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

Рис. 15. Типовые конструктивные схемы армировки скиповых стволов

Рис. 16. Типовые кон­ структивные схемы армировки клетевых стволов

\

Схема с односторонним расположением проводников явля ется наиболее предпочтительной в условиях значительного искривления ствола и поэтому нашла широкое распространение в клетевых ство­ лах шахт Центрального Донбасса при неблагоприятных горно­ геологических условиях. В скипо-клетевых стволах Кривбасса такую схему применяют при небольших концевых нагрузках: на шахте «Южная» рудоуправления им. Ильича (см. рис. 17, е), на шахте «Саксагань» рудоуправления им. Дзержинского схему (см. рис. 17, г). ,

Рпс. 17. Типовые конструктивные схемы армиров- ■ ки скипо-клетевых стволов

Основной и существенный недостаток схемы заключается в необ­ ходимости применять рельсовые проводники, имеющие малую попе­ речную жесткость, в сочетании с жесткими лапами скольжения закрытой конструкции. При этом наблюдается наибольший механи­ ческий износ проводников и лап скольжения. Конструкции работо­ способных односторонних роликовых направляющих до настоящего времени отсутствуют.

Лобовое расположение проводников (рис. 16, г), применяемое в основном для клетевых подъемов, лишено указанного недостатка и в последние годы широко внедряется (такая схема, например, нашла применение в вентиляционном стволе шахты «ПетровскаяГлубокая» в Донбассе). В новом типовом проекте Южгипрошахта разработано несколько схем с лобовыми проводниками, которые

32

отличаются числом размещаемых в стволе клетей и некоторыми конструктивными особенностями яруса.

Согласно этой схеме проводники располагаются по коротким сторонам клети, что обеспечивает малые амплитуды ее поворотных колебаний вокруг вертикальной оси, сокращает длину несущих расстрелов, увеличивая их жесткость, и облегчает режим вентиля­ ции, так как позволяет иметь более свободное сечение ствола. В на­ стоящее время лобовые проводники, выполненные из коробчатого профиля, применяются в сочетании с упругими роликовыми направляющими.

К недостатку такой схемы следует отнести необходимость разрыва ниток лобовых проводников и перехода на дополнительные боковые проводники на приемных площадках в околоствольном дворе и над­ шахтном здании. Особенно этот недостаток сказывается при наличии промежуточных горизонтов, поскольку при проходе мимо них ско­ рость подъемной установки должна быть снижена, что влияет на ее производительность. Поэтому лобовые проводники целесообразнее применять в первую очередь при отсутствии промежуточных гори­ зонтов.

Боковое двухстороннее расположение проводников применяется для клетевых подъемов (рис. 16, б и 17, а, б) и является основным

чдля скиповых подъемов (см. рис. 15 и 17). Для клетевых стволов эта схема предпочтительна при многогоризонтной разработке и бла­ гоприятных горно-геологических условиях, когда искривление ствола незначительно. При наличии двух боковых проводников возможны большие амплитуды поворотных колебаний клети вокруг вертикальной оси, что является существенным недостатком этой схемы и исключает ее применение для больших концевых нагрузок и скоростей подъема. Поэтому при длине клети свыше 4 м вместо схемы с двумя боковыми проводниками применяют схему с четырьмя боковыми проводниками (см. рис. 17, а,б).

Такая схема чаще всего встречается в рудной промышленности. На рис. 17, а показана схема скипо-клетевого ствола шахты «ГигантГлубокая» рудоуправления им. Дзержинского, а на рис. 17,6 — схема скипо-клетевого ствола шахты № 1 им. Артема рудоуправле­ ния им. Кирова. Необходимо отметить, что в этом случае упругие роликовые направляющие имеют всего лишь два ролика (лобо­ вой и боковой).

Однако применение четырех боковых проводников увеличивает опасность заклинивания клети при деформации ствола или непра­ вильном монтаже проводников. Увеличивается также металлоемкость армировки и аэродинамическое сопротивление ствола. Перечислен­ ные недостатки схемы с четырьмя боковыми проводниками послу­ жили основанием для исключения ее из нового типового проекта, разработанного Южгипрошахтом для стволов угольной промышлен­ ности.

Для скиповых стволов схема с боковыми двухсторонними провод­ никами является основной по той причине, что конструкция и почти

квадратные размеры в плане применяемых скипов делают нецеле­ сообразным использование схем с односторонними и лобовыми проводниками. Кроме того, опасность заклинивания сосуда и вы­ хода его из проводников представляет для грузовых подъемов меньшую опасность, нем для людских и грузолюдских.

К недостаткам двухстороннего расположения проводников, по­ мимо перечисленных выше, следует отнести также необходимость размещения проводников вблизи от центра ствола, где жесткость расстрелов является наименьшей. В этом отношении особенно неце­ лесообразна схема, показанная на рис. 16, б.

В зарубежной практике (рис. 18) для клетевых подъемов чаще всего применяют схему с лобовыми проводниками, реже — с одно­ сторонними боковыми проводниками. Заслуживает внимания схема

Рис. 18. Конструктивные схемы армировки стволов, применяемые в зару­ бежной практике

с четырьмя проводниками по углам клетей, нашедшая применение в Англии. На рис. 18, а показана армировка ствола № 3 шахты «Уолстептон» (проводники из угловой стали 200 X 200 X 19, напра­ вляющие двухроликовые). Скиповые подъемы обычно оснащаются двухсторонними боковыми проводниками.

Расположение проводников относительно подъемных сосудов определяет размещение основных (несущих проводники) и вспомо­ гательных расстрелов в пределах яруса армировки, конструкции их сопряжений между собой и с крепью ствола. Конструкция ярусов жесткой армировки в стволах, находящихся в эксплуатации, весьма разнообразны. Такое разнообразие конструктивных решений ярусов и разнообразие применяемого в отечественной практике подъемного оборудования вызвало необходимость разработки типовых сечений стволов, которые создают наибольшие удобства эксплуатации и воз­ можность иметь минимальное, число типоразмеров оборудования и элементов армировки. Более того, в настоящее время проводится работа по стандартизации сечений стволов шахт в странах — чле­ нах СЭВ.

34

Если не учитывать конструктивные особенности ярусов, связан­ ные с изменением диаметра ствола и габаритов подъемных сосудов, и рассматривать взаимное расположение только основных несущих расстрелов, можно подразделить жесткие армировки по конструктив­ ной схеме ярусов на три основных типа: I — с независимыми несу­ щими расстрелами; II — с Ш-образным ярусом; III — с рамной конструкцией яруса.

К первому типу относятся армировки с расстрелами, выполнен­ ными в виде отдельных независимых балок, заделанных в крепь ствола обоими концами. Эта наиболее простая и широко распро­ страненная схема применяется как для скиповых (см. рис. 15, в), так и для клетевых (см. рис. 16) подъемов. Недостатком схемы яв­ ляется малая лобовая жесткость расстрелов при больших диаметрах ствола, особенно в случае бокового расположения проводников. Это обстоятельство вынуждает применять для расстрелов более тяжелые профили или устанавливать дополнительные конструктивные связи между расстрелами или крепью ствола, как показано на рис. 15, в и 16, г.

Тип армировки с Ш-образным ярусом применяют в скиповых (рис. 15, а, б) и в скипо-клетевых (см. рис. 17) стволах. В этом случае на коренной несущий расстрел, заделанный обоими концами в крепь ствола, опираются пальцевые несущие расстрелы. Ярус получается относительно простым и обладает значительной жесткостью. Корен­ ной расстрел в зависимости от габаритов сосудов смещается на раз­ личное расстояние от центра ствола, причем в скиповых стволах

две схемы представляют конструктивную комбинацию тина I и II армировки.

К типу III относится армировка с рамной конструкцией яруса, применяемая в скиповых стволах (см. рис. 15, г), когда несущие расстрелы опираются на два коренных. Ярусы таких армировок сложны по конструкции, имеют наибольшее аэродинамическое сопро­ тивление. Поэтому тип III армировки ие получил такого широкого распространения, как I и II.

В зарубежной практике применяют в основном тип I и II арми­ ровки. Причем для армировок типа I широко практикуется установка дополнительных связей между расстрелами. На рис. 18, а показана армировка с независимыми расстрелами в клетевом стволе № 3 шахты «Уолстептон» (Англия). Установка дополнительных связей часто практикуется в стволах ЮАР (см. рис. 18, б). В глубоких стволах ЮАР при устройстве специального вентиляционного отделе­ ния применяют армировку типа II с Ш-образным ярусом (см. рис. 18, в).

Шаг армировки, т. е. расстояние между ярусами, зависит от про­ филя проводников, расстрелов, конструкции яруса, концевой на­ грузки и скорости движения сосудов. В отечественной практике

при деревянных проводниках шаг армировки равен 2 м, при рельсо­ вых — 3,125 и 4,168 м. Необходимо заметить, что величина шага армировки при рельсовых проводниках принимается кратной длине плети рельса (12,5 и 25 м), так как стыковка проводников осуще­ ствляется на ярусе. При коробчатых проводниках шаг армировки принимается равным 3 и 4 м. В настоящее время при проектировании стволов для рудников цветной металлургии Гнпроцветмет назначает шаг армировки 5 м. Теоретические исследования последних лет [3, 8 , 12] установили возможность увеличения шага армировки до 6 м для глубоких стволов на шахтах с большой производственной мощ­ ностью за счет применения элементов армировки из коробчатых профилей с повышенными моментами сопротивления. Увеличение шага армировки до 6 м позволит сократить металлоемкость арми­ ровки и снизить аэродинамическое сопротивление ствола. К сожа­ лению, реализация такой конструкции на практике значительно отстает от уровня теоретических разработок.

Теоретические выводы об увеличении шага армировки подтвер­ ждаются некоторыми данными из зарубежной практики. Например, в ПНР были проведены испытания [13] динамики подъемного сосуда при движении его в проводниках коробчатого профиля, сваренных из двух швеллеров, с шагом армировки до 6 м. Испытания показали возможность безопасного применения шага до 6 м при концевой нагрузке 30—40 тс и скорости движения до 14—16 м/с. Заслуживает также внимания опыт горнорудной промышленности ЮАР, где на глубоких стволах шахт успешно применяют шаг армировки 4,5 м

ив некоторых случаях 6,1 м.

Внастоящее время обсуждается вопрос о возможности замены постоянного шага армировки на переменный. Теоретические иссле­ дования [14, 15] установили более высокую работоспособность жесткой армировки с переменным шагом.

§ 5. Конструкции соединений элементов армировки

Жесткость пространственной конструкции армировки обеспечи­ вается жесткими соединениями ее элементов между собой и с крепью ствола. Причем, для обеспечения необходимой долговечности всей конструкции соединения должны быть равнопрочны основным эле­ ментам армировки. Соединения жесткой армировки можно под­ разделить следующим образом: соединение расстрелов с крепью ствола, соединение расстрелов между собой, крепление проводников к расстрелам, стыковка отдельных звеньев проводников. В зависи­ мости от вида проводников, крепи ствола и расстрелов применяют различные конструкции соединений. Рассмотрим основные конструк­ ции соединений.

Основным видом крепи стволов шахт является монолитный бетон. В этом случае соединение расстрелов с крепью ствола осуществляется главным образом заделкой концов расстрелов в бетон крепи и реже с помощью штанг. Для обеспечения жесткости соединения глубину

36

горно-геологических условиях для обеспечения гидроизоляции ство­ лов. Поэтому устройство в спинках металлических тюбингов спе­ циальных отверстий для крепления расстрелов недопустимо. В этом

-- -- f* 1 -ерэ-

-е^ЕЭ- -QE|Ö-

Рис. 21. Регулируемая конструкция крепления концов расстрелов

случае к концам расстрелов 1 приваривают металлические косынки 2 толщиной 20 мм, которые с помощью болтов 3 М24 закрепляют на средних полках тюбингов 4 (рис. 20).

Рис. 22. Соосная стыковка двутавровых расстрелов при помощи специальных штампованных накладок

В случае возможного искривления стволов и горизонтальных деформаций крепи, особенно при разработке крутопадающих пластов, целесообразно применение регулируемой конструкции крепления концов расстрелов [5]. Вариант регулируемого соединения пред­ ставлен на рис. 21. Овальные отверстия для соединительных болтов

38

позволяют регулировать положение расстрела на 50—60 мм в про­ дольном и поперечном направлениях.

Конструкция соединений расстрелов между собой зависит от угла стыковки (соосное и Т-образное соединение) и профиля соеди­ няемых расстрелов.

А-А

rasp=>

1 1>

г.хч.ч.ESa

Рис. 23. Соосная стыковка составного расстрела при коротком отрезке, выполненном из двух швеллеров

Расстрелы, закрепляемые обоими концами в крепи, констру­ ируются составными из длинного и короткого отрезков, которые при монтаже армировки соосно соединяются вблизи крепи ствола. Соосная стыковка двутавровых расстрелов осуществляется на болтах при помощи двух швеллерных накладок с толщиной стенки не менее

А~А

■-------- Б о л т нгч-

-if

8 мм или при помощи специальных штампованных накладок из листа толщиной 8 мм (рис. 22). Институт Южгипрошахт предлагает отка­ заться от короткого отрезка двутавра, а в крепь ствола заделывать

коробчатых расстрелов также может быть выполнена с помощью болтов и соединительных планок из листовой стали.

Институт Южгипрошахт рекомендует осуществлять соосную сты­ ковку расстрелов при помощй фланцевых соединений. Конструкция

39

такого соединения коробчатых расстрелов представлена на рис. 24 (для центрирования коробчатых расстрелов используется отрезок трубы). Конструкция рекомендуемого Южгипрошахтом фланцевого соединения гексагональных (см. рис. 3, а) и обтекаемых (см. рис. 3, б) расстрелов аналогична.

Угловое Т-образное соединение двутавровых и коробчатых рас­ стрелов выполняется обычно с домощью стыковых угольников,, которые привариваются к основному расстрелу. На рис. 25 показана конструкция Т-образного соединения коробчатых расстрелов сече­ нием 170 X 104 X 10 мм, сваренных из неравнобоких уголков. Для

увеличения несущей способности Т-образного соединения Кривбасспроект рекомендует применять соединительные штампованные ко­ рытообразные планки. Конструкция такого соединения при сты­ ковке двутавровых расстрелов показана на рис. 26. Регулируемое соединение расстрелов может быть выполнено с помощью овальных отверстий под соединительные болты.

Конструкция креплений проводников к расстрелам зависит от профиля соединяемых элементов и числа проводников (крепление одинарных или парных проводников).

Парные рельсовые проводники крепятся к расстрелам при помощи двух пар специальных зажимных скоб Бриара, которые стягиваются болтами диаметром не менее 30 мм. На рис. 27 показано крепление рельсовых проводников к коробчатому расстрелу. Аналогично кре­ пятся рельсовые проводники к двутавровому расстрелу. Скобы Бриара 3 устанавливаются выше и ниже расстрела 1 и примыкают к накладкам 4 из листа толщиной нё менее 12 мм, приваренным к верхнейи нижней горизонтальным плоскостям расстрела и служа-' щим для фиксации рельсовых проводников 2. В накладках делаются выемки («лёжки») под подошвы рельсовых проводников. Устройство фиксирующих выемок в теле расстрела не допускается. Типоразмер

.40