Исходные данные

Тип ствола: клетевой

Номер сечения ствола: V

Глубина ствола, м: 1080

Клеть на вагонетку ВГ-1,6

Число этажей клети 1

Объёмный вес породы целика, т/м³: 2,70

Модуль упругости , МПа:

- Параллельная слоистость : 2,67

- Перпендикулярная слоистость : 1,87

Коэффициент Пуассона, : 0,20

Предельное касательное напряжение _пред, МПа: 14,2

1. Расчёт несущей способности сборно-разборного предохранительного полка

1.1. Общие сведения

Предохранительные полки (ПП) представляют собой специальные инженерные сооружения, предназначающиеся для восприятия мощных ударных нагрузок от аварийных падений подъёмных сосудов и транс­портируемых в них грузов.

Предохранительные полки делятся на сплошные, перекрывающие все сечение ствола, и на полки, перекрывающие часть ствола. На соору­жение отдельных конструкций полков расходуется до 100-200 т метал­ла и до 100 м³ леса.

Из многочисленных конструкций ПП наиболее эффективным являет­ся сборно-разборный предохранительный полок конструкции кафедры шахтного строительства Уральского государственного горного университета. Он отличается следующими достоинствами: малая конструктивная высота, возможность многократного использования несущих конструкций полка, универсальность, не значительные затраты средств и времени на монтаж и демонтаж полка.

1.2. Устройство и принцип работы сборно-разборных предохранительных полков

Полок представляет собой конструкцию заводского изготовления и рассчитан на многократное использование при общем сроке эксплуа­тации не менее 20-25 лет. Полок может применяться при углубке стволов любых диаметров и глубин, оборудованных как одно, так и многоканатными подъёмами с любыми типами подъёмных сосудов.

Основным параметром сборно-разборных ПП является их несущая способность, измеряемая максимальной величиной кинетической энер­гии ударных нагрузок, на восприятие которых они рассчитываются.

Для эффективного использования полков в различных горнотехнических условиях предусмотрен параметрический ряд полков, включающий несколько типоразмеров, каждый из которых при определенных значе­ниях его несущей способности и максимальной массы падающих тел мо­жет применяться в стволах любой Формы и размеров поперечного сече­ния (таблица 1).

Полок состоит из несущей конструкции, распределительно-утяжеляющего блока, амортизирующего устройства, а также гидроизоляцион­ного и монтажного перекрытий.

Несущая конструкция полка представляет собой круговой свод (купол), выполненный из установленных параллельно друг другу двухшарнирных арок. Арки собираются из отдельных секций, изготовленных из литой стали. Каждая арка включает 1-4 (в зависимости от диамет­ра перекрываемого ствола) основные секции, а также две опорные секции и две опоры ящичного типа. Основные секции соединяются меж­ду собой и с опорными секциями при помощи соединительных элементов (накладок), стягиваемых болтами. Опорные секции шарнирно соединены

с опорами. Опоры соединены с бетонной крепью ниши анкерными болта­ми. Арки соединены между собой болтами-шпильками, что обеспечивает их совместную работу.

Таблица 1

Показатели	Типоразмер полка
	I	II
Несущая способность полка, МДж Диаметр ствола в свету, м Максимальная масса падающих тел, т Максимальная высота падения тел, м Конструктивная высота полка (от монтажного до гидроизоляционного перекрытия), м Масса металлоконструкций полка, т	150 4,0-8,5 12-20 1000-600 6-8 60-90	250 4,5-8,5 20-25 1300-900 6,5-8,5 70-110

Поверх несущей конструкции полка в пределах отделений подъем­ных сосудов и противовесов располагают распределительно-утяжеляю­щий блок, изготавливаемый, как правило, в виде железобетонной пли­ты соответствующей формы.

На распределительно-утяжеляющем блоке устанавливаются аморти­зирующие устройства, отдельно для каждого подъемного отделения ствола, рассчитанные на центральное нагружение. Устройства выпол­няются в виде клеток из сосновых брусьев, соединенных между собой скобами.

Над амортизирующим устройством располагают гидроизоляционное устройство, защищающее полок от обводнения и заиливания. Оно вы­полняется в виде перекрестного настила из двух рядов брусьев с трехслойным рулонным покрытием между рядами. Сверху брусья перек­рываются стальными листами толщиной 2-3мм. Перекрытие опирается на амортизирующее устройство.

При перекрытии предохранительным полком части сечения ствола полок имеет ограждающую стенку, как и у полков других конструкций, для защиты углубочного отделения от возможного падения в него фрагментов разрушившегося подъёмного сосуда и его содержимого, а также фрагментов разрушенного амортизирующего устройства.

Рассматриваемый ПП также защищает от падения тяжелых тел ма­лого поперечного сечения (рельсы, балки, трубы), обладающих значи­тельной пробивной силой. Сквозное пробивание полка исключается на­личием мощного распределительно-утяжеляющего блока.

Монтаж полка начинается с установки монтажного перекрытия и сооружения ниши. Затем монтируются опоры и несущие арки, собирают распределительно-утяжеляющий блок, амортизирующее и гидроизоляци­онное устройства, демонтаж полка производят в обратной последова­тельности. Монтажное перекрытие выполняется из заделываемых в крепь ствола двутавровых балок со сплошным настилом из брусьев.

Работа ПП на восприятие мощных ударных нагрузок протекает следующим образом. При падении в ствол тяжелого крупногабаритного тела оно пробивает гидроизоляционное перекрытие и входит в аморти­зирующее устройство, двигаясь с

замедлением до полной остановки, тело проходит путь, равный 0,7 – 0,9 начальной высоты амортизирующе­го устройства. Работа по его разрушению должна поглотить ту часть кинетической энергии удара, которая в соответствии с соотношением массы ударяющего тела и приведенной массы полка затрачивается на местные деформации в зоне соударения. Остальная часть кинетической энергии удара, идущая на общую деформацию полка, вызывает прогиб его арочной несущей конструкции. Динамические усилия через опоры и фундаменты полка передаются окружающему массиву горных пород (по наклонным направлениям вниз и в сторону от ствола.). Бла­годаря значительной величине деформации амортизирующего устройства процесс ударного нагружения ПП растягивается во времени, что уменьшает действующую силу. После достижения этой силой максимального значения происходит процесс разгрузки полка с некоторым отс­коком упавшего тела. Величина отскока в связи с близким к абсолют­но неупругому (пластическому) характеру удара, обусловленному как значительной деформацией амортизирующего устройства, так и деформацией в ходе соударения самого падающего тела, не должна превы­шать 1,5-2,0м. Таким образом, в процессе соударения амортизирую­щее устройство должно работать на разрушение и пластические дефор­мации, распределительно-утяжеляющий блок - на упругопластические и несущая конструкция - на упругие деформации (при условии недости­жения динамического предела текучести материала).