巷道断面最佳设计

　　巷道断面设计的合理与否，对一个企业的经济效益和生产的安全条件有着直接的影响，因此，合理的选择与设计巷道断面就显得尤其重要。
　　通常，我们选择巷道断面时，基本上是以下列几个因素为主要依据：
　　●巷道中的人行要求；
　　●巷道中运输设备的类型及数量；
　　●支护厚度；
　　●通过巷道的风量。
　　据此，得出的巷道断面，虽然能满足生产及安全方面的要求，却忽略了很重要的一条，那就是巷道在服务期间，有关通风的费用问题，而恰恰是这方面，使生产成本增大的一个重要原因。
　　鸡东矿改扩建工程投入使用之际，一些原有巷道因为生产系统的改变需要关闭，而担负起这些任务的巷道，由于断面的影响，至使矿井的风量很难增加，这样就势必使生产成本增大，从而影响企业的效益。

　　在通常情况下，与巷道有关的费用主要有两大项，一是巷道的掘砌费用Fj；二是巷道在服务期间的通风费Ft。
　　由此，我们得出受巷道影响的总费用(Fz)为：

Fz＝Fj+Ft　　　　　　　　　　　　　　　　(1)

　　由于巷道的掘砌费用Fj随着断面S的增大而增大，而通风费Ft则随着断面的增大而减小，因此，我们可以得这样一个结果，那就是有一个最佳的巷道断面S_b，能使巷道的总费用Fz为最小。

2.1　掘砌费用Fj
2.1.1　掘砌费与掘进断面存在着一种近似的直线关系。

Fj＝a^．S+b　元/m　　　　　　　　　　　　　　(2)

式中：ab——Fj与S的线性相关系数
　　　S——巷道的掘进断面，m²
2.1.2、巷道的掘进断面与净断面存在着如下关系：

S＝C^．S_j　m²(3)

式中：C——比例系数，由表2查得
　　　S_j——巷道的净断面m²
　　将(3)或代入(2)式中得：

Fj＝a^．CS_j+b　元/m　　　　　　　　　　　　(4)

2.2　通风费用：
2.2.1　矿井年平均风压h_m

h_m＝α^．L^．U^．Q²/S_j³(5)

(6)

2.2.2　巷道年通风费F_tn

F_tn＝1.1Q^．h_m^．D_d 365×24/η　元/α　　　　　　　　　　(7)

式中：D_d　——电价，元/kw*h
　　　η——风机效率
　　将式(6)代入式(7)中：

　　(8)

2.2.3　巷道在服务年限内全部通风费均摊给每米巷道的费用Ft

式中A_o——巷道服务年限
　　将式(8)代入式(9)中：

　　　　　　　　　(10)

2.2.4　巷道总费用Fz
　　将式(4)及式(10)代入式(1)中，即得到巷道总费用为：

　　　　　(11)

　　将巷道总费用均摊给每一年的费用Fzn可以写成：
　　
　　将上式对S_j求导数，令等式为零，得：

　　　(12)

　　式(12)从理论上给出了获得最佳经济效果的净断面S_j，可作为设计断面的依据。

　　对于Fz与S_j的关系，可以用函数Fz＝f(S_j)来表示。
　　如何正确地选用最佳断面，既要以生产及安全等方面的要求为依据，同时，也要从经济角度出发，力求使各种费用为最低，才能使巷道断面的选用和设计更加合理。