Выбор поперечного сечения подземной выработки и расчет ее параметров

• Название: Выбор поперечного сечения подземной выработки и расчет ее параметров
• Дата: 17.04.2022
• Размер: 106.5 Kb.
• Имя файла: 6220229.doc
• Тип: Курсовая; #479379

Министерство образования и науки РФ

СЕВЕРО-ВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Политехнический институт

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Основы горного дела»

на тему: «ВЫБОР ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ПОДЗЕМНОЙ ВЫРАБОТКИ И РАСЧЕТ ЕЕ ПАРАМЕТРОВ»

Выполнил: студент группы: ПРРМз-21(6)
……..


Проверил: доцент кафедры горного дела
__________________ Витвицкий В.С.
Магадан, 2015

Содержание

стр.

1. 
   Цель (задание) курсовой работы…………..........................................................3
   
2. 
   Обоснование формы поперечного сечения выработки……………………….3
   
3. 
   Определение размеров поперечного сечения выработки……………………..3
   
4. 
   Последовательность выполнения работ и итоговые результаты……………..8
   
5. 
   Список использованных источников…………………………………………..9
   
6. 
   Продольное и поперечное сечения выработки………………………………..10
   

Вариант №19

Цель (задание) курсовой работы

Для указанных условий выбрать и обосновать форму поперечного сечения подземной транспортной выработки, материал и конструкцию крепи; рассчитать площадь поперечного сечения выработки «в свету» и «вчерне»; вычертить в масштабе продольный разрез выработки в проходке с расположением проходческого оборудования; вычертить в масштабе поперечное сечение оборудованной выработки с нанесением необходимых размеров, оборудования и устройств.

Исходные данные:

Коэффициент крепости пород по Протодьяконову – 16

Плотность пород, кг/м³ – 2800

Категория пород по трещиноватости – I

Глубина разработки, м – 600

Транспортное оборудование – Эймко 980-Т20

Количество воздуха, подаваемое на выработке, м³/с - 100
Обоснование формы поперечного сечения выработки

Для предварительного выбора крепи и формы поперечного сечения производиться расчет показателя устойчивости контура горной выработки П_у:

П_у =  H /σ_сж

Где: σ_сж – предел прочности породы при сжатии (ориентировочно принимается σ_сж =10⁶ f, где f - коэффициент крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова);  - объемная масса породы, кг/м³; h – глубина заложения выработки, м.

П_у =  H /σ_сж = 2800*600/16*10⁶ = 0.105;

П_у = 0.05-0.15; породы I категории по трещиноватости (сильнотрещиноватые), следовательно, целесообразно крепить выработку набрызгбетоном, а поперечное сечение выработки принять как прямоугольно-сводчатую. Толщина набрызгбетонной крепи равна 50 мм.

Определение размеров поперечного сечения выработки

Ширина горной выработки (b) при использовании самоходного оборудования Эймко-980-Т20 складывается из: ширины транспортного оборудования А = 1900 мм (таблица 1), зазора между транспортным средством и стенкой выработки со стороны тротуара, которая должна быть не менее 1200 мм (ширина пешеходной дорожки (а) принят за 700 мм, высота пешеходной дорожки – 200 мм; минимальный допустимый зазор между наиболее выступающей частью самоходной машины и пешеходом – 500 мм), а также зазора с противоположной стороны между стенкой выработки (крепью) и транспортным средством (С) – 500 мм (Рис.1). Высота вертикальной стенки принят равным 2000 мм (1800 мм от пешеходной дорожки).



Рис.1 Сечения горных выработок при применении самоходного оборудования: 1 – силовой кабель; 2 – знак пешеходного движения; 3 – светильник; 4 – знак скорости движения; 5 – вентиляционный став; 6 – подвеска осветительных сигнальных кабелей; 7 – водоотливная канавка; 8 – пешеходная дорожка (трап)

Таблица 1. Некоторые характеристики рудничных автосамосвалов

Фирма-изгото­витель, марка	Мощ­ность двига­теля, квт	Грузоподъемность, т	Скоро­сть пере­движе­ния, км/ч	Внеш­ний ра­диус поворо­та, м	Основные размеры, м. Длина ширина высота			Масса, т
ЭЙмко 980-Т13	104	11,8	10	6	6,2	2,0	1,9	8,8
ЭЙмко 980-Т20	207	20	40	5	6,8	1,9	2,3	12,1
Джой 20Д2	144,3	22	19	7,1	9,9	3,2	2,2	20,5
Вольво 861	108	18,5	35	15	9,4	2,5	2,9	13,2
Кируна Трак К250-14	177	35	н.д.	6,82	8,56	3	2,7	н.д.
Кируна Трак К501-21	386	50	н.д.	8,9	10,2	3,47	2,64	н.д.
Атлас копко НТ 16/150	139	16	23	8,2	7,5	2,15	2,3	10,1

В = а + А + С

В = а + а + с = 1200+1900+500 = 3600 (мм)

Так как породы имеют коэффициент крепости f > 12, то высота свода рассчитывается:

h_св = ¼ В

где В – ширина выработки.

h_св = ¼ В = ¼ * 3600 = 900 (мм)

Радиусы R и r следующие:

R = 0.9 B; r = 0.17 B

R = 0.9 В = 0.9*3600 = 3240 (мм)

r = 0.17 В = 0.17*3600 = 612 (мм)

Площадь поперечного сечения рассчитывается по формуле:

S_св = B(h_б + 0.175B)

где h_б – высота боковой (прямоугольной) стенки выработки.

S_св = B(h_б + 0.175B) = 3600*(2000+0.175*3600) = 9.5 (м²)

Полученное сечение подземной выработки прямоугольно-сводчатого типа было сверено с таблицей основных размеров поперечного сечения (таблица 2).
Таблица 2. Основные размеры поперечных сечений выработок прямоугольно-сводчатой формы

Типоразмер сечения	b, мм	hб, мм	h, мм	R, мм	Г, мм	Площадь сечения выработки SСВ, м2
ПС - 2,0	1120	1480	1850	770	290	2,0
ПС - 2,7	1550	1320	1850	1070	410	2,7
ПС - 4,2	1850	1800	2420	1280	490	4,2
ПС - 4,5	1950	1800	2520	1350	510	4,5
ПС - 5,4	2180	1900	2700	1510	570	5,4
ПС - 6,2	2360	2000	2800	1630	620	6,2
ПС - 6,8	2500	2070	2900	1730	650	6,8
ПС - 8,3	3450	1800	2650	3120	590	8,3
ПС - 8,7	3600	1800	2690	3250	620	8,7
ПС - 10,0	4000	1800	2800	3620	690	10,0
ПС-11,6	4500	1800	2930	4070	780	11,6
ПС-12,1	4620	1800	2960	4180	800	12,1

в ходе сверки с таблицей принято во внимание ближайшее большее типоразмерное сечение ПС-10.0 с площадью сечения 10.0 м². Дальнейшее исследование приложенной таблицы показал недостаток высоты выработки (2800 мм), т.к. общая высота с учетом высоты самоходной машины (приложение 2) Эймко 980-Т20 (2300 мм), диаметра вентиляционной трубы (500 мм) равна 2800 мм. По единому правилу безопасности (ЕПД-подземное) предусмотрен зазор между наиболее выступающей частью подземного транспорта и вентиляционной трубой, который составляет не менее 200 мм (принят 200 мм). С учетом этого, минимальная высота выработки должна составлять 2800 + 200 = 3000 мм (высота не типовая).

Данный недостаток высоты был компенсировать увеличением ширины выработки (b) на 400 мм и сделан перерасчет:

В = 4000 мм

h_св = ¼ В = ¼ * 4000 = 1000 (мм)

R = 0.9 В = 0.9*4000 = 3600 (мм)

r = 0.17 В = 0.17*3700 = 680 (мм)

S_св = B(h_б + 0.175B) = 4000*(2000+0.175*4000) = 10.8 (м²).

Дальнейшая сверка с таблицей типоразмерных сечений показал отсутствие рассчитанных параметров, т.е недостаток высоты поперечного сечения выработки.

Проверка выбранной площади сечения выработки по скорости движения воздуха:



v = 100/10.8 = 9.25 м/с; v > 6 м/с

Где v – скорость воздушной струи при данных размерах поперечного сечения выработки, м/с; Q – количество воздуха, проходящего по выработке; s – площадь сечения выработки в свету, м²; v₁ – допустимая по ЕПБ скорость воздушной струи для данной выработки, м/с (v₁ = 6 м/с).

Расчет показал превышение значения скорости воздушного потока от нормального значения [1]. Для уменьшения скорости потока воздуха по выработке надо увеличить площадь сечения выработки «в свету», которая должна быть равна минимум 16.7 м² . Следовательно изменены параметры выработки и произведен перерасчет:

В = 5000 мм

h_св = ¼ В = ¼ * 5000 = 1250 (мм)

R = 0.9 В = 0.9*5000 = 4500 (мм)

r = 0.17 В = 0.17*5000 = 850 (мм)

S_св = B(h_б + 0.175B) = 5000*(2500+0.175*5000) = 16.9 (м²).

v = 100/16.9 = 5.92 м/с;

Для дальнейших операций: расчет поперечного сечения «вчерне», графическое изображение поперечного и продольных сечений подземной горной выработки принята площадь поперечного сечения «в свету» равной 16.9 м².

В разделе обоснование формы поперечного сечения выработки выяснена целесообразность применения набрызгбетонной крепи. Толщина стенки и свода при набрызгбетонной крепи (δ) принята равной 50 мм. Балластный слой равен 100 мм.



В_ч = В_св + 2δ = 5000+100 = 5100 мм

h_свч = h_{св св} + 50 = 1250+50 = 1300 (мм)

R_ч = R_св + 50 = 4500+50 = 4550 (мм)

r_ч = r_св + 50 = 850+50 = 900 (мм)

S_ч = B_ч(h_бч + 0.175B_ч) = 5100*(2600+0.175*5100) = 17.8 (м²).


Последовательность выполнения работы и итоговые результаты

1. 
   Обоснование формы поперечного сечения: прямоугольно-сводчатый; тип крепи – набрызгбетонная.
   
2. 
   Определение и расчет размеров поперечного сечения выработки:
   

• 
  ширина горной выработки В – 3600 мм; высота свода h_св – 900 мм; радиус R – 3240 мм; радиус r – 612 мм; площадь поперечного сечения S_св - 9.5 м².
  
• 
  результаты сверены с таблицей основных размеров поперечного сечения. По методическому указанию по выполнению курсовой работы принято во внимание ближайшее большее типоразмерное сечение - ПС-10.0. Определен недостаток высоты сечения выработки и с учетом высоты самоходной машины (таблица 2), недостаток был компенсирован увеличением ширины выработки: ширина горной выработки: В – 4000 мм; высота свода h_св – 1000 мм; радиус R – 3600 мм; радиус r – 680 мм; площадь поперечного сечения S_св - 10.8 м².
  
• 
  проведена проверка площади поперечного сечения «в свету» с помощью расчета скорости воздушной струи по выработке (v = 9.25 м/с), в результате которого был выяснен факт превышения скорости воздушной струи от нормального значения (v₁ = 6 м/с) и определена минимальная допустимая площадь поперечного сечения «в свету» равной 16.7 м².
  
• 
  изменены размерные параметры выработки, рассчитана площадь итоговая площадь поперечного сечения «в свету» - 16.9 м².
  
• 
  учтены толщина крепи и произведен расчет площади поперечного сечения «вчерне»: ширина горной выработки В_ч – 5100 мм; высота свода h_свч – 1300 мм; радиус R_ч – 4550 мм; радиус r_ч – 900 мм; S_ч - 17.8 м².
  

3. 
   Построение поперечной (схема 1) и продольной (схема 2) сечений выработки с масштабом 1:50.
   

Список использованных источников

1. 
   Фидря С.Е. Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине: «Основа горного дела» на тему «Выбор поперечного сечения подземной выработки и расчет ее параметров». - Магадан: изд.-во свгу, 2012.- 18 с.
   
2. 
   Покровский Н.М. Комплексы подземных горных работ и сооружений: Учебное пособие для вузов. – 2-е изд., перераб. И доп. – М.: Недра, 1987, 248 с.: ил.