马头门设计浅析

万方数据

郑忠友杜锋马头门设计主要因素浅析

第１期

赛问题探讨准

马头门设计主要因素浅析

郑忠友， 杜锋

（煤炭工业西安设计研究院陕西，西安７１００５４）

摘要：介绍了立井马头门的几种常用型式，设计中应考虑的主要因素及应注意的问题，并提出改

进方法。

关键词：马头门；设计；注意问题；改进方法

中图分类号二ＴＤ２６４． ２文献标识码：；Ｂ

马头门是立井井筒通向井下平巷的咽喉。一般

题谈一点浅见。

分为无提升装备的立井马头门（如回风立风井马头

门），及有提升设备的立井马头门。

１马头门型式

有提升装备的罐笼立井（冬天脚冷 或混合提升立井）马头 马头门型式按照与井筒的连接方式不同，可分

门断面较大，结构复杂，马头门内设备多，安装布置

为双面平顶式、双面斜顶式及单面斜顶式，见图ｔｏ

复杂，是矿井设计中最为复杂的嗣室之一。本文主

其中以前两种型式为常用，现以双面平顶式和双面

要就有轨系统的马头门设计体会及应注意的几个问斜顶式为例分析一下马头门的设计特点。

图１马头门型式

ａ－双面平顶式；１〕一，双面斜顶式；一单面倾顶式

２马头门设计考虑的主要因素

出车两侧的行人通道。

２．１马头门宽度

马头门设计中，考虑的主要因素有：井筒直径，

马头门净宽度一般不超过井筒净直径， 按其内

马头门附近井壁结构，井筒装备（提升容器数目，布

进、出车侧操车设备布置宽度另加两边行人宽度总

置形式，井筒内管线，是否设有梯子间等），马头门

和作为马头门宽度为宜。如某井筒净直径

进、出车方式（是否为两侧进、出车以及同时进出车

６ ５００ ｍｍ，内装备一宽一窄两个罐笼，中心距为

的层数）及两侧设备布置，马头门上、下井人员进出

１ ９００ ｍｍ，井下运行矿车宽度为８８０ ｍｍ，则马头门

方式（如多层罐笼是否同时上下人），通过马头门上、

宽度５ ０００一５ ２００ ｍｍ；另一矿井副井井筒净直径

下井的长材尺寸（如管道、钢轨）和最大件尺寸以及

５ ５００ ｍｍ，装备一个宽罐笼带平衡锤，进、出车侧均

马头门铜室所处地层围岩条件等。另外，应根据马

布置为单轨，此时马头门宽度除满足矿车的运行要

头门处操车系统及监控方式，在马头门铜室两边留

求外，还要考虑最大件（如综采支架等）尺寸，其马头

有９００－－１ ０００ ｍｍ的行人安全间隙，并有连通进、

门净宽度４ ０００ ｍｍ。从查阅以往设计，结合参加的

第１期

郑忠友杜锋马头门设计主要因素浅析

近２０个立井马头门铜室的设计及审查实践来看，对

于６００ ｍｍ轨距系列，井筒装备一对罐笼（一宽一窄

罐笼）时，井筒净直径６ ０００－６ ５００ ｍｍ，马头门宽

度一般为５ ０００ －－ ５ ５００ ｍｍ；当井筒装备为一个罐

笼带平衡锤时，马头门宽度一般为４ ０００－－４ ５００ｍｍ

即可。

我国设计的罐笼立井大多数装备一对罐笼或一

个罐笼带平衡锤的一套提升系统，近年来个别井筒

也有两套提升装备，如潞安常村煤矿副井装备一对

１．５ ｔ双层４车罐笼和一个超高罐笼（长５ ０００ ｍｍ，

宽１ ７００ ｍｍ，高１２ ５００ ｍｍ）带平衡锤两套提升系

统；济宁二号井副立井装备一个窄罐笼和一个特制

超高罐笼（高１５ ０００ ｍｍ，宽９ ０６０ ｍｍ）提升系统，

另一套为１．５ ｔ双层４车罐笼带平衡锤，井下马头１５００ ｍｍ，上、下层总高度达７excel乘法 ０００－－８ ０００ ｍｍ，而

门处布置有３条进、出车线，马头门宽度达７５００－８

０００ ｍｍ．

正在建设中的济宁三号井副立井装备一套可提

升无轨胶轮车的立井罐笼（长４ ９１０ ｍｍ，宽

２ ３００ ｍｍ），此时马头门宽度达７ ８００ ｍｍ。根据神

府大柳塔矿井使用无轨胶轮车的经验，无轨胶轮车的综采矿井最大班下井人数也不过８０人，按照以往

运输系统巷道两侧人行安全间隙不应小于

１ ５００ ｍｍ。济宁三号井运行无轨胶轮车的马头门宽

度约８ ０００ ｍｍ。随着井筒内提升容器数目增多以

及无轨胶轮车在我国煤矿立井中的使用，马头门的

设计方法已不能满足运输和安全的要求，应作专门

研究。

若有条件时，可考虑采用单容器带平衡锤的方

式装备井筒，以减小井筒直径，缩小马头门断面宽

度。例如我们在某年产４００万ｔ原煤的矿井副立井

设计中，经过计算比较，采用单罐笼平衡锤布置，井

筒直径缩小１ ５００ ｍｍ，马头门宽度缩小了２ ２００

ｍｍｏ

２．２马头门高度

马头门的高度（通常由进车侧摇台转轴中心轨

面算起，亦即井底车场水平高程点）应满足井下进出

车，人员及材料设备上下设计基本要求，一般情况

下，马头门的高度不应低于４ ５００ ｍｍ，两侧平顶段

长度均不宜小于５ ０００ ｍｍ，否则上层行人通道与等

候室联络不便将加大支护难度。对于１ｔ系列６００

ｍｍ轨距矿车立井罐笼，上、下双层同时上下人员

时，马头门的高度一般取６ ０００ －－ ６ ５００ ｍｍ为宜，井

底车场水平以上的上、下层布置的马头门可称为平

万方数据

台式马头门，如图２。对于井底车场以下围岩条件

不良或者受如奥灰水威胁井筒不能再加深时，多采

用此种马头门。如我们设计轩岗局焦家寨矿井副立

井时，考虑到井底附近奥灰岩顶面位于＋９６０ ｍ处

（相邻矿井在此标高大巷施工中曾发生奥灰岩突水

淹井事故），车场水平设于＋１ ０１０ ｍ水平，以免副

井井底触及该灰岩，并考虑到当时设计的矿井上下

井人员多，需双层罐笼上下层同时上下人，将井下马

头门设计成平台式，井筒深度减少了约５．０ ｍ。在

多绳提升的罐笼井，可将马头门设计成车场水平上、

下各设一层的布置格式，即暗道式布置，陕西澄合王

村煤矿副井马头门则采用了此种布置方式，如图３ｏ

暗道式马头门高度一般比平台式马头门高１ ０００－

且使井筒深度和井塔高度相应增加３．５一５．０ ｍ．

对于高产高效矿井，矿井最大班下井人数与同

规模矿井相比大大减少，随着以煤巷为主的开拓改

革的推广，矿井辅助提升量亦成倍减少，矿井辅助提

升已由量变到质变阶段，例如年产１２０－－－１５０万ｔ ／ａ

思考方法设计的副井井筒提升能力过大。因此在条

件许可的前提下可以考虑采用单层罐笼。即使采用

双层罐笼，或多层罐笼也无必要各层同时上下人。

这样布置可使马头门的高度降低１．０－－１．５ ｍ，而控

制马头门高度的因素只满足下放长材的要求即可。

图２平台式

３马头门支护

马头门结构复杂断面大，受井筒作用及与之相

关嗣室通道的开掘，其受力复杂且大。由于对地压

还没有一种可靠的、可供设计采纳的有效计算方法，

陕西煤炭

２００１年

万方数据

图３暗道式

设计中一般按照工程类比、经验判断法等确定支护

参数。多采用混凝土浇筑（或初次锚喷支护，然后浇

筑混凝土永久支护）或料石砌暄支护（目前使用较

少），支护厚度４００．５５０ ｍｍ；当围岩破碎时，采用

钢筋混凝土支护，钢筋多为ＩＩ级，支护厚度３５０一

５００ ｍｍ。例如，轩岗局焦家寨矿井副立井马头门处

于泥质砂岩和泥岩互层中，马头门施工中，进车侧由

距井筒中心７ ０００ ｍｍ处开始冒顶，冒顶长达１２

０５０ ｍｍ，冒顶最大高度达８ ０００ ｍｍ之余，为防止冒

顶扩展破坏井壁，设计和施工中对冒顶段挂网锚喷

初次支护（厚度１００ ｍｍ，锚杆长２．５－３．０ ｍ，网１００

ｍｍ ｘ １００ ｍｍ， ＂６ ｍｍ），然后壁后注浆充填，马头门

永久支护浇筑钢筋混凝土，厚５００ ｍｍ，马头门两侧

总计支护长度４３ ｍ。自１９８９年至今该马头门完好

无损，无漏水现象。因此，当围岩条件较差时，马头

门可采用钢筋混凝土或锚喷支护（初次），后浇筑钢

筋混凝土或劲性混凝土（如矿用工字钢、槽钢、钢轨

混凝土结构等）支护，也可以采用先锚喷支护再支设

矿用工字钢、槽钢、钢轨等喷射混凝土的联合支护；

当围岩条件良好时，可采用钢筋网（似０－１２ ｍｍ）喷

射混凝土支护（厚度２００ ｍｍ左右）。例如山西荫营

煤矿十７４９￣水平副立井马头门围岩岩性属砂

岩，岩层完好，无明显裂隙，其单轴抗压强度接近９０

－１１０ ＭＰａ，设计时除井筒两侧平顶段及大小断面

过渡段采用浇筑素混凝土支护（厚４００ ｍｍ）外，其

余部分采用喷射混凝土支护（厚度１００ ｍｍ），自

１９８８年交付使用至今完好无损。因此马头门的支偏小矿车不能自溜滑行到位，需要人力推行一段距

护参数应根据其所处围岩条件、受力状态综合分析

确定；另外，为了保证马头门的支护安全，减少支护辆运行循环较差，出车侧曾出现过车辆相撞掉道现

厚度，与马头门碉室相关联铜室、通道（如马头门处

机电设备铜室、操车铜室、空压机铜室、等候室、管子

道等）布置密度不宜太大，即铜室间、通道间净岩柱

一般不宜小于２０．２５ ｍ，否则将明显加大铜室支护

厚度，增加铜室支护难度。我国某矿井中已出现过

由于马头门处铜室布置密度过大，加之施工质量问

题，交付使用后发生马头门及附近井壁破裂事故。

’４马头门设计应注意问题及其改进

总结以往经验， 在注意马头门结构设计的同时，

还应注意其功能设计，使马头门既结构完整，功能也

能完全发挥。

４．１马头门与井筒设计一并考虑，分步进行

井筒设计时，在满足布置要求前提下，尽可能简

化井筒装备，缩小井筒直径，以减少马头门铜室宽

度；井下进出罐笼人员应首先采用酒店和宾馆的区别 上下层分次上下

人的布置方式，不设置上下人平台，马头门高度可降

低１ ５００一２ ０００ ｍｍ，掘进体积减少１８０衬左右，等

候铜室与井筒联络通道断面高度、管子道在井壁开

口位置高度等随之降低，减少了马头门和相关铜室

工程量，且方便施工，节约投资。

当井筒提升需要双层罐笼上下层同时上下人员

时，马头门应设计成平台式，可以减小井筒深度及马

头门ｆ室高度。个别井筒因预先设计的车场水平岩

性不如水平以下岩性好，有必要将马头门铜室设在

车场水平标高以下时，设计应将车场水平标高下调

使车场巷道、铜室同位于围岩性能好的岩层中，马头

门设置应首先考虑平台式布置。

４．２马头门轨道坡度

马头门铜室轨道坡度除与整个井底车场线路坡

度要求有关外，马头门铜室线路坡度应满足进车侧

来车能存在推车机尾轮处，古尔邦节图片 推车机头尾轮间来车（一

般为１－２辆）具有一定速度，可将罐笼内存车撞出

罐笼，并使之自溜到马头门出车侧存车线。进车侧

推车机头尾轮间线路坡度不宜小于２０％ｏ－２５％ｏ，出

车侧车辆自溜段线路坡度一般宜按１７％ｏ一 ２０％ｏ０

调查中发现，曾有马头门因其进车侧线路坡度偏大，

推车机推车过程中速度高鼻梁塌怎么办 ，使得矿车撞击声很大，对

推车机头轮处阻车器碰撞力很大，再者出车侧坡度

离，很不安全，加之由于轨面淋水多，清道不及时，车

象。

４．３马头门淋水防治办法

调查发现，马头门内壁淋水直接影响工作环境

对生产安全带来隐患。（下转第２３页）

第１期

蒋德明强化财务管理提高基建投资效益

工作，通过对资源、水电、运输的配套项目的考核，选

择最优的建设方案。其次，要依据最优方案制定基

３加强财务管理机构建设，提高财务人员整

建计划，计算项目概算费用；再次，要参与标的制定，

体素质

坚持公平招标，合理选择施工队伍。

加强基本建设财务管理机构建设， 首先，必须转

２．２建设过程中

变思想观念，用现代化管理方法进行投资管理。财

在建设过程中， 材料消耗的节约和浪费，劳动生

务人员不仅要精通财务专业业务，而且要不断掌握

产率的高低，生产工时的利用程度，生产设备的利用

运用现代企业管理的基本知识，以较高的人员素质

程度和占用量，资金消耗管理支出的多陶埙怎么吹 少，直接影响

保证实现高质量的财务管理。其次，建立健全内部

着建设成本的高低。这就促使财务部门加强财务管

财务制度，实现财务管理制度规范化。财务部门要

理，充分发挥其抓成本管理的腊肠制作方法 优势，把技术进步、成

按照《会计法》和新准则的要求，结合企业实际情况，

本控制、经济效益有机地结合起来，使建设成本降至

建立健全符合企业发展要求的内部财务制度，认真

最低点。因此，在建设中，财务部门应从以下几方面

搞好执法监督检查。坚决纠正和制止基本建设财务

加强管理：

管理领域里违反财经纪律的现象。再次，要重视投

第一，加强技术进步和项目建设相配套管理。

资信息的管理。认真搞好有关信息资料的采集、加

项最新军事消息 目建设的过程就是投资与技术结合的过程，投资

工、处理和反映，如实、及时、准确地向主管部门报送

项目采用的技术要在可能条件下力求技高一筹。

有关报表、文字资料和专题资料，为企业经营决策提

第二， 加大成本控制力度，力求降低成本。在建

供可靠依据，达到信息灵、决策准、应变快、效益好、

设过程中，推行责任会计管理，划小核算单位，落实

从而避免盲目性，减少损失，以保证基本建设工作能

建设项目单项工程核算、各项指标的控制及其执行

顺利有效地开展。

情况的审查、考核和监督，并制订相应的奖罚措施。

综上所述， 在市场经济条件下，强化基本建设投

做到管理有制度，消耗有定额，计量有记录，费用有

资全方位、全过程的财务管理，不仅能使建设项目沿

监督，成本有责任，最大限度地降低成本。

着成本低，工期短，质量好的方向发展，而且能使建

第三，在施工建设中采用先进的成本控制方法 设项目早投人，减少人力、物力、财力的浪费，使投资

和科学的施工方案，调整施工进度，优化设计方案，

更好地发挥效能，从而达到企业整体效益的不断提

开cad曲线 展价值工程活动，减少无效和低效劳动，缩短建设

高。

工期。

（收稿日期： ２００１－０１－１８）

（上接第３４页）以往为了避免井壁淋水流人和随果不很明显。据此，在山西轩岗局焦家寨矿、阳泉荫

风飘人马头门内，设计曾采用在马头门两侧平顶段

营矿副立井，陕西下峪口矿排歼立井马头门等设计

加设淋水棚，与井筒连接处安装望板（如图４）ａ中，除了采取以往防水办法外，还将马头门两侧平顶

段设计成指向井筒的斜坡，坡角１＇，２＇，使井壁淋水

不致流人马头门内；另外，将井壁望板淋水槽内积水

通过立管导人马头门出车侧水沟，同时将进车侧巷

道内水沟水通过水平管引人出车侧水沟，然后自流

排出。

５结束语

马头门设计合理与否， 直接影响到井筒提升、马

头门铜室工程量、施工工期及投资。马头门淋水防

图４望板位置图

治是否有效，直接影响到马头门处工作环境和安全。

应按照系统考虑、合理选择、优化设计的原则，做到

等措施防治马头门淋水，实践证明上述防治方法效

结构设计与功能设计并举。（收稿日期：２００１－０３－１５）

万方数据