КЛИНОВОЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ ПОЛОК ПРИ УГЛУБКЕ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТВОЛОВ ШАХТ

Полезная модель относится к горнодобывающей промышленности, в частности к шахтостроительной ее отрасли.
Углубка вертикальных стволов - это увеличение их длины с целью вскрытия новых горизонтов для добычи полезных ископаемых (руды и т.п.).
Наиболее эффективна углубка вертикальных стволов шахт до окончательной отработки действующих горизонтов без прекращения выдачи на поверхность породы и полезных ископаемых.
При такой схеме углубки вертикальных стволов последние должны быть перекрыты полностью различными предохранительными устройствами, отделяющими углубляемую часть ствола от его верхней части, в которой продолжает действовать оборудование по выдаче породы и руды.
Наиболее предпочтительными в отношении скорости возведения и возможности расположения в ранее пройденной части вертикального ствола являются искусственные предохранительные полки с полным перекрытием в плане сечения ствола.
Предохранительные полки, которые должны полностью гасить энергию падающих тел (см. например, описание изобретения к патенту RU №2027010 С1, МПК6 Е21D 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 должны быть рассчитаны на гашение без разрушений ударной нагрузки при падении с большой высоты проходческого оборудования (например, полностью загруженного рудой скипа).
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 периодическим выгружается известным способом.
К основным преимуществам клиновых полков относятся:
- при ударе падающего тела о наклонную плоскость полка происходит незначительное уменьшение кинетической энергии с изменением направления 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.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является упрощение монтажа и демонтажа искусственного предохранительного полка и уменьшения объема дополнительных выработок.
В клиновом предохранительном полке для углубки вертикальных стволов шахт, содержащем известные признаки: наклонную плоскость, входящую в отбойную нишу, буферную распределительно-утяжелительную плиту, амортизирующий костер из брусьев, опорные несущие балки, технический результат достигается тем, что полок разделен в вертикальной плоскости, параллельный опорным балкам, на две части, смещенные относительно друг друга по высоте.
На фиг.1 показана часть ствола с предохранительным полком.
Клиновой предохранительный полок состоит из двух смещенных по высоте частей, каждая из которых имеет наклонную отражательную стенку 1 и 2, буферную распределительно-утяжелительную бетонную плиту 3, 4, амортизирующий элемент 5, 6 (костер из деревянных брусьев), уложенный на горизонтальные опорные балки 7, 8.
Наклонная отражательная плоскость 1 нижней части полка входит в отбойную нишу 9, а ряд опорных балок 10 образует вертикальную стенку, удерживающую от смещения к центру ствола элементы нижней части полка. Разделительная стенка 11 соединяет обе части полка.
Верхняя часть предохранительного полка рассчитана на большую ударную нагрузку и монтируется под отделением рудных скипов, а под отделением меньших по емкости породных скипов монтируется нижняя часть предохранительного полка.
Предохранительный полок работает следующим образом. Неизбежная просыпь, а иногда и вся масса из рудного скипа падает на металлический лист наклонной плоскости 2, скатывается по нему на наклонную плоскость 7 и попадает в отбойную нишу 9. Просыпь из породных скипов падает на наклонную плоскость 7 нижней части полка и также скапливается и также скапливается в отбойной нише 9.
При падении в ствол массивных подъемных сосудов (скипов) при контакте их с наклонными плоскостями 7 и 2 ударная нагрузка от изменения направления движения в десятки или сотни раз меньше, чем при полном гашении кинетической энергии падающих тел.
Ударная нагрузка при падении на наклонные плоскости 1, 2 передается на буферные распределительно-утяжелительные плиты 3, 4, а затем через амортизирующие элементы 5, 6 частично передаются на опорные несущие балки 7, 8, а также на стенки ствола в верхней части предохранительного полка и вертикальную стенку из опорных балок 10. При скольжении падающих тел по наклонным плоскостям 2 и 1 происходит уменьшение за счет сил трения кинетической энергии, которая полностью гасится в отбойной нише 9 с восприятием ее стенками основной ударной нагрузки.
Величина смещения частей предохранительного полка определяется различными факторами, одним из которых является рациональное размещение оборудования по уборке породы при углубке ствола.
Смещение частей предохранительного полка облегчает их монтаж и демонтаж, т.к. доступ к ним свободен с половины сечения ствола, а монтаж нижней части предохранительного полка возможен с породы, заполнившей зумпф подготовляемого к углубке ствола.