Инновационные технологии армирования вертикальных стволов

Доц. Прокопов А. Ю. ШИ ЮРГТУ (НПИ), г Шахты, Россия, проф. Левит В. В., проф. Борщевский С. В., студ. Старченко Н. С., ДонНТУ, Украина

Источник: Совершенствование технологии строительства шахт и подземных сооружений. Сб. научн. трудов. Вып 15, – Донецк: «Норд – Пресс», 2010. – с. 145-146.

В горнодобывающей промышленности России в настоящее время наибольшее распространение получилажесткая армировка с расстрелами балочного типа, ее доля составляет около 75%, а с учетом жесткой смешанной армировки (металлические расстрелы и деревянные про- водники) – около 80%. Это связано, прежде всего, с традиционным подходом в проектировании армировок стволов и накопленным богатым опытом в строительстве и эксплуатации жестких многорасстрельных армировок, которые считаются наиболее проверенными и надежными.

С увеличением интенсивности подъемов, и как следствие, повышением эксплуатационных нагрузок на армировку наблюдалось значительное увеличение металлоемкости конструкций. Кроме того, применяемые технические решения имеют ряд других существенных недостатков: поперечное сечение стволов загромождено расстрелами, часто располагающимися в централь- ной части, что затрудняет спуск длинномерных материалов и крупногабаритного оборудования в шахту и вызывает дополнительные затраты на проветривание; имеет место высокая трудоем- кость монтажа и изготовления элементов армировки, в связи с чем средние темпы работ по воз- ведению армировки стволов на протяжении ряда лет практически не увеличиваются (и состав- ляют 150-200 м/мес.), зачастую не достигая нормативных (300 м/мес.). Это приводит к тому, что при трудоемкости армирования в 6-10 раз меньшей, чем остальное сооружение ствола, за- траты времени на армирование занимают иногда до 20% от продолжительности строительства.

С прогнозируемым увеличением скоростей подъема до 20 м/с, концевых нагрузок до 100 т, глубины и диаметра стволов следует ожидать значительного возрастания влияния статиче- ских нагрузок от собственного веса конструкции армировки и временных нагрузок, связанных с аэродинамическими воздействиями на подъемные сосуды, эксцентриситетом загрузки сосудов, качеством монтажа конструкций, заделки концов расстрелов в крепь, влияния активного горно- го давления, а также увеличение металлоемкости и аэродинамического сопротивления стволов.

Поэтому проблема совершенствования жесткой армировки в целях поиска и обоснования новых инновационных решений, обеспечивающих надежную работу современных подъемных установок, является актуальной.

Выполненный анализ показал, что для достижения прогнозируемых скоростей подъема и концевых нагрузок необходимо увеличить среднююжесткость системы армировки или снизить эксплуатационные горизонтальные нагрузки. Эти выводы определили современные тенденции в конструированиижесткой армировки. Существуют два направления в конструировании:
– увеличение жесткости применяемых профилей для проводников и расстрелов при сохранении конструкций ярусов;
– разработка принципиально новых конструктивных решений армировки.

В настоящее время в отечественной горнодобывающей промышленности реализовано первое направление: замена рельсовых проводников и двутавровых расстрелов коробчатыми профилями; внедрение роликовых направляющих сосудов вместо лап скольжения и др. Следует считать, что дальнейшее развитие этого направления исчерпано.

Ко второму направлению следует инновационные технологии армирования, включающие:

  1. Крепление элементов армировки на анкерах. Этот способ внедряется в практику арми- рования стволов в России и Украине с конца 80-х гг. XX в. Перспективными являются податли- вые, регулируемые и ремонтопригодные узлы анкерного крепления, одним из примеров кото- рого может служить запатентованная конструкция [1].

  2. Создание безрасстрельных (консольных, консольно-распорных) схем и конструкций арми- ровки. Внедрение этих схем позволит значительно снизить металлоемкость конструкции, трудоем- кость монтажа, аэродинамическое сопротивление ствола и др. Зарубежный опыт использования таких схем известен с 60-х гг. ХХ в., в России широкого распространения безрасстрельные армировки пока не получили. Одним из направлений дальнейшего совершенствования безрасстрельных армировок может служить анкерно-консольные конструкции, предусматривающие крепление проводников посредством опорныхплит и анкерных консолей непосредственно к крепи ствола [2].

  3. Разработка блочной армировки. С целью повышения темпов армирования с помощью крупноблочного монтажа армировки разработаны ряд схем и конструкций армировки с блоками-расстрелами [3]. Такие конструкции обладают значительно большей жесткостью и несущей способностью по сравнению с консольными и конольно-распорными, поэтому могут применяться в скиповых стволах с высокой интенсивностью подъема.

  4. Создание систем, исключающих периодическое изменение жесткости армировки. Примером такой армировки может служить конструкция с использованием демпферного про- водника, обеспечивающего постоянство жесткости конструкции как на ярусах, так и между ними [4]. Развитием этого решения являются конструкции безрасстрельных армировок с использованием демпферных проводников [5].

  5. Разработка конструкций для участков активно деформирующегося породного массива. Наряду с использованием различных узлов осевой и радиальной податливости крепи и ар- мировки к таким конструкциям следует отнести пространственные армировки с опиранием выше и ниже участка деформирующегося массива [6]. Такие армировки находят применение в зарубежной практике [7].

Перечисленные инновационные технологии армирования призваны обеспечить надеж- ную, долговременную эксплуатацию высокопроизводительных подъемов, в любых горно- геологических условиях.

Литература