谷新煤礦西大巷彎道的設(shè)計與鋪軌

孫 陽，孫玉禮，孫森林

（1.江西豐城礦務(wù)局尚莊煤礦，江西 豐城331144；2.貴州省龍里縣谷龍鄉(xiāng)谷新煤礦，貴州 龍里551202）

1 礦井概況

谷新煤礦位于貴州省龍里縣谷龍鄉(xiāng)境內(nèi)。該礦含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍譚組，含可采煤層兩層，現(xiàn)主采2＃煤層。2＃煤層平均厚度1.2m，一般含夾矸1層，夾矸厚0.12m，煤層穩(wěn)定。煤層走向236°，傾向SE，傾角35°左右，為單斜構(gòu)造。

該礦為技改擴(kuò)能礦井，規(guī)模從90kt／a擴(kuò)大到150kt／a，平硐開拓，2011年11月，江蘇省第一工業(yè)設(shè)計院有限責(zé)任公司對該礦150kt／a的生產(chǎn)能力進(jìn)行了設(shè)計，但具體施工設(shè)計由本礦負(fù)責(zé)。

現(xiàn)有副平硐從井口到見2＃煤層處，全長333m，副平硐見2＃煤層后，已沿2＃煤層掘運(yùn)輸順槽530m。

2 西運(yùn)輸大巷彎道的設(shè)計

江蘇省第一工業(yè)設(shè)計院有限責(zé)任公司對該礦的開采方案設(shè)計中，在距2＃煤層運(yùn)輸順槽39m處，平行該順槽從副平硐開門掘西大巷，設(shè)計全長330m，對此進(jìn)行了彎道設(shè)計，其步驟如下：

1）首先確定待掘的西大巷位置、方位。位置在距2＃煤層運(yùn)輸順槽39m處，方位236°，副平硐方位141°29′28″。在1∶200的大比例平面圖上繪出副平硐和待掘的西運(yùn)輸大巷，其巷道中心線相交于P點(diǎn)。以P點(diǎn)為中心，沿副平硐巷道中心線截取線段長10m于A點(diǎn)，同樣以P點(diǎn)為中心，沿設(shè)計的西運(yùn)輸大巷中心線截取線段長10m于B點(diǎn).副平硐毛寬3.6m，設(shè)計西運(yùn)輸大巷毛寬為3.00m，采用串車運(yùn)輸，600mm軌距，經(jīng)計算本彎道曲線半徑為9.2m，然后分別以A點(diǎn)和B點(diǎn)為垂足，作垂線相交于O點(diǎn)。以O(shè)為圓心，以R（9.2m）為半徑，畫弧分別相交于A點(diǎn)和B點(diǎn)，圓心角θ＝94°30’。

2）計算弦長和轉(zhuǎn)向角。用一組弦線代替曲線時，弦長越短越接近曲線，但測量工作量也越大，而弦長過長，則會影響曲線的圓滑程度。為了選擇合適的弦長L，在1∶200的大比例尺圖上直接確定，一般當(dāng)圓心角θ在45°～90°之間，可用2～3個弦線代替曲線；當(dāng)圓心角θ在90°～180°之間，可用4～6個弦線來代替曲線是合適的。

（1）根據(jù)以上規(guī)律，西運(yùn)輸大巷弧長AB之間確定為4段弦長放線，即n＝4，根據(jù)公式計算得弦長L＝3.763m。

（2）計算各點(diǎn)的轉(zhuǎn)向角，曲線起點(diǎn)A和終點(diǎn)B的轉(zhuǎn)向角：

計算得βA＝βB＝168°12′。

中間點(diǎn)1、2、3的轉(zhuǎn)向角：

計算得β1＝β2＝β3＝156°24＇。

（3）根據(jù)轉(zhuǎn)向角求方位角，首先計算A點(diǎn)～1點(diǎn)方位：

αA－1＝副平硐方位141°29′28″＋180°－轉(zhuǎn)向角168°12′，計算得αA－1＝153°17′28″；根據(jù)同樣方法計算得α1－2＝176°53′28″；α2－3＝200°29′28″；α3－B＝224°05′28″；αB點(diǎn)前大巷方位為235°53′58″（見圖1）。

圖1 西大巷彎道設(shè)計放線示意

3 彎道的施工

1）彎道的實(shí)地放線，可用經(jīng)緯儀或全站儀放線，也可以用羅盤放線。

因?yàn)槲鬟\(yùn)輸大巷沒有金屬影響，所以本彎道使用羅盤放線，磁偏角1°30′，分4段放線，每段弦長3.673m。

2）軌道的鋪設(shè)。采用30kg／m鋼軌，水泥軌枕，軌距600mm，軌枕選用寬度160mm，高度140mm，軌枕接頭間距480mm，過渡間距600mm，中部間距720mm，每對鋼軌長6m，則需9根軌枕。

車輛在曲線段運(yùn)行時，如果2根軌道在1個水平面上，由于離心力的作用，車輪輪緣就要向外軌擠壓，增加磨損和運(yùn)行阻力，嚴(yán)重時車輛還能傾倒。為此。在曲線處將外軌抬高1個△h值，使車輛的重力和離心力的合力，垂直于外軌抬高后的2個軌面的連線.這樣就可抵消由于離心力的作用而增加對外軌的擠壓，減少磨損和運(yùn)行阻力，防止車輛傾倒。

一般△h值，軌距600mm時在5～25mm之間。運(yùn)行速度越大，曲線半徑越小，△h值也越大。本彎道取△h為10mm。

車輛在曲線線路運(yùn)行時，曲線處的軌距還應(yīng)加寬，不然也會發(fā)生車輪輪緣擠壓鋼軌的現(xiàn)象，增加阻力，甚至輪緣被鋼軌卡住，軌距加寬值△Sg。當(dāng)軸距為500mm時，一般為5～10mm；軸距為1100mm時，一般為10～20mm。在一定的軸距條件下，曲線半徑越小，△Sg值越大。本車串軸距為1100mm，所以△Sg值取15mm。

為了適應(yīng)外軌抬高和軌距加寬，在曲線與直線線路連接處，可以在直線段某一點(diǎn)開始，同時逐步進(jìn)行抬高和加寬，到曲線起點(diǎn)時，使抬高和加寬值正好達(dá)到規(guī)定的數(shù)值，這段直線距離稱為外軌，抬高和軌距加寬的遞增（遞減）距離，以x′表示，x′一般可取為△h值的100～300倍左右，即外軌抬高的坡度相應(yīng)為10‰～3.3‰，本彎道取x′為2m。

4 結(jié)語

巷道彎道的設(shè)計、軌枕材料及規(guī)格間距、鋼軌選型都要與所選用的運(yùn)輸工具相配。尤其是彎道設(shè)計與所選用的運(yùn)輸工具關(guān)系更重大，彎道半徑過小，運(yùn)輸速度慢，更重要的是影響運(yùn)輸安全，有翻車危險；彎道半徑過大，則會造成巷道浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)上不合算。本巷道采用蓄電池電機(jī)車運(yùn)輸，彎道半徑為9.2m，是合適的。