Совершенствование конструкций армировки вентиляционных стволов угольных шахт и рудников

This article analyzes the problems of joint work of lining and mine shaft equipment of ventilation shafts of coal mines. It was found that the rationale for design decisions mine shaft equipment with shotcrete ventilation shafts and monolithic concrete lining, allowing to reduce construction and maintenance is very important. There was a scientific novelty of the research in this area.

Значительный вклад в решение задач, связанных с исследованием аспектов совместной работы крепи и армировки вертикальных стволов внесли И.В. Баклашов, Н.Г. Гаркуша, И.Е. Долгий, И.Б. Доржинкевич, О.А. Зале- сов, И.Г. Косков, В.К. Куриленко, В.В. Левит, И.Г. Манец, И.А. Мартыненко, А.Ю. Прокопов, М.С. Плешко, С.Г. Страданченко, Р.А. Тюркян, Н.Н. Фотиева, А.А. Храмов, Ф.И. Ягодкин и многие другие ученые.

Анализ современных работ этих ученых сделать следующие выводы:

• 1.    В соответствии с рекомендациями действующих нормативных документов в вертикальных стволах, сооружаемых в устойчивых породах, следует 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 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 набрызгбетонной крепью.

• 2.    Наиболее перспективной областью применения облегченных видов набрызбетонной крепи и жесткой армировки являются вентиляционные стволы диаметром 4,5 - 6,0 м, пройденные в благоприятных горно-геологических условиях и оснащенные клетевым или вспомогательным подъемом небольшой интенсивности.

• 3.    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.

• 4.    Технико-экономические показатели монтажа, эксплуатации и ремонта вертикальных стволов во многом определяются надежностью узлов

• 5.    Армировка вертикальных стволов находится под одновременным влиянием коррозионного и механического износа, деформаций крепи и породного массива, температурных деформаций. Данные негативные воздействия значительно снижают сроки безремонтной работы конструкций и вызывают необходимость поиска новых технических и технологических решений. К наиболее перспективном из них можно отнести дальнейшее развитие безрасстрельных схем армировки и анкерных узлов крепления, применение конструкций с выравненной поперечной жесткостью проводников, а также внедрение бесстыковой армировки на основе положительного опыта эксплуатации железных дорог.

крепления армировки. Преимущества по основным параметрам имеют анкерные узлы крепления, однако задача радиального регулирования положения элементов армировки в горизонтальной плоскости при применении набрызгбетонной крепи остается нерешенной. Типовые регулируемые узлы также характеризуются низкой ремонтопригодностью.

На основании сделанных выводов сформулирована основная цель диссертационного исследования автора: обоснование конструктивных решений армировки вентиляционных стволов с набрызгбетонной и монолитной бетонной крепью, позволяющих уменьшить строительные и эксплуатационные затраты в угольных шахтах и рудниках.

Идея работы: повышение эффективности конструкций армировки достигается применением независимого крепления протяженных звеньев проводников к крепи ствола на анкерных консолях, геометрические параметры и переменный шаг установки которых определяются с учетом технологических отклонений контура набрызгбетонной крепи от проектного положения.

Задачи исследований:

• -    разработка конструкций и схем безъярусной армировки вентиляционных стволов;

• -    анализ напряженно-деформированного состояния армировки вентиляционных стволов при различных видах нагрузок и воздействий;

• -    разработка методики проектирования армировки вентиляционных стволов.

Научная новизна выполненных исследований:

• 1.    Выявлены основные влияющие факторы и установлены зависимости для определения геометрических параметров анкерных опор безъярус-ной армировки в стволах с набрызгбетонной крепью.

• 2.    Выявлены закономерности изменения напряженно-деформированного состояния узлов крепления безъярусной армировки при различных параметрах конструктивных элементов узлов, набрызгбетонной крепи и окружающих ствол горных пород с учетом влияния технологических отклонений крепи.

• 3.    Разработан алгоритм проектирования безъярусной армировки с переменным шагом, учитывающий влияние отклонения контура набрызгбе-тонной крепи от проектного положения и влияние температурных деформаций протяженных звеньев проводников.