CC BY
82
риант)
дним из главных путей совершенствования жестких армировок вертикальных стволов является полная или частичная замена расстрелов консольными, консольно-распор-ными и блочными конструкциями. Их использование позволяет сократить расход металла и трудоемкость работ, снизить аэро динамическое сопротивление ствола и создать возможность для спуска крупногабаритных грузов и ведения армирования в процессе проходки ствола. Однако вследствие ряда причин («затратная» экономика, неразработанность теоретических вопросов, отсутствие достаточного отечественного опыта) безрасстрельная армировка находит весьма ограниченное применение в на шей стране. Кроме того, применение чисто консольных конструкций ар-мировки ограничивается их невысокой жесткостью и несущей способностью, а консольно-распорных и блочных -повышенной сложностью и трудоемкостью их изготовления и монтажа. Отсюда вытекает необходимость дальнейшего совершенствования безрасстрельной армировки, направленное на уст ранение этих недостатков.
В то же время в отечественной горнодобывающей промышленности
начинает повсеместно внедряться при проектировании и возведении арми-ровки способ крепления расстрелов анкерами, позволяющий исключить трудоемкую операцию по разделке лунок, сохранить сплошность крепи ствола и снизить себестоимость работ.
Учеными НИИОМШСа вместе с НИИГМ им. Федорова, КГРИ совместно с институтом Норильскпроект и др., разработан ряд конструкций анкеров из арматурной стали и толстостенных труб, штанг с замком распорного типа, отвечающих предъявляемым к ним требованиям и учитывающих специфические условия работы армировки. Промышленные испытания узлов крепления расстрелов такими анкерами доказали надежность и технико-экономическую эффективность этого способа крепления в сравнении с бетонированием в лунках. Из существующего разнообразия конструкций анкерного крепления наиболее технологичным и эффективным признан вариант крепления расстрелов на анкерах выдвинутых в ствол с образованием пространственной конструкции, равнопрочной расстрелу. Такая технология позволяет уменьшить негативное влияние отклонений крепи от проектных размеров, исключает применение консольных элементов и дополнитель-
ных болтовых соединений и может применятся как для многорасстрельных, так и для безрасстрельных схем арми-ровки.
Исходя из приведенных выше фактов, с целью повышения техникоэкономических показателей, эксплуатационных характеристик и области применения безрасстрельной армировки, предлагается конструкция безрасстрель-ной армировки с креплением проводников непосредственно к крепи на анкерах, выдвинутых в ствол.
На рис. 1 представлен наиболее простой вариант конструкции. Она со стоит из четырех анкеров и опорной плиты прямоугольной формы. Металлический стержень анкера выполнен из отрезка арматурной стали периодического профиля класса А - II или А - Ш. Также возможно применение анкеров из толстостенных труб. Один конец стержня срезан под углом 45°, другой имеет резьбу. Анкера закрепляются в шпурах патро-нированным неорганическим вяжущим.
Опорная плита изготавливается из листовой стали толщиной 16-30 мм и соединяется с анкером посредством болтового соединения (рис. 2). Соединение состоит из контргайки 1, гайки 2 и двух фигурных шайб 3 и 4. Шайба 3 заводится в отверстие опорной плиты и образует с ней монолитную конструкцию, исключающую зазоры между отверстием плиты и анкером. Выдвинутые в ствол анкера, соединенные опорной плитой, образуют монолитную пространственную конструкцию консольного типа. Диаметр анкеров, расстояния между ними и глубина заделки определяются расчетом, исходя из запланированных нагрузок на армировку и прочностных характеристик крепи ствола. Расстояние между опорной плитой и крепью зависит от схемы армировки и радиальных отклонений стенок ствола от проектного сечения. Конструкция может применяться в клетевых и скиповых стволах для крепления рельсовых проводников подъемных сосудов и противовесов. Однако в сочетании с коробчатыми проводниками и роликовыми направляющими возникает опасность зацепления роликов за выступающие из опорной плиты концы анкеров при движении подъемного сосуда.
Рис. 4. Способы крепления проводников к анкерной консоли: а - Т-образными болтами; б - с помощью крепежной планки
С целью решения указанной проблемы предлагается второй вариант конструкции анкерной консоли (рис. 3.), отличающийся устройством опор ной плиты.
Опорная плита состоит из двух равнобоких или неравнобоких уголков с номером профиля не ниже 12,5 и швеллера № 22, 24 и более. Одна полка уголка приваривается к швеллеру, во второй сверлятся отверстия по анкера. Конструкции анкеров и болтового соединения с опорной плитой аналогичны первому варианту. Длина резьбы анкера должна быть меньше или равна дли не полки уголка. Благодаря этому концы анкеров не будут выступать за поверхность швеллера и тем самым исключается возможность зацепления за них роликов направляющих устройств.
Еще одним достоинством этого варианта безрасстрельной армировки по сравнению с первым является уменьшение длины выступающей в ствол части анкера на величину ширины полки уголка приваренного к швеллеру, что может благоприятно сказаться на работоспособности конструкции.
Также большое значение для нормальной работы подъема имеет надежное крепление проводников, которое должно быть равнопрочно основным элементам армировки и обеспечивать высокую жесткость пространственной конструкции. Кроме того, соединение проводника с несущими элементами не должно быть металлоемким и трудоемким в сборке.
Исходя из анализа существующих способов крепления проводников и учитывая особенности разработанных конструкций, предлагаются следующие варианты соединения проводников с анкерными консолями.
Крепление рельсовых проводников может осуществляться с помощью болтов закручиваемых в отверстия, выполненные в подошве рельса или с помощью фигурных планок и скоб. Концы проводников соединяются с анкерной консолью двумя болтами, а на промежуточных ярусах рельс крепится на четырех болтах. В опорной плите отверстия под болты выполняются в форме вытянутого в вертикальном направлении овала для регу-
лирования проводника относительно консоли.
Соединение коробчатых проводников (рис. 4,а) с анкерной консолью производится с помощью специальных Т-образных болтов, вставляемых в паз вдоль проводника. Для предотвращения смещения проводников горизонтальном направлении и разгрузке болтов к опорной плите привариваются ограничительные планки с зазором от проводника не более 2 мм и толщиной не менее 12 мм. Это целесообразно как для рельсовых, так и для коробчатых проводников.
Также крепление проводников может осуществляться с помощью планок из листовой стали, привариваемых к проводнику (рис 4, 6). В планках выполняются отверстия под болты овальной формы, по два на концах про водника и четыре в соединении на промежуточных ярусах. Такой способ крепления имеет большую металлоемкость по сравнению с первыми, однако его достоинством является возможность регулирования проводника относи тельно анкерной консоли в трех направлениях посредством взаимно перпендикулярных овальных отверстий в сопрягаемых деталях проводника и опор ной плиты и прокладок между ними.
Работоспособность предложенной конструкции безрасстрельной арми-ровки во многом определяется схемой армирования, причем наиболее эффективной будет схема с минимальной длиной анкерных консолей, обеспечивающей необходимые зазоры между подъемными сосудами и крепью ствола. В большинстве существующих на сегодняшний день типовых схем безрасстрельной армировки
длина консольных элементов весьма значительна, поэтому необходима разработка новых, более рациональных схем.
Так как существенных изменений в области проектирования и разработки подъемных сосудов и в компоновке поверхности не предвидится, раз работка новых схем армировки должна осуществляться на основании существующих типовых сечений, которые ориентированы на действующие схемы расположения подъемных комплексов.
Широкое распространение получили типовые сечения Южгипрошах-та [1], в которых определены такие параметры как диаметр и глубина стволов, число и тип подъемов и подъемных сосудов в стволе, сечение расстрелов и проводников и их расположение относительно подъемных сосудов. Кроме того, на основании этих сечений под руководством д.т.н., проф. Ягодкина Ф.И. был разработан альтернативный типовому ряд безрас-стельных (малорасстрельных) арми-ровок, в которых вместо центральных и хордальных расстрелов применяются консоли или консоли с распорами.
В предлагаемых новых схемах армировки расстрелы и балочные кон соли частично или полностью заменяются консолями на анкерах, а с целью уменьшения длины консолей осуществлен переход на диагональное (одно стороннее или двухстороннее) расположение проводников [2].
Так на рис. 5 показана новая схема армировки скипового ствола с диа-
Рис. 3. Конструкция анкерной консоли (второй вариант)
Рис. 5. Безрасстрельная схема армировки скипового ствола Рис. 6. Безрасстрельная армировка клетевого ствола
гональным двухсторонним расположением проводников, разработанная на основе типовой схемы С7 Южгипро-шахта и технических решений, предложенных И.Г. Горенцвейгом [3, 4].
Ствол диаметром 7 м оборудован одним угольным и одним угольнопородным подъемом. При многоканатном подъеме применяются скипы емкостью II и 15 м/с размерами в плане 1740х2230 мм, а при одноканатном емкостью 7 и 9,5 м с размерами 1540х1850 мм. Проводники рельсовые Р43, Р50. Четыре из них расположены на единственном центральном расстреле коробчатого профиля, остальные крепятся на анкерных консолях. Расстояние от подошвы рельса до крепи ствола составляет в зависимости от принятого сечения проводников и типоразмера скипов 14-25 мм. Шаг армировки 4168 мм.
На рис. 6 представлена безрас-
стрельная армировка клетевого ствола с диагональным односторонним расположением проводников, разработанная на основе типовой схемы К8 Южгипрошахта.
Ствол диаметром 7 м оснащен двумя клетями 2КНМ-5.2 с противовесами. Размер клетей в плане 5200х1500мм, противовесов -1500x800. Рельсовые проводники Р43 или Р50 крепятся на анкерных консолях. Консоли с про водниками клети выдвинуты в ствол на 250 мм, с проводниками противовеса - на 200 мм. Шаг армировки -4168 мм, однако при необходимости повышения эксплуатационных параметров подъема возможно применение периодического шага армировки, с его уменьшением на наиболее ответственных участках ствола.
Подобные альтернативные схемы безрасстрельной армировки можно
разработать практически для всего действующего ряда типовых сечений многорасстрельной армировки. Проведенные расчеты показывают высокую технико-экономическую эффективность таких схем за счет значительного снижения металлоемкости армировки, аэродинамического сопротивления ствола и трудоемкости работ по ее монтажу. Переход на диагональное расположение проводников и замена расстрелов на анкерные консоли не оказывает негативного влияния на работоспособность армировки, а широкие возможности по варьированию шага армировки создают предпосылки для повышения эксплуатационных параметров подъема.
В настоящее время авторами ведется разработка методических основ расчета предлагаемых безрасстрель-ных армировок и эффективной технологии работ по их монтажу.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Типовые материалы для проектирования 401-011-87-89. Сечения и армировка вертикальных стволов с жесткими проводниками / Харьков: Южгипрошахт, 1989.
2. Прокопов А.Ю. Дифференцированный подход к проектированию армировки шахтного ствола // Научно-технические проблемы шахтного строительства: Сб. науч. тр. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск, 2000. С. 98-103.
3. Горенцвейг И.Г. Новые схемы и конструкции жестких армировок клетевых вертикальных стволов. // Шахтное и подземное строительство. 1983. №4. - С. 4-8.
4. Горенцвейг И.Г. Прогрессивные конструкции армировок скиповых стволов. // Уголь. 1984. №4. - С. 22-25.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Прокопов Альберт Юрьевич — кандидат технических наук, доцент кафедры "Строительство подземных сооружений и шахт" Шахтинско-го института Южно-Российского государственного технического университета.
Плешко Михаил Степанович — аспирант кафедры "Строительство подземных сооружений и шахт" Шахтинского института ЮжноРоссийского государственного технического университета.
