Обоснование технологических и конструктивных решений по армированию глубоких вертикальных стволов - Автореферат

Комплекс выполненных автором исследований посвящен совершенствованию методики расчета и конструирования жесткой армировки глубоких вертикальных стволов с высокой интенсивностью подъема путем комплексного учета основных и дополнительных нагрузок и воздействий в системе «подъемный сосуд - армировка - ствол». Диссертационная работа подготовлена на основе обобщения результатов исследований, выполненных в рамках госбюджетной научно-исследовательской работы ГР 0120105855 по теме П 53-801 «Разработать средства и способы крепления и охраны горных выработок и обеспечения безопасности труда на горных и строящихся предприятиях», фундаментальной НИР №17.05 по Единому заказ-наряду Федерального агентства по образованию «Исследование геомеханических процессов подземного пространства, влияние этих процессов на сопутствующие среды и земную поверхность», НИР по хоз. договору №89 «Определение параметров монолитной бетонной крепи и жесткой армировки ствола «Северо-Восточный» ОАО «Дарасунский рудник» (с НТЦ «Наука и практика»), НИР по хоз. договору «Исследование нагрузок на жесткую армировку скипового ствола рудника «Узельгинский» ОАО «Учалинский ГОК» (с НТЦ «Наука и практика»), НИР «Исследование коррозионных процессов в элементах армировки шахтных стволов», выполненной на основании договоров о международном сотрудничестве между Шахтинским институтом ЮРГТУ(НПИ), Национальным горным университетом (г. Идея работы заключается в комплексном учете особенностей функционирования системы «подъемный сосуд - армировка - ствол» на больших глубинах и при высокой интенсивности подъема для минимизации отрицательных воздействий внешней среды и нагрузок на жесткую армировку посредством рационализации конструктивных и технологических решений по армированию стволов на стадиях проектирования и сооружения. В работе использован комплексный метод исследований, включающий системный анализ современного состояния вопросов проектирования и эксплуатации армировки вертикальных стволов, натурные наблюдения за состоянием крепи и армировки и сезонными изменениями климатических параметров шахтных стволов, экспериментальные исследования скорости коррозии в элементах армировки методом ускоренных коррозионных испытаний, статистический анализ, математическое моделирование напряженно-деформированного состояния армировки с использованием современных программно-вычислительных комплексов, методы теоретической механики и физики, технико-экономический анализ, опытно-промышленную проверку результатов исследований. Конструктивные и технологические параметры жесткой армировки глубоких вертикальных стволов определяются закономерностями функционирования системы «подъемный сосуд - армировка - ствол», основанными как на динамическом взаимодействии сосудов и жесткой армировки, так и на воздействиях внешней среды, обусловленных горно-геологическими, физико-химическими и климатическими факторами.К таким нагрузкам относятся кориолисова сила инерции, аэродинамические силы в стволе, нагрузки вследствие кручения подъемных канатов, одновременного влияния эксцентриситета загрузки скипов и невертикальности проводников, вертикальные нагрузки вследствие действия диссипативных сил и отклонений движения подъемных сосудов от вертикали, удары на стыках проводников и др. Таким образом, положенная в основу действующей нормативной базы динамическая система «подъемный сосуд - армировка» полностью не учитывает всех дополнительных нагрузок и внешних воздействий на армировку, характерных для глубоких стволов с высокой интенсивностью подъема. Для более адекватной оценки работоспособности жесткой армировки предлагается изучить закономерности функционирования новой системы: «подъемный сосуд - армировка - ствол», которая позволит комплексно учитывать все нагрузки и воздействия при расчете и конструировании армировки. С учетом возможного ускорения подъемного сосуда а, м/с2, и произвольной ориентации оси подъема относительно сторон света дополнительные максимальные лобовая и боковая нагрузки на армировку вследствие действия кориолисовой силы равны где Іпод - интенсивность подъема, Дж; ? - азимут оси, соединяющей двусторонние проводники. Максимальные нагрузки на армировку и , Н, от действия кориолисовой силы для стволов, расположенных в Донбассе, упрощенно рассчитываются в зависимости от интенсивности подъема Іпод, МДЖ, с помощью найденной линейной функции (коэффициент корреляции R2 = 0,919): В наиболее неблагоприятных условиях с точки зрения передачи результирующих нагрузок на армировку от действия кориолисовой силы являются стволы, ориентированные на местности по азимуту оси подъема ? = 90°, т.е. с запада на восток.Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем: - в практику проектирования жесткой армировки внедрена новая система «подъемный сосуд - армировка - ствол», выявление закономерностей функционирования которой позволяет научно обосновывать конструктивные и технологические решений по армированию глубоких вертикальных стволов, оборудованных высокопроизводительными подъем

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ