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
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального 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-02-1 _____________ /Сусаенок П.Н. /
(подпись) (Ф.И.О.)
ОЦЕНКА: __________________
Дата: ______________________
ПРОВЕРИЛ: Руководитель проекта __проф. ___________ /Тимофеев О.В./
(должность) (подпись) (Ф.И.О)
Санкт-Петербург
-2005-
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В.Плеханова
(технический университет)
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой
проф. Протосеня А.Г.
<<______>> _____________2004г.
Кафедра СГП и ПС
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По дисциплине __________________геомеханика_______
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
ЗАДАНИЕ
Студенту группы ГС-02-1 Сусаенку П.Н.
(шифр группы) (Ф.И.О)
1. Тема проекта составление паспорта крепления откаточного двухпутего штрека
2. Исходные данные к проекту по индивидуальному заданию
1. Шахта 1-й категории по газу и пыли.
2. Глубина заложения от поверхности Н=250 м.
3. Вид транспорта: электровоз контактный аккумуляторный АРП-7, вагонетка (V=2.5 м3).
4. Срок службы 3 лет.
5. Крепь деревянная рамная, усиленная стойкой, затяжка деревянная.
6. Порода: Глина плотная. Rсж=6 МПа, коэффициент структурного ослабления Кс=0,8; коэффициент длительной прочности =0,7, угол падения град, .
7. Горное давление: сверху 60 кПа; коэффициент бокового давления η=0,8; ожидаемое смещение U=150 мм.
8. УИРС. Анализ методов усиления деревянной крепи.
3. Сроки сдачи проекта____май 2005 года__________________
Руководитель проекта __Проф. ___________ /Тимофеев О.В./
(должность) (подпись) (Ф.И.О)
Дата выдачи задания: ____23.03.2005 год_____________________
Оглавление. стр.
1.Оценка устойчивости выработки 4
2. Габариты транспортного оборудования 5
3. Определение размеров и формы поперечного сечения выработки 6
4. Определение количества воздуха, проходящего выработке 7
5. Расчет крепи 8
6. Определение шага крепи 9
7. Эпюры изгибающих моментов и продольных сил 10
8. Проверка прочности и устойчивости стоек рамы -
9. Расход материалов 11
10. Технология крепления выработки 12
11. УИРС. Анализ методов усиления деревянной крепи 13
12. Список используемой литературы 14
Критерий напряженности:
ПВ=,где
- напряжение нетронутого массива по заданному направлению ;
- коэффициент концентрации напряжений на контуре выработки от ее проведения К1=2,7. Коэффициент К1 принимается в зависимости от формы поперечного сечения выработки и трещиноватости вмещающих пород.
- коэффициент концентрации напряжений на контуре выработки в результате влияния других выработок К2=1;
- коэффициент влияния динамических напряжений на контур выработки, которые могут иметь место на удароопасных месторождениях К3=1;
- коэффициент длительной прочности пород, который показывает во сколько раз, снижается сопротивление пород при длительном действии нагрузки ξ=0,7;
- коэффициент структурного ослабления пород за счет наличия в массиве трещин и слабых контактов между слоями пород КС=0.7;
- коэффициент упрочнения массива пород, который может быть упрочнен либо инъекционно, путем нагнетания цементно-песчаного раствора, либо анкерным путем КУ=1;
- предел прочности породы (глины плотной) в образце на одноосное сжатие Rсж=20МПа.
Критерий напряженности в боках выработки: = n*γ*H
где - объемный вес породы (глины плотной) γ = 0,025-0,027 МН/м3;
так как наблюдается неоднородность в толще пород массива, условно принимаем объемный вес = 0,025 МН/
- глубина заложения выработки, H = 250 м;
- коэффициент бокового давления η.
При η=0,8 = 0,8 *25*250 = 2000 кПа=2 МПа
ПВ =
Так как ПВ<1, то закономерное разрушение массива вокруг выработки будет происходить.
Критерий напряженности в кровле выработки: = γ*H=0,025*250=6.25 МПа
ПВ =
2.Габариты транспорта [7]:
Электровоз аккумуляторный АРП-7:
Колея – 900 мм
Ширина по выступающим частям – 1050 мм
Высота по кабине – 1420 мм
Длина по буферам – 4200 мм
Вагонетка ВГ – 2,5
Вместимость – 2,5 м3
Колея – 900 мм
Ширина – 1240 мм
Высота – 1300 мм
Длина – 1140 мм
Рельсовый путь
Исходя из характеристик вагонетки и локомотива, принимаем ширину колеи равную 900мм. Для укладки путей применяем шпалы РШ-900. Длина шпалы 1700 мм (при колее 900 мм). Шпалы укладываются из расчёта 1,43 шпалы на один метр пути, рельсы – 2 метра на один метр пути, подкладки – 2 шт. 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 соответствии с заданием крепь деревянная, усиленная стойкой .
Высота подвижного состава от головок рельсов h=1420мм;
Ширина подвижного состава A=1050 мм;
Высота от балластного слоя до головок рельсов ha=200мм;
Высота балластного слоя hб=190мм;
Высота выработки от головок рельсов до пяты арки h1=2200мм;
Высота выработки от балластного слоя до пяты арки h2=ha+h1=2200+390=2590мм;
Зазор между подвижным составом и крепью (выработка с одним проходом для людей) m=700мм;
Зазор между крепью и подвижным составом n=200 мм;
Зазор между стойкой крепи и подвижным составом k=250мм, т.к. выработка двух путевая, то k=250*2=500 мм;
Ширина выработки на уровне 1800мм от балластного слоя: B=k+n+m+A*2=500+200+700+1050*2=3500мм;
Принимаем сечение выработки из справочника по креплению горных выработок [c.82,табл.37] со следующими размерами:
Ширина выработки на уровне 1800мм от балластного слоя B= 3500мм;
Ширина выработки в проходке Bпр=4550мм;
Высота выработки в проходке 2900мм;
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 Sсв= 8.7м2;
в проходке Sпр=11.8 м2;
Периметр выработки:
После осадки Р=11.2 м.
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 6 м/с, тогда максимально возможное количество пропускаемого воздуха:
Qmax= SּVmax=6*8.7=52.2 м3/с-до осадки,
Qmax=SּVmax=6*8.2=49.2 м3/с – после осадки
где S=11,3 и 10,8 м-площадь выработки в свету до осадки и после осадки соответственно,
V= 6м/с –предельная скорость движения воздуха .
С выбранным типовым сечением обеспечивается необходимое количество воздуха.
5. Определение шага крепи при =0,8
Характеристика двутавра №12:
Момент сопротивления по оси x: Wx=58,4 см3; площадь поперечного сечения: F=14,7 см2;момент инерции по оси x: Jx=350 см4.
Условие прочности:
≤[δ], где
δmax-максимальное напряжение;
N-продольная сила в сечении Мmax;
my- коэффициент условий работы, для металлических конструкций my=0,8;
a- число рам на метр;
[δ]-допустимое напряжение, для стали с маркой 5 [δ]=240·103 кПа.
Минимальное число рам на метр:
Максимальный шаг расстановки рам:
(м).
Принимаю шаг расстановки рам 0.6м.
Проверка прочности и устойчивости стоек рамы при коэффициенте бокового отпора 0.8: По эпюре изгибающих моментов и продольных сил определяем максимальный изгибающий момент в сечении стойки арки Mmax=4,584кН*м и максимальную продольную силу Nmax= 73,148кН.
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 =1.01 и m1=5.34 находим коэффициент продольного изгиба =0.24 и проверяем прочность сечения стоек по формуле:
мПа
т. е. меньше R=240мПа, поэтому несущая способность стоек рамы обеспечивается.
6.Расход материалов крепи на 1м выработки.
|
Наименование |
Материал |
Штук |
Расход на раму, м3 |
|
Верхняк |
дерево |
1 |
0,51 |
|
Стойка |
дерево |
2 |
0,51 |
|
Затяжка |
дерево |
В кровле: 39 |
4,2 |
|
В боках: 82 |
5,7 |
||
|
Клин |
дерево |
4 |
0,1 |
7. Технология крепления выработки [5].
Проходка выработки осуществляется комбайновым способом. Подвигание забоя за цикл – 2,4 м. Предохранительная консольная временная крепь – конструкции ВНИИОМШСа: состоит из трех сетчатых секций, перемещающихся по балке – монорельсе при помощи лебедки. Балка – монорельс подвешена к аркам постоянной крепи скобами. Сетчатые секции удерживаются телескопическим устройством с двумя опорами. Наращивание временных путей – переносными, двухметровыми звеньями из рельсов, закрепленных на металлических швеллерах. Переносное звено укладывают на длину стандартного рельса, и затем убирают и настилают постоянный рельсовый путь одновременно с сооружением водоотливной канавки. Порядок возведения крепи : в лунки на почве выработки устанавливают стойки и соединяют межрамными соединительными уголками с ранее установленной аркой. На стойки устанавливают верхняк и хомутами соединяют элементы крепи, выверяют установку арки по направлению выработки, затягивают металлическими затяжками кровлю, затем бока выработки.
8. УИРС. Анализ методов усиления деревянной крепи.
Деревянная крепь имеет значительное распространение вследствие относительно высокой прочности древесины при небольшом объемном весе, легкости обработки, относительно низкой стоимости и простоты ремонта.
Основным видом деревянной крепи горизонтальных выработок является крепежная рама, состоящая из верхняка и двух стоек. Такую крепежную раму называют неполной. При слабых, в частности пучащих, породах в почве выработки дополнительно укладывается нижний элемент – лежень. Такую крепь называют полной крепежной рамой.
Крепежные рамы обычно бывают трапециевидной формы, реже – прямоугольной, а в отдельных случаях – в виде неправильной трапеции .При крепких породах выработки, не требующих установки стоек, применяют потолочную ( бесстоечную) крепь в виде верхняков, укладываемых в лунки в боках выработки, на деревянные костры или металлические подвески, концы которых вставляют в короткие скважины, пробуриваемые в боках выработки у ее кровли.
Крепежные рамы устанавливают либо вплотную одна к другой (сплошная рамная крепь), либо на расстоянии а осях 0,5-1,2 м (интервальная крепь). Рамы в выработках закрепляют при помощи клиньев, забиваемых между породой и элементами крепи в местах их сопряжения. При интервальной крепи кровлю и бока выработки затягивают обаполами или досками, которые ставят всплошную или вразбежку. Пространство между породой и затяжкой заполняют кусками породы – забутовкой, которая обеспечивает более равномерное распределение давления на крепь и ее плотное примыкание к породе. Нижние концы стоек неполных рам устанавливают в лунки глубиной 10-20 см.
Обычные крепежные рамы считают жесткой крепью. Неполным рамам можно придать податливость до 10-12 см заострением концов стоек по форме конуса или клина . При определенной нагрузке на раму заостренная часть стоек сминается и рма опускается. Податливость может быть обеспечена также путем установки верхняков на деревянные костры в результате смятия их элементов поперек волокон. При значительном горном давлении крепежные рамы усиливают установкой прогонов на стойках или стропильных четырех-восьмигранных конструкций . Они способны работать эффективно только в случае установки со значительным начальным распором и до начала существенных деформаций элементов основной рамы. Такой способ усиления требует увеличения сечения выработки в проходке вследствие загромождения ее внутреннего сечения.
11.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.