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開題報告
課題名稱
5m鉆深32mm孔徑底板錨索鉆機設計
課題來源
B.社會生產(chǎn)實踐
課題類型
工程設計類
1．選題的背景及意義：
1.1 課題研究的背景
煤炭是我國最主要的能源，所占比例長期保持在70%以上，產(chǎn)量居世界第一，2011年全國煤炭產(chǎn)量已超過35億噸。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國國有大中型煤礦每年新掘進的巷道總長度高達10000余千米。目前，隨著淺部資源的逐漸減少和枯竭，煤礦巷道的深度在不斷向深部延伸。全國已有近30個礦區(qū)的開采深度超過800m，大量礦井的開采深度已超過1200m以上，甚至一些新建的礦井的深度就已超過1000m，隨著開采深度的增加，深部巷道也出現(xiàn)了明顯的高壓、高滲透壓力和工程長時間不穩(wěn)定等問題。進入深部開采以后，許多原來認為是硬巖的礦井也有部分或全部進入軟巖狀態(tài)。常規(guī)的錨噴支護、U型鋼支架等難以控制深部高應力圍巖軟化等引起的過量變形與破壞。
在深部地層中，圍巖處于高地應力環(huán)境中，并且軟巖的強度低，單軸飽和抗壓強度在5MPa~15MPa之間，甚至更低，因此，圍巖變形破壞非常強烈，表現(xiàn)在：
（1）圍巖的自穩(wěn)時間短，來壓快。所謂自穩(wěn)時間，就是在沒有支護的情況下，圍巖從暴露到開始失穩(wěn)的時間。軟巖巷道的自穩(wěn)時間僅為幾十分鐘到幾個小時，巷道來壓快。
（2）圍巖變形量大、速度快、持續(xù)時間長。深部高應力軟巖巷道的特點就是圍巖變形速度快、變形量大、持續(xù)時間長。一般來說100mm/d，巷道掘進的第1~2天，變形速度少的5~10 mm/d，多的達50~100 mm/d，變形持續(xù)時間一般為25~60天，有的長達半年以上仍不穩(wěn)定。
（3）圍巖四周來壓、底鼓明顯。在較硬巖層中，圍巖對支護的壓力主要來自頂板，中硬巖層圍巖對支護的壓力主要來自頂板和兩幫，但在深部高應力軟巖巷道中，中硬巖層圍巖對支護的壓力則是四周來壓、底鼓明顯。底鼓明顯是高應力軟巖巷道的重要特征。
（4）普通的剛性支護普遍破壞。深部高應力軟巖巷道變形量大、持續(xù)時間長，普通剛性支護所承受的變形壓力很大，施工后很快就發(fā)生破壞。
原巖應力較高，故一旦開挖，隨即發(fā)生內應力釋放和回彈，并引起相應的應力的調整和變形。巷道開挖卸荷相當于在原巖應力狀態(tài)上疊加相應反方向拉應力，于是工程巖體（尤其是層狀和似層狀巖體）在類似橫彎或縱彎作用下發(fā)生撓曲，或者沿結構面發(fā)生剪脹滑移變形，巖體強度降低，圍巖發(fā)生體積膨脹變形（擴容）。應力釋放引起的回彈和應力調整引起的擴容使巖體中原本閉合的結構面張開滑移，在改變巖體應力狀態(tài)和強度的同時，也改變了圍巖水文地質條件，工程用水沿張開裂隙滲流，進一步降低了巖體強度，或者加劇了具有膨脹性巖石的物理化學膨脹和力學膨脹，從而使圍巖產(chǎn)生較大的收斂位移，變現(xiàn)為側墻鼓出、底鼓和頂壓等。
2．研究內容擬解決的主要問題：
本文從工程應用的角度出發(fā)，研究一種適用于高應力軟巖巷道底板錨固施工的履帶式液壓底板錨索鉆機，以實現(xiàn)和加快底板錨固的作業(yè)，實現(xiàn)軟巖巷道全斷面的錨固，有效控制巷道變形，主要研究內容如下：
（1）履帶式全液壓底板錨索鉆機的結構設計研究；
（2）液壓系統(tǒng)的設計研究。
3．研究方法技術路線：
1. 在接到5m鉆深32mm孔徑底板錨索鉆機設計設計任務書后，首先要仔細閱讀，明確設計要求以及所給的各參數(shù)，在心中明確一個大致的設計思路。
2. 通過閱讀學習相關文獻資料，了解之前的錨索鉆機的設計過程以及學習Pro/E,CAD建模繪圖。3.運用Pro/E進行三維建模和工程圖的繪制以及運動仿真。5.結合國內外已有的錨索鉆機來優(yōu)化并完善自己的設計。
4．研究的總體安排和進度計劃：
第1周 查閱資料；
第2周 撰寫開題報告；
第3周 錨索鉆機總體方案設計；
第4周 錨索鉆機結構的設計及研究；
第5周 各部分零件結構設計、零件圖的繪制；
第6周 完成總裝配圖；
第7、8周 三維建模、仿真；
第9~11周 完成英文翻譯、撰寫畢業(yè)設計說明書初稿、查重；
第12周 修改畢業(yè)設計說明書、定稿；
第13周 準備答辯。
5．主要參考文獻：
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指導教師意見：
對“文獻綜述”的評語： 文獻綜述深入全面 對總體安排和進度計劃的評語 進度安排恰當合理，同意開題
指導教師簽名： 年 月 日
教研室意見：
通過，同意開題
教研室主任簽名： 年 月 日
學院意見：
教學院長簽名： 年 月 日