КЛИНОВОЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ ПОЛОК

Полезная модель относится к горнодобывающей промышленности, в частности к шахтостроительной ее отрасли.
Предохранительные полки вертикальных стволов шахт сооружаются в различных целях, но в основном используются при углубке стволов.
При одновременной работе по углубке стволов и работе постоянного подъема забой углубляемого ствола должен быть изолирован от действующих подъемов предохранительными устройствами (полками), которые должны защищать работающих по углубке ствола проходчиков от возможного падения подъемных сосудов, вагонеток, противовесов и кусков породы.
Предохранительные полки могут перекрывать все поперечное сечение ствола или его часть и выполняются в случае сооружения искусственного полка из металлических балок, бетона и железобетона, стальных канатов, дерева и других материалов.
При ударе оборвавшегося сосуда о предохранительный полок последний должен выдержать огромную нагрузку.
Предохранительные полки, перекрывающие все сечение ствола (см. например, описание изобретения к патенту RU №2027010 C1, МПК 6 E21D 7/00), включают мощную несущую конструкцию из несущих балок или пространственных ферм, распределяющую ударную нагрузку буферную плиту, амортизирующий элемент.
Недостатком таких известных предохранительных полков является то, что они сложны по конструкции, массивны и материалоемки.
Известны предложенные профессором Федоровым С.А. (см. Федоров С.А. Проходка и углубка вертикальных стволов шахт. М., 1961. - с.426-437) клиновые предохранительные полки с наклонными плоскостями, покрытыми рельсами или металлическим листом. Наклонные отражательные плоскости могут заходить в отбойные ниши в стенках ствола. Пространство между наклонной плоскостью, опорными балками полка и стенкой крепи ствола заполнено бетоном, бетонитовой, кирпичной, бутовой кладкой или деревянными брусьями с плотной расклинкой. Подъемный сосуд в случае обрыва каната и падении ударяется о наклонную плоскость полка и отбрасывается в боковую отбойную нишу. Основная сила удара падающего сосуда направляется на породные стенки ниши. При нормальной эксплуатации подъемной установки посыпь породы или руды скапливается в нижней части ниши, которая периодическим выгружается.
К основным преимуществам клиновых полков относятся
- при ударе падающего тела о наклонную плоскость полка происходит незначительное уменьшение кинетической энергии с изменением напряжения движения;
- наличие пути торможения, который проходит падающее тело по наклонной поверхности полка. Чем больше путь торможения, тем меньшие усилия испытывает полок;
- передача динамической нагрузки в определенный (довольно значительный) промежуток времени, равный периоду торможения тела (сосуда), а не мгновенно.
К недостаткам известного скипового предохранительного полка относятся трудоемкость установки опорных балок полка, поскольку в крепи необходимо сооружать глубокие ниши под концы балок; невозможность расположения отбойной ниши клинового предохранительного полка на горизонте отгрузки породы из углубляемой части ствола; большой расход материалов и высокая трудоемкость при их строительстве и ликвидации, а также большие затраты времени, т.к. на строительство таких полков затрачивается 90% времени подготовки ствола к его углубке.
Наиболее близким по технической сути к предлагаемой полезной модели является клиновой предохранительный полок при углубке вертикальных стволов шахт (см. патент RU №120706 U1 на полезную модель МПК E21D 7/00), состоящий из двух частей смещенных относительно друг друга по высоте. Части клинового предохранительного полка представляют собой самостоятельные клиновые полки, перекрывающие половину сечения ствола, соединены вертикальной разделительной стенкой
Нижняя часть клинового предохранительного полка имеет верхнюю наклонную плоскость, входящую в отбойную нишу в стенке ствола, буферную распределительно-утяжелительную плиту, амортизирующий костер из брусьев, горизонтальный и вертикальные ряды опорных несущих балок в диаметральной плоскости ствола.
Недостаток нижней части клинового предохранительного полка заключается в большом количестве опорных несущих балок в перпендикулярных друг другу рядах, невозможность плотной расклинки брусьев амортизирующего костра, расположенных под углом к верхней наклонной плоскости полка.
Техническим результатом полезной модели является сокращение материальных и трудовых затрат, уменьшение сроков монтажа и демонтажа предохранительного полка вертикальных стволов шахт, перекрывающего половину сечения ствола.
Указанный технический результат достигается тем, что в клиновом предохранительном полке, содержащем верхнюю наклонную плоскость, входящую в отбойную нишу, буферную распределительно-утяжелительную плиту, амортизирующий костер из деревянных брусьев, опорные несущие балки, вертикальную разделительную стенку, согласно полезной модели, буферная распределительно-утяжелительная плита, амортизирующий костер из деревянных брусьев и ряд опорных несущих балок размещены в плоскостях, параллельных верхней наклонной плоскости.
На чертеже показан клиновой предохранительный полок, перекрывающий половину сечения ствола.
Клиновой предохранительный полок вертикальных стволов шахт включает верхнюю наклонную плоскость 1 из металлического листа или ряда рельсов, буферную распределительно-утяжелительную плиту 2 (далее буферная плита) из бетона или железобетона, амортизирующий костер 3 из не скольких рядов деревянных брусьев, опорные несущие балки 4, отбойную нишу 5, вертикальную разделительную стенку 6 у оси ствола 7.
Буферная плита 2, амортизирующий костер 3, ряд опорных несущих балок 4 расположены в плоскостях, параллельных верхней наклонной плоскости 1, входящей в отбойную нишу 5.
Клиновой предохранительный полок работает следующим образом.
Неизбежная породная просыпь из транспортных сосудов (скипов, бадей и т.п.) падает на верхнюю наклонную плоскость 1 и скатывается по ней в отбойную нишу 5, из которой периодически удаляется.
Локальные ударные нагрузки на верхнюю наклонную плоскость 1 от падающих тел распределяются по всей массивной буферной плите 2 на амортизирующий костер 3 из деревянных брусьев, а затем передаются на все опорные несущие балки 4.
При падении в ствол массивных подъемных сосудов (скипов и т.п.) ударная нагрузка на верхнюю наклонную плоскость 1, частично приводящая к деформации сосудов и в большей степени к изменению направления движения, в десятки раз меньше, чем нагрузки при полном гашении кинетической энергии падающих сосудов.
Наибольшие нагрузки на клиновой предохранительный полок возникают при расклинке падающих сосудов между вертикальной разделительной стенкой ствола 6 и верхней наклонный плоскостью 1 полка, при которой и происходит полное гашение кинетической энергии падающих сосудов. Но в зоне расклинки падающих сосудов длина опорных несущих балок 4 резко уменьшается по мере приближения к вертикальной разделительной стенке 6 ствола 7.
Клиновой предохранительный полок позволяет уменьшить кинетическую энергию с изменением напряжения движения при ударе падающего тела о наклонную плоскость полка, а увеличение пути торможения уменьшает усилия на полок.
Таким образом, напряжения в опорных несущих балках 4 разной длины от ударной нагрузки и от расклинки падающих сосудов не превышают допустимых значений, что позволяет снизить расход материалов на сооружение клинового предохранительного полка, перекрывающего половину сечения ствола.