如图21-13所示，为顶板绕道线路布置。已知：两上山之间距Ls、线路中心距S1、弯道曲线半径R、缓和直线段C、C1、C2、储车线长度LhG和单开道岔连接点线路轮廓尺寸m、LD。求解：x确定车场开口的基本轨起点位置；y 确定起坡点的位置；s确定线路平移距离。由平面关系图得：x=S1/2+

19、R+(LhG Kp C1)+LD+C2+R+m Ls.式中：Ls为煤仓中心线至轨道 上山轨道中心线的距离。第二节 采区下部车场设计第32页/共45页2023/5/133低道起坡点C至大巷通过线的距离为y，为了简化计算，可采用近似计算的方法（其剖面如图21-14所示）。由ABC，先求出BC，然后根据竖曲线参数的确定方法，便可求出OB，则：y=BC+OB-e.BC=(h1cos+h2)/sin.OBTD.式中：e为大巷中心线与通过线轨道中心线之间的距离，m；h1为运输大巷的高度，m；h2为大巷与轨道上山之间的垂直距离，m；TD为低道竖曲线的切线长，m。y=(h1cos+h2)/sin+TD-e.s

20、=y+c1+R.第二节 采区下部车场设计第33页/共45页2023/5/134（2）底板绕道如图21-15所示，为底板绕道的线路布置图已知：已知参数同上图。求解：求得的参数同样为x、y、s。x=Ls+S1/2+R+(LhG-Kp-C1)+LD+C2+T+(T+C+n)cos+m.y=C1+R+s.s=(T+C+n)/sin.第二节 采区下部车场设计第34页/共45页2023/5/135 由上面两图可知，采区下部车场卧式布置的实质：绕道线路与大巷线路的关系为一个单开道岔平移连接点的线路结构，绕道转角的大小取决于平移距离s的大小。顶板绕道因为要跨越大巷，其s一般较大，可取900；底板绕道为了减少工

21、程量，s可小一些，可取450。采区下部车场，除了我们所讲到的卧式车场外，根据采区巷道布置的不同，还有立式、斜式等布置形式，无论哪种形式，其线路结构特点与连接结构原理是一样的，这里就不一一讲述了，同学们可参考有关书籍。第二节 采区下部车场设计第35页/共45页2023/5/136大巷装车式下部车场线路设计示例 煤层倾角100，运输上山和轨道上山均开掘在煤层内；运输机中心线与轨道上山线路中心线间距为20m，大巷距煤层的垂直距离为15m，绕道为底板卧式布置；采区位置不在井田边界；大巷内的线路采用600mm轨距，18kg/m钢轨，1列车有1t矿车30个；轨道上采用15kg/m钢轨，一钩车牵引矿车2-3

22、个。第二节 采区下部车场设计第36页/共45页2023/5/137采区下部车场（卧式底板绕道）示例平面图第二节 采区下部车场设计第37页/共45页2023/5/138采区下部车场（卧式底板绕道）示例坡度图第二节 采区下部车场设计第38页/共45页2023/5/139采区下部车场（卧式底板绕道）示例平面图第二节 采区下部车场设计第39页/共45页2023/5/140 由上面两图可知，采区下部车场卧式布置的实质：绕道线路与大巷线路的关系为一个单开道岔平移连接点的线路结构，绕道转角的大小取决于平移距离s的大小。顶板绕道因为要跨越大巷，其s一般较大，可取900；底板绕道为了减少工程量，s可小一些，可取

23、450。采区下部车场，除了我们所讲到的卧式车场外，根据采区巷道布置的不同，还有立式、斜式等布置形式，无论哪种形式，其线路结构特点与连接结构原理是一样的，这里就不一一讲述了，同学们可参考有关书籍。第二节 采区下部车场设计第40页/共45页2023/5/1411、甩车场按照其甩入地点的不同，有哪几种布置形式？2、甩车场线路连接系统有哪几部分组成？并作图表示之。3、采区下部车场线路系统包括那些线路？说明装车站线路与车场绕道线路之间的关系，并作图表示之。4、说明顶板绕道式车场与底板绕道式车场的区别及各自的适用条件。在下部车场设计中，那些参数是必须计算的?作业题第41页/共45页2023/5/142作业

24、设计条件设计条件 采采区区范范围围内内煤煤层层倾倾角角为为9，运运输输上上山山和和轨轨道道上上山山均均开开掘掘在在煤煤层层内内，运输中心线与轨道中心线运输中心线与轨道中心线相距相距25 m。上山变坡后倾角为上山变坡后倾角为25，运运输输大大巷巷位位于于煤煤层层底底板板岩岩石石内内，大大巷巷中中心心线线处处轨轨面面水水平平至至煤煤层层底底板板垂垂直直距距离离20 m，上上山山与与大大巷巷交交角角90；采采区区不不在在井井田田边边界界。大大巷巷装装车车式式采采区区下部顶板绕道车场。大巷内设双轨。下部顶板绕道车场。大巷内设双轨。大大巷巷、轨轨道道上上山山均均采采用用600 mm（非非经经注注明明，以

25、以下下长长度度单单位位均均为为mm）轨轨距距，1t矿矿车车，大大巷巷用用10 t架架线线式式电电机机车车牵牵引引，列列车车由由30个个矿矿车车组组成成。上上山山辅辅助助运运输输由由绞绞车车完完成成，一一钩钩 2 个个矿矿车车，车车场场与与大大巷巷铺铺设设18kg/m钢轨。钢轨。已知：大巷轨道中心距离为1300mm；渡线道岔选择用ZDX618-4-1213，=1415(14.25），a=3472，b=3328；Le=4500(机车长度)；lm=2020(矿车长度)；斜面线路采用ZDC618-3-12对称道岔分车，上山改铺15 kg/m钢轨。ZDC618-3-12道岔参数为：=185530“（18.925）a=2077，b=2723 车场双道中心线间距为1300。平面选用ZDK618-4-12道岔，道岔参数为：=1415，a=3472，b=3328。第42页/共45页2023/5/143采区下部车场线路平面图 第43页/共45页2023/5/144采区下部车场线路平面图和坡度图 第44页/共45页2023/5/145感谢您的观看！第45页/共45页