- •Содержание
- •Введение
- •Исходные данные
- •1. Расчёт несущей способности сборно-разборного предохранительного полка
- •1.1. Общие сведения
- •1.2. Устройство и принцип работы сборно-разборных предохранительных полков
- •1.3. Расчет несущей способности сборно-разборного предохранительного полка
- •1.3.1. Определение параметров подъемных сосудов и ствола
- •1.3.2. Выбор типоразмера сборно-разборного предохранительного полка и его параметров
- •1.3.3. Определение параметров распределительного-утяжеляющего блока
- •1.3.4. Определение параметров амортизирующего устройства
- •1.3.5. Определение нагрузок на предохранительный полок
- •1.3.6. Определение усилий, действующих на арки несущей конструкции предохранительного полка
- •1.3.7. Определение опорных реакций арки
- •1.3.8. Определение максимального изгибающего момента и продольной силы, действующих в сечении «с»
- •1.4. Проверочный расчет несущей конструкции предохранительного полка
- •2. Породный предохранительный целик
- •2.1. Общие сведения
- •2.2. Расчет несущей способности породного предохранительного целика
- •2.3. Технология ликвидации породных целиков
- •Список литературы
Исходные данные
Тип ствола: клетевой
Номер сечения ствола: V
Глубина ствола, м: 1080
Клеть на вагонетку ВГ-1,6
Число этажей клети 1
Объёмный вес породы целика, т/м3: 2,70
Модуль упругости , МПа:
- Параллельная слоистость : 2,67
- Перпендикулярная слоистость : 1,87
Коэффициент Пуассона, : 0,20
Предельное касательное напряжение пред, МПа: 14,2
1. Расчёт несущей способности сборно-разборного предохранительного полка
1.1. Общие сведения
Предохранительные полки (ПП) представляют собой специальные инженерные сооружения, предназначающиеся для восприятия мощных ударных нагрузок от аварийных падений подъёмных сосудов и транспортируемых в них грузов.
Предохранительные полки делятся на сплошные, перекрывающие все сечение ствола, и на полки, перекрывающие часть ствола. На сооружение отдельных конструкций полков расходуется до 100-200 т металла и до 100 м3 леса.
Из многочисленных конструкций ПП наиболее эффективным является сборно-разборный предохранительный полок конструкции кафедры шахтного строительства Уральского государственного горного университета. Он отличается следующими достоинствами: малая конструктивная высота, возможность многократного использования несущих конструкций полка, универсальность, не значительные затраты средств и времени на монтаж и демонтаж полка.
1.2. Устройство и принцип работы сборно-разборных предохранительных полков
Полок представляет собой конструкцию заводского изготовления и рассчитан на многократное использование при общем сроке эксплуатации не менее 20-25 лет. Полок может применяться при углубке стволов любых диаметров и глубин, оборудованных как одно, так и многоканатными подъёмами с любыми типами подъёмных сосудов.
Основным параметром сборно-разборных ПП является их несущая способность, измеряемая максимальной величиной кинетической энергии ударных нагрузок, на восприятие которых они рассчитываются.
Для эффективного использования полков в различных горнотехнических условиях предусмотрен параметрический ряд полков, включающий несколько типоразмеров, каждый из которых при определенных значениях его несущей способности и максимальной массы падающих тел может применяться в стволах любой Формы и размеров поперечного сечения (таблица 1).
Полок состоит из несущей конструкции, распределительно-утяжеляющего блока, амортизирующего устройства, а также гидроизоляционного и монтажного перекрытий.
Несущая конструкция полка представляет собой круговой свод (купол), выполненный из установленных параллельно друг другу двухшарнирных арок. Арки собираются из отдельных секций, изготовленных из литой стали. Каждая арка включает 1-4 (в зависимости от диаметра перекрываемого ствола) основные секции, а также две опорные секции и две опоры ящичного типа. Основные секции соединяются между собой и с опорными секциями при помощи соединительных элементов (накладок), стягиваемых болтами. Опорные секции шарнирно соединены
с опорами. Опоры соединены с бетонной крепью ниши анкерными болтами. Арки соединены между собой болтами-шпильками, что обеспечивает их совместную работу.
Таблица 1
Показатели |
Типоразмер полка |
|
I |
II |
|
Несущая способность полка, МДж Диаметр ствола в свету, м Максимальная масса падающих тел, т Максимальная высота падения тел, м Конструктивная высота полка (от монтажного до гидроизоляционного перекрытия), м Масса металлоконструкций полка, т |
150 4,0-8,5 12-20 1000-600
6-8 60-90 |
250 4,5-8,5 20-25 1300-900
6,5-8,5 70-110 |
Поверх несущей конструкции полка в пределах отделений подъемных сосудов и противовесов располагают распределительно-утяжеляющий блок, изготавливаемый, как правило, в виде железобетонной плиты соответствующей формы.
На распределительно-утяжеляющем блоке устанавливаются амортизирующие устройства, отдельно для каждого подъемного отделения ствола, рассчитанные на центральное нагружение. Устройства выполняются в виде клеток из сосновых брусьев, соединенных между собой скобами.
Над амортизирующим устройством располагают гидроизоляционное устройство, защищающее полок от обводнения и заиливания. Оно выполняется в виде перекрестного настила из двух рядов брусьев с трехслойным рулонным покрытием между рядами. Сверху брусья перекрываются стальными листами толщиной 2-3мм. Перекрытие опирается на амортизирующее устройство.
При перекрытии предохранительным полком части сечения ствола полок имеет ограждающую стенку, как и у полков других конструкций, для защиты углубочного отделения от возможного падения в него фрагментов разрушившегося подъёмного сосуда и его содержимого, а также фрагментов разрушенного амортизирующего устройства.
Рассматриваемый ПП также защищает от падения тяжелых тел малого поперечного сечения (рельсы, балки, трубы), обладающих значительной пробивной силой. Сквозное пробивание полка исключается наличием мощного распределительно-утяжеляющего блока.
Монтаж полка начинается с установки монтажного перекрытия и сооружения ниши. Затем монтируются опоры и несущие арки, собирают распределительно-утяжеляющий блок, амортизирующее и гидроизоляционное устройства, демонтаж полка производят в обратной последовательности. Монтажное перекрытие выполняется из заделываемых в крепь ствола двутавровых балок со сплошным настилом из брусьев.
Работа ПП на восприятие мощных ударных нагрузок протекает следующим образом. При падении в ствол тяжелого крупногабаритного тела оно пробивает гидроизоляционное перекрытие и входит в амортизирующее устройство, двигаясь с
замедлением до полной остановки, тело проходит путь, равный 0,7 – 0,9 начальной высоты амортизирующего устройства. Работа по его разрушению должна поглотить ту часть кинетической энергии удара, которая в соответствии с соотношением массы ударяющего тела и приведенной массы полка затрачивается на местные деформации в зоне соударения. Остальная часть кинетической энергии удара, идущая на общую деформацию полка, вызывает прогиб его арочной несущей конструкции. Динамические усилия через опоры и фундаменты полка передаются окружающему массиву горных пород (по наклонным направлениям вниз и в сторону от ствола.). Благодаря значительной величине деформации амортизирующего устройства процесс ударного нагружения ПП растягивается во времени, что уменьшает действующую силу. После достижения этой силой максимального значения происходит процесс разгрузки полка с некоторым отскоком упавшего тела. Величина отскока в связи с близким к абсолютно неупругому (пластическому) характеру удара, обусловленному как значительной деформацией амортизирующего устройства, так и деформацией в ходе соударения самого падающего тела, не должна превышать 1,5-2,0м. Таким образом, в процессе соударения амортизирующее устройство должно работать на разрушение и пластические деформации, распределительно-утяжеляющий блок - на упругопластические и несущая конструкция - на упругие деформации (при условии недостижения динамического предела текучести материала).