Лекция Формы и размеры сечений стволов и факторы, влияющие на них
план-конспект занятия на тему

Лекция

Формы и размеры сечений стволов и факторы, влияющие на них. Унифицированные сечения.

1. Анализ существующих форм поперечного сечения вертикальных стволов.
2. Оборудование и элементы армировки, размещаемые в сечении ствола.
3. Факторы, определяющие размеры поперечного сечения вертикального ствола.
4. Методика определения размеров сечения вертикального ствола.
5. Унифицированные сечения стволов.

Вертикальные стволы наиболее часто имеют круглую, прямоугольную форму сечения, реже криволинейную, эллиптическую и прямоугольную с выпуклыми короткими сторонами.

В зависимости от назначения и расположения оборудования ствол разделяется на отделения, количество которых обычно колеблется от трёх до пяти и сравнительно реже больше. Материал для крепления ствола выбирают в зависимости от формы сечения; так, при прямоугольной форме ствола для крепления его в большинстве случаев используют дерево, реже металл или железобетон; при круглой, криволинейной и эллиптической формах ствола используют бетонную, кирпичную и бетонитовую крепи. Для крепления стволов круглой формы используют железобетонные и металлические тюбинги.

Для размещения оборудования наиболее рационально используется сечение прямоугольной формы. Для одной и той же полезной площади сечения ствола соотношение между всей площади сечения и полезной его площади обычно составляет:

- для стволов прямоугольной формы сечения ........................ 1,0

- для стволов криволинейной формы сечения ..................... 1,22

- для стволов эллиптической формы сечения ........................ 1,27

- для стволов круглой формы сечения ........................... 1,30

Стволы криволинейной и эллиптической формы используют при реконструкции стволов, при замене деревянной крепи каменной или бетонной, при расширении ствола, когда желательно сократить объем работ по выемке породы.

Выбранная форма сечения должна быть удобной для проходки ствола, технически пригодной для эксплуатации и экономически эффективной по затратам.

При выборе формы ствола необходимо учитывать следующие основные факторы: прочность, плотность и водоносность пород, срок службы и назначения ствола, а также материал крепи.

Прямоугольную форму сечения целесообразно использовать в породах плотных, крепких и средней крепости для шахт, срок службы которых до 10-15 лет, поскольку деревянные крепи, особенно в стволах с исходящей вентиляционной струёй после 10-15 лет работы требуют ремонта или полной замены.

Недостатками прямоугольной формы являются: трудность высечки углов, особенно в крепких породах, возможность значительной деформации крепления при наличии слабых и неустойчивых пород; водопроницаемость деревянных и металлических крепей.

Круглая форма по сравнению с другими формами обеспечивает наибольшую устойчивость ствола. Крепи стволов круглой формы (монолитный бетон, бетониты, кирпич, железобетонные и металлические тюбинги) лучше сопротивляются давлению пород, которое в этом случае распределяется более равномерно; более долговечны, огнестойки, а также не требуют больших затрат на ремонт по сравнению с деревяннми в тех же условиях. Кроме того, круглые стволы имеют меньший коэффициент аэродинамического сопротивления (исключая стволы, закреплённые железобетонными тюбингами).

Круглую форму целесообразно принимать для стволов со сроком службы более 15 лет.

Шахтные стволы оснащаются мощными подъёмными установками, состоящими из подъёмной машины, канатов и подъёмных сосудов. Подъёмные сосуды — скипы и клети — перемещаются по стволу между специальными направляющими — «проводниками». Скип представляет собой открытый сверху сосуд прямоугольной формы. Для загрузки скипов ниже уровня откаточных выработок сооружается бункер, снабжённый люковым затвором. Разгрузка скипов на поверхности осуществляется их опрокидыванием. Скипы применяют для подъёма сыпучих материалов (полезного ископаемого или породы).

Во вспомогательных стволах обычно используют клетевые подъёмы. В клеть помещается вагонетка с породой и после подъёма клети вагонетка откатывается к месту разгрузки. В клетях осуществляется также спуск-подъем людей и материалов, что в скипах делать запрещено.

Размеры поперечного сечения ствола определяются после выбора подъёмного оборудования, которое будет смонтировано в стволе в процессе его эксплуатации. Для этого необходимо знать прогнозируемую производительность шахты в период максимального развития горно-добычных работ. С этой целью на стадии проектирования составляется план-график производства работ и погоризонтные планы горных выработок. По плану-графику устанавливается период максимального развития горно-добычных работ на месторождении и для этого периода определяется требуемая производительность подъёма.

Лестничные отделения должны предусматриваться во всех стволах, за исключением случая, когда два ствола расположены рядом, и в одном из них подъем оборудован двумя независимыми подъёмными машинами.

Лестничное отделение ствола шахты должно отделяться от подъёмного сплошной перегородкой. Толщина отшива лестничного отделения составляет 50мм. Ширина лазов лестничного отделения должна быть не менее 0,6м, длина — не менее 0,7м и лазы не должны находиться друг под другом. Исходя из этих требований, минимальная ширина лестничного отделения должна быть 1200мм, длина площадки лестничного отделения принимается равной 1400—1500мм. Наименьшее расстояние от основания лестницы до крепи выработки должно составлять 0,5м, угол наклона лестниц — 80°, ширина их — минимум 0,4м, а расстояние между лестничными площадками (полками) не должно превышать 6м.
В стволах, закрепленных бетоном, устанавливают металлические расстрелы из специального коробчатого профиля или двутавра, а при креплении деревом расстрелы делают из брусьев сечением 150x200 или 180x220 мм.

Максимально допустимые зазоры между подъёмным сосудом и крепью составляют 150мм при металлических проводниках и 200мм — при деревянных.

Определение размеров сечения ствола проводят графически с учётом размеров подъёмных сосудов и другого оборудования, их расположения, а также величины зазоров между оборудованием и креплением ствола, регламентируемых ПБ.

Для этого на чертеже в масштабе изображают все площади, которые занимают подъёмные сосуды, лестничные отделения, трубы и армировку с учётом зазоров между ними и расстрелами или креплением ствола.

Площадь сечения ствола, полученная графически, проверяется по условиям проветривания. При этом учитывается необходимое количество воздуха и скорость движения вентиляционной струи. Скорость движения вентиляционной струи не должна превышать норм, установленных Правилами безопасности.

Размеры подъёмных сосудов определяются в зависимости от годовой производительности шахты, назначение подъёмных установок и общей организации работ.

В угольной и горнорудной промышленности используются типовые сечения стволов. В угольной промышленности типизированы стволы шахт круглой формы сечения диаметром от 4,5м до 8,0м с увеличением диаметра через каждые 0,5м.

Вопросы для самоконтроля:

1. Выполните анализ существующих форм поперечного сечения вертикальных стволов.
2. Перечислите оборудование и элементы армировки, размещаемые в сечении ствола.
3. Приведите факторы, определяющие размеры поперечного сечения вертикального ствола.
4. Рассмотрите методику определения размеров сечения вертикального ствола.
5. Охарактеризуйте  унифицированные сечения стволов.

Литература:

5.  Ю.С.Корженок, Я.Н.Мисенчук."Проходка и углубка…" Донецк, 1993.- 318с

С. 6 – 8