[采矿工程设计手册]有关力学计算的几处质疑

!

设计

技 !术 !! ! !!

!

! 煤!!炭! ! 程! !工

!

!

!

! !! "!#.# 第 年’期

!《采矿 工程计手册设 》有力学计关的几处质疑

汤世算忠（

中 煤际工程国设计究研院总，北京!’ ###’ ）’

!

摘!!要：论文对 《采 工矿程计设手册》中 关有几处学力算计出质疑提，如弯图矩方向问 题的、水闸门计的问算题以及混土凝强度指等问题。标些这题正问确与将否影响程的设工质计量 、程质量工、安生全产经与济效益应引，起们重视。 人 ! 关!词键力学：算；弯矩图计水；闸；门凝土强混度! ! 中图 类号分+,：’"!’ !文献标识码-： !!文 编号：’章$’ %.#(*( （"#. # ）#/’##’"#/0

! ! 《采工矿设计程手》册（ 下以称简采矿册） 有手处力 学计算几，读请者别是特事采矿工从设计程同的志予足够 重给视笔者认，用为材力料学的知即识分可辨些这题是对 问是错还。的 小大就弯是曲线到矩梁轴的线距离，弯矩大小的决取于 它的绝对。正确值画的是把法正矩画弯梁在的下部表，示该处梁的下缘 拉受，此梁处下要缘受配筋拉；弯矩负在 画轴的上部梁，示表此部在位的的上缘受梁，梁拉上缘要的 配受钢筋拉弯矩图会给出一。直个观判定，即受的拉钢筋及 受压钢筋应该配什么在置位。 尽该采矿管册上给出坐手标已，示指轴上梁是正方弯 矩可，按这是样的弯图矩来导设指，就计要需向逆维思 ，即在轴画上线的方正矩是弯示梁表的下缘拉受这很。扭，别也很不实用，而且不符合《 材 料力学》及 《结 构学》 力 规的 。定其 第 ’* 0 页 后 以 架刚的 弯矩 图 都 是 正确的 ， 矩图 了事弯评，审严谨的性、可性也自然令人怀信。 疑 《炭煤探 勘报》 告和 《可行研究报告》性 之所以在存述问题上笔者 ，认主为要以下原有因：’ ） 编人员心态浮制躁缺乏应，的业有责务任心，自对己的 品不作行进真认查检，草稿把是半或品交成出就去完成了任 。务 " ）追 求效益急于求的成理意识心受。场经济的市 影响，速度是就率，效效率就效是益，度速快越成，越品多 ，益效好越，而忽质量。 0视） 项负目责缺乏人认地统稿和技术把关真各个，业专 各和章个节技术口径的有统一查没，核至于以后矛前盾、口 各异。 最径人遗令憾是参的评审的专家加，把严肃们的技科 关— 把 ——评活动审变，了走成场，过不但没有纠正《 告报》 的中失误，而反在《 评审意书》见 其及件中附还现出不应有的 错误 。此下照，煤去勘炭查和设计的量令质担忧。笔者人不禁 问要我国阶段的现炭煤勘和查设计的质量题问该来管。 谁（责任编 辑 !马光辉）

! 弯矩图"的方向采矿

手册的 0’ #1’

0* 页跨等单面梁的截种荷载及其四 应对弯的图如图 ’ 矩，确的画正如法 图"。 众所周 ，弯矩是知矢量不但，大有而小有旋且转向方。 弯图中画出矩梁的的某一截面矩弯的正负是示梁表在该 处曲的方弯，即梁向在处是该缘受上拉还是缘下拉。受弯 厚矩，并按此伪计算资源厚量储生和能产力该。扩的煤层区 角一倾是般0#2 ，大达 最*#2 ，伪厚与真的厚别差也是大很的 把。层煤大伪厚作最为平均度以及厚伪把作厚为真采厚用都 是不 合 。理 然 这而 些都 发 了，并 生且顺 利 地 过通了 批。审

!

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

!#" 结

"语

无论是 《 报》 还告《 可研》是都 是式印正的刷科文 件技，内容的其严谨和严肃性性是非常都要的重。当一部然技 文术存在某些缺点和不件都足难免是的但，《是 告报》和 《 研可》 评审的审和者查却如对此显的前后矛明视而 盾见，不实在是令人费解。上述 报《告 的》《评 意审书见 》对中那显些而见的易错误不但只未字提反，赞誉有而加 ：地“质析研究分作较工好，字文顺，结通论确明”等等 。 就这是评审意见书还把井田份的 井 开 工 方采 式 上 划了“露 天 ”把，井的涌水矿量成写了) 0#")034 5 )和0().03 5，4与被 评《 审报告》中 的涌水量风马不相及牛由。此推想参， 加评审的家专们，既没阅有《 读报》 告的字文分也部没 查看相有关的图纸，只是听汇报听绍，介走走场，过便草 草! !收稿 期日：#"$#% #& % ’&

! ! 者作介简汤世： 忠（ ’)#(% ） ，男， 龙江黑人，级高程师，工(’$ *毕年业东北工于院采学系矿井建设矿专，曾就职业于 家建委国口办进、设部建筑建械机、华局能煤公司精开部、北发煤京炭计研设究院等单总位。

"’

0

$, 6 ,年第! 0期 000

0 000

0 0煤炭 0工0 0程 0 000 00

0

设0计术 0

技图!" 《 矿手册采 》单跨中截面梁的四种荷载及等其应对的矩弯图

图

" 正确的弯矩图 都#画在了件杆拉的一侧受 有。人认负弯矩为大再也于正弯小，混凝矩土梁筋配 只时依采照矿手册出给的最大弯矩公式计正出梁的算大正 弯矩最，在的梁缘下配受拉钢筋可即这，种想是法错误。 的有在设计人如 图 （!" ）示的所端两固均布嵌载为荷! 的 截面混凝等梁土时发，现下缘梁是跨按最中大正矩弯" !#$ # $$%计 的算筋，而跨边没配有筋，配是个这念错误概。 因跨边为然是虽负弯，矩等于它不存在，而不表是示此 处曲弯向方正弯与矩相、反是表示跨边梁的上受拉缘。的它 对值绝为" # ! # $$!$ ， 是中弯跨矩的$ 倍，这里 更应配该筋 配，位置是筋在的梁缘上靠支座一近定围范内并规定按 伸入座支

一

定长，度值其大于跨，中一是般将缘钢下在 筋当适置位弯来起入支座伸既，可受作筋又拉作斜可截面 受的钢筋剪，以便省部分节筋钢。不少人不作斜截是面强 度计设，的即计不弯起算钢筋箍筋，和这不是整完的设。计 如该果梁用选的型是钢梁，然显座处支的弯是矩定梁截 面决依的据。实让采矿专业的其设计作师下工井结构程设 是勉计为难，其学其重点是业有各关地质条件下种的矿煤开 拓开、及采安策略全工程结，构不是专其。笔长者为认新版 老版《、采 设计矿册》 中手关井下有程结构工算的计 容内不够谨严的。 图 "$沿水平方向 切横! ) *的单厚体元混 土凝墙体安的性全、定稳取性于墙体有足决够斜面的 度长 ，#使主得动压水 %’&递给传岩的体压强! 不 于大凝土混及岩石 许的应用力 ［ ］ !，时要同保墙体证被剪切破不坏， 一若能般证保面斜长 度#剪，切验算都通能过。$ ） 推导斜面度长计公算式令。("# ,，即用在作凝混 土体墙的主动上水压围与岩力反纵对轴 (影代投和为零，数则 可如下方程： 列 % &（) $ #.-"/* ） #$ ［! -.］/ + ," 式中 #0— —墙—体面长度斜)，； 0 %* — ——水，压2 13 )$*； 0 &— — —墙 体出侧水道掘进巷宽 度 （采矿手定册为净义 宽度是错的） ，误)； * ［0!］ — ——混土凝或岩的许围应力，用2 31)*$ ； "0—— — 墙体面与轴斜线角，夹（ ）4。 则 # #& % ［ 3$-/. "（［ !］ 5 % ） 采］手矿的 册%&$ 页水闸门墙体计’公式中对算( 的注释是 误的，错用这个公算水闸计墙体门很不将安。全! ） 导单级圆推台及台棱混形凝水闸土墙体的门计简算 ，沿图水方平向横 !)*切厚的 单体元图如+ 。 当 制钢的水闸在门生水发紧急灾关闭，来后方向加水给 体墙的压力会渐增逐，高直到静水止。位止静位水至 水闸门位置垂的高，是就水门的闸头 水%，压水通混凝土过 长# 斜的作用在面围上，产岩生压强! 。 里这要别特意上注的 式&一定 要入代形小楔即头出 水向方砌巷衬道的进掘宽度如果。按采矿手册 & 定义将为水闸门 前后巷的道宽度净，净宽度外在面再墙砌将侵占会斜面 （ 如图 %） ，使计算 的面长度斜 #短减, -3/" （ . ,为巷道 厚）壁 ，样设计的水闸门是不安这全。的确正画如法图’ 。采手矿册 &把定 义闸为前后巷的净门宽，度技术性 是错误实。上公际式推导与楔形只小头体度宽& 夹角 、 以"及水压 % 有 关，进水与侧巷道的宽度净无，关楔而形的

体

# 水闸"门室硐算计

!+

.

设计

术 . 技 ... . .

.. . 煤 .炭. .工 程 .

..

.

.

. . ..! --; 年 第 期%.

大掘进最度 宽!是"! 与! 的数函。

是由

用应力法许生衍出的。 来有说人

许用力法应已经时了是过正不确，的应该各说有各的适 领用域对。地于面建筑的混凝中土梁、板、是 使柱用限极承载力法 （ 不能含设基备和薄础）壳 铁路隧道；规范 使用是破的损阶法；而混凝段井筒土的全是安由特点定 —— 井—内缘壁的力应制的，使用控是的许应力用，法其强度 指是标凝混土的许用应力。

图 !"

错画法误

图

#" 正画确

法& +.!井下梁、 板、等钢筋混柱凝结构土的度指标

井下强梁、板柱、钢等筋混土结构凝使的是结用极限构承 能载计力算法方可以，用《 使凝土结混设计规范》构 中的混土凝度强指标，是但能不用地套面筑结建使构的安 全用系数因为。井混凝土结构下的施工条、件用条使、件 荷载算与计地建筑面全完同，特不是对荷载计别算方的法 准性的评价将直确影接安全系响的大小数井下，结应有不 构同的全系数安。设计师可以对照版老版混新土规范凝老 ，版用使是的综合全安数系新版，再使用综不安全合数， 系有只构结要重性系。数新版混土凝强度标相指老对版混 土凝标已指降经低，说了这个明指新已含标全安数。新系版规范 与《 是建 筑结构 荷 规载 范》 675 # 83;配 套 使 用 ，的可 以用使计算其法方但，安全数需要系酌斟。惜目前可尚 无一本于用煤井下矿工结程构荷的规范载。面 在对矿山地下工程结构无尚一套统的系设规计，范首 要先正视前的目不足需要，研、科计设高及等院新老校 技工作者科共同努，创建力套一真正的巷井程工用混的 凝土规范当然也，有一系应列井用的下结构钢、砖结石构等 规范。以可据根井下特点鉴地借面筑建混凝土规范制定 方法的，取采科设计研相结，现场合测试试和研究验相结合 先，行试完后善

这。还里注要［ " ］意的使 条用。当水件闸门所围岩 较处时， 硬 ［" ］用混凝土的许选用应；当水闸门力于软岩处当中或岩 的强度低石混凝土于强度的时， ［ "］ 选 围岩的用 用压许力应。闸水门处所位置围岩最好的样试取，从压 确定而计采用设岩石的用应许。 力矿手采 !"册$ #页圆的柱形体墙（ 实 际应圆台为） 公式是 正的，确只 是! 应代入水出侧道巷的进掘宽度。大于 & %(’* )水的压体计算公式很墙复杂，其实只水要 平截面是楔形断的面（ 图 +如 ）都可以用上以法推导方：设墙体级 为 #数令"，$, 则 （. % !/ !& 02!13 !）#& ［" ］012! ,即 . &,% ! 4 ［!0 2! 1（ #［ ］ "3%） ］ 水门是闸矿井下井常重要非的筑构物突发性，灾时水 可堵水以保，井下证特别井底车场是被淹没，不利顺撤 地退井人下，在员条件熟时通成预先过埋设的高阀放压水恢 复井矿产。水生闸一

门

般漏都比水较重严，主要原因墙 体是后没壁充分注浆有或者预，埋注的浆管塞堵无实施注 浆，致使高压水法壁后从涌。出定要一埋注设管浆因，为混凝土凝 后拱固会顶很大有空隙，长若间漏水就可能时冲 墙垮造成体淹。井

" 井巷$工设计程中下混井凝土度强指标+& % . 立井井计壁中算使的混用土强度指凝标目前混

土井凝结壁构算计中强度指的标借用地面是建 筑规范制中订的标。现在指用使是《的混 凝设计土规》 56范7% - 3 #8 （下简以称8 # 年）版 列中出混凝土强的等度级（ 9 - ，9+- …! ）此， 使 用前的 是《 钢 筋 混 凝土结 设 构 计规范 》7 :% 3-; " （ 行）试 （以下简称 " ;版）年 列中出的混凝土标 号 !（- -

!"

"结 语

笔者未仔细尚翻新版采矿阅手有册关井工程结下构 容，内果读者仔细研究肯定还会发如一现些题。针对老问 采版设矿手册中计的内，笔容者写过曾两文章篇井对筒壁 厚计的古别拉公式、水算闸计门算公式火药库防爆门设、 计混及土凝计强度设标指提出疑，质这而问些题出又现在 新版采设矿计手中。册等年以后十新修定采重矿设手册时计还是 这照样搬来吗过？为这谁工部具把书关矿。业院取校消 了矿井设建业对建井专技进步科对、矿煤下工井程构 结计都是设利的不随。着我东部国炭煤资源减的，少然必要 更向深的地层及质条件更复杂地矿体要煤的，建矿技需科要不 进步。断因此是还在大要学规正教学的件条下培养 一批又一适应建批需要井的有扎理实论础基的大生学，在并 井实建践造就一批中握独门掌井技建的术工程师 参。文考：献

［ % ］.张 荣立何，纬，国李铎=采 矿程工计设册手 ［(］ = 京：北煤炭 工业版出社，!-+=

（ 责任-辑.编 马光）

辉"

%