Введение к работе
Актуальность работы. Дальнейшее развитие угольной промышленности 'осени связано с усложнением условий строительства и эксплуатации горных работок, в том числе вертикальных шахтных стволов и их армировки. Арми-зка занимает значительное место в комплексе ствола, являясь связующим :ном между его крепью и подъемными сосудами.
Рост глубины и производственной мощности шахт обусловили необхо-мость существенного повышения вместимости и скорости движения подъем-ос сосудов, что привело к резкому увеличению динамических нагрузок на ар-ровку.
В связи с этим актуальное значение приобрела проблема обеспечения дежной работы и безопасной эксплуатации армировки и подъемных ком-ексов.
Еще большую актуальность эта проблема имеет для эксплуатации ство-в на участках деформирующегося околоствольного массива. В этих условиях еп ь ствола испытывает повышенные нагрузки, которые отрицательно сказы-ются на работе системы "крепь - армировка - подъемный сосуд".
По данным ВНИМИ, в странах СНГ в настоящее время насчитывается оло 200 шахтных стволов с нарушениями крепи и армировки по различным «чинам.
Нарушения крепи и армировки происходят от воздействия различных ікторов, основными из которых являются; деформации окружающих ствол ірод при осушении, влияние очистных работ, приствольных выработок и ка-:р, пересечение стволом зон старых горных работ и геологических наруше-
[Й.
В настоящее время защита армировки вертикальных стволов в таких ус-івиях осуществляется путем устройства различных компенсирующих узлов и деструктивных решений, позволяющих производить ремонт в период эксплуа-ции стволов.
Однако применяемые решения не всегда обеспечивают надежную рабо-' подъемных комплексов. Одной из причин сложившейся ситуации следует іитать отсутствие научно-обоснованного подхода к проектированию армиров-і вертикальных стволов на участках деформирующегося породного массива.
Поуіому оисспсчсние надежной раооты жесткой армировки вертикаль-лх шахтных стволов в сложных условиях является актуальной научно-хнической задачей в области строительства шахт и подземных сооружений. :шению этой задачи посвящена настоящая диссертационная работа.
Цель работы. Разработка научно-обоснованной методики проектирования технологии армирования вертикальных стволов на участках деформирующегося песенного массива обеспечивающей 6e3neMOHTHvK> эксплх/ет?.гтию ап-мировки и определение области ее применения.
Идея работы - обеспечение эффективной технологии армирования и безремонтной эксплуатации армировки вертикальных стволов на участках деформирующегося породного массива достигается применением пространственных конструкций с разрывом связи в системе "крепь- армировка".
Метод исследования - комплексный, включающий системный анализ и обобщение известных технических решений в области армирования вертикальных стволов в сложных горно-геологических и горнотехнических условиях, теоретическое исследование напряженно-деформированного состояния узлов армировки, технико-экономический анализ и опытно-промышленная проверку результатов исследований. Расчеты выполнялись с использованием современного программного обеспечения к IBM PC.
Научная положения, разработанные лично автором, и их новизна:
установлено, что обеспечение безремонтной эксплуатации армировки в случаях, когда компенсирующие устройства жесткой армировки не реализуют защиту армировки вследствие исчерпания пределов регулирования, несовпадения вектора усилий с осью податливости или потери устойчивости крепи может быть достигнуто разрывом связи в системе "крепь - армировка" путем применения пространственных конструкций с их опиранием вне зоны прогнозируемых нарушений;
установлено, что область применения пространственных конструкций определяется величиной прогиба среднего яруса конструкции по критерию прочности или условию кинематической связи между проводниками и направляющими устройствами подъемных сосудов. Величина прогиба описывается полиномом второй степени и зависит от высоты конструкции армировки, скорости движения и массы подъемного сосуда;
- разработаны методические основы проектирования пространствен
ных конструкций армировки и технологии ее монтажа на участках деформи
рующегося породного массива.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается применением современных методов численного моделирования, апро-
ировашюго программного обеспечения ЭВМ, инженерно-техническими про-іботками и проектными решениями, результатами опытной проверки предло-енных технических решений на натурных объектах.
Научное значение работы заключается в установлении закономерностей вменения напряженно-деформированного состояния пространственных конст-укций армировки н зависимости от их высоты, массы подъемного сосуда, ско-ости его движения, схемы армировки и обосновании тезиса "обеспечение без-гмонтной эксплуатации жесткой армировки вертикальных стволов на участках еформирующегося породного массива достигается путем разрыва связи в сис-гме "крепь - армировка" с устройством пространственных конструкций".
Практическое значение работы заключается в:
разработке методических основ проектирования пространственных кон-грукций армировки на участках деформирующегося породного массива, обеспе-ивающнх безремонтную эксплуатацию армировки вертикальных стволов;
разработке технологических схем армирования стволов в указанных ыше условиях;
определении области применения предлагаемых пространственных онструкций и технологических схем.
Реализация выводов и рекомендаций работы.
Промышленная проверка технологии армирования была осуществлена а участке сопряжения вентиляционного ствола № 8 с гор. - 986 м на шахте им. Стаханова ГХК "Селидовуголь".
Апробация работы. Содержание и отдельные положения диссертации бсуждены и одобрены на XLV, XLVI научных конференциях Новочеркасского осударственного технического университета (г. Шахты, 1996-1997 гг.), Все-'Оссийской научно-практической конференции компании "Росуголь" "Пути по-ышения эффективности технологии строительства вертикальных стволов" (г. Цахты, 1996 г.), Международной научно-практической конференции Рос-овского государственного строительного университета (г. Ростов-на-Дону, 997 г.), заседаниях технических советов АО "Ростовшахтоетрой" (г. Шахты, 997 г.) и института "Ростовпшрошахт" (г. Ростов-на-Дону, 1997 г.), научно-іроизводственной конференции компании "Росуголь" и АО "Ростовшах-острой" "Прохождение вертикальных стволов, околоствольных дворов, горн-онтальных и наклонных выработок при строительстве новых шахт" (г. Шахты, 997 г.), научных семинарах кафедры строительства подземных сооружений и
шахт и кафедры сопротивления материатов, строительной и прикладной механики Новочеркасского государственного технического университета (г. Ново черкасск, 1997 г.).
Публикации: по теме диссертации опубликовано 8 работ.
Структура и объем работы: диссертационная работа состоит из введе ния, семи глав, заключения и трех приложений, содержит 101 страницу маши нописного текста, 28 рисунков, 11 таблиц, список использованной литературь из 65 наименований.
