牛鼻子包络线拱顶交岔点.pdf

本发明涉及井巷设计与施工技术领域内一种巷道交岔点的设计与施工方法，尤其是巷道牛鼻子交岔点拱顶的设计与施工方法，它适用于煤矿井下各类巷道交岔点的设计与施工。
    井下巷道相交或分岔的部位，称作交岔点，按其结构可分为牛鼻子交岔点和穿尖交岔点两大类，如图1，2所示。牛鼻子交岔点在两巷道相交部位，共同形成一个渐变跨度的大断面，其交岔点拱顶形状长期以来一直设计为半园拱或三心拱顶，这种交岔点的受力情况比较好，能铺设标准道岔，但其施工工程量大，需要逐段扩拱，施工工艺复杂，迎头通风阻力大。而穿尖交岔点的拱顶由两相交巷道中较宽巷道的跨度来决定，拱顶比较低，工程量小，通风阻力小，但穿尖处承载能力小，易被破坏，交岔点的长度小，不能铺设标准道岔，因此其使用范围受到限制。

    本发明的目的在于设计一种新型的牛鼻子交岔点，使其具有牛鼻子交岔点本身已具有的受力情况比较好，能铺设标准道岔的优点，同时还具备穿尖交岔点拱顶较低，施工工程量小，通风阻力小的优点，克服两者存在的不足之处。

    牛鼻子包络线拱顶交岔点的发明实质是在交岔点的主巷和支巷两拱顶之间沿着近似直线的两拱顶弧形包络线扩拱，岔心中间断面的高度不会超过主巷高度，而交岔点的平面尺寸仍与牛鼻子交岔点相同，并能铺设标准道岔。

    附图说明：

    图1是牛鼻子交岔点平面图和剖面图。

    图2是穿尖交岔点平面图和剖面图

    图3是牛鼻子包络线拱顶交岔点平面图

    图4是牛鼻子包络线拱顶交岔点a-a剖面图

    图5是牛鼻子包络线拱顶交岔点b-b剖面图

    图6是牛鼻子包络线拱顶交岔点拱顶受力状态图

    图7是牛鼻子半园拱顶交岔点拱顶受力状态图

    下面结合附图对本发明进行具体描述，如图3、4、5所示，牛鼻子包络线拱顶交岔点包括主巷1、支巷2、牛鼻子3和牛鼻子包络线拱顶4，包络线拱顶曲线近似于主巷1和支巷2两拱顶之间的连接直线，交岔点的最大拱高度为主巷1高度，其平面尺寸与牛鼻子半园拱交岔点的平面尺寸相同，因此能铺设标准道岔。

    该发明与牛鼻子半园拱交岔点相比，其实施效果如下：

    1、牛鼻子包络线拱顶交岔点最大拱高比牛鼻子半园拱交岔点最大拱高相对降低，施工工程量减少。

    h包＝h+ (B2)/2

    h半＝h+B23·sin2θ+(B2cosθ+500+B2)2/2]]>

    式中：h包-牛鼻子包络线拱顶交岔点最大拱高;

    h半-牛鼻子半园拱交岔点最大拱高;

    h-自巷道底板起拱基线高度;

    θ-巷道转角;

    B2-主巷宽度;

    B3-支巷宽度;

    500-牛鼻子宽度。

    由以上两式看，显然h包＜h半，牛鼻子包络线拱顶交岔点比牛鼻子半园拱顶交岔点减少工程量如图4中的阴影部分所示。

    2、由于牛鼻子包络线拱顶交岔点地最大拱高为主巷1高度，不需要逐段扩拱，设计施工工艺简单，施工速度快。

    3、牛鼻子包络线拱顶交岔点为非对称拱形，巷道断面小，在牛鼻子处不需要扩拱，牛鼻子处两侧巷道拱顶岩石处于双向受力状态，即：δz＝0，δx≠0，δy≠0，如图6所示：而牛鼻子半园拱交岔点需在牛鼻子处扩拱，拱顶岩石处于单向受力状态，即：δz＝0，δx≠0，δy＝0，如图7所示，显然牛鼻子包络线拱顶交岔点比牛鼻子半园拱交岔点受力条件好。

    4、牛鼻子包络线拱顶交岔点处拱顶的迎风断面比较小，通风阻力小。