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)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К ПАСПОРТУ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ
ее
Е
Автор: студент группы е ГС-00-2 е е е /Соколов А.С./
(подпись) (Ф.И.О.)
ОЦЕНКА: е е
Дата: е ее
ПРОВЕРИЛ:
Руководитель проекта е доцент е е е /Тулин П.К./
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
2003 год
Министерство образования Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В.Плеханова
(технический университет)
УТВЕРЖДАЮ
Заведущий кафедрой
проф. Протосеня А.Г.
«_____» _____________2003 г.
Кафедра СГП и ПС
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По дисциплине Геомеханика к
ЗАДАНИЕ
Студенту группы ГС-00-2 Соколову Александру Сергеевичу
(ф.и.о.)
1. Тема проекта: составление паспорта крепления горной выработки. Штрек 2-х путевой. Проходка комбайном.
2. Исходные данные к проекту:
1) Ширина Всв на уровне верха вагонеток______________________________5,5 м.
5. Содержание пояснительной записки: обоснование размеров поперечного сечения выработки, оценка устойчивости выработки, расчет крепи, расход крепежных материалов на 1 м выработки
6. Сроки сдачи проекта _10 мая 2003 года_
Дата выдачи задания: 4.03.2003 г
Аннотация
В данном курсовом проекте составлен паспорт крепления двухпутевого штрека. Крепь выработки – податливая арочная металлическая крепь КМП-А5 из специального взаимозаменяемого профиля СВП-33. В пояснительной записке приведена оценка устойчивости выработки, расчёт размеров и формы поперечного сечения выработки, рассчитаны усилия в элементах крепи. Приводится расход материалов на 1м выработки.
The summary
In the given course project the passport of strengthening of two-travelling development is composed. Timber of development - pliable arch metal timber КMР-А5 from a special interchangeable structure SIS-33. In an explanatory slip the estimation of stability of development, account of the sizes and form of cross section of development, of effort in elements timber is given. The charge of materials on 1m of development is resulted.
Оглавление.
1. Габариты проходческого и транспортного оборудования …………………….……5
2. Устройство постоянного и временного пути…………………………………………6
3. Определение формы и размера поперечного сечения выработки.………………….6
4. Определение расчетной прочности пород …………………………………………...7
5. Определение смещения пород на контуре выработки………………………………8
6. Определение расчетной нагрузки на рамную податливую крепь.………………….9
7. Выбор типа крепи и ее несущей способности………………………………………..9
8. Выбор плотности расстановки крепи...……………………………………………….9
9. Выбор податливости крепи…………………………………………………………….9
10. Определение допустимого расстояния между параллельными выработками……10
11. Расход материалов ………………….………………………………………………..10
12. Конструкция временной крепи……………………………………………………….10
13. Технология проходки и крепления выработки……………………………………...10
Список использованных источников…………………………………………………….12
1. Габариты проходческого и транспортного оборудования
Исходя из ширины выработки и крепости пород, принимаем проходческий комбайн 4ПП5 [10].
Технические характеристики проходческого комбайна 4ПП5:
|
Техническая производительность, т /мин.: |
|
|
по углю |
2,5 |
|
по породе (с присечкой породы) |
0,6 |
|
Коэффициент крепости пород |
До 7 |
|
Угол наклона выработки |
|
|
Размеры проводимой выработки,: |
|
|
высота, м |
3,5 – 5,4 |
|
ширина, м |
4,2– 6,5 |
|
площадь сечения, м2 |
14 – 35 |
|
Форма сечения выработки |
арочная |
|
Исполнительный орган: |
|
|
тип |
стреловидный |
|
частота вращения коронки, мин-1 |
24; 34,5 |
|
диаметр коронки, мм |
1400 |
|
мощность электродвигателя, кВт |
200 |
|
Ходовая часть: |
|
|
ширина по гусеницам, мм |
2500 |
|
скорость передвижения, м /мин |
2,4 |
|
давление на почву, МПа |
0,23 |
|
мощность электродвигателя, кВт |
гидромоторы |
|
число качаний лап, мин-1 |
35 |
|
мощность электродвигателя, кВт |
218,5 |
|
Суммарная мощность электродвигателей, кВт |
340 |
|
Основные размеры (длина х ширина х высота), м |
14,72,5х2,2 |
|
Масса комбайна, т |
75 |
Для транспортировки горной массы, используем контактный электровоз К7 и вагонетки ВГ-4,5а [10].
Технические характеристики вагонетки ВГ-4,5а:
|
Вместимость кузова, м3 |
4,5 |
|
Грузоподъемность, т |
13,5 |
|
Ширина колеи, мм |
900 |
|
Основные размеры (длинаширинавысота), мм |
410013501550 |
|
Масса, кг |
2500 |
Технические характеристики контактного электровоза К7 [10]:
|
Сцепная масса, кН |
7,0 |
|
Ширина колеи, мм |
900 |
|
Скорость движения режима |
|
|
Часового, км |
12,2 |
|
Длительного, км/ч |
18 |
|
Основные размеры (длинаширинавысота), мм |
450013501500 |
|
Число и мощность двигателя, кВт |
231 |
|
Тип двигателя |
ЭТ-31 |
|
Тяговое усилие режима, кН |
|
|
часового |
16,7 |
|
длительного |
4,7 |
|
Сила тока режима А: |
|
|
часового |
145 |
|
длительного |
62 |
2. Устройство постоянного и временного пути.
Временный путь настилают вслед за подвиганием забоя. В призабойной зоне их наращивают времянками: переносными звеньями длинной 2 м, приваренных к шпалам из швеллера. Звенья соединяют между собой крючками. Укладку временного пути (замену времянок на временный путь) производят по мере удаления забоя на длину стандартного рельса.
Постоянный рельсовый путь настилают с отставанием от забоя на 25 м.
Конструкция постоянного рельсового пути:
3. Определение формы и размера поперечного сечения выработки.
Исходя из типа заданной крепи, принимаем арочную форму поперечного сечения выработки. По заданной ширине выработки находим типовые размеры поперечного сечения выработки [1]:
|
Ширина выработки в проходке после (до) осадки, мм |
6070 (6200) |
|
Ширина выработки на уровне верха вагонетки, мм |
5500 |
|
Высота выработки в проходке после (до) осадки, мм |
4160 (4670) |
|
Площадь поперечного сечения выработки в проходке после (до) осадки, м2 |
19,4 (22,6) |
Согласно правилам безопасности устанавливаем зазоры [4]:
Высота от головок рельсов до контактных проводов hк=2000 мм;
Зазор между подвижным составом 250 мм.
Т.к. ширина выработки на уровне верха вагонеток составляет 5500 мм, то людской проход принимаем с обеих сторон от подвижного состава, необходимый минимальный зазор (1275>700 мм) обеспечивается.
4. Определение расчетной прочности пород [7].
Расчетное сопротивление слоев пород в массиве, определяем с учетом нарушенности массива по формуле:
где Ri – среднее значение сопротивления слоев пород в образце одноосному сжатию; kc – коэффициент, учитывающий дополнительную нарушенность массива пород поверхностями без сцепления, либо с малой связностью.
- для угля:
- для глинистого сланца:
Расчетное сопротивление пород сжатию Rc по контуру поперечного сечения выработки определяют с учетом всех вмещающих выработку слоев (пластов) мощностью более 0,5 м, залегающих на расстояниях от контура сечения выработки в кровле 1,5Впр (6,21,5=9,3 м), в почве 1Впр (6,21=6,2 м), где Впр – ширина выработки в проходке, м, а в боках при пологом и наклонном падении по высоте выработки в проходке (рис.1).
Рис.1 Схема к определению расчетного сопротивления пород сжатию.
Т.к. расчетное сопротивление смежных слоев, залегающих по контуру поперечного сечения выработки, превышает 30 %, то расчетную прочность для кровли, почвы и в боках выработки вычисляем отдельно, по формуле:
где m1, m3 – мощности пород кровли и почвы, m2 – мощность слоя угля.
- для кровли:
- для почвы
- для боков
5. Определение смещения пород на контуре выработки.
Смещения пород кровли, почвы и боков U в горизонтальных выработках, поддерживаемых вне зоны влияния очистных работ, рассчитывают по формуле:
где UT – смещение пород, принятое за типовое и определяемое в зависимости от расчетного сопротивления пород сжатию Rc и расчетной глубины расположения выработки, при Н=320 м и соответствующей прочности пород кровли (почвы и боков), UT.кр=260 мм, UТ.пч=265 мм, Uб=290 мм [5]; ka – коэффициент влияния угла залегания пород и направления проходки выработки относительно простирания пород, для пород с углом падения 220 и выработки пройденной по простиранию ka=0,95; k - коэффициент направления смещения пород, для кровли и почвы k=1, для боков k=0,55; - коэффициент влияния размеров выработки, определяемый
- для кровли и почвы
- для почвы
kB – коэффициент воздействия других выработок, принимаемый для одиночных выработок равным 1; kL – коэффициент влияния времени на смещение пород, для выработок, срок службы которых более 15 лет, kt=1 [7].
Определяем смещения
- для кровли
- для почвы
- для боков
При данных смещениях породные обнажения относятся к III категории устойчивости – неустойчивые (200-500 мм).
В дальнейших расчетах нагрузку на крепь будем рассчитывать по смещениям кровли, которые превышают смещения боков выработки. Смещения почвы (256 мм) не требуют мероприятий по их снижению, поскольку они не превышают 500 мм [1].
6. Определение расчетной нагрузки на рамную податливую крепь.
Расчетная нагрузка на 1 м выработки со стороны почвы определяется по формуле [5]:
где kn – коэффициент перегрузки, для подготавливающих выработок при U=256 мм kn=1; kH – коэффициент надежности, kH=1; kпр – коэффициент условий проведения выработок, при комбайном проведении выработки и , где Rcp – среднеарифметическая прочность пород кровли и почвы, kпр=1; РН – нормативная нагрузка, РН=100 кПа.
7. Выбор типа крепи и ее несущей способности.
При ширине выработки b=5,5 м принимаем арочную пятизвенную крепь КМП-А5, с типом спецпрофиля СВП-33. Для уменьшения расхода металлокрепи принимаем в качестве соединительных узлов – ЗПК (замок податливой крепи), вместо прямых планок и скоб, т.к. их сопротивление в податливом режиме больше (320 кН>210 кН) [1].
Ns=320 кН.
8. Выбор плотности расстановки крепи.
Плотность расстановки рам металлической податливой крепи из спецпрофиля на 1м длины выработки находим путем деления расчетной нагрузки Р на несущую способность одной рамы крепи:
Принимаем плотность расстановки крепи n=2 [7].
9. Выбор податливости крепи.
Податливость крепи выработки выбираем на основании максимальных ожидаемых смещений пород кровли. Т.к. плотность крепи превышает 1 раму/м, то смещение определяем из условия
где kос – коэффициент зависящий от плотности расстановки крепи, при плотности установки рам/м равной 2 kос=0,7 [7].
Выбираем крепь с конструктивной податливостью 600 мм, т.к. помимо смещения кровли, необходимо предусмотреть смещения почвы.
10. Определение допустимого расстояния между параллельными выработками.
Расстояние между параллельными выработками LД исключающее их взаимное влияние рассчитываем по формуле
где kL – коэффициент зависящий от расчетного сопротивления, угла падения и глубины выработки, при Rc<30 МПа, <300 и Н=301600 м kL=4 [5].
11. Расход материалов [1,3].
|
Элемент крепи |
Материал |
Характеристика элемента |
Расход, кг |
|||
|
Размеры (длина), м |
Масса единицы, кг |
Число на арку |
На 1 арку |
На 1 м |
||
|
Верхняк |
СВП-33 |
5,1 |
170,3 |
1 |
170,3 |
340,6 |
|
Стойка |
СВП-33 |
3,2 |
106,7 |
2 |
213,4 |
426,8 |
|
Элемент податливости |
СВП-33 |
0,8 |
26,7 |
2 |
53,4 |
106,8 |
|
Соединительный замок |
ЗПК |
8,22 |
4 |
32,88 |
65,76 |
|
|
Распорка |
уголок 63636 |
0,5 |
2,54 |
3 |
7,62 |
15,24 |
|
Затяжка |
ж/б |
0,5 |
12 |
57 |
684 |
1368 |
12. Конструкция временной крепи.
Временная крепь предназначена для предотвращения травматизма рабочих в призабойной зоне выработки от вывалов кусков породы. Конструкция крепи представляет собой два спецпрофиля, подвешенных на специальных скобах к верхнякам первых 3 рам постоянной крепи. На балки укладывают 3 верхних элемента крепи с затяжками. По мере подвигания забоя верхняки перекрытия скрепляют с боковыми стойками крепи. Консольные балки выдвигают к забою и на них вновь устанавливают верхние элементы постоянной крепи.
13. Технология крепления выработки.
Возведение постоянной крепи КМП-А5 производится вручную с отставанием от забоя на 3 метра. Технология возведения крепи заключается в следующем: в предварительно заготовленные в почве лунки устанавливают элементы податливости, к ним с помощью замков присоединяют стойки, а затем стойки скрепляются с верхняком. Затем арку соединяют межрамными соединительными уголками с ранее установленной аркой. Далее выверяют установку арки по направлению выработки, расклинивают и затягивают железобетонными затяжками кровлю, а затем бока выработки таким образом, чтобы были оставлены зазоры между ними с учетом на осадку крепи. После установки рамы производится тщательная забутовка закрепного пространства, что обеспечивает более равномерное распределение давления на крепь и улучшает условие ее работы.
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.
Список использованных источников
1. Справочник по креплению горных выработок / М.Н. Гелескул, В.Н. Хорин, В.С. Киселев, Н.П. Бушуев. М.: Недра, 1976. 508 с.
2. Баклашев И.В., Картозия Б.А. Механика подземных сооружений и конструкции крепей:
Учебник для вузов. М.: Недра, 1984. 415 с.
3. Инструкция по выбору рамных податливых крепей горных выработок. Л.: 1991.
4. Правила безопасности в угольных сланцевых шахтах. М.: Недра, 1976. 400 с.
5. СНиП ll-94-80. Подземные горные выработки. М.: Стройиздат, 1982. 63 с.
6. Справочник инженера-шахтостроителя / Под ред. В.В. Белого. М.: Недра, 1989. 149 с.
7. Геомеханика: Методические указания к курсовому проекту по курсу “Геомеханика”. С-Пб.: СПбГГИ. 2001. 45с.
8. Типовые сечения горных выработок: Т. 7. М.: Госгортехиздат, 1960.
9. Смирняков В.В., Вихарев В.И., Очкуров В.И. Технология строительства горных предприятий. М.: Недра, 1989.
10. Проектирование схемы транспорта при проведении горных выработок и строительстве подземных сооружений: Методические указания к расчетно-графическому заданию. СПбГГИ. 2002.45с.