圆弧拱形断面在巷道设计中的应用

圆弧拱形断面在巷道设计中的应用　刘森园杨井志　（七煤集团胜利矿　１　５４６００）　摘要：车支　绍了圆弧拱形断面在巷道设计中的应用。　关键词：圆弧拱形断面　巷道设计　中图分类号：ＴＤ２１　文献标识码：Ａ　圆弧拱形断面，近几年在我矿得到了广泛的应用，并取得比较　好的效果。１９８８年开始应用圆弧拱面，最初只在小断岩巷，采区中　部车场、采区绞车房等巷道中采用，效果较好，但应用的范围不广，　近几年，由于巷道施工质量的不断提高，巷道造型、光爆质量越来　越规范化、制度化，我们将三心拱、半圆拱、圆弧形断面加以比较，　认为无论从技术上还是经济上，采用圆弧拱形断面，都较其它两种　断面合理，因此从１９９１年起，我矿大部分与巷道施工，都采用了国　孤棋形断面，￣１　９９３年，除掘进７５米光爆裸体巷道之外，其它拱形　替道进尺，都是采用圆弧拱形断面。　适用条件及优缺点通过近几年的实践，将圆弧拱形断面和三心　拱形断面相比较，圆弧拱形断面具有以下优点：　１设计计算简便，施工形状容易掌握　以前我们普遍采用的三心拱形断面，由于施工难度较大，无论　技术人员如何反复的讲解和现场指导，但施工出的巷道还是不伦不　类，按质量标准挂线检查，很难找出合格点数。１９８８年，为了按标　准施工，技术人员特用中１６钢焊制带光爆眼位的模具，使用一段时　间，造型和光爆质量均有提高，但现场施工来回抬、量、划眼位工　人嫌麻烦，仅用一段时间就不用了，质量也就下来了。弧拱形断面　较三心拱断面施工就容易案提多了。　２圆弧拱形断面，固拱部只有一个半径，地压大时，拱顶部不易　开裂　圆弧拱形断面与半圆拱形断面相比，其优点是：在巷道断面　相同时；可降低巷道的高度，提高所面的利用率，换言之，在同样满　足行人、运输的条件下，圆弧拱形断面积可比半圆拱形断面积少　１０％左右，这样就减少了巷道的掘进量，提高了经济效益。当然，　水仓、专用的回风巷道，从维护、承压的角度讲，只要能满足掘进　时的需要，还是采用半圆拱为准。　３砌施巷道、旋胎容易加工圆弧拱形断面的缺点是：　（１）较半圆拱、受力情况稍羞。（２）在施工时，拱墙交接处不好　处理，如施工时掌握不好，此处极易超挖和产生炮震裂隙，我们采取　的措施是，掘进时，拱法交接处打密眼、少装药、放小炮，在喷射　混凝土时，将此处适当加厚，以形成圆弧状，此类问题，随着掘进技　术和掘进质量的不断提高，拱墙交接处的处理现已不成问题。　有关圆弧拱形断面的受力问题，在该矿井田范围之内，一般都　附表　拱高ｈ０　半径Ｒ　园心角ｏｃ　弧长　断面积　ｈｏ＝１／３８　０．５４２８　１３４。４６　．２７４Ｂ　Ｓ＝Ｂ（ｈ，＋Ｏ．２加６８）　ｈｏ＝１、５Ｂ　）．５８ｏ４８　１１８。５８　４　１．２ｏ５Ｂ　Ｓ＝Ｂ（ｈ，＋Ｏ．２ｏ２４８）　ｈｏ＝ｌ￣Ｂ　０，６２５Ｂ　１０６。１６　．１ｓ９Ｂ　Ｓ＝Ｂ（ｈ，＋Ｏ．１　７５Ｂ）　ｈ０＝２／５８　Ｄ．５１２８　１５４。３８　．３８３Ｂ　Ｓ＝Ｂ（ｈ　加．２９８Ｂ）　文章编号：１００４—０８６２（２００７）０４（ａ）一００２１一Ｏ１　是中硬以上岩石，普氏系数在４　６以上，且煤岩层赋存都较稳定，　无大的向背斜，地压不大，巷道开出后，围岩没有明显变化，有的巷　道采用光爆裸体，施工了很久，巷道仍完好无损。　根据围岩松动圈理论，巷道开出前，岩石处于自然平衡状态，开　巷后原来的平衡被破坏会产生应力集中，其集中的地方是下图中　ａｂｃｄ四点，按此理论，巷道开掘后，来自拱顶的压力并不大。　综上所述，根据该矿近几年的实践，结合我矿井下岩石状态以　及围岩松动图理论，可以得出这样一个结论，即：在该矿井田范围之　内，根据需要，任何拱形巷道都可以设计成圆弧拱形。　（４）断面设计　（１）拱高选择有关尺寸的计算，根据巷道用途，适当选择　高，见图１及附表，表中列出的矢跨比有Ｂ／３。Ｂ／３　５、Ｂ／４、　２Ｂ／５四种，其中我矿最常用的有Ｂ／３、Ｂ／４两种。　（２）墙高的计算。一般从电机车架线、行人安全两个方面计算　墙肩　①按架线要求计算墙高。采用架线电机车运输时；要求导电　弓与洪壁最小不小于２００ｍｍ，其计算公式如下（见图２）。　ｒ—————————　———————————＝＿　ｈ，≥ｈ　＋ｈ　＋Ｒ　ｈ　√（Ｒ一２００）　一（　＋Ｐ）　②按行人安全计算墙高。要求巷道行人一测距墙壁ｌＯＯｍｍ　处，道渣面水平距拱壁的高度不小于１８００ｒａｍ，计算公式如下（见图　３）。　ｒ　ｈ，≥１８００＋ｈ　＋Ｒ　ｈ，／ｎ　（Ｏ．５Ｂ一１００）　上述二式中：　ｈ，为巷道底板至超基线高度；ｈ　为轨面至架线的高度；　为轨　面至底板的高度；　为道渣面至底板的高度；ｈｎ为拱高；ｋ为架线导　电弓之半Ｒ为供半径ｅ为架线至巷道和心线的距离上述各数单位　均为毫米。　厂’　、　ｌ　ｌ１　１　．　ＩＬ　－【　一点　－－－－４　Ｃ　图１　图２　图３　ＦＲＩＥＮＤ　０Ｆ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ一　２