煤矿开采学课件第二篇准备方式及采区设计第十四章 采区车场.ppt
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1、第十四章 采区车场,课题一 采区车场轨道线路设计 课题二 采区硐室设计,课题一 采区车场轨道线路设计,第一节 轨道线路布置的基本概念 第二节 采区下部车场形式选择及线路设计 第三节 采区中部车场形式选择及线路设计 第四节 采区上部车场形式选择及线路设计,轨道线路设计基础,(一)、采区车场轨道线路基本概念,概念:采区车场是采区上(下)山与运输大巷、回风大巷以 及区段平巷联结处的一组巷道和硐室的总称。 组成:采区车场的巷道包括甩车道、存车线及一些联络巷 道、硐室主要有煤仓、绞车房、变电所和采区煤仓等。 分类:根据车场所处的位置不同可分为采区上部车场、采区 中部车场和采区下部车场。,相关知识,(二)
2、采区轨道线路及线路联接的概念 采区轨道线路包括由采区上部、中部、下部车场组成的车场线路和与之相连接的轨道线路。,1上部车场 2回风石门 3中部车场 4绕道 5运输大巷 6下部车场; 7绕道,采区上部车场:包括甩车场线路或平车场储车线和与之联 接线路。 采区中部车场:包括甩车线路与绕道线路。 采区下部车场:包括装车站线路、下部平车场线路与绕道线路。 线路联接点:是指轨道线路直线和直线间的联接线路。 平面线路的联接包括曲线及道岔的联接,斜面间或斜 面与平面间的线路都是由竖直面上的曲线(竖曲线)联接 的。,(三)线路设计的内容和步骤 车场线路设计的内容包括线路总平面布置设计及线路 坡度设计。 设计平
3、面线路:确定车场形式绘制线路总平面布置草图进行联接线路设计(计算尺寸并绘出线路联接图)计算线路平面布置总尺寸,作线路布置得平面图。 线路坡度设计:沿有关线路作一个或数个剖面图,并用文字表示出每一坡度范围内线路的长度及坡度。 在设计的基础上,再设计车场各段巷道断面、交岔点 及有关的硐室,绘出车场的总平面布置图。,第一节 轨道线路布置的基本概念,一、矿井轨道 (一)轨道 矿井轨道由道床、轨枕、钢轨和联结件等组成。 矿用钢轨有11、15、18、24等几种型号(旧)。使用时应根据运输设备类型、使用地点、行车速度和频繁成都等来考虑。,新设计矿井轨型选用要求,矿井轨道由在巷道底板铺设道床(道砟)、轨枕、钢
4、轨和联结件等组成。,(二)轨距 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和900mm两种。1t固定式、3t底卸式矿车及大巷采用胶带输送时的辅助运输矿车均采用600mm轨距;3t固定式和5t底卸式矿车均采用900mm轨距。,(二)道岔 道岔是使车辆由一条线路转到另一条线路上的装置,道岔的结构如图所示。它是由尖轨、辙叉、转辙器、道岔曲轨、护轮轨和基本轨组成。,1尖轨 2辙叉 3转辙器 4道岔曲轨(随轨) 5护轮轨 6道岔基本轨,煤矿常用道岔( 新的标准: MT/T2-95) (1) 单开 ZDK (2) 对称 ZDC (3) 渡线 ZDX (增加 Z
5、 代表窄轨道岔) 标准道岔共有七个系列 600轨距:615、622、630、643、 900轨距:915、930、938,1)单开道岔基本结构,1 尖轨; 2 辙叉; 3 转辙器; 4 曲轨; 5 护轮轨; 6 基本轨。,道岔特征:道岔是一个刚性整体装置,2)道岔类别及参数,(1)ZDK-单开道岔 在线路图中,道岔 以单线表示。 道岔主线与岔线用 粗实线绘出 主要参数: a、b 外形尺寸, 辙叉角。 (M:2、3、 4、5、6),(2)ZDC-对称道岔,道岔参数: a、b 外形尺寸, 辙叉角。 (M:2、3、4),(3)ZDX渡线道岔道岔参数,a、b 外形尺寸 S1 线路中心距 L 道岔总长度
6、 辙叉角 (4、5、6),3)道岔辙岔号 与辙岔角关系 新计算方法 原计算方法, tan tan, tan 2tan,道岔角度对照表,4)道岔型号含义,(单开、对称道岔) 道岔类别代号 辙叉号 曲率半径 ZDK (ZDC)9 22 / 3/ 15 轨距 轨型 道岔曲轨的曲线半径,单位为:/m。 (曲率系列值) (6、9、12、15、20、25、30、40)/m。,(渡 线 道 岔),道岔类别代号 辙叉号 轨中心距 ZDX 9 30/ 5 /20 19 轨距 轨型 曲率半径 轨中心距,单位为:dm。 16表示1600mm ; 19表示1900mm。,ZDK、ZDX道岔的方向性 分左向、右向。 道
7、岔手册中所列型号均为右向道岔。 如:ZDK622/4/12未注明 左、右,均为右向道岔。 右向道岔 岔线在行进 方向(由a b)的右侧。 左向道岔:必须在尾数后注上(左)字。 如:ZDK622/ 4 / 12(左) 岔线在行进方向 (由a b) 的左侧。,新型道岔型号与参数值(MT/T295),5)道岔选择基本原则 (1) 与基本轨的轨距相适应; (2) 与基本轨的轨型相适应; (3) 与行驶车辆的类别相适应; (4) 与车辆的行驶速度相适应; (5) 与线路要求相符。 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调车方式的要求,可选择
8、电动的、弹簧的或手动的各种类型道岔。,(1)与基本轨距一致。 如 ZDK622 /4 /12,只用于600mm轨距。 (2)与基本轨相符 可相同或高一级,不能低一级。 如基本轨型是22 k g /m, 道岔轨型选22kg /m或者30kg /m。 (3)与行驶车辆相适应 ZDK:通过机车: M必须大于3号道岔, ZDC:通过机车: M必须大于2号道岔。 R 9m, 182606的道岔只允许通过矿车。,(4)与行驶车辆速度相适应 通过矿车的道岔,其行车v 1.5m / 秒, 可选2、3号道岔。 (R小, 大,行车v 低)。 通过机车道岔必须在4号以上,v较大。 (5)道岔要和线路要求相符: 要注
9、意道岔左向、右向和线路一致性。 合理选用单开和对称道岔。 渡线道岔要和轨中心距一致。,提示:(道岔辙岔尖和线路岔心是不同的),二、轨道线路,(一)轨距与线路中心距 1、轨距 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和900mm两种。1t固定式、3t底卸式矿车及大巷采用胶带输送时的辅助运输矿车均采用600mm轨距;3t固定式和5t底卸式矿车均采用900mm轨距。,2、轨距选用: 根据矿井生产能力大小和矿井运输方式选用。 大型矿井:一般选用 900mm轨距 使用 3t、5t矿车 (辅运和主运) 中、小型矿井:多选用 600mm轨距 使用1t、3t矿车
10、 (辅运和主运),3、轨道线路中心距,双轨线路中心线间距S (1)直线段: S B ,mm。 式中:B 机车宽度,mm; 两列车对开时最突出部分之 间的距离,/mm, 200mm。,(2)弯曲段: S 1 B + S S曲线巷道线路,由于车辆的外伸和内伸轨 道中心线必须加宽 机车运输:S = 300mm 其它运输:S = 200mm 煤矿安全规程23条规定: 装 车 点: 700mm, 摘挂钩点: 1000mm,4、轨中心距选用:,线路中心距一般取100mm为单位的整数。 例:使用3t矿车,机车运输,机车宽度1360mm, 轨距 900 mm, 直线段: S = B+ =1360+200=15
11、60mm 1560 1600 曲线段: S1 =S+ S = 1600 + 300 = 1900mm。 矿井轨道轨中心距系列值: 600mm轨距:(1300、1400、1600、1700、1900) 900mm轨距:(1600、1800、1900、2200、2500),5、线路表示方法:,两根轨道以中心线作为线路的标志, (进行线路施工设计时。图中采用单线表示) 单轨线路 单线(细实线); 双轨线路 双线(细实线)。,(二)、曲线线路(弯道),平面线路联接点包括曲线与曲线,曲线与道岔的联接。 常见的曲线线路包括单轨和双轨两种。 1. 单轨曲线线路 1)曲线半径和弯道转角 为了设计及施工方便,矿
12、井轨道线路中所采用的曲线 都是圆曲线。在线路联接计算中首先应确定圆曲线的半径。,圆曲线的半径与车辆的轴距和行驶速度有关,在设计 中一般根据运输方式直接选取。,曲线半径选用表,曲线两端点切线的夹角即曲线线路转角。 巳知线路转角及曲线半径后,即可计算出相应的曲线长度KP及切线长度T。 在曲线设计图中,常集中标注参数、P,如图所示。,2)曲线线路的外轨抬高和轨距加宽,曲线线路外轨抬高及轨距加宽,(也称为施工参数,现场施工人员需要掌握),曲线线路施工参数 (对线路设计没影响) 曲线处外轨应抬高量h :当轨距为900mm时,在1035mm之间;当轨距为600mm时,在525mm之间。 曲线段轨距加宽 :
13、当车辆轴距为1100 mm时,g约为1020 mm。加宽轨距时,一般外轨不动,内轨向曲线中心移动一个距离。 外轨抬高或轨距加宽的递增(递减)距离 : 采区的某些线路,也可在曲线起点处开始抬高和加宽,在曲线内某点逐渐达到规定的数值,即 = 0。,3)曲线线路及相联直线线路巷道的加宽 曲线线路巷道的加宽:车辆在直线段运行时,车身长度为、轴距为S B、车身宽度为B的车辆进入半径为R的曲线后,车身在巷道中所占宽度向曲线外侧增加了1、向曲线内侧增加2,如图所示。, 曲线线路巷道的加宽:由于车辆在曲线处的外伸及内伸,曲线处巷道应较直线处巷道外侧加宽1,内侧加宽2。一般情况下,1不超过200 mm,2不超过
14、100 mm。 与曲线相联的直线巷道的加宽:在曲线与直线线路相联接处,巷道加宽长度要向直线段延长,延长的范围不应小于车辆前轴至后端的长度。,4)曲线与曲线的线路联接 两个不同半径的曲线同向联接。 同向的两个不同半径的曲线之间可以直接联接成两圆弧曲线互切,如图所示,使两圆心及两弧曲线交点三者在一条直线上。半径小的曲线的外轨抬高和轨距加宽可在半径大的曲线上逐步进行。, 异向曲线的联接。 异向曲线联接时,线路的外轨转为内轨,内轨转为外轨,如图所示。为了使车辆在运行过程中,不同时受两根轨道外轨抬高的影响,在两异向曲线间应接一段缓和直线,并使=2+B。,在线路平行移动时,要遇到两段异向曲线联接。如图所示
15、,通常是已知平移距离,选定曲线半径。为了使=2+B,应确定合理的线路转角。 在采区的线路中,常不需上述严格的计算,而是直接选取习惯用的值,如= 30 、45或60,使所设计的缓和直线CS B即可。,联接系统长度L Y:,2. 双轨曲线线路 (1)双轨曲线线路中心距的加宽。 车辆在双轨曲线线路运行时,在外侧线路运行的车辆内侧及内侧线路运行的车辆外侧,同样分别要产生内伸及外伸。因此,两车辆的安全间隙应增加宽度S。 为了设计方便,对于机车运输,安全间隙可增加300mm。采用1t矿车、串车或无极绳运输时,可适当取小一些,一般取200 mm。增加了安全间隙后的曲线线路,其线路中心距 如下:,线路中心距,
16、(2)双轨曲线线路与直线线路的联接 双轨曲线线路与直线线路联接处,线路中心距加宽应在直线段范围内进行。设计时一般内侧直线不动,将l0范围内的外侧直线段逐步加宽,并用一直线段与曲线相联。这种方法称为移动外侧线路法。 对于机车运输l0可取5 m, 1t矿车运输l0可取22.5 m, 3 t矿车运输 l0取35 m。,三、轨道线路联接计算 (一)线路的平面联接 1.单开道岔非平行线路联接 特点:用单开道岔和一段曲线线路与岔线直线线路相联接,主线与岔线线路的夹角,即线路转角。 设计中取消了缓和线,使道岔岔线与弯道曲线直接相 接。曲线处的外轨抬高与轨距加宽,在曲线本身开始并逐步达到预定的数值。,为了计算
17、各参数,应先选出道岔,查出道岔的a、b、 值,并确定R、值。 m、n值表示联接点的轮廓尺寸,它是连接计算的主要参数,以其计算线路总平面布置尺寸,对施工也比较方便。,联接点各参数计算如下:,2. 单开道岔平行线路联接 特点:用单开道岔和一段曲线把双轨线路和单轨线路联接 起来,在线路由单轨线路变为双轨线路时使用。 已知道岔参数a、b、,曲线半径R及线路中心距 S1,确定下列主要数据。,三、对称道岔平行线路联接 特点:同上述相同,只是用对称道岔代替单开道岔。设计 时,已知道岔参数a、b、 ,曲线半径R及线路中 心距S1,然后计算其他尺寸。(标准对称道岔只有 2号、3号道岔,因为岔角较大,联接长度L较
18、单开 道岔小。同时要注意,对称道岔b值为其岔线的投 影长度,道岔岔线长度实际值,应进行换算。) 已知道岔参数a、b、,曲线半径R及线路中心距S1, 需确定C及L C值。,4. 分岔平移线路联接 这种线路联接与没有道岔的线路相似,不过多敷设了一个道岔,在上山采区下部车场中广泛应用,如图所示。,(二)、纵面线路的竖曲线联接和坡度,(一)竖曲线的概念 在平面线路与斜面线路 相交处或两个斜面线路相交 处,应设置竖直面上的曲线 即竖曲线。 竖曲线可分为“凸”及“凹” 两种形式。,设计时,已知 ,竖曲线半径R 由设计选定。竖曲 线切线T及圆弧长 度KP由公式计算, 同平面曲线。,(二)竖曲线半径确定 设计
19、中,最小竖曲线半径应为车轴轴距的1213倍,竖曲线均取稍大于上述计算值,并调整为整数值。 一般1t矿车时,R1可取9m、12m、15m、,3t矿车可取12m、15m、20m。 R1过大,线路布置不紧凑,增加工程量;摘挂钩点位置后移,增长提车时间。R1过小,出现矿车变位过快,易使相邻车相挤撞,造成矿车在竖曲线处车轮悬空而掉道,另外运送长材料也不方便。,四、线路坡度,(一)线路坡度的概念 线路两点之间的高差与其水平距离的比值的千分值称 线路坡度。 线路坡度 当线路坡度很小时, cos1,线路坡度,(二)矿车阻力系数 1.矿车基本阻力系数 矿车在平直线路上运行时的阻力为车的基本阻力。矿 车基本阻力系
20、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,以表示。 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影响, 经常发生变化。 选 用时可根据具体情况进行调整,最好经过实测确定。,矿车的阻力系数,2.矿车的附加阻力系数 弯道附加阻阻力系数:矿车在弯道中运行时,除具有基本阻力系数外,还需附加一个弯道附加阻力系数f , f与弯道半径R有关,弯道半径R愈小, f愈大。矿车在弯道上运行的阻力系数为: + f 。 道岔附加阻力系数:矿车经过道岔时,阻力增加,并用相应的附加阻力系数表示。附加阻力系数可查阅有关手册。,(三)线路坡度的确定 1.电机车运输、串车或人力推车
21、 大巷采用电机车运输时:应使重列车下行和空列车上 行的阻力相等的坡度设计。还应考虑排水要求,若排水要 求更大的坡度,应满足排水需要。通常取35。 平巷中采用绞车串车或人力推车时:线路坡度原则上 也可按等阻坡考虑。通常也取35。的重车下坡坡度。,2.矿车自动滚行 在自动滚行中,主要是利用轨道的坡度控制速度。自 动滚行的速度、线路长度与线路坡度和阻力系数之间的关 系如下:,则,因角很小,故,则,已知 i 时 式中 加速度,m/s2 由上式可知,当i 时, 0,矿车加速运行; 当i 时, 0,矿车减速运行; 当 i = 时, =0,矿车等速运行。,第二节 采区下部车场线路设计,知识点,能力点,1、采
22、区下部车场组成和种类 2、装车站线路布置及参数的确定 3、绕道线路的位置、方向和布置 4、辅助提升线路组成与参数确定,根据方案设计的实际情况,进行采区下部车场 轨道线路设计,采区下部车场是采区上山与阶段运输大巷相联结的一组巷 道和硐室的总称,是采区车场中最重要的组成部分。由于与大巷线路相接,设计及施工精度比上、中部车场要求更高。 采区下部车场由装车站、绕道、轨道上山下部平车场和煤仓等硐室组成。 根据煤炭装车地点的不同,采区下部车场可分大巷装车式、石门装车式及绕道装车式等几种。根据轨道上山的绕道位置不同分为:顶板 绕道式和底板绕道式。,相关知识,大巷装车式下部车场,采区煤仓的煤炭直接在大巷由采区
23、煤仓装入矿车或输送 机,辅助运输由轨道上山通过顶板绕道或底板绕道与大巷联 接。 形式:1、顶板绕道:适用于上山坡度大于120 ,顶板较好 2、底板绕道:适用于上山坡度小于120 ,底板较好。 特点:调车方便,线路布置紧凑,工程量少;但巷道维护量 大,影响大巷通过能力。,大巷装车式下部车场 1运输上山;2轨道上山;3采区煤仓; 4大巷;5人行道;6材料车场;7绕道,石门装车式下部车场,煤层群联合布置的采区,通 常具有较长的采区石门。在布置 下部车场时,在下部采区石门内 布置装车站,利用绕道将轨道上 山同采区石门相联接。 特点:车场工程量较小,调车方 便,通过能力大,装车站 和轨道上山下部车场远离
24、 运输大巷,不影响大巷的 正常运输。,1运输上山;2轨道上山; 3采区煤仓;4大巷;5人行道; 6材料车场;7绕道;8采区石门,绕道装车式下部车场,在运输大巷的一侧,开掘与大巷平行的绕道作为采区下部装车 站,运输上山通过煤仓与绕道联系。在大巷另一侧布置材料车场甩车 道和绕道,轨道上山则通过材料车场甩车道和绕道与大巷相联。 特点:装煤对大巷的运输能力没有影响。但工程量大,调车时间较长。 适用:采区石门短,不宜布置装车站或者产量高的大型矿井的采区。,1运输上山; 2轨道上山; 3采区煤仓; 4大巷; 5人行道; 6材料车场; 7绕道; 8采区石门; 9绕道装车站储车线,一、大巷装车式下部车场,(一
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