新型三心圆弧拱设计方法.pdf

煤炭工程2 0 0 8 年第1 0 期 新型三心圆弧拱设计方法 涂建山1 ’2 1 ．中国矿业大学，江苏徐州2 2 1 0 0 8 ；2 ．重庆工程职业技术学院，重庆4 0 0 0 3 7 摘要文章分析了现行采矿工程设计手册有关三心圆弧拱参数计算不精确以及三心 圆弧拱作图法较繁琐且易被忘记的不足之处。建立一套与计算机编程相适应的三心圆弧拱参数精 确计算公式并根据这套公式编写一个简易程序，不仅可以快速且精确地计算出三心圆弧拱形巷道 拱部几何参数，还可以快速且准确地绘出三心圆弧拱形巷道拱部图形。现场的工程技术人员、在 校大学生和中专生可以很方便地采用此法进行三心拱设计工作。 关键词三心圆弧拱；巷道断面；拱部几何参数；拱高 中图分类号T D 2 6 3 ．1文献标识码B文章编号1 6 7 1 0 9 5 9 2 0 0 8 1 0 - 0 0 1 2 - 0 3 现行采矿工程设计手册有关三心圆弧拱参数的计 算存在不精确的缺点，现场设计三心圆弧拱拱部参数时一 般采用计算器进行计算，速度较慢且可能出错，此外，现 行的三心圆弧拱作图法较繁琐且较容易被忘记。所以，有 必要建立一套与计算机编程相适应的三心圆弧拱参数精确 计算公式并根据这套公式编写一个简易程序以克服这些 缺点。 l 现行三心圆弧拱巷道拱部作图法较繁琐的原因 按现行三心圆弧拱绘图方法绘制三心圆弧拱拱部时包 含作矩形、角平分线及其它步骤。此种作图法较繁琐且较 易忘记，其原因是，现行三心圆弧拱巷道拱部作图法是几 何作图法，是在没有精确计算拱部几何参数的前提下进行 作图的。要实现快速且准确作图，须先算出拱部几何参数 的精确值。 2 精确且快速地计算三心圆弧拱拱部几何参数 目前，设计三心圆弧拱巷道拱部几何参数按照表1 或 表2 中的计算公式进行。表1 的计算公式精确但由于计算 工作量较大，现场一般不采用。现场设计三心圆弧拱巷道 拱部参数时常采用表2 的近似计算公式及常用参数。表2 的计算公式及常用参数存在不精确的缺点。 表l 精确计算三心圆弧拱拱部几何参数表 1 2 收稿日期2 0 0 8 0 6 0 4 作者简介涂建山 1 9 5 8 一 ，男，副教授，1 9 8 3 年毕业于原淮南矿业学院，中国矿业大学能源学院采矿专业在读博 士，现在重庆工程职业技术学院从事井巷工程及矿图等课程的教学工作。 万方数据 2 0 0 8 年第1 0 期煤炭工程 2 ．1 建立新型的计算公式 为了精确计算三心圆弧拱参数，应该先建立一套与计 算机编程相适应的计算公式，然后根据这套公式编写精确 计算三心圆弧拱拱部几何参数的计算机程序。计算口时, f f 的取值采用密率，即仃 3 5 5 ／1 1 3 。密率的精确度高，也比 较好记，能较好地满足现场设计人员的需要。 如图1 所示，三心圆弧拱具有以下特点 1 小圆弧的圆心在拱基线上，大圆弧的圆心在巷道中 心线上。 2 大圆弧和小圆弧相切。 图1 三心圆弧拱巷道拱部几何参数计算图 由于三心圆弧拱具有以上特点，所以有 尺一h o t a n 詈 r B ／2 1 譬 ，R 2 d 尺t a n 詈一R 忑专酉 。 磊丽1 一t a n 号 丁B R R 竿毒竿c 3 4 - t a n 1 ／c o s ， 竺_ 三一 1 1一 令，， t a I l 詈一1 ／c 。s 号则有 R 1 B ／2 了 厂h o y 4 口 丁B r 屁一J j l 。 2 月一r 2 ，h 1 B F 2 ／4 r - 2 h o R 5 72 矿j 厂 【5 h o B ／k k 2 ．5 ／3 ／4 6 由于在采用V B 编程法的程序中角度是以弧度表示的， s 矿 号砰一 曰一2 r R h o ／2 8 ’ 表3 新型精确计算- , 6 圆弧拱拱部几何参数表 三心圆弧拱参数精确二心圆弧拱计算公式 跨矢比K 大圆弧圆心角a 小圆弧圆心角口 大圆弧半径R 小圆弧半径r 弧长Z 拱部面积s K B ／k a ／2 a m t a n 2 ／K 芦 3 5 5 ／2 2 6 一a ／2 R B ／2 h o y ／ 1 ，， r 矿“一2 h 。R ／ B ～2 R l R a 2 旧 ．s 矿 詹／2 一 B 一2 r R h o ／2 采用“跨矢比”代替“矢跨比”的原因是，在输入已 知数时，输入“跨矢比”比输入“矢跨比”更方便，如 “矢跨比”为1 ／3 时，需要输入小数点后很多位才能得到较 精确的计算结果，不便输入且精确度不高，采用“跨矢比” 则输入3 即可，输入方便且精确度高。 比较表1 和表3 可知。表3 中的计算公式更简捷。 2 ．2 编写计算三心圆弧拱参数的程序 根据表3 中的公式，采用V B 编程法可以精确且快速得 到三心圆弧拱巷道拱部参数的计算结果。现以求三心圆弧 拱巷道大圆弧圆心角a 和小圆弧半径r 的程序为例说明编 写计算三心圆弧拱参数的程序的方法和步骤。 P r i v a t eS u bC o m m a n d l C h c k F o r m l ．F o n t S i z e 1 1 D i mBA sD o u b l e D i mkA sD o u b l e m s s t i t i e “三心圆弧拱参数设计原始数据输入盒” V m s g l “输入巷道宽度B ’’ 啪萨 “输入跨矢比k ” B I n p u t B o x m s g l ，m s g t i f l e k I n p u t B o x 脚酚 ，m s g t i t l e h o B ／k n 2 幸a t n 2 ／k 、 r 1 1 0 2 b 2 ／4 - 2 h 0 r 1 ／ B 一2 木r 1 P r i n t T a b 6 ；“C t ”；O t ，t a b 3 6 ；“r ”；r E n dS u b 因为只需要输入两个已知 B 和k 数，所以，很快 1 3 万方数据 煤炭工程2 0 0 8 年第1 0 期 就能得到精确的拱部参数值。 采用计算三心圆弧拱参数程序对表2 的各参数进行了 验算，结果如表4 所示。表4 中斜体字部分与表2 中对应 的计算公式及常用参数 常数 有较明显的差别。 表4 新型近似计算三，厶圆弧拱拱部几何参数表 3 快速且准确绘制三心圆弧拱 根据上述程序计算出的相关参数，可以快速且准确地 作出三心圆弧拱巷道拱部图形。如图l 所示，三心圆弧拱 巷道拱部图形的作法如下 1 先作出巷道中心线1 和拱基线2 ，1 和2 交于点D 。 然后从D 点分别向左和向右量取B ／2 得点A 和点C 。从D 点向上量取h 。得点F 。从A 点向右量取r 得小圆弧圆心 O 。，从C 点向左量取r 得另一个小圆弧圆心O 。 2 从D 点向下量取D O 得点O ，O 点就是大圆弧圆心。 3 以O 为圆心，以R 为半径，作出圆心角为a 的大 圆弧；分别以O 。和0 2 为圆心，以r 为半径，作出圆心角 为口的两段小圆弧。 采用A U T O C A D 作三心圆弧拱则只需先作出右半拱 或 左半拱 ，用“镜像”命令作出左半拱 或右半拱 。右半 拱的快速作法如下 先作出巷道中心线1 和拱基线2 ，1 和2 交于点D 。从D 点分别向下量取D O 和向右量取D O 得大圆弧圆心O 点和小 圆弧圆心O 点。根据已知的参数值可以快速作出右半拱。 ※信息资讯建设信息※ 从上述绘图过程可知，此作图法好记。 4 结语 采用新型的三心圆弧拱拱部参数计算公式和新的计算 方法使三心圆弧拱拱部参数的计算结果更精确。 由于大多数煤矿 尤其是众多的小煤矿 目前还没有计 算三心圆弧拱参数及绘制三心圆弧拱图形的软件，所以， 快速且精确地计算三心圆弧拱形巷道拱部几何参数及快速 且准确地绘出三心圆弧拱形巷道拱部图形仍然有其现实意 义。 先建立精确计算三心圆弧拱拱部参数的数学公式，然 后编写精确计算三心圆弧拱拱部参数的程序，可以快速且 精确地计算三心圆弧拱形巷道拱部几何参数，还可以快速 且准确地绘制三心圆弧拱拱部图形。 参考文献 [ 1 ]张荣立．采矿工程设计手册[ M ] ．北京煤炭工业出版社， 2 0 0 5 ． 责任编辑潘启新 晋与鲁冀湘全面加强能源合作 9 月1 6 日下午，山西省分别与山东、河北、湖南三省签署政府间经济领域战略合作框架协议，全面加强山西与三省间 煤炭能源等领域的交流与合作。 山西省与山东省的合作框架协议规定鼓励电源建设项目合作开发，推进变输煤为输电体系的建设，加强两省煤炭产 销合作并建立长期稳定的合作关系，积极推进煤电基地和电网建设；加快构建适应两省合作发展要求的综合交通网络；加 强两省骨干企业在装备制造特别是矿山、工程、纺织机械和机电一体化等方面的技术合作与人才交流，支持以多种方式参 与矿业等领域的重组改造。 山西省与河北省的合作涉及能源、产业与投资、旅游、现代农业等领域。合作协议主要包括积极推进煤炭、电力企 业长期稳定的合作关系，鼓励煤炭、电力项目的合作开发，促进两省在煤炭、电力及石化、煤层气等方面的产销合作，实 现优势互补；重点支持两省企业在煤化工、钢铁、装备制造等领域合作。 山西省与湖南省的合作协议主要内容有建立煤炭、电力领域长期稳定的合作机制，加快二次能源输出，积极推进特 高压输变电项目建设；加强双方在煤机设备、重工设备、煤化工、特高压输变电设备、机电一体化和高新技术领域的合 作，鼓励两省相关企业共同建立研发平台，共同开拓国内外市场。 f 郎亚娟] 1 4 万方数据 新型三心圆弧拱设计方法新型三心圆弧拱设计方法 作者涂建山， TU Jian-shan 作者单位中国矿业大学,江苏,徐州,221008;重庆工程职业技术学院,重庆,400037 刊名 煤炭工程 英文刊名COAL ENGINEERING 年，卷期2008，10 引用次数0次 参考文献1条参考文献1条 1.张荣立 采矿工程设计手册 2005 相似文献0条相似文献0条 本文链接 下载时间2010年4月22日