Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В.Плеханова (технический университет)
Кафедра строительства горных предприятий и подземных сооружений
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По дисциплине ___________геомеханика____________
(наименование дисциплины согласно учебному плану)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Тема: составление паспорта крепления однопутевого полевого штрека______
Автор: студент группы ГС-00-1 _____________ /Михневич С.В. /
(подпись) (Ф.И.О.)
ОЦЕНКА: __________________
Дата: ______________________
ПРОВЕРИЛ: Руководитель проекта __доцент ___________ /Тимофеев О.В./
(должность) (подпись) (Ф.И.О)
Санкт-Петербург
-2003-
Министерство образования Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В.Плеханова
(технический университет)
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой
проф. Протосеня А.Г.
<<______>> _____________2003г.
Кафедра СГП и ПС
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По дисциплине __________________геомеханика_______
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
ЗАДАНИЕ
Студенту группы ГС-00-1 Михневич Сергею Викторовичу.
(шифр группы) (Ф.И.О)
1. Тема проекта составление паспорта крепления однопутевого рудного штрека
2. Исходные данные к проекту по индивидуальному заданию
1. Шахта некатегорийная по газу и пыли.
2. Глубина заложения от поверхности Н=500 м.
3. Вид транспорта: электровоз контактный К-14, вагонетка ВГ-3,3 (V=3,3 м3).
4. Срок службы 6 лет.
5. Крепь метал арочная податливая (типаАКП-3),затяжка-метал решетчатая.
6. Породы: руда, Rсж=40 мПа, коэффициент структурного ослабления Кс=0,7; коэффициент длительной прочности x=0,8 ; Кz=1,2
7. Горное давление: сверхукПа; снизу нет; коэффициент бокового давления пб=(0,7 и 0,5) рб ожидаемое смещение ив=250мм.
8. Прочие условия: sz=1,1gH, sх=0,7sz
9. УИРС. Анализ типов спецпрофиля для метал крепей.
3. Сроки сдачи проекта________________________________________________
Руководитель проекта __доцент ___________ /Тимофеев О.В./
(должность) (подпись) (Ф.И.О)
Дата выдачи задания: __________________________________________
Аннотация
В курсовом проекте определены размеры поперечного сечения в свету 5,7м, принята крепь-АКП-3, материал крепи-СВП-17, рассчитана плотность расстановки арок - 1арка на 1 метр выработки. В выработке применяется транспорт К-14, ВГ-3,3.
Расход металла на 1м выработки 229,4кг, расход железобетона 0,17м.
.
The summary
In the course project the sizes of cross section in light 5,7m are determined, is accepted timber-АКP-3, material of timber-SVP-17, density of arrangement of arches - 1arche for 1 m of development is designed. In development transport K - 14, VG-3,3 is applied.
The charge of metal on 1м of development 229,4кг, charge of ferro-concrete 0,17м.
Оглавление. стр.
1.Оценка устойчивости выработки 5
2. Выбор габаритов транспорта 6
3. Определение размеров и формы поперечного сечения выработки 7
4. Определение количества воздуха, проходящего выработке 8
5. Выбор типа крепи и ее несущей способности. 8
6. Расчет крепи 9
7. Определение шага крепи 11
8. Проверка устойчивости стоек рамы 11
9.Расход материалов на 1м выработки 13
10. Технология проходки и крепления выработки 14
11. УИРС. Анализ типов спец профиля для металлических крепей 15
12. Список используемой литературы 16
1. Оценка устойчивости выработки. Критерий напряженности/
Степень ожидаемого разрушения пород на контуре выработки под влиянием напряжений в массиве характеризуется критерий напряженности:
ПВ= ,где:
- напряжение нетронутого массива по заданному направлению
К1=2.5 - коэффициент концентрации напряжений на контуре выработки от ее проведения. Коэффициент К1принимается в зависимости от формы поперечного сечения выработки и трещиноватости вмещающих пород.
К2=1- коэффициент концентрации напряжений на контуре выработки в результате влияния других выработок ;
К3=1; - коэффициент влияния динамических напряжений на контур выработки, которые могут иметь место на удароопасных месторождениях
=0.8- коэффициент длительной прочности пород, который показывает во сколько раз, снижается сопротивление пород при длительном действии нагрузки;
КС=0.7- коэффициент структурного ослабления пород за счет наличия в массиве трещин и слабых контактов между слоями пород;
КУ=1;- коэффициент упрочнения массива пород, который может быть упрочнен либо инъекционно, путем нагнетания цементно-песчаного раствора, либо анкерным путем
Rсж=40мПа.- предел прочности породы в образце на одноосное сжатие
=nγH- критерий напряженности в кровле выработки:
где : γ=0.025мН/м3;- объемный вес породы
H=500м;- глубина заложения выработки,
n - коэффициент бокового давления.
При n=0.5 =0.5*0.025*500=6,25мПа
ПВ =
При n=0.7 =0.7*0.025*500=8,75 мПа
ПВ=
Так как ПВ<1, то закономерное разрушение массива вокруг выработки не должно происходить.
Критерий напряженности боках выработки: = γH=0.025*500=12,5мПа
ПВ =
Так как значение критерия напряженности более 1,3 то вокруг выработки должно образоваться зона предельного состояния, в которой возможно разрушение массива.
В связи с этим выработку необходимо крепить. Для крепления выработки применим арочную податливую трех элементную крепь АКП-3 из шахтного взаимозаменяемого профиля СВП-17.
2.Габариты транспорта [7]:
Электровоз К-14:
Колея – 900 мм;
Ширина по выступающим частям – 1350 мм;
Высота по кабине – 1650 мм;
Длина по буферам – 5440 мм;
Длина по автосцепке – 5750 мм.
Вагонетка ВГ 3,3:
Вместимость - 3,3 м3;
Колея – 900 мм;
Ширина – 1320 мм;
Высота – 1300 мм;
Длина – 3450 мм.
Рельсовый путь
Исходя из характеристик вагонетки и локомотива, принимаем ширину колеи равную 900мм. Для укладки путей применяем шпалы ШД 4. Длина шпалы 1500 мм. Шпалы укладываются из расчёта 1.43 шпалы на один метр пути, рельсы – 2 метра на один метр пути, подкладки – 2штуки на шпалу, костыли – 6 штук на шпалу, накладки – 4 штуки на звено, болты с гайками и шайбами – 12 штук на звено. Путь одноколейный. Рельс используем марки Р-33 (33.48 кг/м). В качестве балласта используем щебень по ГОСТ 8267-82. Толщина балластного слоя 200 мм.
3.Определение размеров и формы поперечного сечения выработки [5].
В практике проведения выработок принимают арочную форму поперечного сечения выработки в том случае, когда крепление выработанного пространства выполнено
AКП-3, СВП-17, затяжка –металлическая решетчатая.
Высота подвижного состава от головок рельсов h=1650мм;
Ширина подвижного состава A=1350 мм;
Высота от балластного слоя до головок рельсов ha=190мм;
Высота выработки от уровня верхней кромки подвижного состава до верха свободного прохода h3=(h+ha)-1800=(1650+190)-1800=40мм;
Высота балластного слоя hб=190мм;
Высота выработки от головок рельсов до пяты арки h1=730мм;
Высота выработки от балластного слоя до пяты арки h2=ha+h1=190+730=920мм;
Зазор между подвижным составом и крепью (выработка с одним проходом для людей) m=750мм;
Зазор между крепью и подвижным составом n=250 мм;
Ширина выработки на уровне 1800мм от балластного слоя: B=n+m+A=250+700+1350=2300мм;
Требуемая ширина колеи 900мм;
Принимаем сечение выработки со следующими размерами:
Ширина выработки на уровне 1800мм от балластного слоя B= 2300мм;
Ширина выработки в проходке Bпр=2800мм;
Высота арки 2910мм; Высота выработки в проходке 2690мм;
Боковой радиус 1350 мм;
Осевой радиус 1250 мм.
Размеры водоотливной канавки:
Форма сечения канавки прямоугольная.
Ширина канавки в свету 320мм;
высота канавки в свету 300мм;
толщина стенки канавки 30мм;
площадь сечения водоотливной канавки в черне Sк.ч=0.13м2.
Площадь выработки:
в свету после осадки Sсв= 5,7м2 ;
в свету до осадки S`св= 6,42м2;
в проходке Sпр=7,1м2;
4.Определение количества воздуха, проходящего по выработке [3].
Максимальное количество воздуха, которое способна пропустить выработка в единицу времени определяется максимальной скоростью движения струи воздуха (регламентируется правилами безопасности) и площадью ее поперечного сечения: максимальная скорость движения воздуха составляет 8 м/с, тогда максимально возможное количество пропускаемого воздуха:
Qmax=SּVmax=8,0 *8=64 м3/с, где:
S=8 м-площадь выработки в свету после осадки;
V= 8м/с –предельная скорость движения воздуха в полевых штреках.
5 Выбор типа крепи и ее несущей способности.
Выработку площадью Sсв до 6,42 м и шириной в свету b= 2,8м необходимо крепить арочной крепью AКП-3 с использованием взаимозаменяемого профиля СВП-17, соединительные узлы-прямые планки и скобы с резьбой, сопротивление крепи в податливом режиме N= 150 кН [9,табл.2,с.30].
6 Расчет крепи:
При n=0,5
при n=0,7
7. Определение шага крепи [1]
Крепь АКП-3 по из СВП-17, необходимо определить расстояние между арками (шаг крепи ак). По эпюре изгибающих моментов и продольных сил при коэффициенте бокового отпора 0,5 определяем максимальный изгибающий момент в сечении арки Mmax=5,974кН*м и максимальную продольную силу Nmax= 50,0кН. По таблице 1.2, приведенной в книге ``Конструкции и расчет крепей и обделок`` принимаем для СВП-17 момент сопротивления Wx=50,3см3, площадь сечения F=21,73м2, момент инерции Jx=243,4см4. Согласно нормам проектирования[4]:
=, где
Для определения nр принимаем =R- расчетное сопротивление стали марки Ст.5, из которой изготовляется СВП, равное 240мПа[11(табл. 1.1)].
np=
Таким образом, шаг крепи ак=1,35 при коэффициенте бокового отпора 0,5.
При коэффициенте бокового отпора 0,7 максимальный изгибающий момент в сечении арки Mmax=10,716кН*м и максимальная продольная сила Nmax=50,0кН.
np=
Таким образом, шаг крепи ак=0,8 при коэффициенте бокового отпора 0,7.
8 Проверка прочности и устойчивости стоек рамы [1]
Длина стоек арки l=240см.
Проверка прочности и устойчивости стоек рамы при коэффициенте бокового отпора 0,5: По эпюре изгибающих моментов и продольных сил определяем максимальный изгибающий момент в сечении стойки арки Mmax=5,974кН*м и максимальную продольную силу Nmax= 50,0кН.
Радиус инерции сечения стоек:
r=см
Гибкость стоек:
Условная гибкость стоек из стали Ст.5:
, где
- модуль упругости для стали Ст.5 E=210000мПа.
Приведенный эксцентриситет сечения стоек:
m1=
По СНиП [4] при =2,42 и m1=5,16 находим коэффициент продольного изгиба =0.204 и проверяем прочность сечения стоек по формуле:
мПа
т. е. меньше R=240мПа, поэтому несущая способность стоек рамы обеспечивается.
Проверка прочности и устойчивости стоек рамы при коэффициенте бокового отпора 0,7: По эпюре изгибающих моментов и продольных сил определяем максимальный изгибающий момент в сечении стойки арки Mmax=10,716кН*м и максимальную продольную силу Nmax= 50,0кН.
Радиус инерции сечения стоек:
r=см
Гибкость стоек:
Условная гибкость стоек из стали Ст.5:
, где
- модуль упругости для стали Ст.5 E=210000мПа.
Приведенный эксцентриситет сечения стоек:
m1=
По СНиП [18] при =2,42 и m1=9,25находим коэффициент продольного изгиба =0.138 и проверяем прочность сечения стоек по формуле:
мПа
т. е. меньше R=240мПа, поэтому несущая способность стоек рамы обеспечивается.
9 Расход материалов на 1м выработки:
14. Металлические решетчатые затяжки(6шт)-25,5кг.
10. Технология проходки и крепления выработки [5].
Проходка выработки–буро–взрывным способом. Подвигание забоя зацикл-2,4м. Предохранительная консольная временная крепь-конструкции ВНИИОМШСа: состоит из трех сетчатых секций, перемещающихся по балке- монорельсу при помощи лебедки.Балка монорельс подвешена к аркам постоянной крепи скобами. Сетчатые секции удерживаются телескопическим устройством с двумя опорами. Наращивание временных путей-двухметровыми секциями из рельсов на швеллерах Звенья укладывают на длинну стандартного рельса,а затем убирают и настилают постоянный путь, одновременно с сооружением водоотливной канавки. Порядок возведения крепи следующий: в лунки на почве выработки устанавливают стойки, распирают их и соединяют межрамными соединительными уголками с ранее установленной аркой. Стойки скрепляются с верхняком и хомутами соединяют элементы крепи, выверяют установку арки по направлению выработки и расклинивают ее: затягивают затяжками кровлю, а затем бока выработки таким образом, чтобы были оставлены зазоры между ними с учетом на осадку крепи.
Усилие натяжения гаек или забивки клина в податливых узлах должно быть таким, чтобы крепь до начала проседания имела нагрузку 80-85% от ее несущей способности .
Забутовка закрепленного пространства должна производиться тщательно и по всему периметру, что обеспечивает более равномерное распределение давления на крепь и улучшает условие ее работы.
11.УИРС. Анализ типов спец профиля для металлических крепей.
Для изготовления металлических рамных крепей применяется преимущественно
специальный желобчатый шахтный профиль проката (балки) СВП (специальный взаимозаменяемый профиль) из горячепрокатной стали марки Ст5 пяти типоразмеров :14, 17, 19, 22, 27 кг/м. Так же освоен выпуск типоразмера 33 кг/м.
Размеры специальных взаимозаменяемых профилей проката приведены в таблице:
Специальные шахтные профили проката, обладая примерно одинаковыми моментами сопротивления относительно обеих главных осей, более полно чем профили общего назначения (двутавр, швеллер), отвечают условиям нагружения крепей в горных выработках и поэтому получили широкое применение на шахтах для крепления капитальных и подготовительных горных выработках.
Специальные шахтные профили изготавливаются –из стали марки Ст5 и в последнее время из низколегированных сталей 20Г2АФ, 36Г2С и некоторых других марок.
|
Номер профиля |
Размеры, мм |
|||||||||||||||
|
b |
d |
|||||||||||||||
|
14 |
88 |
42 |
21 |
121 |
55 |
46,5 |
67,2 |
78 |
84,4 |
18 |
7,8 |
5,6 |
6 |
7 |
5 |
42,7 |
|
17 |
94 |
45,5 |
23 |
131,5 |
60 |
51 |
73,4 |
84,6 |
91,5 |
19,7 |
8,5 |
6 |
6 |
7 |
5 |
45,6 |
|
19 |
102 |
44 |
24 |
136 |
60 |
51 |
71,5 |
83,5 |
94 |
20,6 |
9,5 |
6,2 |
6 |
8 |
5 |
49,3 |
|
22 |
110 |
44 |
25,5 |
145,5 |
60 |
51,5 |
71 |
83,5 |
99,5 |
22,5 |
11 |
6,4 |
6 |
8 |
5 |
52,7 |
|
27 |
123 |
47 |
29 |
149,5 |
59,5 |
50,6 |
69,5 |
83,5 |
99,5 |
25 |
13 |
7,4 |
6 |
10 |
5 |
58,5 |
|
33 |
137 |
166 |
66,5 |
56 |
110 |
14,5 |
8,2 |
64,8 |
12.Список литературы.
1. Баклашев И.В., Тимофеев О.В. Конструкции и расчет крепей и обделок. М.: Недра, 1979. 363 с.
2. Баклашев И.В., Картозия Б.А. Механика подземных сооружений и конструкции крепей:
Учебник для вузов. М.: Недра, 1984. 415 с.
3. Правила безопасности в угольных сланцевых шахтах. М.: Недра, 1976. 400 с.
4. СНиП ll-94-80.Нормы проектирования.Подземные горные выработки.М.: Стройиздат, 1982. 29 с.
5. Справочник по креплению горных выработок / М.Н. Гелескул, В.Н. Хорин, В.С. Киселев, Н.П. Бушуев. М.: Недра, 1976. 508 с.
6. Типовые сечения горных выработок: Т. 7. М.: Госгортехиздат, 1960.
7. Справочник инженера-шахтостроителя / Под ред. В.в. Белого. М.: Недра, 1989.
8. Покровский Н.М. Проектирование комплексов выработок подземных сооружений. М.: Недра, 1970. 320 с.
9.Методические указания к курсовому проектированию по геомеханике.
СПГГИ (ТУ),2001г.
14