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

В табл. 5 приведены тип подъема, размеры в плане и емкость подъем­ ных сосудов, применяемых в угольной [5] и горнорудной [2] про­ мышленности.

Новый типовой проект жесткой армировки, выпущенный Южгипрошахтом в 1970 г., привязан к параметрическому ряду подъем­ ных сосудов, указанных в табл. 5.

Для угольных скипов принята конструкция с неподвижным кузовом и секторным затвором, разработанная Сибгипрошахтом. Параметрический ряд угольных скипов включает 4 типа (пп. 1—4 в табл. 5). Различная емкость скипов одного типоразмера дости­ гается изменением их высоты. Легко видеть, что скипы емкостью 11 т 20, 25 и 35 м3 представлены в двух вариантах: узкие скипы с увели­ ченной высотой и широкие скипы с уменьшенной высотой. Существу­ ющая тенденция к применению узких скипов, позволяющих умень­ шить диаметр ствола и, следовательно, капитальные затраты, право­ мерна только в том случае, когда скорость подъема невелика и величина дробления угля не имеет существенного значения. При больших скоростях подъема целесообразно применять более жесткие широкие скипы с уменьшенной высотой, обеспечивающие надежную работу подъема и малые эксплуатационные затраты на армировку.

Конструкция породных скипов (см. табл. 5) с неподвижным кузовом (пп. 9, 10, 10), включенных в параметрический ряд, пред­ ставлена в двух вариантах: конструкция Сибгипрошахта с секторным затвором (п. 11) и конструкция Южгипрошахт с клапанным затвором (пп. 9, 10). Емкость скипов, имеющих одинаковые размеры в плане,, зависит от их высоты.

Параметрический ряд подъемных сосудов включает также не­ опрокидные клети, имеющие пять,типоразмеров (пп. 5—8).

Конструктивная схема яруса армировки определяется не толькотипом подъемных сосудов, их числом и габаритами, но и взаимным положением подъемных сосудов.

Взаимное положение подъемных сосудов зависит от направления загрузки и разгрузки, которое определяется технологическими схе­ мами в околоствольном дворе и на поверхности.

В скиповых стволах обычно располагается три, реже четыре скипа. Причем, один из скипов, меньший по габаритам, предназна­ чается для выдачи породы. Направление загрузки-разгрузки совпа-. дает с большей (продольной) осью поперечного сечения скипов. Исключение составляют скипы для породы с клапанным затвором,, у которых направление загрузки-разгрузки совпадает с меньшей поперечной осью.

Встречаются два основных варианта (рис. 7) взаимного положе­ ния скипов в стволе [6]. Наиболее распространенным является вариант с одинаковым направлением загрузки-разгрузки скипов^ (рис. 7, а), расположенных в одной половине ствола, и противо­ положным ему направлением загрузки-разгрузки скипов, располо­ женных в другой половине ствола. Например, такой вариант взаим­ ного положения скипов принят в строящихся стволах шахт

2І

«Петровская-Глубокая», «Красная звезда», «Октябрьский рудник», имеющих два угольных скипа и один породный, и в проектах стволов шахт «Самсоновская-Западная» и «Должанский рудник», оборудованных тремя угольными скипами и одним породным.

Второй вариант (рис. 7, б) с одинаковым направлением загрузкиразгрузки скипов, расположенных в одной половине ствола, и по­ вернутым на 90° направлением загрузки-разгрузки скипов, расположенных в другой половине ствола, встречается в проектах

Рис. 7. Варианты взаимного положения ски­ пов в стволе

и на практике реже. При втором варианте конструктивная схема яруса сложнее и металлоемкость армировки больше. Достоинством этого варианта является уменьшение высоты башенного копра. Однако технико-экономические расчеты показывают, что при проек­ тировании целесообразнее несколько увеличить высоту копра, упростив при этом конструкцию армировки и повысив эксплуата­ ционную надежность всей системы подъема.

В клетевых стволах обычно размещается от одной до трех клетей. Клети располагают таким образом, что их продольные оси, в напра­ влении которых осуществляются операции загрузки и разгрузки, параллельны между собой. Расстояния между продольными осями соседних клетей зависят от величины зазоров, допускаемых ПБ, и габаритов подъемного оборудования. Например, в новом типовом проекте жесткой армировки, разработанном Южгипрошахтом, при­ няты величины междупутья, представленные в табл. 6<

22

Подъемные сосуды в скипо-клетевых стволах обычно располагают так, чтобы продольная ось клети была перпендикулярна к направле­ нию загрузки-разгрузки скипов.

При разработке конструктивных схем армировки необходимо иметь в виду, что за указанные выше габариты подъемных сосудов выступают элементы рамы, направляющие устройства, разгрузочные

а і В

До 5 мм .

Рис. 8. Направляющие лапы скольжения

ролики. В клетевых стволах следует предусматривать установку парашютов. Южгипрошахт рекомендует применять парашюты МПТ.

При многоканатном подъеме подвесные устройства могут затруд­ нить размещение подъемных сосудов и особенно противовесов. Необходимо учитывать, что на клетях подвесные устройства устана­ вливают вдоль продольной оси, на скипах — как вдоль продольной, так и вдоль поперечной оси, в зависимости от положения парного сосуда или противовеса.

Направляющие устройства подъемных сосудов обычно располо­ жены в одной плоскости: два в верхней части и два в нижней части сосуда. Конструкция направляющих-устройств зависит от профиля и расположения проводников армировки. Существуют следующие

23

основные конструкции: направляющие лапы скольжения, ро­ ликовые направляющие и вращательно-упругие направляющие лапы, представляющие комбинацию двух предыдущих конструк­ ций.

Направляющие лапы скольжения (рис. 8) имеют наибольшее распространение в эксплуатируемых стволах. По конструкции напра­ вляющей части они применяются в двух вариантах: открытые лапы для рельсовых (рис. 8 , а) и коробчатых (рис. 8, б) проводников при двухстороннем их расположении и закрытые лапы (рис. 8 , в) только для рельсовых проводников, расположенных с одной стороны подъ­

В отечественной практике согласно Правилам безопасности величина конструктивного зазора установлена не более 10 мм на сторону для деревянных проводников и не более 5 мм — для рельсовых провод­ ников (см. рис. 8).

Основной недостаток лап скольжения, особенно жесткой кон­ струкции, заключается в их интенсивном механическом износе. Например, исследованиями ВНИИОМШС в Донбассе установлен срок службы литых лап скольжения 2—3 дня, а с футеровкой из стальных полос — 2—3 недели и больше. В последнем случае повы­ шается механический износ проводников, и в конечном итоге воз­ можно увеличение общих эксплуатационных затрат. Был отмечен также наиболее интенсивный износ лап скольжения закрытой кон­ струкции. Об интенсивном механическом износе лап скольжения

2і

и рельсовых проводников свидетельствуют также исследования НИГРИ [7], проводимые на стволах Кривбасса.

Широкое распространение лап скольжения на действующих стволах объясняется тем, что большинство действующих стволов проектировалось с учетом небольших концевых нагрузок и скоростей подъема. С увеличением глубины разработок возросли скорости подъема и концевые нагрузки, в результате чего появилась тенденция к переходу на роликовые направляющие. Отмечая прогрессивность указанной тенденции, вместе с тем необходимо подчеркнуть, что повсеместный отказ от лап скольжения без учета жесткости сосуда

риантов. Упругое контактирование с проводником может обеспечиваться за счет установки на роликах

пневматических шин. Такая конструкция применялась на стволе «Рудольф-ІІ» во Франции, где для роликов были использованы пневматические колеса «Аэро-Стандарт 0-42». В других конструк­ циях упругое контактированиб' с проводником осуществляется за счет включения в систему «ролик — сосуд» дополнительного упругого элемента: специальной пружины или гидроцилиндра. На рис. 10 показана конструкция Кривбасспроекта с упругим элементом в виде пружины 3. На шахтах ФРГ применяют направляющее устройство фирмы Зимаг с амортизационным устройством в виде гидроцилиндра с тарельчатыми пружинами.

Обод ролика в таких конструкциях (см. рис. 10), как правило, покрывается слоем плотной резины 4. Упругие элементы прижимают ролик к проводнику, обеспечивая плавное движение подъемного

25

сосуда. Упругие элементы являются также демпферами, поглоща­ ющими энергию поперечных колебаний сосуда.

При увеличении концевых нагрузок и скоростей подъема амплиуды поперечных колебаний сосудов значительно возрастают. По­ тому в настоящее время при проектировании упругих роликовых

А-А

Рис. 11. Конструкция демпфирующего устройства лобового ролика, разрабо­ танная в МГИ

направляющих особое внимание уделяется конструированию демп­ фирующих устройств. На рис. 11 показана конструкция демпфиру­ ющего устройства лобового ролика, разработанная в Московском горном институте [8 ]. Она состоит из направляющего ролика 1 и упругих подвесок 2. Направляющий ролик имеет литое резиновое покрытие 3, обеспечивающее гашение высокочастотных колебаний.

2fi

Резиновое покрытие защищено стальным тонким ободом 4, устра­ няющим износ покрытия. Направляющие ролики подвешиваются на упругих подвесках 2, основным демпфирующим элементом кото­ рых является кольцевая пружина трения 5. Роль пружины, при­ жимающей ролик к проводникам, выполняют рессоры 6 из листовой стали толщиной 16 мм и шириной 100 мм.

На калийных шахтах ГДР [9] применяют специальную напра­ вляющую раму (рис. 12), которая используется для гашения коле­ баний сосуда. Направляющий орган подъемного сосуда 1 состоит из подвижной рамы 2 с установленными на ней роликовыми напра-

Рис. 12. Подъемный сосуд с подвижной направляющей рамой, применяемый в ГДР

вляющими 3. Рама отделена от подъемного сосуда и может пере­ мещаться относительно него по ходовым роликам 4. Между лапами скольжения 5, жестко установленными на корпусе подъемного со­ суда, и проводниками 6 предусмотрены увеличенные зазоры по 30 мм с каждой стороны. В результате подвижности рамы горизон­ тальные ускорения, возникающие в системе, полностью не пере-4 даются на всю массу подъемного сосуда. Исследования показали, что данная конструкция позволила уменьшить на 30% максимальные ускорения в лобовой и на 50% — в боковой плоскости.

Особенности условий эксплуатации подъемных сосудов, согласно исследованиям [10], делают невозможной установку роликовых направляющих без жестких предохранительных лап, которые огра­ ничивают упругие колебания подъемного сосуда. При рельсовых проводниках между рабочими поверхностями проводников и

27

предохранительных лап следует оставлять зазор величиной до 10 мм на сторону, при коробчатых проводниках — до 15 мм на сторону. Следует отметить, что механический износ предохранительных лап значительно меньше, чем рабочих лап скольжения [11].

Кроме того, при проектировании роликовых направляющих необходимо учитывать существующие ограничения по частоте вра­ щения роликов (1000 об/мин для обеспечения работоспособности подшипников). Последнее обстоятельство является причиной увели­ чения диаметра ролика, что затрудняет размещение сосудов в стволе

того же диаметра, как и при лапах

скольжения и ее достоинство заключается в обеспечении трения качения при контактировании с проводником. При этом механиче­ ский износ вращающихся лап значительно ниже, чем лап скольже­ ния. Однако долговечность конструкции при больших динамических нагрузках может оказаться низкой по причине частых поломок оси ролика. (

Конструктивная схема армировки проектируется не только из условия размещения габаритов подъемных сосудов. Геометрические размеры подъемных сосудов определяют амплитуды их поперечных колебаний, величины эксплуатационных нагрузок на армировку и в конечном итоге конструкцию армировки. Эта зависимость уста­ навливается в процессе динамического расчета, который излагается в следующих главах. Исходными параметрами для динамического расчета являются вес груженого состава, расстояние между напра­ вляющими устройствами по вертикали, эксцентриситет центра тя­ жести, моменты инерции груженого сосуда относительно централь­ ных осей. Первые два параметра легко определяются на основании технической характеристики и рабочих чертежей сосуда. Для опре­

28

деления эксцентриситета центра тяжести и моментов инерции необ­ ходимы более трудоемкие специальные расчеты.

В работе [8 ] приведен экспериментальный метод определения этих параметров. Схема установки и принятые оси координат пока­ заны на рис. 14. В принятой системе координат ось z параллельна оси подъема, ось у лежит в плоскости направляющих устройств, ось X перпендикулярна к плоскости направляющих устройств. Подъ­ емный сосуд, имеющий вес G, одним ребром шарнирно опирается на абсолютно жесткую опору А, другим — на упругую опору В, расположенную на расстоянии L от А и представляющую цилиндри­ ческую пружину с жесткостью с. В процессе эксперимента измеряется статическая осадка пружины б и частота свободных колебаний со сосуда относительно опоры А. Для измерения б сосуд опирается на ребра, параллельные осям х и у. Для измерения (»выполняется три эксперимента: сосуд последова­ тельно опирается на ребра, парал­

лельные осям X, у, z, при этом со­ ответственно измеряются'" сод., со,,,

CÖZ .

Моменты инерции сосудаотносительно центральных осей, парал­ лельных горизонтальной оси вращения, проходящей через опору А,

•условиях, а результаты указывать в технической характеристике подъемного сосуда. Для параметрического ряда подъемных сосудов, использованных Южгипрошахтом при разработке нового типового проекта жесткой армировки, указанные параметры вычислены

29

в Институте горной механики и технической кибернетики им. Федо­

где Zx, Z2 — расстояния по вертикали от центра тяжести подъемного сосуда до горизонтальных плоскостей, проходящих соот­ ветственно через верхние и нижние направляющие устройства.

Отсюда

Формулы (1:41) и (1.12) могут быть использованы для определе­ ния Zx и Z2, если известны эксцентриситет е й расстояние по вертикали (Z1 + Z2) между горизонтальными плоскостями верхних и нижних направляющих устройств.

§ 4. Типовые конструктивные схемы армнровки

Конструктивная схема армировки определяется расположением проводников и расстрелов в пределах яруса и размещением ярусов на глубине ствола, т. е. конструкцией яруса и шагом армировки. На рис. 15, 16 и 17 представлены некоторые типовые конструкции яруса армировки действующих, строящихся и проектируемых скипо­ вых, клетевых и скипо-клетевых стволов.

При проектировании яруса армировки применяют расположение проводников относительно подъемных сосудов боковое односторон­ нее, боковое двухстороннее и лобовое.

Одностороннее боковое расположение проводников применяется в основном для клетевых подъемов (рис. 16, а, б, 17, б, г). Провод­ ники (обычно не более двух для каждой клети) располагают с одной стороны в плоскости, параллельной продольной оси клети. При наличии двух клетей проводники крепят к общему центральному расстрелу (cat. рис. 16, а) или к независимым расстрелам (см. рис. 16, б). В последнем случае между клетями обычно устанавливают отбойные канаты. С точки зрения увеличения долговечности арми­ ровки крепление проводников на общем расстреле нежелательно и в настоящее время при проектировании применяют редко.

Достоинством одностороннего расположения проводников следует считать уменьшение амплитуды поворотных колебаний клети вокруг вертикальной оси и упрощение яруса армировки, что приводит к снижению аэродинамического сопротивления ствола.

30