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 образования Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова
(технический университет)
Кафедра СГП и ПС
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По дисциплине: Геомеханика
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Тема: составление паспорта крепления однопутного рудного штрека.
Е
Автор: студент группы ГС-04-1 е /Коровин А.И./
(подпись) (Ф.И.О.)
ОЦЕНКА: е е
Дата: е ее
ПРОВЕРИЛ:
Руководитель проекта доценте е /Тимофеев О.В./
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
2007 год
Федеральное агентство образования Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова
(технический университет)
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой
проф. Протосеня А.Г.
«______» _____________2006г.
Кафедра СГП и ПС
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По дисциплине: Геомеханика
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
ЗАДАНИЕ
Студенту группы ГС-04-1 Коровину Александру Ильичу
(шифр группы) (Ф.И.О)
1. Тема проекта: составление паспорта крепления однопутного штрека
2. Исходные данные к проекту: по индивидуальному заданию
1. Шахта – не категорийная по газу и пыли
2. Глубина залегания от поверхности Н = 700 м.
3. Вид транспорта: электровоз контактный К10, вагонетка ВГ-3,3.
4. Срок службы 2 года.
5. Крепь штанговая железобетонная.
6. Породы: боксит красный, МПа, коэффициент структурного ослабления ; коэффициент длительной прочности =0,8 , , угол падения 300
7. УИРС. Анализ конструкции железобетонной штанговой крепи.
3. Сроки сдачи проекта________________________________________________
Руководитель проекта доценте е /Тимофеев О.В./
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Дата выдачи задания: __________________________________________
Аннотация
В данном курсовом проекте составлен паспорт крепления горной выработки, штрека. Крепь выработки – штанговая железобетонная. В пояснительной записке приведена оценка устойчивости выработки, расчёт размеров и формы поперечного сечения выработки, произведён расчёт набрызгбетонной крепи. Приводится расход материалов на 1м выработки. Проходка ведётся буровзрывным способом. Погрузка породы осуществляется погрузочной машиной ППН-1с с погрузкой породы в вагонетки. Используемый транспорт – электровоз К-10 и вагонетки ВГ-3,3. Пояснительная записка состоит из 14 листов.
Annotation
Support pattern of the excavation is calculated in current project. Excavation support –shotcrete. Estimation of excavation stability, calculation of shape and size and strength calculation of shotcrete are given. The quantities of materials per meter are given. Drilling and blasting method of development are used. The sequence of LHD operations are following: rock is loaded to tubs ВГ-3,3 by loader ППН-1с. Uses transport: electric locomotive К-10 and tubs ВГ-3,3. Explanatory note contain 14 pages.
Оглавление.
Стр.
Список литературы…………………………………………………………………..14
1. Оценка устойчивости выработки.
Устойчивость незакрепленной горной выработки рекомендуется оценивать посредством критерия напряженности элементов выработки , выражающего соотношение в них величин расчетных напряжений и расчетной прочности:
где
- напряжение в нетронутом массиве по заданному направлению, КПа;
, где
– коэффициент аномальности напряжений в массиве пород;
- объёмный вес апатитовой руды;
Н = 700 м - глубина залегания выработки от поверхности;
(кПа),
= 2- коэффициент концентрации напряжений на контуре выработки в результате его неровности;
= 1 - коэффициент концентрации напряжений на контуре выработки от влияния других выработок;
(кПа) - предел прочности пород на одноосное сжатие в образце;
- коэффициент структурного ослабления;
= 0,8- коэффициент длительной прочности.
Показатель напряжённости:
.
Получаем 2 < ПВ < 4 (неустойчивое состояние). Вокруг выработки будет образовываться зона предельного состояния, в которой возможно разрушение массива. Разрушение пород начинается вскоре после их обнажения. Контур выработки устойчив меньше трех часов после обнажения. Допустимое время поддержания выработки без крепи – не более суток. Отставание крепи от забоя при проходке до 3 метров. Наблюдается шелушение и заколообразование в призабойной зоне.
Для крепления выработки будем использовать анкерную сталеполимерную крепь в комбинации с набрызгбетоном.
Габариты транспорта:
Электровоз К-10:
Колея – 900 мм
Ширина по выступающим частям – 1350 мм
Высота по кабине – 1650 мм
Высота по токоприемнику – 1800 мм
Длина по буферам – 5200 мм
Вагонетка ВГ 3,3:
Вместимость - 3,3 м3
Колея – 900 мм
Ширина – 1320 мм
Высота – 1300 мм
Длина – 3450 мм
Для уборки и загрузки руды в вагонетки используем пневматическую колесно-рельсовую погрузочную машину ППН-1с, обладающую следующими характеристиками:
Пневматическая ковшовая погрузочная машина ППН-1с:
Вместимость ковша - 2 м3
Длина – 2250 мм
Ширина – 1250 мм
Фронт погрузки – 2200 мм
Для нанесения набрызгбетонной крепи используем машину БМ-68У.
БМ -68У
Производительность по сухой смеси - 6
Дальность подачи - 250м
Высота подачи – 100м
Размеры: длина – 1450мм
ширина – 850мм
высота – 1650мм
Масса – 1,4т.
2. Определение размеров поперечного сечения выработки.
Рис. 1. Расчётная схема.
Минимальная ширина выработки в свету на уровне высоты людского прохода:
, где
n = 50 мм – выпуск конца штанги для закрепления внутрь выработки,
m = 350 мм - зазор между крепью и подвижным составом, допустимый по ПБ 250мм;
А = 1350 мм - ширина подвижного состава (ширина электровоза К-10);
p = 900 мм - ширина людского прохода (минимальная по ПБ 700мм).
Ширина выработки в проходке:
Где k = 50 мм - толщина набрызгбетонной крепи.
Принимаю сводчатую форму поперечного сечения выработки:
Радиус боковой дуги коробового свода ;
Радиус осевой дуги коробового свода ;
Расчетная высота свода выработки ;
Высота выработки в свету h = 3330 (мм).
Высота выработки в проходке h = 3380 (мм).
Высота стен выработки от почвы:
где
– высота людского прохода (по ПБ 1800мм);
– высота балластного слоя.
Проектный периметр выработки:
.
Площадь сечения выработки в свету:
.
Скорость воздуха определяется:
где
Q – количество воздуха, которое необходимо пропустить через выработку;
V – скорость воздуха в выработке (максимально допустимая скорость 6 м/с по ПБ).
Отсюда .
3.Определение высоты свода обрушения.
, где
b1- высота свода обрушения,
– полупролет свода обрушения, определяемый по формуле
) , где
а – полупролет выработки в проходке, а = 1,4 (м);
р – расчетный угол внутреннего трения горных пород:
;
– расчетная высота свода выработки,
- коэффициент крепости пород,
– коэффициент структурного ослабления, =0,5
(м),
(м).
Реальная высота свода обрушения:
(м).
Глубина вывалообразования в боках выработки:
.
При проведении выработки буровзрывным способом в некоторой зоне массива пород вокруг выработки образуются взрывные трещины. Глубина этой зоны (возможного обрушения пород) согласно наблюдениям и расчётам находится в пределах 0,5 – 1 м. Принимаю м.
По методике Протодьяконова мы получили реальную высоту свода обрушения равную м. С учетом буровзрывного способа проходки, получили глубину зоны возможного обрушения пород равную м. Для дальнейших расчетов буду использовать м.
4. Расчет анкерной крепи.
1)Расчетная несущая способность штанги из условия прочности на разрыв.
Принимаю диаметр арматурного стержня класса А-III .
, где
– расчетное сопротивление материала стержня растяжению (для арматуры класса А-III );
– коэффициент условий работы стержня штанги (в обычных условиях = 0,9);
.
2)Расчетная несущая способность стержня из условия прочности его закрепления в бетоне.
, где
- номинальный диаметр арматурного стержня,
– удельная прочность закрепления стержня в бетоне ( = 20 (МПа) для полимербетона),
– длина заделки,
– поправочный коэффициент на длину заделки,
– коэффициент условий работы замка (для сухих скважин = 0,8)
Принимаю = 0,3 м, тогда = 0,7 для полимербетона.
.
3) Расчетная несущая способность замка из условия его сдвига относительно стен скважины.
, где
– диаметр скважины (принимаю =36(мм))
– удельное сопротивление сдвигу бетона относительно стен скважины,
( = 2,5(МПа) при полимерном бетоне).
– коэффициент усилия работы замка (для сухой породы = 0,9),
Принимаю = 0,3 , тогда:
,
При расчётах принимаем .
4. Объем полимербетонной крепи необходимой для закрепления одной штанги.
.
5. Определим высоту ампулы и количество ампул.
, где
da – диаметр ампулы, da = 32 (мм),
β – коэффициент выхода полимербетонной смеси, β=0,9.
Количество ампул:
,
кп – коэффициент полезной длины ампулы кп = 0,92. [1].
6. Плотность расстановки штанг в кровле:
штанг на 1(м2)
lв =1 (м)- глубина зоны возможного обрушения
γк = 26 (кН/м3) - объемный вес пород в кровле в пределах зоны возможного обрушения пород,
nп = 1,4- коэффициент перегрузки,
Расчетная осевая нагрузка на штангу:
PШ = 0,95PС = 72,6 (кН).
7. Расстояние между штангами:
8. Расчетное число штанг в боку выработки.
Определим суммарную расчетную нагрузку в боках выработки:
, где
Рб' и Рб'' – верхнее и нижнее боковые давления, которые находятся по формулам:
Рб' = РВ·λ Рб'' = (РВ + γ·hp)·λ, где
РВ = lв·γ = 1·26 = 26 (кПа) – вертикальная нагрузка,
γ – объемный вес пород,
b1 – высота свода обрушения,
λ =
Рб' = 26·0,09 = 2,4 (кПа);
Рб'' = (26 + 26·2,67)·0,09 = 8,6 (кПа);
;
(кН/м)
Тогда количество штанг в боках выработки будет равно:
nб = ∑Р /Рш = 30/72,6 = 0,5 => 1, где
Рш - расчетная несущая способность штанги.
Определение длины штанги:
lш = lЗ + lВ + lП = 0,3 + 1 + 0,05 = 1,35 => 1,4 (м),
lЗ = 0,3 (м) - глубина замковой части штанги;
lВ =1 (м) - глубина заделки штанги в неустойчивую зону массива;
lП = 0,05 (м) - длина выступающей из скважины части штанги.
Итак, для крепления выработки (свода и боков) используем сталеполимерный анкер из стержней арматуры класса А-III, длиной 1,4 (м), диаметром 18 (мм), с диаметром скважины 36 (мм).
Принимаем патронированный метод установления анкера. Расстояние между штангами в своде 1,2 м. [6].
5. Расчет набрызгбетонной крепи.
1. Средняя толщина набрызгбетонного покрытия:
, где
k = 0,25- коэффициент зависящий от типа крепи;
- шаг крепи, а = 1,2;
q - равномерно распределенная нагрузка на набрызгбетонное покрытие:
(кПа);
= 1,5 – коэффициент напряженности массива;
= 1400 (кПа) - расчетное сопротивление набрызгбетона растяжению для марки цемента М500
2. Определение количества набрызгбетона для крепления 1м выработки:
где
Рв = 10,924(м) - периметр выработки;
d = 0,05 (м)- толщина набрызгбетонного покрытия.
Таким образом, согласно проведенным расчетам, толщина набрызгбетонного покрытия составит 50 мм. Для крепления 1 м. выработки по расчёту требуется 0,55м3 набрызгбетона. С учётом отскока набрызгбетона от стен и свода расход бетона увеличивается на 30% и составляет 0,72 м3 на 1 м.
6. Расход материалов на 1м выработки.
1. Набрызгбетон (В40) - 0,72 (м3);
2. Штанги (арматура класса А-III, диаметр d = 18 (мм)) – 5 шт; 13,986(кг);
3. Бетон на канавку (В15) - 0,067 (м3);
4. Лес на перекрытие канавки - 0,018 (м3);
1. Расход материалов на устройство постоянных путей.
1. Железобетонные шпалы:
где
a = 0,2 (м) – ширина постели шпалы;
b = 1,5 (м) – длина шпалы;
h = 0,12 (м) – толщина;
n = 1 – количество путей;
m = 0,5 (м) – шаг укладки шпал.
2. Рельс Р33:
где
q = 33,5 (кг/м) – погонная масса рельса Р33; n = 1 – количество путей.
3. Щебень крупностью 20 – 40 мм для балластного слоя 0,36 (м3)
4. Подкладки под рельсы 4 шт.
5. Костыль 8 шт.
2. Расход материалов на устройство временных путей.
1. Швеллер №14а:
масса 1 м швеллера 12.3 кг.
Для настила путей берем швеллер длиной 1,5 м, тогда (кг).
Шаг установки швеллера 0,5 (м), тогда на 1 метр приходится 2 швеллера.
(кг).
7. Технология проходки и крепления выработки
Проходка выработки осуществляется буровзрывным способом. Бурение шпуров осуществляем с помощью коклонковых перфораторов ПК. Для уборки и транспортирования породы используем погрузочно-транспортную машину на пневматическом ходу ППН-1с.
Сначала возводим анкерную крепь. Для бурения скважин под анкеры в кровле применяем телескопические перфораторы ПТ. Для введения анкеров используем ручное пневмосверло СГ-4. В шпур вводят ампулы, затем в нем размещают армирующий стержень диаметром 18 мм, который приводят во вращение с помощью пневмосверла. Вращение стержня в шпуре производят в течение 30-45с. Набрызгбетонная крепь возводится с отставанием от забоя, за зоной интенсивных смещений горных пород, после возведения анкерной крепи. Закручивание гайки анкера осуществляем переносным инструментом – гайковертом с электроприводом СГЭ-2 уже через 15-30 мин после окончания возведения набрызгбетонной крепи. По истечении 1 ч разрешается проведение взрывных работ. [4].
8. УИРС. Анализ конструкции сталеполимерной штанговой крепи.
В комплект сталеполимерной штанги входят в общем случае арматурный стальной стержень, ампулы с компонентами смеси быстротвердеющего полимербетона, опорная плитка или подхват и гайка. Диаметр скважины при обычном бурильном оборудовании и инструменте принимают 38-40 мм. Более целесообразно устанавливать СПШ в скважины диаметром 28-32 мм, при которых возрастает скорость бурения, снижается расход полимербетонной смеси и улучшается качество ее перемешивания стержнем.
В качестве арматуры СПШ применяют сталь периодического профиля диаметром 18-22 мм или круглую гладкую диаметром 22-24 мм с волнообразным глубинным концом на длине 250-350 мм, с крупной резьбой или с лопаткообразным концом. При скважине диаметром 36-40 мм наилучшее перемешивание полимербетона обеспечивается стержнем с волнообразным концом. В скважинах диаметром 28-32 мм следует применять стержень с прямолинейным глубинным концом.
Контурный конец стержня замковой СПШ должен иметь на длине 100-120 мм метрическую правовую резьбу для прижатия к породе с помощью опорного элемента и создания начального натяжения щтанги. Контурный конец стержня сплошной СПШ вместо резьбы может иметь головку, обеспечивающую при установке штанги возможность вращения стержня в скважине с помощью вращательной машины для перемешивания компонентов закрепляющей смеси.
Для предотвращения вытекания из замковой части скважины полимербетонной смеси в момент ее перемешивания на арматурный стержень устанавливают манжету из резины, полиэтиленаили друого эластичного материала. Ее диаметр равен диаметру скважины. Манжету фиксируют на заданном участке стержня металлическим стопорным кольцом толщиной 1,5-2,0 мм с наружным диаметром на 3-4 мм меньше диаметра скважины.
Ампулы для подачи компонентов полимербетонной смеси в скважину применяют стеклянные, полиэтиленовые или комбинированные длиной 0,3-0,5 м с двумя или тремя отделениями для раздельного размещения в них смолы, отвердителя, а иногда и катализатора. Заполнитель помещают в смолу, отвердитель или в оба компонента. Рекомендуется применять комбинированные ампулы, имеющие наружную оболочку из полиэтиленовой пленки толщиной 0,1-0,12 мм и внутреннюю пробирку для отвердителя и катализатора. Такие ампулы экономичны, удобны при изготовлении и наполнении, хранении и введении в скважину.
Диаметр ампулы следует принимать на 3-4 мм меньше диаметра скважины, длину-в зависимости от требуемой длины полимербетонного замка. Пробирка под отвердитель должна быть на 10-15 мм короче ампулы. Ее внутренний диаметр (10-18 мм) зависит от расчетного объема отвердителя и катализатора. Пробирки должны быть плотно закрыты полиэтиленовой пробкой или другими способами.
Опорная плитка должна обеспечивать плотное прилегание к породе, удобство при завинчивании гайки и сохранение заданного натяжения штанги при ее перпендикулярном и слегка наклонном положении относительно укрепляемой поверхности. Наиболее целесообразна сферическая опорная плитка с овальным отверстием. При расположении штанги перпендикулярно к укрепляемой поверхности допустимо применение сферических плиток с круглым отверстием.
При существенно трещиноватых породах непосредственной кровли применяют металлические подхваты и затяжку. При выветривающихся породах и большом сроке службы выработки рекомендуется дополнительно к штангам применять набрызгбетонное покрытие
Список используемой литературы.