馬頭門設計方法-技術方案

馬頭門設計方法,技術方案第一頁，共30頁。目錄什么是馬頭門01馬頭門型式02馬頭門支護04馬頭門設計應注意問題及其改進05馬頭門設計考慮的主要因素03馬頭門施工方法062第二頁，共30頁。中文名稱：馬頭門英文名稱：ingate定義：井底車場巷道與立井井筒連接、斷面逐漸加大的過渡段。應用學科：煤炭科技（一級學科）；礦井建設（二級學科）；井巷工程設計（二級學科）百度百科：豎井井筒與井底車場的聯(lián)接處。形狀似馬頭，是礦巖、設備、材料和人員的轉(zhuǎn)運點。根據(jù)車場的通過能力，馬頭門分單面和雙面兩種形式，并均為斜頂式。馬頭門設有穩(wěn)罐、推車和阻車設備以及信號房等.馬頭門高度一般為4.5~5m，由下放材料的長度決定;寬度由運輸線路數(shù)、運輸設備最大寬度和人行道的寬度確定;斜頂段長度一般不小于5m.馬頭門應采用防火材料支護，如混凝土或鋼筋混凝土。什么是馬頭門013第三頁，共30頁。馬頭門三維模型示意圖什么是馬頭門014第四頁，共30頁。馬頭門型式按照與井筒的連接方式不同，可分為雙面平頂式、雙面斜頂式及單面斜頂式。馬頭門型式025第五頁，共30頁。工程名稱：湖南寶山有色金屬礦業(yè)有限責任公司罐籠井延伸工程建設單位：湖南寶山有色金屬礦業(yè)有限責任公司新掘井筒凈直徑5.8m。延深的罐籠井在-30m、-230m、-270m、-310m、-350m、-390m等中段設雙面馬頭門;在-70m、-110m、-150m、-190m等中段設單面馬頭門。馬頭門型式026第六頁，共30頁。五溝礦馬頭門型式為雙面平頂式馬頭門型式027第七頁，共30頁?？紤]的主要因素有:井筒直徑，馬頭門附近井壁結(jié)構(gòu)，井筒裝備，馬頭門進、出車方式及兩側(cè)設備布置，馬頭門上、下井人員進出方式，通過馬頭門上、下井的長材尺寸和最大件尺寸以及馬頭門硐室所處地層圍巖條件等。另外，應根據(jù)馬頭門處操車系統(tǒng)及監(jiān)控方式，在馬頭門硐室兩邊留有900—1000mm的行人安全間隙，并有連通進、出車兩側(cè)的行人通道。馬頭門設計考慮的主要因素038第八頁，共30頁。3-1馬頭門寬度馬頭門凈寬度一般不超過井筒凈直徑，按其內(nèi)進、出車側(cè)操車設備布置寬度另加兩邊行人寬度總和作為馬頭門寬度為宜。從查閱以往設計，結(jié)合參加的近20個立井馬頭門銅室的設計及審查實踐來看，對于600mm軌距系列，井筒裝備一對罐籠(一寬一窄罐籠)時，井筒凈直徑6000—6500mm，馬頭門寬度一般為5000—5500mm;當井筒裝備為一個罐籠帶平衡錘時，馬頭門寬度一般為4000—4500mm即可。馬頭門設計考慮的主要因素039第九頁，共30頁。3-1馬頭門寬度濟寧二號井副立井裝備一個窄罐籠和一個特制超高罐籠(高15000mm，寬9060mm)提升系統(tǒng)，另一套為1.5t雙層4車罐籠帶平衡錘，井下馬頭門處布置有3條進、出車線，馬頭門寬度達7500-8000mm.馬頭門設計考慮的主要因素0310第十頁，共30頁。3-1馬頭門寬度隨著井筒內(nèi)提升容器數(shù)目增多以及無軌膠輪車我國煤礦立井中的使用，馬頭門的設計方法已不能滿足運輸和安全的要求，應作專門研究。若有條件時，可考慮采用單容器帶平衡錘的方式裝備井筒，以減小井筒直徑，縮小馬頭門斷面寬度。例如在某年產(chǎn)400萬t原煤的礦井副立井設計中，經(jīng)過計算比較，采用單罐籠平衡錘布置，井筒直徑縮小1500mm，馬頭門寬度縮小了2200mm。馬頭門設計考慮的主要因素0311第十一頁，共30頁。3-1馬頭門寬度五溝礦副井井筒內(nèi)裝備一套600mm軌距1.0t礦車雙層四車雙罐籠，根據(jù)提升容器和下放長材料及上下人的要求，硐室最大處凈寬5.1m，凈高出車側(cè)為7.05m，進車側(cè)為4.6m，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。五溝礦副井凈直徑6.0m估：五溝礦馬頭門寬度大約在5m左右。馬頭門設計考慮的主要因素0312第十二頁，共30頁。3-2馬頭門高度馬頭門的高度(通常由進車側(cè)搖臺轉(zhuǎn)軸中心軌面算起，亦即井底車場水平高程點)應滿足井下進出車，人員及材料設備上下設計基本要求，一般情況下，馬頭門的高度不應低于4500mm，兩側(cè)平頂段長度均不宜小于5000mm，否則上層行人通道與等候室聯(lián)絡不便將加大支護難度。馬頭門設計考慮的主要因素0313第十三頁，共30頁。3-2馬頭門高度對于1t系列600mm軌距礦車立井罐籠，上、下雙層同時上下人員時，馬頭門的高度一般取6000—6500mm為宜，井底車場水平以上的上、下層布置的馬頭門可稱為平臺式馬頭門。馬頭門設計考慮的主要因素0314第十四頁，共30頁。3-2馬頭門高度凈高出車側(cè)為7.05m，進車側(cè)為4.6m估：五溝礦馬頭門高度在7m左右另外：對于高產(chǎn)高效礦井，礦井最大班下井人數(shù)與同規(guī)模礦井相比大大減少，隨著以煤巷為主的開拓改革的推廣，礦井輔助提升量亦成倍減少，礦井輔助提升已由量變到質(zhì)變階段馬頭門設計考慮的主要因素0315第十五頁，共30頁。馬頭門結(jié)構(gòu)復雜斷面大，受井筒作用及與之相關嗣室通道的開掘，其受力復雜且大。由于對地壓還沒有一種可靠的、可供設計采納的有效計算方法，設計中一般按照工程類比、經(jīng)驗判斷法等確定支護參數(shù)。多采用混凝土澆筑(或初次錨噴支護，然后澆筑混凝土永久支護)或料石砌暄支護(目前使用較少)，支護厚度400—550mm;當圍巖破碎時，采用鋼筋混凝土支護，鋼筋多為II級，支護厚度350—500mm。五溝礦采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

馬頭門支護0416第十六頁，共30頁。軒崗局焦家寨礦井副立井馬頭門處于泥質(zhì)砂巖和泥巖互層中，馬頭門施工中，進車側(cè)由距井筒中心7000mm處開始冒頂，冒頂長達12050mm，冒頂最大高度達8000mm之余，為防止冒頂擴展破壞井壁，設計和施工中對冒頂段掛網(wǎng)錨噴初次支護(厚度100mm，錨桿長2.5-3.0m，網(wǎng)100mmx100mm,Φ6mm)，然后壁后注漿充填，馬頭門永久支護澆筑鋼筋混凝土，厚500mm，馬頭門兩側(cè)總計支護長度43m。自1989年至今該馬頭門完好無損，無漏水現(xiàn)象。馬頭門支護0417第十七頁，共30頁。山西蔭營煤礦十749~水平副立井馬頭門圍巖巖性屬砂巖，巖層完好，無明顯裂隙，其單軸抗壓強度接近90—110MPa，設計時除井筒兩側(cè)平頂段及大小斷面過渡段采用澆筑素混凝土支護(厚400mm)外，其余部分采用噴射混凝土支護(厚度100mm)，自1988年交付使用至今完好無損。馬頭門支護0418第十八頁，共30頁。5-1馬頭門與井筒設計一并考慮，分步進行盡可能簡化井筒裝備，縮小井筒直徑，以減少馬頭門銅室寬度井下進出罐籠人員應首先采用上下層分次上下人的布置方式，不設置上下人平臺，減少了馬頭門和相關銅室工程量，且方便施工，節(jié)約投資當井筒提升需要雙層罐籠上下層同時上下人員時，馬頭門應設計成平臺式，可以減小井筒深度及馬頭門硐室高度馬頭門設計應注意問題及其改進0519第十九頁，共30頁。5-2馬頭門軌道坡度馬頭門銅室軌道坡度除與整個井底車場線路坡度要求有關外，馬頭門銅室線路坡度應滿足進車側(cè)來車能存在推車機尾輪處，推車機頭尾輪間來車(一般為1—2輛)具有一定速度，可將罐籠內(nèi)存車撞出罐籠，并使之自溜到馬頭門出車側(cè)存車線。進車側(cè)推車機頭尾輪間線路坡度不宜小于20‰—25‰，出車側(cè)車輛自溜段線路坡度一般宜按17‰—20‰。馬頭門設計應注意問題及其改進0520第二十頁，共30頁。5-2馬頭門軌道坡度有馬頭門因其進車側(cè)線路坡度偏大，推車機推車過程中速度高，使得礦車撞擊聲很大，對推車機頭輪處阻車器碰撞力很大，再者出車側(cè)坡度偏小礦車不能自溜滑行到位，需要人力推行一段距離，很不安全，加之由于軌面淋水多，清道不及時，車輛運行循環(huán)較差，出車側(cè)曾出現(xiàn)過車輛相撞掉道現(xiàn)象。馬頭門設計應注意問題及其改進0521第二十一頁，共30頁。5-3馬頭門淋水防治辦法馬頭門內(nèi)壁淋水直接影響工作環(huán)境對生產(chǎn)安全帶來隱患。以往為了避免井壁淋水流人和隨風飄人馬頭門內(nèi)，設計曾采用在馬頭門兩側(cè)平頂段加設淋水棚，與井筒連接處安裝望板(如圖)等措施防治馬頭門淋水，實踐證明上述防治方法效果不很明顯。馬頭門設計應注意問題及其改進0522第二十二頁，共30頁。5-4馬頭門線路的平面布置馬頭門線路：指自副井重車線的末端至材料車線進口變正常軌距的起點的一段線路。副井馬頭門線路是井底車場線路的組成部分之一。馬頭門線路平面布置，主要取決于所采用的操車設備類型和礦車自滑速度。如果重車是靠自動滾行獲得的動量進入罐籠和撞出罐籠內(nèi)的空車，則必須用重車的進罐籠速度和線路允許的坡度來計算或檢驗馬頭門的布置。馬頭門設計應注意問題及其改進0523第二十三頁，共30頁。5-4馬頭門線路的平面布置在雙罐籠提升時，馬頭門線路重車道的雙軌段上，需裝設雙道單式阻車器。存車線的重車一輛輛從單道復式阻車器駛到單式阻車器后，可稍等片刻再進入罐籠，因此，單式阻車器的作用是縮短重車進罐運行距離，以便減少盡管時間。如果重車進罐需借助搖臺，則單式阻車器的基礎應盡量緊靠搖臺基礎。五溝礦礦井采用雙罐籠提升，礦車靠自動滾行獲得動能進入罐籠和撞出罐籠內(nèi)的空車。馬頭門設計應注意問題及其改進0524第二十四頁，共30頁。馬頭門施工采用小導硐先行掘進到位，再從外向里刷大成型的施工方案。小導硐選擇在馬頭門頂部中心位置，為便于掘進,導硐規(guī)格設為寬×高=4×3m。馬頭門施工方法0625第二十五頁，共30頁。6-1掘進馬頭門掘進采用7655型風鉆配長2.2mφ22mm鉆釬、φ42m一字型鉆頭打眼。導硐采用斜眼掏槽，掏槽眼深度2.2m，輔助眼和周邊眼深度2m。采用從外向里刷大時，頂部打眼采用墊碴打眼，刷大時，炮眼深度2.0m，要求掌握好周邊眼角度，防止超挖。爆破炸藥選用2#巖石乳化炸藥，1~5段毫秒延期電雷管，串聯(lián)，正向裝藥，通過立井放炮電纜在地面起爆室內(nèi)用380V交流電源起爆。6-2排矸在掘進馬頭門時，由于不能直接利用立井抓巖機抓矸,人工轉(zhuǎn)矸速度太慢。為加快施工馬頭門出矸速度，在馬頭門施工時，用P-60B耙?guī)r機主機（不用耙?guī)r機溜槽段）和耙斗直接下井，放置在正在施工的馬頭門對面的井筒內(nèi)，用耙頭將馬頭門工作面的矸石全部耙到井筒內(nèi)，在將耙?guī)r機主機和耙斗用轉(zhuǎn)移到馬頭門內(nèi)，再用立井抓巖機將矸石裝到吊桶內(nèi)，利用立井排矸系統(tǒng)將矸石排掉。在碼頭門掘進爆破時，用10t穩(wěn)車將耙?guī)r機主機和耙斗懸吊在下層吊盤下。馬頭門施工方法0626第二十六頁，共30頁。6-3臨時支護：如果馬頭門在掘進過程中，發(fā)現(xiàn)巖層破碎，則在施工導硐時，對拱部進行錨網(wǎng)噴厚度50mm的C20混凝土做臨時支護，在刷大成型時，再對二拱及兩幫進行錨噴支護。拱部錨桿選用Φ18mm、長度2m的樹脂錨桿，網(wǎng)片用Φ6.5mm鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格100×100mm，噴射混凝土厚度50mm，強度等級C20。噴射混凝土時，混凝土噴射機設置在井筒內(nèi)，噴射料在地面用攪拌機攪拌后，用底卸式混凝土吊桶裝運下放到噴射機旁，人工上料。馬頭門與井底車場連接的漸變斷面5m巷道，永久支護為100mm厚的C20噴射混凝土，其施工方法與上敘述相同。馬頭門施工方法0627第二十七頁，共30頁。6-4混凝土砌碹支護：馬頭門設計為C20混凝