CC BY
17
9. Teorija mehanizmov i mashin / K.V. Frolov [i dr.]// M.: Vyssh. shkola, 1987.
496 s.
10. Burdakov S.F., D'jachenko V.A., Timofeev A.N. Proektirova-nie manipulja-torov promyshlennyh robotov i robotizirovannyh kom-pleksov. M.: Vyssh. shkola, 1986. 264 s.
11. Zarubin V.S. Matematicheskoe modelirovanie v tehnike. M.: Izd-vo MGTU im. N.Je. Baumana, 2010. 495 s.
12. Horin V.N. Ob#jomnyj gidroprivod zabojnogo oborudova-nija. M.: Nedra, 1980.
415 s.
УДК 622.258
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ БЕЗЪЯРУСНОЙ АРМИРОВКИ С ПЕРЕМЕННЫМ ШАГОМ С УЧЕТОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОТКЛОНЕНИЙ КОНТУРА СТВОЛА
М.С. Плешко, Ю.В. Вчерашняя, А.А. Насонов, А.Б. Копылов
Для вентиляционных стволов с набрызгбетонной крепью предложенабезъярус-ная армировка на облегченных анкерных опорах. Эффективная работа предложенной конструкции достигается при установке анкерных узлов крепления по глубине ствола с переменным шагом. В результате серии расчетов определены ряды оптимальных вариантов изменения переменного шага армировки, при которых обеспечиваются минимальные величины динамических нагрузок на армировку от подъемного сосуда. Применение армировки с переменным шагом позволяет исключить расположение анкерных узлов крепления в зонах критических отклонений крепи. Проведенное технико-экономическое сравнение также показывает, что переход на безъярусную армировку по сравнению с типовой позволяет снизить металлоемкость армировки на 32 %, трудоемкость работ на 18 %, аэродинамическое сопротивление ствола в 2 - 3 раза.
Ключевые слова: вертикальный ствол, армировка, набрызгбетонная крепь, узел крепления, анкер
В соответствии с рекомендациями действующих нормативных документов в вертикальных стволах, сооружаемых в устойчивых породах, следует широко применять ресурсосберегающие набрызгбетонные крепи. В то же время анализ опыта проходки столов шахт и рудников в России за последние 20 лет показывает, что устойчивые участки протяженной части стволов глубиной более 500 - 700 м повсеместно закреплены монолитной бетонной крепью в сочетании с жесткой армировкой. Основными причинами такого положения является неэффективность использования в вертикальных стволах большой глубины гибкой армировки с канатными проводниками и отсутствие технических и технологических решений жесткой
армировки, адаптированных для применения в стволах, закрепленных на-брызгбетонной крепью [1-2].
Наиболее перспективной областью применения облегченных видов набрызбетонной крепи и жесткой армировки являются вентиляционные стволы диаметром 4,5...6,0 м, пройденные в благоприятных горногеологических условиях и оснащенные клетевым или вспомогательным подъемом небольшой интенсивности. Особенную важность при проектировании армировки глубоких вентиляционных стволах приобретает задача снижения аэродинамического сопротивления движению воздушной струи. Возможные пути ее решения предусматривают разгромождение центральной части ствола, применение более обтекаемых профилей расстрелов и проводников [3-4].
Технико-экономические показатели монтажа, эксплуатации и ремонта вертикальных стволов во многом определяются надежностью узлов крепления армировки. Преимущества по основным параметрам имеют анкерные узлы крепления [5], однако задача радиального регулирования положения элементов армировки в горизонтальной плоскости при применении набрызгбетонной крепи остается нерешенной.
На основании выполненного анализа для повышения эффективности армирования вентиляционных стволов предложена безъярусная конструкция армировки (рис. 1), в которой каждая ветвь проводника 1 имеет обособленные анкерные узлы крепления 2 с изменяемыми геометрическими параметрамив зависимости от фактического профиля набрызгбетонной крепи 3 [6-8].
Эффективная работа предложенной конструкции достигается при установке анкерных узлов крепления по глубине ствола с переменным шагом Ы [9], который определяется на основании анализа колебательного процесса в системе «подъемный сосуд - безъярусная армировка» с учетом технологических отклонений стенок ствола от проектного положения.
В результате серии расчетов для стандартных типов клетей и скорости их движения 8 м/сопределены ряды оптимальных вариантов изменения переменного шага армировки Ы, при которых обеспечиваются минимальные величины динамическихнагрузок на армировку от подъемного сосуда [10]. Они представлены в виде графиков на рис. 2. Количество анкерных опор на расчетном участке изменялось от 18 до 25 шт. Средний шаг арми-ровкиИсрсоставлял 4,0 - 6,0 м, диапазоны изменения переменного шага -(0,5 - 1,5)Иср.
Возможность применения предложенных последовательностей изменения шага армировки рассмотрена на примере вентиляционного ствола ш. Челискинцев.
Статистический анализ отклонений стенок ствола показал, что вентиляционный ствол диаметром в свету 5,0 м на глубине 696 м имеет критическое отклонение контура поперечного сечения в точке возможного
расположения узла крепления безъярусной армировки, составляющее 0,6 м. При постоянном шаге армировки узел крепления анкерной опоры находится в непосредственной близости от критического отклонения на глубине Ноп=695 м. На основании анализа колебательного процесса движения подъемного сосуда на расчетном участке определены два варианта оптимальной последовательности изменения шага установки анкерных опор И1, И2, И и И1 , И2 , И, (таблица). При установке опор по первой последовательности один из узлов крепления также располагается на глубине 695 м. В то же время при применении второй последовательности обеспечивается удаление анкерных опор от участка критического отклонения на расстояние 3,0 м в обе стороны.
Рис. 1. Конструкция безъярусной армировки: а - общая схема; б - пример схемы безъяруснойармировки вентиляционного ствола
т I1 I1 11 1 1 1 1 г 1 * 1 » V I 1 1 1 1 * 1 1 1 Р 1 1 1 » 1 1 1 1 1
* к г 1 1 \ 1 1? и; V-] Ч 'А Л' 1 1 у \ 1 1 1 1 1 а л 1 / ■ ■ А : Г" 1 • 1 А ' к \
[п \ 1 # 1 » 1 \1 1 < 1 , ■ \ \ 1 1 1 1 1 ТТ V / Л / / 1 Г 1 '/ / 11 \\ \ 1 \ 1 V 1 \ 1 1 1 1 V 1 1 ' V ' Л V К } 1 1 1 1 V 1 / V \ \| 1
\ \ \ № \ а |/ ^ / \К' \'| Л 1 * \ ^ 1 \ \ f 1 1" _ 1 7 1 / 1 / \ \ >41 : 1 у/ 1 А А Г' ».7\ ■- * ^ г > * 1 1 1 ! 1 1 1 1 \ 1 \л 1 1 \ V \ г
т ' N 1 / л I * ! \ 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Порядковый номер анкерной опоры
-■-Ряд1 --♦—Ряд 2 —*-РядЗ —»—Ряд 4
Рис. 2. Примеры оптимальных последовательностей изменения переменного шага армировки на расчетном участке, включающем
до 25 анкерных опор
Пример определения параметров^ безъярусной армировки
Профиль контура ствола № опоры И/Иср к* Яоп, м к,*/кср к* Яоп, м
1 1 5 605 1 5 605
0 600 0.10.2 0.3 0,4 0,5 0.6 2 1,3 6,5 611,5 0,7 3,5 608,5
3 0,8 4 615,5 0,8 4 612,5
610 4 0,7 3,5 619 1 5 617,5
5 1,3 6,5 625,5 0,6 3 620,5
620 6 0,8 4 629,5 0,6 3 623,5
630 7 0,7 3,5 633 0,7 3,5 627
8 1 5 638 1 5 632
640 1 9 0,8 4 642 1,3 6,5 638,5
650 10 1,4 7 649 1 5 643,5
11 0,7 3,5 652,5 0,7 3,5 647
660 12 0,7 3,5 656 1,3 6,5 653,5
13 1,2 6 662 1,4 7 660,5
670 14 0,6 3 665 1,3 6,5 667
680 15 1,3 6,5 671,5 1,3 6,5 673,5
16 1,2 6 677,5 1 5 678,5
690 \ 17 18 18 1,5 0 7 7,5 3 5 685 0,7 1 5 3,5 7 5 682
—
700 Г —- 19 1,3 6,5 695 0,7 3,5 693
710 20 1,3 6,5 701,5 1,2 6 699
21 0,8 4 705,5 0,7 3,5 702,5
720 22 0,6 3 708,5 1,4 7 709,5
730 н 23 1,4 7 715,5 1 5 714,5
, м 24 1 5 720,5 0,6 3 717,5
25 0,5 2,5 723 1,5 7,5 725
Таким образом, обеспечивается оптимальный режим взаимодействия системы «подъемный сосуд - безъярусная армировка» и исключение расположения анкерных опор в зоне критических отклонений контура кре-
пи ствола. Проведенное технико-экономическое сравнение также показывает, что переход на безъярусную армировку по сравнению с типовой мно-горасстрельной позволяет снизить металлоемкость армировки на 32 %, трудоемкость работ на 18 %, аэродинамическое сопротивление ствола в 2 - 3 раза.
Список литературы
1. Прокопов А.Ю., Плешко М.С. Совершенствование безрасстрель-ной армировки вертикальных стволов // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2002. № 10. С. 240-243.
2. Страданченко С.Г., Прокопов А.Ю., Плешко М.С. Инновационные подходы к проектированию крепи и армировки глубоких шахтных стволов // Наука та прогрес транспорту. 2008. № 21. С. 187-192.
3. Плешко М.С., Прокопов А.Ю., Басакевич С.В. Исследование работы участка крепления безрасстрельной армировки вертикального ствола при комплексном действии нагрузок // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2007. № 4. С. 84-86.
4. Прокопов А.Ю., Страданченко С.Г., Плешко М.С. Новые решения в проектировании жесткой армировки вертикальных стволов // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2005. Т. 216. С. 216.
5. Ягодкин Ф.И., Вестфаль Г.О., Крамаренко А.П. Исследование работоспособности крепления элементов армировки анкерами // Горный журнал. 1990. №12. С. 24-25.
6.Безрасстрельная армировка вертикального шахтного ствола: пат. 2232274 Российская Федерация: МПК7 Е21 Б7/02. / А.Ю. Прокопов, М.С. Плешко - заявл. 15.12.2002; опубл. 10.07.2004, Бюл. №19.
7. Вчерашняя Ю.В. Оценка несущей способности узлов крепления безъярусной армировки глубоких вентиляционных стволов // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2016. №1. С. 379-388.
8. Вчерашняя Ю.В. Анализ напряженно-деформированного состояния безъярусной армировки вентиляционных стволов при различных параметрах узлов крепления // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2015. № 4. С. 15 - 19.
9. Баклашов И.В. Расчет армировки вертикальных стволов шахт по предельным состояниям. М.: Недра, 1968. 135 с.
10. Методика расчета жестких армировок вертикальных стволов шахт. ВНИИГМ им. М.М. Федорова. Донецк, 1985. 160 с.
Плешко Михаил Степанович, д-р техн. наук, проф., mixail-stepan@mail.ru, Россия, Ростов-на-Дону, Ростовский государственный университет путей сообщения,
Вчерашняя Юлия Валерьевна, асп., vcherashnyay@mail.ru, Россия, Ростов-на-Дону, Ростовский государственный университет путей сообщения,
Насонов Андрей Андреевич, канд. техн. наук, доц., hacohob-aa@,yandex.ru, Россия, Шахты, Шахтинский институт (филиал) Южно-Российского Государственного Политехнического Университета (НПИ) им. М.И. Платова,
Копылов Андрей Борисович, д-р техн. наук, проф., toolart@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
DETERMINATION OF PARAMETERS MINE SHAFT EQUIPMENT WITH NO TIERS VARIABLE PITCH TAKING INTO ACCOUNT TECHNOLOGICAL DEVIATION LOOP
SHAFT
M.S. Pleshko, J.V. Vcherashnyaya, A.A. Nasonov, A.B. Kopylov
For ventilation shafts with a shotcrete liningproposedmine shaft equipment without tiers on lightweight anchor supports. Efficient operation of the proposed design is achieved when setting the anchor attachment points on the trunk depth of variable pitch. As a result, a series of calculations, the ranks of the best options for changing the variable pitch mine shaft equipment, which provides a minimum value of dynamic loads on the mine shaft equipment of the mine cages. Application of mine shaft equipment with variable pitch allows to exclude the location of the anchor attachment points in the areas of critical deviations lining. A feasibility comparison also shows that the transition to the mine shaft equipment of without tiers compared with the standard of metal mine shaft equipment to reduce by 32 % the volume of work by 18 %, the aerodynamic resistance in the trunk 2 - 3 times.
Key words: vertical shaft, mine shaft equipment, shotcrete lining, knot of fastening,
anchor
Pleshko Michail Stepanovich, Doctor of Technical Science, Professor, mixail-stepan@,mail.ru, Russia, Rostov-on-Don, Rostov State Transport University,
Vcherashnyaya Julia Valeryevna, postgraduate student, vcherashnyay@mail. ru, Russia, Rostov-on-Don, Rostov State Transport University,
Nasonov Andrey Andreevich, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor, hacohob-aa@,yandex. ru, Russia, Shakhty, Shakhty Institute (branch) of South-Russian State Polytechnic University (NPI). M.I. Platov,
Kopylov Andrey Borisovich, Doctor of Technical Science, Professor, toolart@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
Reference
1. Prokopov A.Ju., Pleshko M.S. Sovershenstvovanie bezras-strel'noj armirovki ver-tikal'nyh stvolov // Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten' (nauchno-tehnicheskij zhurnal). 2002. № 10. S. 240-243.
2. Stradanchenko S.G., Prokopov A.Ju., Pleshko M.S. Innovaci-onnye podhody k proektirovaniju krepi i armirovki glubokih shaht-nyh stvolov // Nauka ta progres transportu. 2008. № 21. S. 187-192.
3. Pleshko M.S., Prokopov A.Ju., Basakevich S.V. Issledovanie raboty uchastka kre-plenija bezrasstrel'noj armirovki vertikal'nogo stvola pri kompleksnom dejstvii nagruzok // Izvestija vysshih uchebnyh zavedenij. Severo-Kavkazskij region. Serija: Tehnicheskie nauki. 2007. № 4. S. 84-86.
4. Prokopov A.Ju., Stradanchenko S.G., Pleshko M.S. Novye re-shenija v proektiro-vanii zhestkoj armirovki vertikal'nyh stvolov // Izvestija vysshih uchebnyh zavedenij. Severo-Kavkazskij region. Serija: Tehnicheskie nauki. 2005. T. 216. S. 216.
5. Jagodkin F.I., Vestfal' G.O., Kramarenko A.P. Issledovanie rabotosposobnosti kreplenija jelementov armirovki ankerami // Gornyj zhurnal. 1990. №12. S. 24-25.
6.Bezrasstrel'naja armirovka vertikal'nogo shahtnogo stvola: pat. 2232274 Rossi-jskaja Federacija: MPK7 E21 D7/02. / A.Ju. Proko-pov, M.S. Pleshko - zajavl. 15.12.2002; opubl. 10.07.2004, Bjul. №19.
7. Vcherashnjaja Ju.V. Ocenka nesushhej sposobnosti uzlov kreple-nija bez#jarusnoj armirovki glubokih ventiljacionnyh stvolov // Gor-nyj informacionno-analiticheskij bjulleten'. 2016. №1. S. 379-388.
8. Vcherashnjaja Ju.V. Analiz naprjazhenno-deformirovannogo so-stojanija bez#jarusnoj armirovki ventiljacionnyh stvolov pri razlich-nyh parametrah uzlov kreplenija // Vestnik Rostovskogo gosudarstven-nogo universiteta putej soobshhenija. 2015. № 4. S. 15 -19.
9. Baklashov I.V. Raschet armirovki vertikal'nyh stvolov shaht po predel'nym sosto-janijam. M.: Nedra, 1968. 135 s.
10. Metodika rascheta zhestkih armirovok vertikal'nyh stvolov shaht. VNIIGM im. M M. Fedorova. Doneck, 1985. 160 s.
УДК 622.285.5
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ГИДРСИСТЕМЫ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ
А.А. Подколзин
Разработаны предложения по совершенствованию гидросистемы крепи на основе оптимизации структуры, параметров и режимов работы по технологическому и энергетическому направлениям, снижающих энергопотребление и повышающих надёжность работы оборудования.
Ключевые слова: крепь, гидросистема, совершенствование, модель, оптимизация, структура, параметры, эффективность.
Повышение эффективности подземной добычи угля связано с повышением технического уровня, надежности и эффективности применяемых техники и технологий. Основным производственным процессом является очистная выемка, которая в настоящее время еще не полностью
