【文章內(nèi)容簡介】 小，通風(fēng)阻力會增大。因此，馬頭門高度按上述因素確定后還應(yīng)按通風(fēng)要求進行核算，并且馬頭門的凈高度不應(yīng)小于 。馬頭門最大斷面處高度確定后，隨著向空、重車 線兩側(cè)的延伸，拱頂逐步下降至正常巷道的高度。一般副井馬頭門的拱頂坡度為 10176?！?15176。，風(fēng)井馬頭門的拱頂坡度為 16176?！?18176。 4．馬頭門斷面形狀及支護 由于馬頭門與井筒連接處斷面大（如常村煤礦副井馬頭門掘進寬 ，高 14m，掘進斷面積為 109m2）、地壓大，所以，馬頭門斷面形狀多選用半圓拱形。當(dāng)頂壓和側(cè)壓較大時，可采用馬蹄形斷面；當(dāng)頂壓、側(cè)壓及底壓均較大時，可采用橢圓形或圓形所面。 馬頭門的支護材料多用 C20 以上混凝土。通常圍巖的堅固性系數(shù) f = 4～ 6 時，支護厚度為 500～ 600mm，馬頭門上、下 加厚 100～ 200mm，以便安設(shè)金屬支撐結(jié)構(gòu)物。當(dāng)圍巖不穩(wěn)定、地壓大，或馬頭門與井筒連接處高度和寬度均較大時，可采用鋼筋混凝土支護，配筋率為 ～％。當(dāng)連接處位于膨脹性巖層時，可采用錨噴或加金屬網(wǎng)作為臨時支護，然后再砌筑永久混凝土或鋼筋混凝土支護。 四、主排水泵硐室設(shè)計 主排水泵硐室由泵房主體硐室、配水井、吸水井、配水巷、管子道及通道組成，見圖 9－ 19。主排水泵硐室和水倉構(gòu)成了中央排水系統(tǒng)。主排水泵硐室按水泵吸水方式不同，又可分為臥式水泵吸入式、臥式水泵壓入式以 及潛水泵式三種。第一種應(yīng)用最為廣泛，第二種為少數(shù)金屬礦和煤礦采用，個別礦山采用第三種?，F(xiàn)以臥式水泵吸入式中央泵房為例說明其設(shè)計方法。 圖 9－ 19 臥式水泵吸入式主排水泵硐室主體硐室平面布置 1－主體硐室； 2－配水巷； 3－水倉； 4－吸水小井； 5－配水井； 6－主變電所； 7－水泵和電動機； 8－軌道； 9－通道； 10－柵欄門； 11－密閉門； 12－調(diào)車轉(zhuǎn)盤； 13－防火門； 14－管子道； 15－帶閘門的溢水管； 16－副井井筒 1．泵房的位置 為縮短電纜和管道線路，便 于排水設(shè)備運輸，提供良好的通風(fēng)條件，以及有利于集中管理、維護和檢修，水泵房在絕大多數(shù)情況下都設(shè)在井底車場副井附近的空車線一側(cè)，并與主變電所組成聯(lián) 合硐室。泵房與相鄰巷道的連接方式，應(yīng)根據(jù)井筒位置、井底車場布置、圍巖等條件具體確定。泵房通道與井底車場巷道的運輸要通過道岔直接相連接（圖 9－ 20 a），或設(shè)轉(zhuǎn)盤相連（圖 9－ 20b）。管子道與立井連接時，可布置在井筒出車側(cè)（圖 9－ 20 a），也可布置在井筒進車側(cè)（圖 9－ 20 b）。 圖 9－ 20 主排水泵房與相鄰巷道連接方式 1－主排水泵房； 2－管子道； 3－通道； 4－主變電所； 5－車場巷道； 6－副井井筒； 7－水倉； 8－密閉門； 9－防火門； 10－井底車場聯(lián)絡(luò)巷道 2．配水井、配水巷和吸水井的布置 配水井、配水巷和吸水井構(gòu)成配水系統(tǒng)，三者關(guān)系見圖 9－ 21。 配水井位于泵房主體硐室吸水井一側(cè)，一般布置在中間水泵位置，與中間吸水井通過溢水管直接相連。根據(jù)配水井上部硐室安設(shè)配水閘閥的要求，一般配水井的尺寸是平行配水巷方向長 ～ ，垂直配水巷方向?qū)挒?～ ，深 5～6m。配水井井底底板標高應(yīng)低于水倉底板標高 。 配水巷也位于吸水井一側(cè)，通過溢水管與配水井和吸水井相通。為了便于施工和清理，配水巷斷面為寬 ～ ，高 的半 圓拱形，其底板標高高于吸水井井底 。 吸水井位于主體硐室靠近水倉一側(cè)，斷面為圓形，凈徑為 ～ ，深 5～ 6m。正常情況下每臺水泵單獨配一個吸水井。當(dāng)每臺水泵排水量小于 100m3/h 時，亦可兩臺水泵共用一個吸水井，但要保證兩個吸水籠頭之間距離不能小于吸水管直徑的兩倍。有時視圍巖穩(wěn)定情況和排水設(shè)備性能，可以不設(shè)配水井和配水巷，只設(shè)一個大的吸水井，中間隔開，每兩臺水泵共用 1 個吸水井。 圖 9－ 21 配水系統(tǒng)布置圖 1－水泵及電動機； 2－吸水小井； 3－配水巷； 4－配水井； 5－水倉； 6－帶閘閥的溢水管 3．水倉 水倉由主倉和副倉（或稱內(nèi)倉與外倉）組成，兩者之間的距離視圍巖穩(wěn)定程度確定，一般為 15～ 20m。當(dāng)一條水倉清理時，另一條水倉能滿足正常使用。水倉一般應(yīng)布置在不受采動影響，且含水很少的井底車場穩(wěn)定的底板巖石中。隨著礦井設(shè)計模式的變化，水倉也有設(shè)在井底附近的 煤層中，如兗州濟寧三號礦井水倉，作方格布置，容量達 40000m3。 一般情況下，水倉入口設(shè)在井底車場巷道標高的最低點，即副井空車線的終點（圖9－ 22 a）。當(dāng)?shù)V井涌水量大或采用水砂充填的礦井，水倉入口可布置在石門或運輸大巷的進口處。兩條水倉入口可布置在同一地點（圖 9－ 22 b），亦可分別布置在兩個不同的地點（圖 9－ 22 c） 這樣采區(qū)來的水在井底車場外就進入水倉了，井底車場內(nèi)的涌水就需要經(jīng)過泄水孔流入水倉。但由于車場中各巷道的坡度方向不同，在車場繞道處的水溝坡度與巷道 的坡度要相反（即反坡水溝），以便將車場 巷道標高最低點處之積水導(dǎo)入泄水孔進入水倉。為保證一個水倉進行清理時，其一翼的來水應(yīng)能引入另一水倉，所以在泄 水孔處的一段水溝應(yīng)設(shè)轉(zhuǎn)動擋板（圖 9－ 22 d）。由于水倉的清理為人工清倉、礦車運輸，所以水倉與車場巷道之間需設(shè)一段斜巷，它既是清理斜巷又是水倉的一部分。 圖 9－ 22 水倉的布置形式 水倉的容量根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》有關(guān)規(guī)定按以下情況分別確定，當(dāng)?shù)V井正常涌水量小于或等于 1000m3/h 時，水倉有效容量按下式計算： Q＝ 8Q0 （ 9－ 5） 式中， Q 為水倉的有效容量， m3； Q0 為礦井正常涌水量， m3/h。 當(dāng)?shù)V井正常涌水量大于 1000m3/h 時，水倉有效容量按下式計算： Q＝ 2（ Q0＋ 3000）＞ 4Q0 （ 9－ 6） 式中符號意義同前。此時水倉容量按 4h正常涌水量計算而不是 8h 計算。因為淹井事故的發(fā)生不是因水倉容積小而造成的。當(dāng) Q0＞ 1000m3/h 時，若按 8Q0 計算，則 Q 太大，水倉工程量太大，保安煤柱要求過大，很不合理。 水倉的長度和其斷面積當(dāng)其容量一定時是相互制約的。為利于澄清水中泥砂和雜物，水倉中水的流速一般為 ～ 。 4．主體泵房的設(shè)備布置 （ 1）水泵 主排水泵硐室的主體硐室中，水泵一般沿硐室縱向單排布置（圖 9－ 19），以減小硐室的跨度，有利于施工和維護。當(dāng)水泵數(shù)量很多，圍巖又堅固穩(wěn) 定時，水泵亦可雙排布置。 （ 2）排水管 根據(jù)礦井正常涌水量和最大涌水量，選擇排水管的直徑和敷設(shè)趟數(shù)。一般情況下要設(shè)置 2～ 3趟，其中一趟作為備用。排水管的鋪設(shè)采用 10～ 14號槽鋼或工字鋼制成托管架，裝設(shè)于距硐室地坪 ～ 高處的硐室壁上。 （ 3）電纜與電氣設(shè)備 電纜的敷設(shè)有沿墻懸掛和設(shè)電纜溝兩種方式。前者使用與檢修方便，但長度增加，故采用電纜溝敷設(shè)較多。電纜溝尺寸按敷設(shè)電纜的數(shù)量確定。 （ 4）起吊和運輸設(shè)備 為便于安裝、檢修水泵，敷設(shè)管線，在每組水泵和電機中心處預(yù)埋兩根 18～ 33號工字鋼作為起吊橫梁， 橫梁高度為 ～ ，距拱頂為 ～ 。硐室中靠近管子道的一側(cè)鋪設(shè)輪軌，與管子道和通道銜接處設(shè)轉(zhuǎn)盤，完成設(shè)備運輸?shù)拇怪鞭D(zhuǎn)向。 5．主體硐室尺寸的確定（見圖 9－ 23） （ 1）硐室的長度由下式確定： （ 9－ 7） 式中， L－ 主體硐室的長度， m； n－水泵臺數(shù)，根據(jù)其正常涌水量和最大涌水量選用，應(yīng)考慮工作、備用和檢修臺數(shù)； l1－水泵及其電機的基礎(chǔ)長度， m； l2－相鄰兩臺水泵和電機基礎(chǔ)之間的距離，一般為 ～ ； l l4－為硐室端頭兩側(cè)的基礎(chǔ)距硐室端墻或門之間的距離，一般為 ～。 圖 9－ 23 主體硐室尺寸確定圖 （ 2）硐室寬度由下式確定： （ 9－ 8） 式中， B－主體硐室的寬度， m； b1－吸水井一側(cè)，水泵基礎(chǔ)至硐室墻之間的檢修距離，一般為 ～ ； b2－水泵和電機 基礎(chǔ)寬度， m； b3－鋪設(shè)軌道一側(cè)，水泵基礎(chǔ)至硐室墻的距離，一般取 ～ 。 （ 3）硐室的高度以下式確定： （ 9－ 9） 式中， H－主體硐室高度， m； h1－水泵基礎(chǔ)頂面至硐室地面高度，一般為 ～ ； h2－水泵的高度， m； h3－閘板閥的高度， m； h4－逆止閥的高度， m； h5－四通接頭高度， m； h6－三通接頭高度， m； h7－三通接頭至起重梁高度，一般大于 ； h8－起重梁到拱頂?shù)母叨?，一般?～ 。 根據(jù)經(jīng)驗，設(shè)備的基礎(chǔ)一般埋入底板 ～ ，高出地表 ～ 。 6．主體硐室的斷面形狀及支護 主體硐室的斷面形狀可根據(jù)巖性和地壓大小確定，一般情況下采取直墻半圓拱斷面。硐室內(nèi)應(yīng)澆筑 100mm 厚混凝土地面，并高出通道與井底車場連接處車場底板。硐室多用現(xiàn)澆混凝土支護，并做好防滲漏工作。 當(dāng)圍巖堅固無淋水時，亦可采用光爆、錨網(wǎng)噴支護。 圖 9－ 24 管子道平、剖面圖 1－排水管； 2－罐籠； 3－管子道； 4－轉(zhuǎn)盤； 5－支管架； 6－泵房主體硐室； 7－提運設(shè)備絞車 7．管子道與泵房通道設(shè)計 管子道平、剖面見圖 9－ 24。管子道與井筒連接處底板標高應(yīng)高出硐室地面標 高7m以上，其傾角一般為 30176。左右。為搬運設(shè)備方便，管子道與井筒連接處應(yīng)設(shè)一段 3m 左右的平臺，出口對準一個罐籠，以便裝卸設(shè)備、上下人員方便。管子道應(yīng)設(shè)置人行臺階、托管支架和電纜支架，以利檢修。 泵房通道是主體硐室與井底車場的連接通道，斷面形狀可采用半圓拱，其尺寸應(yīng)根據(jù)通過的最大設(shè)備外形尺寸來確定。從通道進、出口起 5m 內(nèi)， 巷道要用非燃性材料支護，并裝有向外開的防火鐵門。鐵門全部敞開時，不得防礙巷道交通。鐵門上要裝有便于關(guān)嚴的通風(fēng)孔，以便必要時隔絕通風(fēng)。鐵門內(nèi)加設(shè)向 外開的不妨礙鐵門開閉的鐵柵欄門。泵房與變電 所之間應(yīng)設(shè)防火鐵門，墻上設(shè)電纜套管，鐵門結(jié)構(gòu)與通道上的密閉鐵門相似。 五、井下主變電所的設(shè)計特點 井下主變電所是井下總配電站，由地面經(jīng)井筒引入的高壓電流經(jīng)過配電、變電和整流給井下提供動力和照明之用。 由于井下主排水泵是主要用電戶，為了節(jié)省電纜和一旦礦井發(fā)生突發(fā)事故時仍能延緩其工作時間，所以主變電所和主排水泵硐室通常建成聯(lián)合硐室，設(shè)置于副井井筒附近。 主變電所由配電室（兼整流）、變電器室和通道組成。其設(shè)計特點有： 1．變電所的布置形式與尺寸，主要根據(jù)所選用的變電器、高低壓開關(guān)柜、整流設(shè)備以及直流配電柜等設(shè)備配 置的數(shù)量、外形輪廓尺寸、維修設(shè)備的要求和行人安全間隙等因素確定。為節(jié)省工程量，在不妨礙通道內(nèi)各種安全設(shè)施布置的前提下，常采用“ L”形布置。 2．通道內(nèi)以及變電所與水泵房之間應(yīng)設(shè)置容易關(guān)閉的、既能防水又能防火的密閉門。 3．變電所的地坪標高應(yīng)高出通道與井底車場連接處軌面標高 。一般變電所的地坪標高還應(yīng)高于水泵房的地坪標高 。 4．由于地面變電所的高壓電纜通常是自副井井筒經(jīng)管子道引入變電所的，所以不需再設(shè)置專門的電纜通道。在配電室內(nèi)設(shè)電纜溝，電纜懸掛或架于電纜溝中的托架上。 5．變電所與主排水泵硐室 聯(lián)合建造，對于大型水泵房，由于電機發(fā)熱量較大，有時使兩個硐室的室溫超過 30℃，所以要創(chuàng)造良好的通風(fēng)條件，采取專門的降溫措施，使硐室本身的溫度差不超過 10℃。 6．變電所的斷面形狀和支護與聯(lián)合建筑的主排水泵硐室的斷面形狀和支護是一致的。 第三節(jié) 硐室施工 一、我國硐室施工技術(shù)的發(fā)展 隨著我國煤礦井巷施工技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)過不斷總結(jié)與改革，逐步形成了具有煤礦特色的一套先進的硐室施工方法。近二十多年來，硐室施工技術(shù)的改革主要表現(xiàn)在以下幾個方面： （ 1） 在硐室工程中成功地應(yīng)用了光爆錨噴技術(shù)。光面爆破使硐室斷面成形規(guī) 整，減輕了對圍巖的震動破壞，有利于提高圍巖的穩(wěn)定性，從而為錨噴支護創(chuàng)造了有利的條 件；錨噴支護能及時地封閉和加固圍巖，縮短硐室圍巖的暴露時間，并且錨噴支護本身剛度適宜，具有一定可縮性，它既允許圍巖產(chǎn)生一定量的變形移動以發(fā)揮圍巖 自身承載能力，同時又能有效地限制圍巖發(fā)生過大的變形。因此，光爆錨噴技術(shù)可以綜合有效地提高圍巖穩(wěn)定性和施工作業(yè)的安全性，大大地減少硐室施工的難度。 （ 2）由于錨噴技術(shù)在硐室工程中的應(yīng)用，促進了硐室施工方法的簡化。用自上向下分層施工法逐步取代了自下向上分層施工法，全斷面施工逐步取代了導(dǎo)硐 法施工。下行分層施工和全斷面施工法具有步驟簡單、效率高、進度快、安全和質(zhì)量容易保證，使硐室工程的施工工期大為縮短。 （ 3） 硐室支護多采用錨、噴、網(wǎng)、砌復(fù)合支護形式和“二次支護”技術(shù)，即先進行一次支護，再進行二次支護。一次支護選用具有一定可縮性的錨噴網(wǎng)支護型式，既起到 臨時支護的作用，其本身又是永久支護的組成部分，待硐室全部掘出以后，再在一次支護的基礎(chǔ)上進行二次支護；二次支護現(xiàn)多選用剛性較大的混凝土或鋼筋混凝土 整體澆筑，也可用錨噴網(wǎng)支護。復(fù)合支護型式和二次支護技術(shù)具有先柔后剛的特性，能較好地適應(yīng)開硐后圍巖 壓力變化規(guī)律，是硐室支護工程中的重大革新和突破， 它不僅保證了施工的安全，而且由于