Армировка шахтного ствола

 

Изобретение относится к горной промышленности , в частности к способам армирования стволов, и может быть использовано в вертикальных шахтных стволах преимущественно с безрасстрельными конструкциями армировки. Цель изобретения - сокращение энергозатрат на вентиляцию за счет снижения аэродинамического сопротивления ствола. При постоянно-переменном шаге армировки h - 2 - И - 12... величину И выбирают из диапазона xi И Х2, где xi h - 2,5 м, Х2 3,5 м - 2 (h - высота профиля проката элемента армировки ), обеспечивающего минимальные энергозатраты на вентиляцию при сохранении степени надежности крепления элементов армировки шахтного ствола.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (si)s Е 21 D 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4823970/03 (22) 07.05.90 (46) 07.06.92. Бюл, М 21 (71) Днепропетровский горный институт им.

Артема и Криворожский горнорудный институт (72) B.À.Äîëèíñêèé, Р,С,Кирин, И.Б.Доржинкевич и В.И.Диденко (53) 622.146.4(088.8) (56) Шахтное строительство, 1989, М 9, с.

9 — 14, Авторское свидетельство СССР М

905473, кл. Е 21 0 7/00, 1982, (54) АРМИРОВКА ШАХТНОГО СТВОЛА (57) Изобретение относится к горной промышленности. в частности к способам армиИзобретение относится к горной промышленности, в частности в армировкам стволов, и может быть использовано в вертикальных шахтных стволах преимущественно с безрасстрельными схемами армировки.

Известна армировка ствола с постоянным продольным расстоянием между расстрелами жесткой армировки от 2 до 6 м, дающая возможность снижения коэффициента аэродинамического сопротивления до

30-40%. Там же приведены значения коэффициента аэродинамического сопротивления модели ствола с безрасстрельной армировкой при постоянном (от 2 до 8 м) и переменном ее шаге (4 — 2 — 2 — 4 м).

Недостаток данной армировки состоит в том, что ее нельзя использовать при соорования стволов, и может быть использовано в вертикальных шахтных стволах преимущественно с безрасстрельными конструкциями армировки. Цель изобретения — сокращение энергозатрат на вентиляцию за счет снижения аэродинамического сопротивления ствола, При постоянно-переменном шаге армировки !1 — I2 — !1 — !2", величину !! выбирают из диапазона

x1 !1> х2, где х1 = h — 2,5 м, х2 = 3,5 м — !2 (h — высота профиля проката элемента армировки), обеспечивающего минимальные энергозатраты на вентиляцию при сохранении степени надежности крепления элементов армировки шахтного ствола. ружении стволов с безрасстрельными схемами при постоянно-переменном шаге армировки, так как в данном случае имеют место величины шага армировки, экологически невыгодные по затратам на вентиляцию.

Наиболее близкой по техническому решению к предлагаемой является безрасстрельная армировка вертикальных шахтных стволов, при которой расстояние между элементами армировки по вертикали превышает длину их по горизонтали в пределах

1,5 — 2,5 м, а расстояние между конструкциями (шаг армировки) меняется в пределах

4 — 5 м. По сути ствол заармирован безрасстрельной армировкой с постоянно-переменным шагом армировки: !

1 — !2 — l1 — !2 — !1 ".

1739039

55 где I> = Ь + 1,5 — 2,5 м; !

2=4 — 5 м;

b — длина элементов армировки по горизонтали, м (определяется проектом).

Однако данная армировка не учитывает аэродинамических особенностей данного шага армировки, вследствие чего расход электроэнергии на вентиляцию достигает значительных величин.

Цель изобретения — повышение эксплуатационных качеств за счет снижения аэродинамического сопротивления ствола.

Указанная цель достигается тем, что консольные расстрелы установлены с величиной одного из чередующихся расстояний в пределах х М хг, гдех =h — 25м; хг = 3,5 м — !2;

lp,Iz — последовательно чередующиеся продольные расстояния между консольными расстрелами (шаги армировки), м; I> lz;

h — высота профиля проката консольного расстрела,м.

Установка консольных расстрелов армировки с использованием предлагаемого технического решения позволяет заложить в проект и осуществить строительство вертикального шахтного ствола с наименьшей величиной аэродинамического сопротивления, а значит, с сокращением энергозатрат на вентиляцию.

Установку армировки шахтного, ствола осуществляют следующим образом.

После принятия схемы безрасстрельной армировки и выбора геометрических размеров (диапазон b = 0,5 — 1,5 м включает существующие параметры консолей) ее элементов осуществляют расчет шага арми ровки по фактору надежности (согласно прототипу), например, полагая, что

lz=4,0 м; при Ь = 0,5 м I1 = 0,5+ (1,5 — 2,5) = 2,0 — 3,0 м; при Ь = 1,0 м !1 = 1,0+ (1,5 — 2,5) = 2,5 — 3,5 м; при Ь=1,5м l =1,5+(1,5 — 2,5)=3,0 — 4,0м.

Затем, проверяя величину l1, по фактору вентиляции делают окончательный выбор шага армировки шахтного ствола (согласно предлагаемому решению): при b = 0 5 м х) l1 õ2 (l1 = 2,0 — 3,0 м). Так как x) = h — 2,5 м, а х = 3,5 м — lz, то экономически выгодная область шага армировки будет находиться в диапазоне = 2,0 — 2,5, т,е. она отвечает требованиям надежности крепления и в то же время аэродинамически совершенна, Следует отметить также, что более меньшее значение первого предела х> характеризует меньшее значение коэффициента аэродинамического сопротивления

50 ствола. Таким образом, оптимальным постоянно-переменным шагом армировки, который является также средством борьбы с явлением резонанса, в данном случае будет шаг 2 — 4 — 2 — 4 — 2..., Величина шага I

= 2,5 — 3,0 м отвечает требованиям надежности крепления, однако обусловливает высокую энергоемкость ствола по фактору вентиляции: при Ь = 1,0 м х (!1 =

= 2,5 — 3,5 м) исходя из установленных величин принимают по фактору вентиляции I< = 2,5; 3,5, т.е. при такой длине консолей могут быть приняты только два значения, Значения, заключенные между данными величинами, аэродинамически невыгодны. В данном случае при практически равном аэродинамическом сопротивлении предпочтение отдается шагу армировки

3,5 м, так как здесь имеет место экономия металла, расходуемого на армировку, и в то же время сохраняется соответствие требованиям надежности. Принятый шаг

3,5 — 4 — 3,5 — 4 — 3,5...: при Ь = 1,5 м x1>I1>xz (I> =3,0 — 4,0 м) окончательно принимают диапазон !1 = 3,5-4,0 м, в котором следует принимать большие величины второго предела

xz, так как он отвечает меньшему значению коэффициента аэродинамического сопротивления ствола, т.е, имеют постоянный шаг армировки 4 — 4 — 4„., который при таких размерах консоли оказался наиболее приемлемым по факторам надежности и вентиляции.

Аэродинамическое несовершенство существующих величин шага армировки таких (наиболее распространенных), как 2,0; 2,5;

3,0 и 3,126 м, в большинстве случаев создает необоснованный перерасход электроэнергии на вентиляцию. Проведенные исследования позволили обнаружить те пределы шага армировки, при котором аэродинамическое сопротивление ствола максимально, С физической точки зрения установленный диапазон величин шага армировки объясняется следующим образом, Когда значение меньше первого предела х1, то вентиляционный поток, обтекая первую консоль, расположенную от предыдущей на расстоянии

Iz, не успевает сомкнуться за ней. И вот в этой зоне как раз и должна находиться следующая консоль, прикрываемая турбулизированной областью от основного потока (эффект аэродинамической тени).

При I1 > x2 поток успевает восстановиться для преодоления следующего источника сопротивления — консоли, расположенной от предыдущей на расстоянии I1. Во всех иных случаяхсмыкание линийтока происходит в районе нахождения следующей консоли, 1739039

25

35.40

50

Составитель Л. Черепенкина

Техред М.Моргентал Корректор Н. Ревская

Редактор С. Пекарь

Заказ 1987 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 чем и обусловлен повышенный расход энергии.

Предлагаемая армировка шахтного ствола обладает большими технико-экономическими преимуществами по сравнению с известной. В то же время предлагаемая армировка не требует никаких затрат на использование (ввод в порядок проектирования стволов дополнительной позиции) и, как показали экспериментальные исследования, способствует снижению аэродинамического сопротивления шахтного ствола по сравнению с прототипом в среднем на 20%.

Формула изобретения

Армировка шахтного ствола, включающая консольные расстрелы с опорными кронштейнами, установленные с последовательно чередующимися расстояниями между ними, о т л и ч а ю щ а я С я тем, что, с целью повышения эксплуатационных ка5 честв за счет снижения аэродинамического сопротивления, консольные расстрелы установлены с величиной одного из чередующихся расстояний в пределах х1>И г, 10 где х1= h — 2,5 м; хг = 3,5 м — 12;

11 и lz — последовательно чередующиеся расстояния между консольными расстрелами,м;

15 h — высота профиля проката консольного расстрела.