井下巷道作為礦山開采中的重要通道，其結構復雜多樣，特別是巷道交岔點的設計與施工，直接關系到礦井的運輸效率、通風效果以及作業(yè)安全性。本文將深入探討平巷交岔點的類型、支護方式、設計原理及其尺寸確定方法，旨在為井巷工程實踐提供理論指導。

一、巷道交岔點概述

井下巷道相交或分岔形成的特殊部位，即為巷道交岔點。依據巷道的相對位置與走向，交岔點可細分為平巷交岔點、斜巷交岔點、立面交岔點及立體交岔點等。其中，平巷交岔點最為常見，本文以此為研究對象。交岔點的支護方式多樣，包括砌碹、錨噴、棚式及料石墻配型鋼梁等，具體選擇取決于圍巖條件、巷道功能及服務年限等因素。

二、巷道交岔點類型及特點

巷道交岔點按結構大致分為穿尖交岔點和柱墻式（牛鼻子）交岔點。穿尖交岔點適用于圍巖堅硬且跨度較小的情況，其設計簡潔，施工便捷，但承載力相對較弱。而柱墻式交岔點適用范圍更廣，結構復雜，尤其適合車場和主運輸巷道，通過設置牛鼻子（碹垛）增強支護能力，適應不同線路布置和運輸需求。

穿尖交岔點一般在圍巖穩(wěn)定堅硬，跨度小的巷道中使用，其最大寬度不大于5m, 巷道轉 角大于45°。在交岔點的長度內，兩巷道為自然相交，其相交部分保持各自的巷道斷面。拱高 不是以兩條巷道的最大跨度來決定的，而是以巷道自身的跨度來決定。因此，碹岔中間斷面的 高度不超過兩條相交巷道中寬巷的高度。由于拱高低、長度短、斷面尺寸不漸變，從而使工程 量減少，施工時間縮短，通風阻力小，也使設計工作簡化。在相同條件下，它比柱墻式交岔點 的拱部承載能力小，僅適用于圍巖堅硬、穩(wěn)定、跨度較小的巷道。

柱墻式交岔點應用廣泛，適用于各類巖層和 各種規(guī)模的巷道，特別是在井下車場和主要運輸  巷道中。柱墻式交岔點按照交岔點內線路數(shù)目、 運輸方向及選用道岔類型不同，可歸納為三類 (圖2-3)。

(1)單開交岔點(圖2-3a),  其中有單線單 開和雙線單開交岔點。

(2)對稱交岔點(圖2-3b),有單線對稱和 雙線對稱兩種交岔點。

(3)分支交岔點(圖2-3c),  有單側分支和雙側分支兩種交岔點。

上述三種類型，其共同點是從分岔起，斷面 逐漸擴大，在最大斷面(即兩條分岔巷道的中 間)常常要砌筑碹垛(也叫牛鼻子),以增強支護能力；其不同點是單開交岔點和對稱交岔點的軌道線路用道岔連接，但分支交岔點內側沒有 道岔，故確定平面尺寸的方法也不相同。

三、交岔點斷面尺寸的確定

巷道交岔點的斷面設計是一個綜合考量運輸、通風、安全與施工便利性的過程。斷面尺寸不僅包括平面尺寸，還有中間尺寸，尤其是交岔點中間斷面的寬度和高度會隨巷道走向變化而變化。

1. 平面尺寸確定

平面尺寸的計算基于幾何關系，以確保運輸設備順利通過、人員安全行走及通風順暢。以單線單開交岔點為例，首先確定彎道曲線半徑中心O的位置，進而求得交岔點角θ、從碹垛面到岔心的距離l?、最大斷面寬度TN、長度NM、跨度TM等關鍵尺寸。這些參數(shù)的計算需考慮道岔參數(shù)、巷道寬度、曲率半徑等因素，并通過一系列公式精確計算得出。

1.1  幾何計算法

交岔點平面尺寸需根據運輸設備的規(guī)格尺寸、軌道數(shù)量、線路連接系統(tǒng)道岔類型、曲線加 寬要求、人行安全和通風要求，以及《安全規(guī)程》規(guī)定的有關安全間隙等條件來確定。常用 的三類六種交岔點形式的計算方法，都是按照幾何關系推導。下面以單線單開交岔點尺寸計算 為例進行說明(圖2-4)。

作圖前先將交岔點處的軌道連線圖繪出。已知數(shù)據有道岔參數(shù)，道岔分岔前的水平長度 a 、道岔分岔后的斜長b、道岔連接線的長度d 、道岔的轍岔角α,巷道斷面寬度B? 、B? 、B?,  線路中心線距碹垛一側邊墻的距離b? 、b?, 彎道曲率半徑R。交岔點的起點就是線路基本軌起 點；交岔點的終點就是從碹垛尖端A作垂線垂直于線路中心線所得的交點，再沿線路中心線方向延長2m 處。圖2-4中TN為交岔點最大斷面寬度，TM 為交岔點最大斷面跨度(計算支護 等)。圖2-4中QZ 斷面為中間斷面的起點，其尺寸大小就等于B? 斷面。

下面按圖來推算出其主要尺寸的計算式。

(1)確定彎道曲線半徑中心O 的位置。只有先決定0的位置，然后才能以O 為圓心，以 R為半徑畫出曲線線路。0點的位置，距離道岔中心的橫軸長度為D, 縱軸長度為H:

若D 為正值，則O 點在道岔中心右側；若D 為負值，則位于左側。 

(2)求交岔點角θ(0C與 0A 的夾角):

(3)從碹垛面到岔心的距離l?:

(4)求交岔點最大斷面處寬度。圖中最大斷面寬度 TN、 長 度 NM、 (2-4)、式(2-5)、式(2-6)計算：

(5)從碹垛面至基本軌起點的跨度L?:

(6)求交岔點斷面變化部分長度L? 。為了計算交岔點斷面的變化，在NT 線上截取NP= B?。作 出TPQ 三角形，得TQ 線之斜率如下：

根據所選定的斜率，便可求得L?:

(7)交岔點擴大斷面起點Q 至基本軌起點的距離：

上述計算的目的在于求得參數(shù)；L 、L? 、r 、TN   和 TM,   以便按設計進行施工。至于參數(shù) H、D、θ、l?、MN, 則是為求得上述參數(shù)服務的。

應當指出，式(2-9)中斜墻的斜率i,  在標準設計中常用固定斜率。當軌距為600mm 時 ， 斜率常取0.25或0.30;當軌距為900mm時，常取0.20或0.25。斜墻斜率一旦選定，斜墻起 點位置也隨之確定。采用固定斜率的優(yōu)點，在于交岔點內每米長度遞增寬度一定，有利于砌碹 時碹骨的重復使用。但隨著廣泛使用噴錨支護交岔點，固定斜率也就沒有必要。

除了采用固定斜率外，也可采用任意斜率，其方法有二：

(1)以基本軌為起點作為斜墻起點，斜墻的水平長度L?為：

(2)以道岔尖軌尖端位置作為斜墻起點，即r=t(t 為道岔懸距)。這時斜墻的水平長度

最短，交岔點工程量最小，其值為：.

1.2  作圖法

設計時，除上述計算外，還可用作圖法求交岔點平面尺寸；只要嚴格按比例作圖，精度也 能滿足施工要求。作圖法的步驟如下(圖2-5)。

(1)在圖紙適當位置上畫出主要巷道的軌道中心線，按所選擇道岔型號的尺寸a 、b 、轍 岔角α、道岔延長線d 畫出道岔，得0、1、2、3點。

(2)過道岔延長線終點3,作03的垂線，在其上截取一段長度，使其等于曲線半徑R, 得 0點，0點即是圓心。

(3)過0點垂直于基本線路作OC線，以0為圓心，以R 為半徑，自3點開始畫弧，使其 與 0C 線的夾角等于巷道轉角δ,得到曲線終點。

(4)按照已確定的斷面尺寸 B?、b? 、B?、b? 、B?、b?做出巷道的輪廓線4—5、6—7、8—9 、10—11 、12—13。

(5)從6—7量垂直距離500mm, 作6—7的平行線，使其與12—13相交得A 點，從A點 作6—7的垂線與其相交得B 點 ，AB即為“牛鼻子”面。

(6)連接OA,與10—11線交于T, 則 T 即是斷面擴大的終點。

(7)以4 — 5線為準，以i 為斜率，過T 點作直線交于4—5線的Q 點 ，Q 點即是斷面擴大 的起點，QT 線即是斜墻。

(8)在圖上量出所需要的各參數(shù)尺寸和角度，標注在圖上。

2. 斜墻設計

斜墻設計涉及斜率i的選擇，固定斜率在傳統(tǒng)砌碹施工中較為普遍，便于重復使用碹骨，但隨著噴錨支護技術的發(fā)展，斜率的選擇更加靈活。可根據實際情況采取基本軌為起點或道岔尖軌尖端為起點的斜墻設計，以達到最小化工程量的目的。

四、中間斷面尺寸的確定

中間斷面的尺寸確定旨在為碹胎制作提供依據，涉及凈寬度、拱高和墻高等關鍵參數(shù)。為簡化施工，通常將中間斷面簡化為直線連接的喇叭狀結構，根據斜率i計算各斷面的凈寬度。拱高與寬度成正比，隨著寬度增加而升高，而墻高則可能隨寬度的增加按一定斜率下降，以避免無用空間的產生。具體計算中，利用公式(2-13)、(2-14)、(2-15)及(2-16)等，可以詳細推算出各中間斷面的尺寸。

1.中間斷面凈寬度

在確定中間斷面凈寬度時，需作如下簡化：將起點A 斷面至終點T 斷面在考慮了曲線巷道 的加寬要求后，連為直線AT,  使中間斷面變成單側或雙側逐漸擴大的喇叭狀結構。這樣可避 免將彎道部分碹墻做成曲線形，從而簡化了施工。根據斜墻斜率i求出斷面變化的長度L。,然 后從變化斷面起點A 起，在L? 內每隔1.0m 作一個斷面，終點TN 斷面間隔不受1.0m 限制，剩 多少算多少。若將中間斷面分為從1～n 個，則其凈寬度B。按式(2- 13)確定：

2  中間斷面拱高

隨著中間斷面寬度的逐漸增大，巷道斷面寬度與拱高的相應比例關系不變，中間斷面的拱高也逐漸增高(圖2-7)。

對于半圓拱巷道交岔點，1～n 中間各斷面的拱高按式(2-14)計算；對于圓弧拱和三心 拱巷道交岔點，1～n 中間各斷面的拱高按式(2-15)計算：

3  中間斷面墻高

設計巷道交岔點時，通常中間斷面的墻高除滿足生產要求外，盡量讓墻高按一定斜率i降 低，使中間斷面不致因斷面加寬導致拱高加高后形成過大的無用空間。這不僅可以減少開拓工 程量，而且有利于安全施工。 一般墻高的降低值，按每米巷道下降的平均值(即斜率)△h計 算(圖2-7):

五、巷道交岔點主要尺寸的計算公式

巷道交岔點主要尺寸(見圖2-8)的計算公式見表2-1。

六、結論與應用

綜上所述，平巷交岔點的設計與施工是一個涉及多學科知識的復雜過程，需要綜合考慮地質條件、運輸需求、通風效率以及安全標準。通過精確計算和科學設計，不僅能提高巷道的使用效率，還能保障礦工的安全，降低施工成本。隨著采礦技術和支護材料的不斷進步，巷道交岔點的設計理念和方法也在不斷更新，向著更加高效、安全、環(huán)保的方向發(fā)展。因此，持續(xù)探索和優(yōu)化交岔點設計技術，對于推動礦產資源開發(fā)的現(xiàn)代化進程具有重要意義。