книги из ГПНТБ / Баклашов, И. В. Расчет, конструирование и монтаж армировки стволов шахт

И. В. БАКЛАШОВ

РАСЧЕТ,

КОНСТРУИРОВАНИЕ И МОНТАЖ АРМИРОВКИ СТВОЛОВ ШАХТ

ИЗДАТЕЛЬСТВО „ Н Е Д Р А “ -

М о с к в а 1973

УДК 622.674.001.2 : 622.258

Баклашов И. В. Расчет, конструирование и мон­ таж армировки стволов шахт. М., «Недра», 1973.

248с.

Вкниге изложен комплекс вопросов, связанных

срасчетом, конструированием и монтажом жесткой армировки. Обобщен передовой отечественный и за­ рубежный опыт проектирования армировки и техно­ логии ее монтажа. Рассмотрены различные конструк­ ции жесткой армировки, дан анализ нагрузок, дей­ ствующих на армировку, и существующих методов их определения. Приведен метод расчета элементов армировки по предельным состояниям и дано дальней­ шее развитие конструктивных решений и методов расчета армировки, обеспечивающей работу подъема

сповышенными скоростями и концевыми нагрузками.

Книга рассчитана на инженерно-технических ра­ ботников, занимающихся проектированием и строи­ тельством горных предприятий угольной и горноруд­ ной промышленности.

Таблиц 18, иллюстраций 87, список литера­ туры — 71 назв.

© Издательство «Недра», 1973

}

ПРЕДИСЛОВИЕ

Производственная мощность действующих и строящихся горных предприятий ■во многом определяется пропускной способностью подъема шахт, увеличение которой представляет сложную' техни­ ческую проблему. Армировка вертикальных стволов шахт является ответственным элементом подъема, обеспечивающим его высоко­ производительную и безаварийную эксплуатацию. С увеличением глубины разработки и неизбежным ростом скоростей подъема и кон­ цевых нагрузок предъявляются все более высокие требования к кон­ структивным решениям и монтажному исполнению армировки. Отечественная и зарубежная практика последних лет показывает, что в вопросах расчета, конструирования и монтажа армировки достигнут определенный прогресс.

Настоящая ^монография представляет систематическое изложение указанного комплекса вопросов применительно к жесткой конструк­ ции армировки. Причем основное внимание уделено определению нагрузок и расчету элементов армировки.

Приведенные расчеты не следует рассматривать как нормативные. -Таковые вообще не существуют, если не считать некоторые инструк­ тивные документы, имеющие, к сожалению, ведомственный характер.

Излагаемые расчеты и рекомендации по проектированию являются результатом многолетних исследований автора, за исклю­ чением некоторых второстепенных элементов расчета, представля­ ющих обобщение существующих исследований других авторов, на которые в тексте имеются соответствующие ссылки.

При изложении материала автор'руководствовался следующим основным принципом: не нарушая целостности и логической после­ довательности аналитических исследований, представить их в форме, доступной для широкого круга читателей. Поэтому читатели, инте­ ресующиеся теорией этого вопроса, могут не найти в книге соответ­ ствующих промежуточных выводов и доказательств, которые в боль­ шинстве случаев опущены (многие из них были опубликованы).

Автор выражает благодарность В. Н. Борисову, принимавшему участие в подготовке рукописи к-печати, Н. М. Покровскому за цен­ ные советы и замечания и А. А. Доброхотову, являющемуся одним из основоположников теоретических исследований в области расчета армировки.

і*

Г л а в а I КОНСТРУКЦИИ ЖЕСТКОЙ АРМИРОВКИ

§ 1. Общие сведения

Армировка ствола шахты (рис. 1). представляет пространственную конструкцию, которая размещена по всей глубине ствола и пред­ назначена для направленного безопасного движения подъемных сосудов с заданными скоростями. Элемен­ ты армировки, обеспечивающие направлен­ ное движение подъемного сосуда 1, на­ зываются проводниками 2. В зависимости от конструкции применяемых проводников армировка может быть жесткой и гиб­ кой. Проводниками гибкой армировки служат канаты, которые натягиваются по стволу. В качестве жесткой армировки применяют железнодорожные рельсы, раз­ личные металлические профили и деревян­

ные брусья.

Проводники жесткой армировки опи­ раются на горизонтальные элементы, пе­ риодически закрепленные в стволе и на­ зываемые расстрелами 3. Для расстрелов ' жесткой армировки исполЬзуются различ­ ные металлические профили и специаль­ ные железобетонные балки.

Конструкция, состоящая из расстре­ лов, расположенных в одной плоскости и сопряженных между собой и с крепью ствола 4, называется ярусом армировки 5.

Рис. 1. Основные элементы В существующих конструкциях жесткой жесткой армировки ствола армировки ярусы устанавливаются по глубине ствола на одинаковом расстоянии, которое носит название шага армировки 6. Ниже будет показано,

что в целях увеличения работоспособности всей конструкции наря­ ду ,гс постоянным может применяться переменный шаг армировки. Конструкция яруса и шаг армировки определяют ее конструктив­ ную схему.

4

В отечественной практике строительства и эксплуатации вер­ тикальных стволов наибольшее применение получила жесткая армировка. Широкое применение гибкой армировки сдерживается необходимостью сооружения стволов увеличенного диаметра, не­ возможностью использования ее в случае искривления стволов

иотсутствием долговечных направляющих канатов.

Ксхемам жесткой армировки и отдельным ее элементам предъ­

является целый комплекс требований (функциональных, техниче­ ских, экономических), которые удовлетворяются в процессе проекти­ рования.

Основное функциональное требование — обеспечить безаварий­ ную работу подъема при заданной скорости и концевой нагрузке в течение заданного срока службы ствола. Это достигается в том случае, если конструктивная схема армировки и ее элементы соот­ ветствуют горно-геологическим условиям с учетом возможного искри­ вления ствола, обеспечивают размещение в стволе большого числа подъемных сосудов и нормальную работу подъема при обслуживании нескольких горизонтов, создают минимально возможное аэродина­ мическое сопротивление вентиляционной струе воздуха, удовлетво­ ряют условиям прочности, устойчивости и долговечности.

Для требований прочности, устойчивости и долговечности, име­ ющих первостепенное значение при проектировании армировки, целесообразно привести более детальную расшифровку. Прочность — способность элементов армировки сопротивляться разрушению и об­ разованию остаточных деформаций, которые недопустимы по усло­ виям эксплуатации. Устойчивость следует различать статическую и динамическую. Статическая устойчивость — способность элементов армировки сохранять статическое равновесие при силовом воздей­ ствии, динамическая — способность системы «подъемный сосуд — армировка» ^сохранять динамическую устойчивость, т. е. сохранять ограниченные перемещения сосуда во времени и пространстве. Долговечность — способность элементов армировки и всей системы сохранять прочность и устойчивость в течение намеченного срока, службы при заданном режиме эксплуатации.

Технические требования обеспечиваются правильным, научно обоснованным конструированием и расчетом армировки, примене­ нием высокопрочных материалов и профилей повышенной жесткости, проведением специальных мероприятий по защите элементов арми­

высокие эксплуатационные качества армировки при минимальных капитальных затратах (малая металлоемкость армировки и сто­ имость монтажных работ) и эксплуатационных расходах по ремонту в течение заданного срока службы ствола.

Как указывалось выше, основной частью конструктивной схемы жесткой армировки является ярус (рис. 2). Конструкция яруса армировки, т. è. взаимное расположение проводников 1 и расстре­ лов 2, конструкция крепи ствола 3 в плане, габариты подъемных

5

сосудов 4, лестничного и трубно-кабельного отделений 5 являются элементами сечения ствола. -

Сечение ствола проектируется следующим образом. В зависимости от проектной добычи ископаемого, глубины рабочего горизонта и проектного количества породы, выдаваемой на поверхность, опре­ деляется емкость-подъемных сосудов и количество их в стволе. При­ чем, размеры клетей определяются габаритами вагонеток и про­ веряются на продолжительность спуска рабочей смены с учетом ограничений в скорости движения клетей, установленных Прави­ лами безопасности [1]. Найденные таким образом габариты подъем­ ных сосудов размещаются в пределах сечения ствола с учетом

расположения подъемных ма­ шин и направлений погрузоч­ но-разгрузочных операций.

При размещении подъем­ ных сосудов принимается конструкций яруса армировки. Причем, почти всегда для одного и того же расположе­ ния сосудов можно предло­ жить несколько конструкций ярусов, различных по своим эксплуатационным качествам. Оптимальную конструкцию яруса, а также профиль про­ водников и расстрелов рас­ считывают с учетом изложен­ ных выше требований.

В случае необходимости в пределах сечения ствола пред­ усматривается размещение лестничного и трубного отделений. В соот­

ветствии с Правилами безопасности в клетевом и скиповом стволах кроме механических подъемов устанавливают еще и лестничное отделение. Лестничное отделение может отсутствовать в одном из стволов, а при глубине более 500 м — в каждом стволе, если имеется по два механических подъема с независимым подводом энергии или каждый ствол оборудован инспекторским подъемом кроме основного. Трубное отделение обычно проектируют в клетевом стволе.

Все перечисленные элементы сечения ствола размещаются с уче­ том допускаемых минимальных зазоров, которые устанавливаются Правилами безопасности. Необходимость строгого ограничения за­ зоров объясняется тем, что подъемные сосуды при движении по стволу совершают поперечные колебания, которые могут привести к сталкиванию сосудов или задеванию за элементы армировки и стенки ствола. Минимальная величина зазора между подъемными сосудами и крепью ствола должна быть равна: если армировка деревянная и металлическая, а крепь деревянная — 200 мм, если армировка металлическая', а крепь бетонная, кирпичная и бетони-

6

товая — 150 мм, если армировка деревянная, а крепь бетонная, кирпичная и бетонитовая — 200 мм. Зазор между двумя движущи­ мися сосудами, если расстрел между ними отсутствует, должен быть не менее 200 мм. Минимальные зазоры между элементами подъемных сосудов и армировки должны проектироваться следующим образом: между подъемными сосудами и расстрелами, не несущими провод­ ников, — 150 мм, между выступающими частями подъемных сосудов, удаленных от оси проводников на расстояние до 750 мм, и расстре­ лами — 40 мм (для разгрузочных роликов этот зазор увеличивается на 25 мм), между наружной кромкой башмака подъемного сосуда и зажимным устройством для крепления металлических проводников к расстрелам — 20 мм. ■

Принятое в процессе проектирования сечение ствола проверяется по условиям вентиляции.

С целью типизации подъемно-транспортного оборудования, схем армировки и других элементов сечений стволов при конкретном проектировании ориентируются на типовые сечения. Для угольных шахт типовые сечения разработаны ЮжгипрошахтО'м (1970 г.), для рудников черной и цветной металлургии — институтами Кривбасспроект и Гипроцветмет (1964 г.).

§ 2. Профили для проводников и расстрелов

Профили поперечных сечений проводников и расстрелов, основ­ ных элементов жесткой армировки, должны удовлетворять требова­ ниям прочности, жесткости, долговечности в условиях интенсивного

следует подчеркнуть, что существующее направление в проектирова­ нии жесткой армировки, в рамках которого решению указанных вопросов отводится первостепенное значение, является принципи­ ально' неверным. Эксплуатационные качества жесткой армировки в равной, а может быть в большей, степени зависят ,от конструкции яруса, величины шага армировки, механических характеристик

7