Армировка стволов

Армировка стволов представляет собой пространственную конструкцию, которая размещается по всей глубине ствола и используется для заданного и безопасного направления подъем­ных сосудов (скипов и клетей) при движении их по стволу.

В зависимости от конструкции применяемой армировки она может быть жесткой или гибкой (канатной).

Жесткая армировка состоит из расстрелов и проводников (направляющих).

Расстрелы — горизонтально уложенные балки, закрепля­емые в крепи ствола. Расстрелы являются основными несущими элементами армировки.

Проводники служат для перемещения в заданном на­правлении подъемных сосудов. Проводники крепят к расстре­лам. Расстрелы располагают в одной горизонтальной плоскости в стволе, которая называется ярусом армировки. Рас­стояние между ярусами армировки принимается постоянным и называется шагом армировки.

При гибкой армировке в качестве проводников применяют­ся канаты, и тогда расстрелы исключаются.

Основные требования, предъявляемые к армировке, сводят­ся к обеспечению безаварийной работы подъема при заданной скорости движения подъемного сосуда.

В практике строительства шахт наибольшее приме­нение имеет жесткая армировка.

Широкое применение жесткой армировки обусловлено ря­дом ее преимуществ: отсутствием бокового смещения подъем­ных сосудов при движении по стволу; наличием малых зазоров между подъемными сосудами; возможностью работы подъема при наличии искривления ствола и др.

Жесткая армировка имеет и недостатки: большую металло­емкость; сложность монтажа; значительное сопротивление воз­душной струе; коррозийное разрушение в результате притока агрессивных вод; возможность ударов подъемных сосудов на стыках проводников, что вызывает износ направляющих лап и уменьшает срок службы подъемных канатов. Правильно выбранный профиль балок расстрелов и проводников и особен­но их тщательная и точная установка в стволе в значительной степени могут исключить указанные недостатки.

Рассмотрим элементы жесткой армировки.

Расстрелы в зависимости от их назначения подразделяют на главные, если к ним прикрепляются проводники для направления перемещающихся подъемных сосудов, и вспомо­гательные, если они предназначаются для монтажа на них лестничного отделения и укрепления различных труб, кабе­лей и др.

Для стволов ограниченных глубины и производственной мощности шахт применяют расстрелы из двутавровых балок, а для стволов больших производственной мощности и глуби­ны— расстрелы коробчатой формы.

Коробчатый профиль имеет ряд преимуществ по сравнению с двутавровым: более высокий момент сопротивления в гори­зонтальной плоскости при сохранении той же массы профиля, больший крутящий момент, снижается аэродинамическое со­противление, уменьшается влияние коррозии, которая при двутавровом профиле распространяется по всему периметру сечения, а при коробчатом профиле только по наружному кон­туру.

Для снижения аэродинамического сопротивления расстре­лов двутаврового профиля возможно применение обтекателей. На рис. 1 показаны различные формы обтекателей и возмож­ное снижение коэффициента аэродинамического сопротивле­ния α при их применении (d — ширина полки расстрела). Об­текатели могут быть изготовлены из металла и стеклоплас­тика.

При высококоррозийных свойствах воды в стволе, которая может вызвать быстрое разрушение металлических расстрелов, возможно применение расстрелов из железобетона. Железобетон­ные расстрелы обтекаемой формы имеют ряд недо­статков — большую массу, сложность закрепления на расстре­лах проводников и самих расстрелов в крепи ствола.

 

Рисунок 1. Формы обтекателей: а – при α = 100%; б, в, г, д, е – при снижении α соответственно на 15; 25; 35; 40 и 50 %

Жесткие проводники могут быть приняты из деревянных брусьев, рельсов и балок коробчатого профиля.

Деревянные проводники изготовляют в виде брусьев из сос­ны или лиственницы с площадью сечения 10x16; 18х18 и 20x20 см. К недостаткам проводников из дерева необходимо отнести: небольшой срок службы, частые ремонты, малые проч­ность и жесткость. Все это исключает возможность применения их в стволах большой глубины и в шахтах значительной производственной мощности.

Возможно применение деревянных проводников в стволах, где производят спуск и подъем людей, так как они обеспечи­вают плавность хода подъемных сосудов и большую надеж­ность работы парашютов. В современном шахтном строитель­стве в стволах исключительно применяют металлические про­водники из рельсов или коробчатого профиля.

К недостаткам рельсовых проводников можно отнести: не­равномерное распределение металла в сечении рельса и вслед­ствие этого большое различие между значениями моментов инерции относительно осей, малый момент сопротивления, небольшие размеры головки рельсов, что исключает возмож­ность применения роликовых направляющих. Для устранения этих недостатков рельсовых проводников приходится снижать скорость подъема.

В практике сооружения глубоких стволов при учете боль­ших концевых нагрузок подъемных сосудов и значительных скоростей подъема рельсовые проводники заменяют на провод­ники коробчатого профиля.

Конструктивные схемы армирования определяют располо­жением расстрелов и проводников в пределах яруса и шагом армировки. Расположение проводников относительно подъем­ных сосудов может быть боковыми односторонним и двусторон­ним, лобовым.

Одностороннее расположение проводников характерно для клетевых подъемов. Проводники располагают с одной длинной стороны клетки и укрепляют к одному цент­ральному расстрелу (рис. 2, а) или к двум боковым расстре­лам (рис. 2, б). В последнем случае между клетями натягива­ют отбойные канаты. Одностороннее расположение проводников обеспечивает уменьшение амплитуды поворотных колебаний клети вокруг вертикальной оси и снижает аэродинамическое сопротивление ствола. При этом в меньшей степени будет сказываться воз­можное искривление ствола, которое иногда имеет место при разработке месторождений с крутым залеганием пластов. Ос­новным недостатком одностороннего расположения проводни­ков является необходимость применения рельсовых проводни­ков с жесткими лапами скольжения закрытой конструкции.

Двусторонее расположение проводников применяется как при клетевом, так и при скиповом подъемах. Оценив схемы, можно установить, что при наличии для каждой клети двух проводников (рис. 2, в) возможны большие ампли­туды поворотных колебаний клети, чем при схеме, показанной на рис. 2, г. Применение четырех боковых проводников увели­чивает опасность заклинивания клети даже при незначительной деформации ствола или недостаточно высоком качестве монта­жа проводников, увеличивает расход металла и вызывает по­вышение аэродинамического сопротивления ствола. Схемы, показанные на рис. 2, д и е, наиболее распространены при скиповых подъемах, а на рис. 2, ж — при комбинированном (скиповом и клетевом) подъеме.

 

 

Рисунок 2. Схемы армировки

 

Лобовая схема (рис. 2, з, и) имеет применение в ос­новном при клетевых подъемах. Ее применение обеспечивает меньшие угловые смещения, чем при двустороннем расположе­нии, сокращение длины расстрелов и облегчает режим вентиля­ции. Недостатком схемы является необходимость иметь разрыв ниток проводников на приемных площадках в околоствольном дворе и в надшахтном здании.

Консольно-распорная армировка (рис. 2, к) обеспечивает снижение металлоемкости и значительно уменьшает аэродина­мическое сопротивление при проветривании. Схему целе­сообразно применять для вспомогательных стволов малых пло­щадей сечений при оборудовании их клетевым подъемом.

Шаг армирования определяют при учете большого числа факторов — схемы армировки, профиля проводников и расстре­лов, режима подъема (величины концевой нагрузки и скорости подъема).

При применении деревянных про­водников шаг армировки обычно принимают равным 2 м. При применении рельсовых проводников их стыки стремятся распо­лагать на расстрелах, и при длине рельсов 12,5 м шаг армиров­ки может быть равным 3,125 м или 4,168 м. При коробчатом профиле проводников шаг армировки принимают обычно рав­ным 4 м.