АРМИРОВКА ВЕРТИКАЛЬНОГО ШАХТНОГО СТВОЛА
ARMOURING OF VERTICAL SHAFT

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к конструкциям жесткой армировки стволов шахт, и может быть использовано в вертикальных стволах угольных шахт и рудников.
Известна консольно-анкерная армировка шахтных стволов, включающая консольные расстрелы, выполненные в виде П-образных хомутов, концы стержней которых заанкерованы в шпурах, при этом хомуты связаны между собой посредством стенок жесткости [1].
Недостатками такого технического решения являются нетехнологичность узла соединения расстрелов с крепью ствола, что усложняет его монтаж и не обеспечивает достаточной жесткости и эксплуатационной надежности армировки в целом.
Известна безрасстрельная армировка вертикального шахтного ствола, содержащая проводники, размещенные у вертикальных граней подъемных сосудов, и анкерные консоли, закрепленные в крепи ствола, на которых смонтирована опорная конструкция. К последней прикреплен проводник с возможностью регулирования его положения относительно анкерной консоли в трех взаимно перпендикулярных плоскостях [2].
Эта конструкция обеспечивает снижение металлоемкости армировки и уменьшает аэродинамическое сопротивление воздушной струе в стволе.
Однако такая конструкция имеет пониженный срок службы, т.к. рельсовые проводники при расположении под углом к продольной оси клетей будут быстро изнашиваться, что снижает эксплуатационную надежность армировки клетьевого ствола.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является оборудование вертикального шахтного ствола, включающее проводники для подъемных сосудов и расстрелы, установленные на анкерных консолях, которые закреплены в крепи ствола [3].
Недостатком такой конструкции армировки вертикального шахтного ствола является излишне повышенная жесткость консольных расстрелов, что вызывает значительные нагрузки на проводники, следовательно, снижает эксплуатационную надежность армировки. Кроме того, эту конструкцию можно использовать только в клетьевых стволах.
Задачи изобретения - повышение эксплуатационной надежности армировки скиповых и клетьевых стволов при уменьшении металлоемкости и аэродинамического сопротивления вентиляционной струе в стволе за счет обеспечения оптимальной величины жесткости несущих расстрелов и выполнения их из трубобетона.
Это достигается тем, что в конструкции армировки вертикального шахтного ствола, включающей проводники для подъемных сосудов и расстрелы, установленные на анкерных консолях, которые закреплены в крепи ствола, каждый расстрел выполнен в виде двух труб, расположенных под заданным углом относительно друг друга в плоскости яруса армировки, жестко соединенных между собой и заполненных твердеющим материалом в виде бетонной смеси, при этом проводники жестко закреплены у вершины углового соединения труб с внешней его стороны. Для двух двухскиповых шахтных подъемов проводники закреплены на двух внешних сторонах углового соединения труб каждого расстрела и сориентированы по углам скипов на диагонали их поперечного сечения, а для двухклетьевого шахтного подъема проводники закреплены с одной внешней стороны углового соединения труб каждого расстрела и расположены параллельно внешней длинной стороне клети.
На фиг.1 изображена схема армировки вертикального ствола для скипового подъема.
На фиг.2 изображена схема армировки вертикального ствола для клетьевого подъема.
На фиг.3 показано соединение проводника с расстрелом.
Армировка вертикального шахтного ствола включает коробчатые проводники 1 для подъемных сосудов - скипов 2 (см. фиг.1) или клетей 3 (см. фиг.2) и расстрелы. Каждый расстрел выполнен в виде двух труб 4 и 5, расположенных под заданным углом относительно друг друга в пределах от 75° до 105° в плоскости яруса армировки и жестко соединенных одними концами между собой, например, посредством сварки, а другими концами закрепленных в крепи 6 ствола посредством анкерных консолей 7 с опорной плитой 8. При этом полости труб заполнены твердеющим материалом, например бетонной смесью. Для двух двухскиповых шахтных подъемов проводники закреплены на двух внешних сторонах углового соединения труб каждого расстрела (см. фиг.1) и сориентированы по углам скипов на диагонали их поперечного сечения. Для двухклетьевого шахтного подъема проводники закреплены с одной внешней стороны углового соединения труб каждого расстрела и расположены параллельно внешней длинной стороне клети (см. фиг.2). В скиповых стволах, оборудованных двумя двухскиповыми подъемами, при размещении расстрелов между короткими сторонами скипов и перпендикулярном расположении труб расстрелов относительно диагонали поперечного сечения скипа величина угла между трубами одного расстрела равна удвоенному значению угла, образованного короткой стороной скипа и его диагональю, а при размещении расстрелов между длинными сторонами скипов величина угла между его трубами равна удвоенному значению угла, образованного длинной стороной скипа и его диагональю. В клетьевых стволах угол между трубами расстрела равен 90°. Проводники 1 жестко соединены с каждым расстрелом у его вершины посредством двух горизонтальных пластин 9 жесткости, вертикальной пластины 10 с выступающими частями относительно горизонтальных пластин и жестко связанной с ними посредством, например, сварки и болтов с Т-образной головкой (см. фиг.3). При этом в проводниках и выступающих частях вертикальных пластин выполнены овальные отверстия 11, в которые установлены болты.
Оборудование работает следующим образом.
При движении скипов или клетей в вертикальном шахтном стволе подъемные сосуды совершают колебательные движения, величина которых зависит от жесткости конструкции армировки и подъемных сосудов, скорости подъема и концевой нагрузки. В результате этого происходит контактное воздействие подъемных сосудов на проводники в виде лобовых и боковых нагрузок, деформирующих проводники и расстрелы. При этом конструкция расстрелов из трубобетона испытывает сжимающие напряжения с эксцентриситетами, величина которых зависит от заданного угла соединения труб и места расположения проводника относительно центральной оси несущего расстрела. В значительной степени эти напряжения воспринимаются бетоном расстрела, что в конечном итоге увеличивает жесткость, прочность и долговечность армировки шахтного ствола, т.е. ее эксплуатационную надежность. Одновременно трубобетонная конструкция армировки уменьшает ее металлоемкость и аэродинамическое сопротивление вентиляционной струе в шахтном стволе.
Использование данного изобретения позволяет повысить эксплуатационную надежность до 10 лет без капитального ремонта при нормативных значениях скорости подъема и концевой нагрузки, а также уменьшить металлоемкость армировки шахтного ствола до 27% и ее аэродинамическое сопротивление воздушной струе в стволе не менее чем в 7 раз.
Источники информации
1. А.с. СССР №891941 по кл. E21D 7/00, Бюл. №74, 1981.
2. Патент РФ №2232274 по кл. E21D 7/02, Бюл. №19, 2002.
3. А.с. СССР №1157244 по кл. E21D 7/00, Бюл. №19, 1985 (прототип).