Вся електронна бібліотека >>>

Зміст книги >>>

 

ВИЩА ГІРНИЧА ОСВІТА

Шахтне і підземне будівництво


Розділ: Побут. Господарство. Будівництво. Техніка

 

Частина 2. ТЕХНОЛОГІЯ БУДІВНИЦТВА ВЕРТИКАЛЬНИХ СТВОЛІВ ШАХТ

АРМУВАННЯ СТВОЛІВ

 

 

Армування стволів включає в себе роботи по установці розстрілів, навішування провідників, пристрою сходового відділення, монтажу трубопроводів і прокладання кабелів.

При будівництві стволів застосовують два типу армування - жорстку і гнучку. Жорстка армування ( 7.8, а) складається з розстрілів (горизонтально покладених балок) і провідників (вертикально підвішених балок до провідників). Гнучка армування складається з канатних провідників, відбійних канатів, пристроїв для закріплення і натягу канатів.

Найбільшого поширення набула жорстка армування з поздовжніми, консольними або розпірною-консольними розстрілами (див. 7.8, б).

Розстріли поділяють на головні, допоміжні та помилкові. Головні розстріли закладаються обома кінцями на кріплення стовбура, допоміжні-одним кінцем закладаються в кріплення, а іншим кріпляться до головному розстрілу. Помилкові розстріли встановлюють між парними провідниками для додання їм жорсткості.

Головні і допоміжні розстріли встановлюють в одній площині, і вони утворюють ярус армування. Відстань між ярусами по глибині стовбура називають кроком армування. На розстрілах кріплять провідники і монтують полиці сходового відділення. Крок армування залежить від типу підйомних судин, швидкості їх руху по стовбуру і приймається кратним довжині однієї ланки провідників: при рейкових провідниках - 3,125 або 4,168 м, при провідниках коробчатого профілю - 4 м, при дерев'яних провідниках - 3 м.

Розстріли в більшості випадків виготовляють з металевих балок двотаврового профілю №20-36М (головні розстріли) і № 14- 18В (допоміжні розстріли), зварних коробчатих профілів або куточків, а також з сталевого листа товщиною 10-12 мм. Розміри розстрілів з швелера (220 х 82) - (360 х 110) мм, з куточків (135 х 80) - (212 х 125) мм, з сталевого листа (186 х 80) - (240 х 105) мм

Для зниження аеродинамічного опору руху повітря в глибоких стовбурах на розстріли встановлюють обтічники конусоподібної форми.

В зарубіжній практиці глибоких стовбурах застосовують залізобетонні розстріли овальної форми з розмірами 130 х 585 мм

Дерев'яні розстріли використовують на допоміжних стовбурах і шурфах з дерев'яним кріпленням. Їх виготовляють з дощок розмірами 200 х 200 або 200 х 250 мм.

 

 

Головні розстріли для зручності їх установки в лунки виконуються складеними з двох нерівних частин. Довгу частину приймають на 50-60 см коротше діаметра стовбура в світлі. Стики розстрілів скріплюють зварюванням або за допомогою накладок і болтів.

При армуванні стовбурів в останні роки застосовують анкерне кріплення розстрілів. Вузол кріплення розстрілу коробчатого профілю показаний на 7.9, а, де опорну плиту / з анкерами 2 і опорної полицею 3 жорстко кріплять до бетонної стінки ствола. Опорна полку посилена косинками 4, а розстріли 5 електрозварюванням приварюють до полиці 3.

При цьому кріплення анкери працюють на динамічну навантаження і повинні мати таку конструкцію, яка забезпечувала б мінімальне зміщення замку в бетоні. Найбільш придатними для цих умов є анкери типу УШС з розпірним замком (див. 7.9, б). Анкер складається з сталевого стрижня / діаметром 30 мм, ступеневої клина 2, опорної шайби 3 і гайки 4. Стрижень має багатоступінчасті виїмки, які входять виступи клину 2, і розпирається в бетоні.

Максимальне зусилля висмикування такого анкера становить близько 12 • 104 н.

У зарубіжній практиці для кріплення розстрілів застосовують клейові анкери типу Ц (див. 7.9, в). Використовують також кріплення розстрілів на закладних деталях, коли в кріплення при бетонуванні закладають вкладиші (коротиші) решт розстрілів, а потім приварюють до них самі розстріли.

Жорстка армування з поздовжніми розстрілами має ряд недоліків, а саме: значна трудомісткість при її монтажі, висока металоємність, високий аеродинамічний опір, захаращення перерізу стовбура на 10-20% від площі світла. Витрата металу на армування стовбура завглибшки до 1000 м складає 1200-1500 т.

Для зниження витрати металу і зменшення аеродинамічного опору, а також вивільнення перерізу стовбура останнім часом стали застосовувати армування з консольними і консольно-розпірними розстрілами (див. 7.8, б). Консольно-розпірні розстріли володіють високою міцністю і жорсткість, що забезпечує можливість високих швидкостей руху підйомних судин по стовбуру.

Розстріли виготовляють з двотаврових балок № 18В, зварених під кутом 90°, або з куточків 200 х 125 х 12 мм, їх розташовують попарно і міцно закладають у бетонну кріплення.

Застосування консольно-розпірних розстрілів дозволяє за порівняно з армуванням поздовжніми розстрілами скоротити витрату металу в два рази, розрідить центральну частину перерізу стовбура, що забезпечує зниження аеродинамічного опору в 3-4 рази.

В даний час в глибоких стовбурах впроваджують так звану безрасстрельную малоярусную армування. У конструкції такої армування передбачають кріплення провідників на демпферных канатах, які, в свою чергу, кріплять на жорстких консольних упорах, забитих у кріплення стовбура. Такий крок армування становить 2-2,5 м. Провідники мають фігурний профіль у вигляді «хвоста» з фіксованою піддатливістю. Рух підйомних посудин з провідниками здійснюється з допомогою роликових пристроїв. Натяг демпферных канатів складає 200, 500, 1000 кН.

У всіх видах армування для забезпечення довговічності експлуатації розстрілів на них наноситься антикорозійне покриття, противостоящее агресії водовоздушной середовища.

Провідники призначені для спрямування руху підйомних судин по стовбуру. Жорсткі провідники виготовляють з залізничних рейок і металевих балок коробчатого профілю. У допоміжних стовбурах невеликий глибини при незначних швидкостях підйому, головним чином для кліткових підйомів, застосовують дерев'яні провідники.

Рейкові провідники використовують в основному в скіпових підйомах і виготовляють із рейок типу Р-38, Р-43, Р-50 довжиною 12,5 і 25 м.

До недоліків рейкових провідників відносять нерівномірне розподіл маси в перетині рейки, внаслідок чого момент інерції щодо осей х-х і у-у різний, і це зумовлює великий поздовжній вигин при русі підйомних судин і втрату стійкості, крім того, профіль перерізу рейок не забезпечує можливості використання роликових направляючих.

В даний час більш широке застосування знаходять гнуті і зварні провідники коробчатого профілю розмірами 160 х 160 х 12 мм, 180x180x16, 200x200x16 і 220x220x16 мм (висота х ширину товщина). Зварні провідники виготовляють з куточка відповідного профілю, а гнуті З-подібної форми розміри 180 х 180 х 55 х 10, 200 х 200 х 75 х 10 і 220 х 220 х 75 х 10 мм з сталевого листа (ширина х висота х зазор між краями гнутого листа х товщина листа). Провідники гнуті З-подібної форми порівняно з рейковими мають значно ббльшую жорсткість, що дозволяє збільшити відстань між ярусами розстрілів, використовувати роликові напрямні і збільшити швидкість руху судин. Такі провідники менш трудомісткі у виготовленні за порівняно зі зварними провідниками з куточків і мають меншу металоємність.

Розташування провідників щодо підйомних судин буває лобове - по торцях кліті (скіпа) і бічне - по довгій стороні кліті; одностороннє-два провідника на одній стороні підйомного судини і двостороннє - провідники по обидві сторони підйомного судини.

Вибір схеми розташування провідників залежить від типу підйомних судин (скіпи, кліті), їх розмірів у плані, схеми розтину родовища (одногоризонтное, многогоризонтное при крутому падінні пластів або рудних жил тощо) і швидкості підйому.

Загальними вимогами до всіх типів армування є жорсткість її конструкції і надійність роботи.

Кріплення провідників до розстрілів в залежності від їх типу і профілю може бути різним. Так, рейкові провідники кріплять до розстрілів з двотаврових балок скобами Бріара ( 7.10, а), одинарні провідники - скобами СОЛ (скоби односторонні легені). Коробчаті провідники кріплять до розстрілів болтами Т-подібної форми.

Завдяки такому з'єднанню удар пом'якшується при проходження підйомних судин через стик.

Дерев'яні провідники до розстрілів кріплять болтами з потайними головками.

Стиковка провідників може бути здійснена безпосередньо на розстріл або між ярусами розстрілів. У першому випадку торці провідників розміщують в середині висоти балки розстрілу, при цьому підстави (полиці) рейкових провідників встановлюють в поглибленнях (лежках) на розстріли. При наявності парних провідників стиковку виконують на різних ярусах розстрілів.

На стику між провідниками залишають температурний зазор в 5 мм. Для надійності стику, а також для зручності монтажу провідників в яблуці торця рейки роблять отвір діаметром 12-16 мм, глибиною 50-70 мм, в яке вставляють металеву шпильку. Для підвищення поздовжньої жорсткості провідників між ними в проміжку між ярусами розстрілів встановлюють неправдиві розстріли, що дозволяє збільшити швидкість руху підйомних посудин.

Коробчаті провідники зазвичай стикуються між ярусами розстрілів і з'єднуються сталевими полосами або куточками, привареними до одному з провідників.

Дерев'яні провідники стикуються на рівні розстрілів прямий врубкой (зубом), косим зубом або стиком з дерев'яною накладкою і болтами з потайною головкою.

Одночасно з монтажем розстрілів і провідників у стволі обладнують сходове відділення. Відстань між полицями сходовими приймають кратним відстані між ярусами розстрілів (кроці армі-повань). При рейкових провідниках відстань між сходовими полицями вибирають рівним 6250 мм, при коробчатих провідниках - 4000 мм, але не більше 8000 мм, при дерев'яних - 3000-4000 мм Сходові полиці роблять з рифленого сталевого листа товщиною 4-6 мм, привареними до розстрілів. Сходи встановлюють із нахилом до полку під кутом 80°. В полицях роблять отвори (лази) з розмірами 700 х 600 мм для проходу людей. Сходи ( 7.11, а) роблять металевими або дерев'яними шириною не менше 400 мм з відстанню між сходинками не більше 400 мм (див, 7.11, б). Відстань від основи сходи до вертикальної стінки відділення повинно бути не менше 600 мм Над кожним полком сходи мають виступати на 1 м або в кріплення стовбура вище полку необхідно закладати скоби для підйому по ним. Сходове відділення шиється від підіймального та трубокабельного дошками чи металевою сіткою.

У глибоких стовбурах (глибиною більше 700-800 м) доцільно замість сходового відділення передбачати постійний аварійний підйом.

Для прокладання трубопроводів і кабелів по стовбуру передбачають спеціальне трубокабельное відділення, яке розташовують поряд з сходовим відділенням. Трубопроводи можна кріпити до розстрілів за допомогою хомутов, що встановлюються через 6-12 м по висоті, кронштейнів і хомутів, що зашпаровуються в кріплення стовбура.

Кріплення кабелів виконують на розстріли за допомогою конусних затискачів або затискачів, що зашпаровуються в кріплення стовбура. Затискач встановлюють через 6-8 м.

Гнучка армування. Як зазначалося раніше, гнучку армування з канатними провідниками застосовують у допоміжних стволах з поперечним перерізом у вигляді кола, клетевым підйомом і відносно невеликий глибини (до 500-600 м).

Гнучка армування складається з канатних провідників, по яким переміщуються підйомні посудини /, відбійних канатів 2, оберігають підйомні посудини від зіткнення, і натяжних пристроїв в копрі і зумпфе. Діаметр канатів 30-45 мм. Відбійні канати мають таку ж конструкцію і діаметр не менше 40 мм з п'ятикратним запасом міцності. Натяг канатів- 10-20 кН на кожні 100 м довжини каната. Для руху підйомних посудин з канатним напрямних 3 на корпусі судин по чотирьох кутах кріпляться напрямні муфти зі змінними вкладишами з бронзи.

При використанні гнучкої арматури забезпечується плавне рух підйомних посудин, що особливо важливо при великій швидкості підйому, зменшується аеродинамічний опір повітряному струмені. Основним недоліком гнучкої арматури є необхідність збільшення перерізу стовбура на 0,5-1 м (діаметр у просвіті) для забезпечення нормативних зазорів між підйомним посудиною і кріпленням з-за значних коливань судин у процесі рухи.

Підготовчі роботи перед армуванням ствола. До початку робіт з армування виконують підготовчі роботи, які включають в себе наступні заходи: підготовка елементів армування - розстрілів, провідників, затискають скоб, елементів сходового відділення, труб, кабелів, полків, кріпильного матеріалу і т.п.

Елементи армування перевіряють з допомогою шаблонів і контрольної зборки на стендах. Потім їх маркують і укладають в штабеля порядку черговості використання. Труби відчувають допомогою оп-рессовки. Далі в копрі демонтують розвантажувальний верстат, верхній приймальний майданчик, переобладнують подшкивную майданчик, переставляють шківи так, щоб монтажна люлька й елементи армування проходили між встановленими розстрілами, переобладнують нульову раму у відповідності з розташуванням у стовбурі розстрілів і обладнання для армування. Безпосередньо в стовбурі демонтують і видають на поверхню всі прохідницьке обладнання, вентиляційні та водовідливні труби, бетонопровод, труби стисненого повітря, насоси та ін Одночасно піднімають в стовбурі підвісний полиць і переобладнують його для роботи з армуванню. Здійснюють контрольну зйомку профілю стін стовбура, складають поздовжній розріз і суміщений план поперечних перерізів стовбура.

За результатами маркшейдерської сітки уточнюють, а при необхідність і коригують проект армування. У стовбурі встановлюють перший контрольний ярус розстрілів, за яким з допомогою схилом і шаблонів контролюють установку елементів армування по всьому стовбуру.

Перед початком робіт з армування складають проект виробництва робіт (ППР), який включає в себе технологічні схеми виробництва армування, план розміщення обладнання, графік організації робіт, заходи щодо заготівлі елементів армування, заходи щодо безпеки робіт і т.п. Тривалість підготовчих робіт становить від 15 до 30 днів.

Виробництво робіт з армування. В залежності від черговості робіт по установці розстрілів і навішуванні провідників армування стволів може бути виконано з послідовною, паралельною і суміщеною технологічними схемами.

При послідовній схемі встановлення розстрілів і наважку провідників здійснюють послідовно на всю глибину стовбура або на ділянках, кратних довжині ланки провідника. Встановлення розстрілів ведуть зверху вниз одночасно з обладнанням сходового відділення, а потім знизу вгору або зверху вниз навішують провідники. Роботи по установці розстрілів виконують з двоповерхового підвісної полку ( 7.13), в якому відстань між поверхами відповідає відстані між ярусами розстрілів (кроку армування). На нижньому поверсі полку ведуть підготовку лунок під розстріли (якщо вони не були заготовлені заздалегідь при зведенні кріплення стовбура) або буріння свердловин під анкери при кріпленні розстрілів анкерами. При тюбінгового кріплення свердлять отвори у фланцях тюбінгів.

Розмітку лунок або свердловин здійснюють з допомогою шаблонів. Глибина загортання розстрілів повинна бути не менше висоти розстрілу або приймається рівній 2/3 товщини стінки кріплення. Для механізації робіт по довбання лунок в ЦНИИПодземмаше розробили верстат СБЛ (верстат буріння лунок), який складається з трьох пневмоударников з коронками діаметром 200 мм, розташованих один над іншим, що дозволяє бурити лунки розмірами 200 х 570 мм і глибиною до 600 мм.

На верхньому поверсі полку встановлюють розстріли, перевіряють правильність їх положення шаблонами, косинцями, схилами та рівнями. Для вирівнювання розстрілів у горизонтальному положенні в лунки закладають сталеві підкладки різної товщини.

Спуск головних розстрілів здійснюють на канаті прохідницької підйомної установки. На кінці каната кріплять сережку з болтами для кріплення. Розстріл за вушка підвішують до сережці і кріплять болтами. Вушка роблять на відстані, рівній 1/3 довжини від розстрілу його кінця. Завдяки такий підвісці розстріл можна вільно повертати і заводити в лунку. Заводку розстрілів в лунки і їх закладення бетоном виконують на верхньому поверсі полку. Короткі допоміжні розстріли спускають в баддях.

Сходове відділення обладнують відразу після установки всіх розстрілів ярусу.

Тривалість установки розстрілів і монтажу сходового відділення займає близько 50-60 % загального часу армування. Швидкість армування в залежності від типу армування коливається від 7 до 16 м/сут.

По закінченні робіт по установці ярусів розстрілів на всю глибину стовбура підвісний полиць в нижній частині стовбура розбирають і по частинах видають на поверхню. Потім приступають до навішуванні провідників знизу вгору або зверху вниз з трьох-чотириповерхових колисок ( 7.14), на кожному поверсі яких працюють по одному монтажникові. Провідники опускають у стовбур по одному і встановлюють на раніше змонтовані провідники (при монтажі знизу вгору). Стиковку провідників виконують за допомогою шпильок, які вставляють в отвір у яблуці торця рейки (при рейкових провідниках).

Міжповерхові полиці люльки / розташовані на відстані, дорівнює кроку армування, а між полицями встановлюють сходи 2. Сходові лази на полицях зміщені щодо один одного і перекриті лядами. На верхньому поверсі люльки встановлений поворотний кран 3, з допомогою якого провідники підводяться до місця установки і кріпляться до розстрілів. Спуск провідників так ж, як і розстрілів, здійснюють на канаті підйомної установки, підвішуючи їх на сережці або причіпному пристрої 4.

Люльку підвішують на канаті тихохідної лебідки, число люльок визначається типом армування і розмірами перерізу стовбура. У стовбурах діаметром 5-6 м підвішують одну люльку, при ббльших діаметрах - дві, три.

Тривалість навішування провідників становить 7-9 % загального часу армування ствола при середній швидкості навішування 60-70 м/добу.

Армування стволів за паралельною схемою передбачає одночасне ведення робіт по установці розстрілів, обладнання сходового відділення, навішування провідників та прокладання трубопроводів і кабелів. Роботи по встановлення розстрілів виробляють з підвісного триповерхового полку, а наважку провідників та монтаж трубопроводів - з багатоповерхових колисок. Ці роботи можна здійснювати зверху вниз або знизу вгору на всю глибину стовбура. Технологія виконання окремих операцій по армуванню аналогічна технології в попередній схемі.

При паралельній схемі забезпечується більш висока швидкість армування у порівнянні з послідовною схемою, потрібна чітка організація робіт у стволі і на поверхні.

Схема суміщеного армування ( 7.15). Вона характеризується тим, що встановлення розстрілів і наважку провідників ведуть одночасно з підвісного двоповерхового полку зверху вниз на ділянці одного кроку армування. При цьому оброблення лунок здійснюють на нижньому поверсі полку (фаза /), а установку розстрілів і наважку провідників - на верхньому одночасно з веденням робіт на нижньому поверсі (фаза //). Нижні кінці провідників пропускають через отвори в поверхах підвісної полку (фаза ///). Після установки розстрілів і навішування провідників на одному кроці армування полиць опускають на наступний горизонт розстрілів і т.д.

Відсутність колисок при цій схемі спрощує переобладнання стовбура перед армуванням. Однак обмеженість при роботах по установці розстрілів, навішування провідників, монтажу сходового і трубокабельного відділення на обмеженій площі одного поверху полку викликає додаткові труднощі. Крім того, скрутність при роботах створює можливість для ударів опускається полку по провідникам, внаслідок чого можуть зміститися тільки що забиті розстріли.

Армування стволів одночасно з проходкою ( 7.16). Цю схему застосовують при будівництві глибоких стволів. Встановлення розстрілів здійснюють зі спеціального підвісної полку, що знаходиться на висоті 30-40 м від вибою. На нижньому поверсі полку обробляють лунки, а на верхньому - встановлюють і закріплюють розстріли. Встановлення розстрілів зазвичай поєднують з бурінням шпурів у вибої. Провідники навішують після посування вибою на довжину ланки провідників (8 - 12,5 м). Одночасно з наважкою провідників монтують сходове відділення, прокладають всі необхідні для проходки трубопроводи та кабелі. У цьому разі виключається необхідність їх підвіски на канатах і скорочується число прохідницьких лебідок.

При використанні цієї схеми всі роботи по проходці і армування ствола повинні бути строго ув'язані між собою і складати єдиний прохідницький цикл.

При армуванні ствола одночасно з проходкою зменшується тривалість перехідного періоду від будівництва стовбура до проведення горизонтальних виробок на 6-7 місяців і спрощується обладнання підйому на поверхні. Однак при цій схемі значно знижується середня швидкість будівництва стволів (до 30-40 м/міс).

Зіставляючи розглянуті схеми армування стволів, слід зазначити, що послідовна схема є найбільш простий з точки зору організації робіт і їхньої безпеки, але вона не забезпечує достатніх швидкостей армування, що особливо важливо для глибоких стволів.

Поєднану схему армування застосовують в ос-

новному для глибоких стволів,

коли важливим чинником є

ється скорочення часу

перехідного періоду, однак

роботи при цьому значно

ускладнюються і вимагають чет

кої організації.

Вибір схеми армування ствола залежить від конкретних організаційно-технологічних умов і обумовлюється витратами часу і коштів.

 

До змісту книги: ГІРСЬКЕ СПРАВА: Шахтне і підземне будівництво

 

 Дивіться також:

 

Будівельні машини Обладнання для виробництва залізобетонних виробів Будівельні машини Крани для будівництва мостів Монтаж трубопроводів Вантажні автомобілі Будівельні машини та їх експлуатація