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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(shè)計
課題來源
B.社會生產(chǎn)實踐
課題類型
工程設(shè)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(rèn)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)力較高，故一旦開挖，隨即發(fā)生內(nèi)應(yīng)力釋放和回彈，并引起相應(yīng)的應(yīng)力的調(diào)整和變形。巷道開挖卸荷相當(dāng)于在原巖應(yīng)力狀態(tài)上疊加相應(yīng)反方向拉應(yīng)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(jié)構(gòu)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(yīng)力釋放引起的回彈和應(yīng)力調(diào)整引起的擴容使巖體中原本閉合的結(jié)構(gòu)面張開滑移，在改變巖體應(yīng)力狀態(tài)和強度的同時，也改變了圍巖水文地質(zhì)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(xué)膨脹和力學(xué)膨脹，從而使圍巖產(chǎn)生較大的收斂位移，變現(xiàn)為側(cè)墻鼓出、底鼓和頂壓等。
2．研究內(nèi)容擬解決的主要問題：
本文從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，研究一種適用于高應(yīng)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(nèi)容如下：
（1）履帶式全液壓底板錨索鉆機的結(jié)構(gòu)設(shè)計研究；
（2）液壓系統(tǒng)的設(shè)計研究。
3．研究方法技術(shù)路線：
1. 在接到5m鉆深32mm孔徑底板錨索鉆機設(shè)計設(shè)計任務(wù)書后，首先要仔細(xì)閱讀，明確設(shè)計要求以及所給的各參數(shù)，在心中明確一個大致的設(shè)計思路。
2. 通過閱讀學(xué)習(xí)相關(guān)文獻資料，了解之前的錨索鉆機的設(shè)計過程以及學(xué)習(xí)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(jié)合國內(nèi)外已有的錨索鉆機來優(yōu)化并完善自己的設(shè)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(shè)計；
第4周 錨索鉆機結(jié)構(gòu)的設(shè)計及研究；
第5周 各部分零件結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)計說明書初稿、查重；
第12周 修改畢業(yè)設(shè)計說明書、定稿；
第13周 準(zhǔn)備答辯。
5．主要參考文獻：
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指導(dǎo)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(dāng)合理，同意開題
指導(dǎo)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(xué)院意見：
教學(xué)院長簽名： 年 月 日