Введение к работе
Актуальность работы. Последние 20 лет среднемесячная техническая скорость проходки вертикальных стволов в Кузбассе находится на уровне «50 м/мес. Достаточно низкой («10 м/мес) остается средняя календарная скорость строительства вертикальных стволов. Это связано со значительной длительностью подготовительного и переходного периодов строительства ствола. При этом продолжительность подготовительного периода достигает 15 мес (30-60% обшей продолжительности строительства ствола) в основном из-за последовательно выполняемых работ по монтажу проходческого копра, забойного оборудования и проходке устья ствола. Следовательно, сокращение периода подготовки ствола для ведения проходческих работ является основным резервом уменьшения времени строительства ствола в целом. С другой стороны, применяемые в настоящее время проходческие копры являются металлоемкими (их масса достигает 199 т) и трудоемкими при монтаже. В этой связи разработка проходческих копров облегченного типа для совершенствование оснащения и технологии строительства вертикальных стволов является актуальной задачей, решение которой имеет существенное значение для горной промышленности.
Цель работы состоит в разработке проходческих копров облегченного типа для совершенствования оснащения и технологии строительства вертикальных стволов, позволяющих улучшить технико-экономические показатели монтажных и проходческих работ в 1,2-1,6 раза.
Идея работы заключается в применении динамической и пространственной расчетной модели для проектирования проходческих копров облегченного типа и осуществлении параллельного ведения работ по монтажу проходческого копра, подъемных машин и проходке ствола.
Задачи исследований: установить закономерности взаимодействия подъемных сосудов, проходческого копра и подъемных машин; усовершенствовать методику проектирования проходческих копров и разработать конструкцию копра облегченного типа для условий Кузбасса; разработать усовершенствованную технологию строительства вертикальных стволов с использованием проходческих копров облегченного типа, обеспечивающую сокращение подготовительного периода за счет параллельного ведения монтажных и проходческих работ.
Методы исследований: анализ и обобщение научных исследований, про-ектно-конструкторских решений и производственного опыта; компьютерное моделирование и расчет конструкций проходческих копров на ЭВМ на основе методов строительной механики и теории упругости; математическое моделирование воздействий работы подъема на канаты и конструкции копра на основе методов динамики деформируемых твердых тел; экспериментальные исследования
рабогы конструкции модели проходческого копра от различных воздействий с использованием современных аппаратурных средств.
Новые научные положения, защищаемые в диссертации:
проектирование проходческих копров следует осуществлять с учетом пространственной формы деформации конструкции копра и динамического характера воздействия на копер разрыва каната, учитывающего кинематические параметры подъема, инерционные и жесткостные характеристики конструкции копра и подъемных сосудов на основе закономерности взаимодействия системы "подъемный сосуд - копер - подъемная машина";
сокращение общей продолжительности строительства вертикального ствола до 60% достигается при выполнении строительно-монтажных работ на поверхности параллельно горнопроходческим работам в стволе, за счет поэтапного монтажа проходческо-подъемного оборудования в т.ч. проходческого копра.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: применением апробированных лабораторных и экспериментальных методов, основанных на фундаментальных положениях теории упругости, строительной механики, надежности и математической статистики; репрезентативностью экспериментальных данных; сходимостью расчетных и экспериментальных данных (расхождение в пределах ±5 %).
Личный вклад автора состоит в: установлении основных закономерностей взаимодействия системы "подъемный сосуд - копер - подъемная машина" с учетом кинематических параметров подъема, инерционных и жесткостных параметров подъемных сосудов и конструкции копра; разработке основных положений методики проектирования проходческих копров, учитывающих динамический характер воздействия разрыва каната на копер и пространственную работу конструкции копра; разработке конструкции проходческого копра облегченного типа и схемы его монтажа; разработке усовершенствованной технологии строительства вертикальных стволов, обеспечивающей при использовании проходческого копра облегченного типа сокращение продолжительности подготовительного периода за счет паралельного ведения строительно-монтажных работ и работ по проходке ствола.
Практическая ценность работы состоит в том, что на основе усовершенствованной технологии строительства вертикальных стволов и схемы монтажа разработанного проходческого копра облегченного типа для условий Кузбасса возможно снижение стоимости и продолжительности строительства ствола в 1,2-1.6 раза и уменьшение трудоемкости на 5-40%.
Реализация выводов и рекомендаций работы.
Научные выводы и практические результаты диссертационной работы реализованы в методических рекомендациях "Проектирование проходческих
копров облегченного типа для угольных и горнорудных шахт", утвержденных департаментом угольной промышленности Минтопэнерго России и используются в АООТ Проектный институт "Кузбассгштрошахт", АООТ "КузНИИшахострой", а также в Кузбасском государственном техническом университете при чтении учебных дисциплин «Горнотехнические здания и сооружения» и «Строительство вертикальных стволов» студентам специальности "Шахтное и подземное строительство".
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на; III международной конференции "Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири" - секция "Уголь и углепродукты" (Кемерово, 1997); II международной конференции "Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых" (Новокузнецк, 1997); научно-практической конференции Кузбасского государственного технического университета (Кемерово, 1996, 1997); научно-практической конференции Новочеркасского государственного технического университета (Новочеркасск, 1997); научно-технической конференции Новосибирской государственной академии строительства "Строительные конструкции и расчет сооружений" (Новосибирск, 1996); техническом совете АООТ Проектный институт "Кузбассгипрошахт" (Кемерово, 1996); научно-техническом совете АООТ "КузНИИшахострой" (Кемерово, 1997).
Публикации. Основные положения диссертации и результаты выполненных исследований опубликованы в 13 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа содержит введение, пять глав, заключение. Изложена на 150 страницах машинописного текста, содержит 35 рисунков, 9 таблиц, список использованных источников из 66 наименований.
