谷新煤矿西大巷弯道的设计与铺轨

孙 阳，孙玉礼，孙森林

（1.江西丰城矿务局尚庄煤矿，江西 丰城331144；2.贵州省龙里县谷龙乡谷新煤矿，贵州 龙里551202）

1 矿井概况

谷新煤矿位于贵州省龙里县谷龙乡境内。该矿含煤地层为二叠系上统龙谭组，含可采煤层两层，现主采2＃煤层。2＃煤层平均厚度1.2m，一般含夹矸1层，夹矸厚0.12m，煤层稳定。煤层走向236°，倾向SE，倾角35°左右，为单斜构造。

该矿为技改扩能矿井，规模从90kt／a扩大到150kt／a，平硐开拓，2011年11月，江苏省第一工业设计院有限责任公司对该矿150kt／a的生产能力进行了设计，但具体施工设计由本矿负责。

现有副平硐从井口到见2＃煤层处，全长333m，副平硐见2＃煤层后，已沿2＃煤层掘运输顺槽530m。

2 西运输大巷弯道的设计

江苏省第一工业设计院有限责任公司对该矿的开采方案设计中，在距2＃煤层运输顺槽39m处，平行该顺槽从副平硐开门掘西大巷，设计全长330m，对此进行了弯道设计，其步骤如下：

1）首先确定待掘的西大巷位置、方位。位置在距2＃煤层运输顺槽39m处，方位236°，副平硐方位141°29′28″。在1∶200的大比例平面图上绘出副平硐和待掘的西运输大巷，其巷道中心线相交于P点。以P点为中心，沿副平硐巷道中心线截取线段长10m于A点，同样以P点为中心，沿设计的西运输大巷中心线截取线段长10m于B点.副平硐毛宽3.6m，设计西运输大巷毛宽为3.00m，采用串车运输，600mm轨距，经计算本弯道曲线半径为9.2m，然后分别以A点和B点为垂足，作垂线相交于O点。以O为圆心，以R（9.2m）为半径，画弧分别相交于A点和B点，圆心角θ＝94°30’。

2）计算弦长和转向角。用一组弦线代替曲线时，弦长越短越接近曲线，但测量工作量也越大，而弦长过长，则会影响曲线的圆滑程度。为了选择合适的弦长L，在1∶200的大比例尺图上直接确定，一般当圆心角θ在45°～90°之间，可用2～3个弦线代替曲线；当圆心角θ在90°～180°之间，可用4～6个弦线来代替曲线是合适的。

（1）根据以上规律，西运输大巷弧长AB之间确定为4段弦长放线，即n＝4，根据公式计算得弦长L＝3.763m。

（2）计算各点的转向角，曲线起点A和终点B的转向角：

计算得βA＝βB＝168°12′。

中间点1、2、3的转向角：

计算得β1＝β2＝β3＝156°24＇。

（3）根据转向角求方位角，首先计算A点～1点方位：

αA－1＝副平硐方位141°29′28″＋180°－转向角168°12′，计算得αA－1＝153°17′28″；根据同样方法计算得α1－2＝176°53′28″；α2－3＝200°29′28″；α3－B＝224°05′28″；αB点前大巷方位为235°53′58″（见图1）。

图1 西大巷弯道设计放线示意

3 弯道的施工

1）弯道的实地放线，可用经纬仪或全站仪放线，也可以用罗盘放线。

因为西运输大巷没有金属影响，所以本弯道使用罗盘放线，磁偏角1°30′，分4段放线，每段弦长3.673m。

2）轨道的铺设。采用30kg／m钢轨，水泥轨枕，轨距600mm，轨枕选用宽度160mm，高度140mm，轨枕接头间距480mm，过渡间距600mm，中部间距720mm，每对钢轨长6m，则需9根轨枕。

车辆在曲线段运行时，如果2根轨道在1个水平面上，由于离心力的作用，车轮轮缘就要向外轨挤压，增加磨损和运行阻力，严重时车辆还能倾倒。为此。在曲线处将外轨抬高1个△h值，使车辆的重力和离心力的合力，垂直于外轨抬高后的2个轨面的连线.这样就可抵消由于离心力的作用而增加对外轨的挤压，减少磨损和运行阻力，防止车辆倾倒。

一般△h值，轨距600mm时在5～25mm之间。运行速度越大，曲线半径越小，△h值也越大。本弯道取△h为10mm。

车辆在曲线线路运行时，曲线处的轨距还应加宽，不然也会发生车轮轮缘挤压钢轨的现象，增加阻力，甚至轮缘被钢轨卡住，轨距加宽值△Sg。当轴距为500mm时，一般为5～10mm；轴距为1100mm时，一般为10～20mm。在一定的轴距条件下，曲线半径越小，△Sg值越大。本车串轴距为1100mm，所以△Sg值取15mm。

为了适应外轨抬高和轨距加宽，在曲线与直线线路连接处，可以在直线段某一点开始，同时逐步进行抬高和加宽，到曲线起点时，使抬高和加宽值正好达到规定的数值，这段直线距离称为外轨，抬高和轨距加宽的递增（递减）距离，以x′表示，x′一般可取为△h值的100～300倍左右，即外轨抬高的坡度相应为10‰～3.3‰，本弯道取x′为2m。

4 结语

巷道弯道的设计、轨枕材料及规格间距、钢轨选型都要与所选用的运输工具相配。尤其是弯道设计与所选用的运输工具关系更重大，弯道半径过小，运输速度慢，更重要的是影响运输安全，有翻车危险；弯道半径过大，则会造成巷道浪费，经济上不合算。本巷道采用蓄电池电机车运输，弯道半径为9.2m，是合适的。