Совершенствование параметров конструкций

УДК 622.256.753
А. А. Вети, аспирант
(КузГТУ, г. Кемерово)
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ КОНСТРУКЦИЙ
ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ ПОЛКОВ ПРИ УГЛУБКЕ
ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТВОЛОВ ШАХТ
Горно-Шорский филиал ОАО «Евразруда» расположен в
Таштагольском районе Кемеровской области на территории поселка
Шерегеш, ведет разработку подземным способом Шерегешевского
железорудного месторождения и первичное обогащение руд. Эксплуатация
начата в 1953 году.
Месторождение вскрыто шестью вертикальными стволами (рис. 1)
различного назначения. На западном фланге расположены стволы –
«Скиповой», «Ново-Клетевой»; на Восточном – «Главный», «Восточный»,
«Лесоперепускной», а в центре, ствол – «Воздуховыдающий».
Рисунок 1 – Схема вскрытия Шерегешевского месторождения
Для полноценного освоения запасов и увеличения производительной
мощности рудника институтом «Сибгипроруда» выполнен проект
реконструкции горного предприятия, важным этапом которого является
углубка скипового ствола (рис. 2).
Рисунок 2 – Сечение ствола «Скиповой»
Ствол «Скиповой» пройден до отметки +115 м, диаметром в свету
6,5 м, Предназначен для выдачи рудной и породной масс из шахты.
Оборудован двумя скипами грузоподъемностью 50 т и двумя скипами
грузоподъемностью 15 т. Так как ствол действующий, углубка
проводилась с передовой скважиной.
Согласно требованиям правил безопасности при одновременной углубке
ствола и работе постоянного подъѐма, забой углубляемого участка ствола
шахты
должен
быть
изолирован
от
действующего
подъѐма
предохранительным устройством, которое должно отвечать следующим
требованиям:
– высокая надежность защиты углубляемых участков вертикальных
стволов от всех видов аварий, связанных с падением в стволы тяжелых тел
в течение всего времени выполнения углубочных работ;
– минимальные сроки сооружения и последующей разборки полков,
так как они непосредственно влияют на продолжительность углубки
стволов и строительство новых горизонтов.
В связи с отработкой запасов действующих горизонтов шахты
«Шерегешская» для вскрытия и подготовки к разработке нижележащих
горизонтов, «Скиповой» ствол необходимо углубить с отметки + 115 м. до
отметки – 85 м. Полная остановка предприятия на время проходки, монтажа
и армировки ствола могла повлечь за собой потери производственной
мощности рудника по добыче руды и массовое сокращение рабочих мест. В
связи с этим, на основании изучения специальной литературы, анализа
существующих способов углубки действующих шахтных стволов и видов
применяемых предохранительных устройств, сотрудниками кафедры СПСиШ
КузГТУ им. Т. Ф. Горбачѐва, совместно со специалистами проектной
организации ООО «СибГорКомплексИнжиниринг» была разработана и
внедрена новая конструкция предохранительного устройства (рис. 3).
Всероссийская научно-практическая школа
Роль молодых ученых в инновационном развитии регионов
1, 2 - наклонная отражательная стенка; 3, 4 - амортизирующий
элемент;
5, 6 - распределительно-утяжелительная бетонная
плита; 7, 8 - горизонтальные опорные балки; 9 - отбойная ниша; 10 вертикальная стена состоящая и опорных балок;
11 - разделительная стенка
Рисунок 3 – Клиновой предохранительный полок (Патент РФ
№120706)
Полок представляет собой две смещѐнных по высоте части, каждая
их которых имеет наклонную отражательную стенку 1, 2,
амортизирующий элемент 3, 4, буферную распределительноутяжелительную бетонную плиту 5, 6, горизонтальные опорные балки 7, 8.
Наклонная отражательная плоскость 1 нижней части полка входит в
отбойную нишу 9, а ряд опорных балок 10 образует вертикальную стенку,
удерживающую от смещения к центру ствола элементы нижней части
устройства. Разделительная стенка 11 соединяет обе части полка, тем
самым полностью перекрывая сечение [1].
Верхняя часть сооружения рассчитана на большую ударную
нагрузку и монтируется под отделением рудных скипов, а под отделением
меньших по емкости породных скипов монтируется нижняя часть.
Клиновой предохранительный полок работает следующим образом.
Неизбежная просыпь, а иногда и вся масса из рудного скипа падает на
металлический лист наклонной плоскости 2, скатывается по нему на
наклонную плоскость 1 и попадает в отбойную нишу 9. Просыпь из
породных скипов падает на наклонную плоскость 1 нижней части полка и
также скапливается в отбойной нише 9.
На основании того, что ударная нагрузка от изменения направления
движения в десятки раз меньше, чем при полном гашении кинетической
энергии падающих тел. Она передается через амортизирующие элементы на
буферные распределительно-утяжелительные плиты, а затем частично
передаются на опорные несущие балки, стенки ствола в верхней части
предохранительного полка и вертикальную стенку из опорных балок 10.
С целью снижения материальных и трудовых затрат, сокращения
сроков монтажа и демонтажа тем же авторским коллективом разработана
конструкция нижней части клинового предохранительного полка
сооружаемой под отделением породных скипов (рис. 4), которая включает
верхнюю наклонную плоскость 1 из металлического листа, буферную
распределительно-утяжелительную плиту 2, амортизирующий костер 3 так
же уложенный на опорные несущие балки 4, отбойную нишу5 и
вертикальную разделительную стенку 6 у оси ствола [2].
1- верхняя наклонная стенка; 2 - буферная распределительноутяжелительная бетонная плита; 3 - амортизирующий элемент; 4 - опорные
балки; 5 - отбойная ниша;
6 - разделительная стенка
Рисунок 4 – Клиновой предохранительный полок (Патент РФ
№133198)
Отличие заключается в том, что буферная плита 2, амортизирующий
костер 3, и опорные несущие балки 4 расположены в плоскости,
параллельной верхней наклонной плоскости 1.
Данный клиновой предохранительный полок работает следующим
образом. Породная просыпь из транспортных сосудов падает на верхнюю
наклонную плоскость 1 и скатывается по ней в отбойную нишу 5, из
которой удаляется.
Применение
предложенной
конструкции
клинового
предохранительного полка по оценке специалистов Горно-Шорского
филиала ОАО «Евразруда» позволило достигнуть следующих техникоэкономических показателей:
-снижена трудоемкость монтажа и демонтажа предохранительного
полка;
Всероссийская научно-практическая школа
Роль молодых ученых в инновационном развитии регионов
-сокращено время работы по возведению полка на 23 дня по
сравнению с запланированным сроком;
-за счѐт снижения материалоемкости, достигнута экономическая
эффективность в размере 400 тыс.руб.;
-обеспечена бесперебойная работа подъѐма и, тем самым, повышена
реальная прибыль предприятия 68 млн. руб;
-обеспечена стабильная работа предприятия до 2050 года.
Опыт эксплуатации предохранительных полков в процессе
реконструкции Горно-Шорского филиала ОАО «Евразруда» позволил
усовершенствовать
ранее
предложенную
конструкцию
предохранительного устройства (рис. 5). Оно так же состоит из двух
смещенных по высоте, но развернутых относительно друг друга на 180
частей, которые так же имеют наклонную отражательную плоскость 1, 2,
амортизирующий элемент 3, 4, буферную распределительнуюутяжелительную бетонную плиту 5 ,6 расположенную на горизонтальных
опорных балках 7, 8 [3].
Наклонные отражательные плоскости 1, 2 входят в отбойные ниши 9,
10, а ряды опорных балок 11, 12 образуют вертикальные стенки
удерживающие от смещений к центру ствола элементы частей полка.
Разделительная стенка 13 образована над верхней частью полка, а
разделительная стенка 14 соединяет обе части полка.
Аналогично, верхняя часть сооружения рассчитана на большую
ударную нагрузку и монтируется под отделением рудных скипов, а под
отделением меньших по емкости породных скипов монтируется нижняя
часть.