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
2
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
3
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 Пу:
ПУ = H /ΣСЖ
Где: σсж – предел прочности породы при сжатии (ориентировочно принимается σсж =106 f,
где f - коэффициент крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова); - объемная масса
породы, кг/м3; h – глубина заложения выработки, м.
ПУ = H /ΣСЖ = 2800*600/16*106 = 0.105;
Пу = 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
4
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
Внешний Основные размеры, Масса,
Фирма-изгото- Мощность Грузоподъе Скорость
радиус
м. Длина ширина
витель, марка двигателя, мность, т передвижет
квт
ния, км/ч поворота, м
высота
ЭЙМКО 980-Т13
ЭЙМКО 980-Т20
104
207
11,8
20
10
40
6
5
6,2
6,8
2,0
1,9
1,9
2,3
8,8
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
КИРУНА ТРАК
К501-21
177
35
н.д.
6,82
8,56
3
2,7
н.д.
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
5
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:
hсв = ¼ В
где В – ширина выработки.
hсв = 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:
Sсв = B(hб + 0.175B)
где hб – высота боковой (прямоугольной) стенки выработки.
Sсв = B(hб + 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
ПС - 2,0
ПС - 2,7
ПС - 4,2
ПС - 4,5
ПС - 5,4
ПС - 6,2
ПС - 6,8
ПС - 8,3
ПС - 8,7
ПС - 10,0
ПС-11,6
ПС-12,1
B, мм
Hб, мм
H, мм
R, мм
Г, мм
Площадь сечения
выработки SСВ, м2
1120
1550
1850
1950
2180
2360
2500
3450
3600
4000
4500
4620
1480
1320
1800
1800
1900
2000
2070
1800
1800
1800
1800
1800
1850
1850
2420
2520
2700
2800
2900
2650
2690
2800
2930
2960
770
1070
1280
1350
1510
1630
1730
3120
3250
3620
4070
4180
290
410
490
510
570
620
650
590
620
690
780
800
2,0
2,7
4,2
4,5
5,4
6,2
6,8
8,3
8,7
10,0
11,6
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),
6
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
hсв = ¼ В = ¼ * 4000 = 1000 (мм)
R = 0.9 В = 0.9*4000 = 3600 (мм)
r = 0.17 В = 0.17*3700 = 680 (мм)
Sсв = B(hб + 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 = Q / S СВ v1
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
hсв = ¼ В = ¼ * 5000 = 1250 (мм)
R = 0.9 В = 0.9*5000 = 4500 (мм)
r = 0.17 В = 0.17*5000 = 850 (мм)
Sсв = B(hб + 0.175B) = 5000*(2500+0.175*5000) = 16.9 (м2).
v = 100/16.9 = 5.92 м/с;
7
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.
Вч = Всв + 2δ = 5000+100 = 5100 мм
hсвч = hсв св + 50 = 1250+50 = 1300 (мм)
Rч = Rсв + 50 = 4500+50 = 4550 (мм)
rч = rсв + 50 = 850+50 = 900 (мм)
Sч = Bч(hбч + 0.175Bч) = 5100*(2600+0.175*5100) = 17.8 (м2).
8
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 hсв – 900 мм; радиус R – 3240
мм; радиус r – 612 мм; площадь поперечного сечения Sсв - 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 hсв – 1000 мм; радиус R – 3600 мм;
радиус r – 680 мм; площадь поперечного сечения Sсв - 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 Вч – 5100 мм; высота свода hсвч – 1300 мм;
радиус Rч – 4550 мм; радиус rч – 900 мм; Sч - 17.8 м2.
3.
Построение поперечной (схема 1) и продольной (схема 2) сечений выработки с
масштабом 1:50.
9
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.
10
