автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.04, диссертация на тему:Разработка проходческих копров облегченного типа для совершенствования оснащения и технологии строительства вертикальных стволов

л л ,., На правах рукописи

I ь^/ и.«.!

НАЗАРОВ Дмитрий Иванович

РАЗРАБОТКА ПРОХОДЧЕСКИХ КОПРОВ ОБЛЕГЧЕННОГО ТИПА ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ОСНАЩЕНИЯ И ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВА ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТВОЛОВ

Специальность 05.15.04 - «Строительство шахт и подземных сооружений»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово 1998

Работа выполнена в Кузбасском государственном техническом

университете

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Першин В.В.

Официальные оппоненты, доктор технических наук Устюгов М.Б.,

кандидат технических наук Умнов Н.Р.

Ведущее предприятие: АООТ "Кузбассгипрошахт"

Защита состоится 16 марта 1998г., в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 063.70.02 в Кузбасском государственном техническом университете: 650026, г.Кемерово, улВесенняя, 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кузбасского государственного технического университета.

Автореферат разослан I 2. февраля 1998г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор ^^ А.С.Ташкинов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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 параллельного 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 "Кузбассгипрошахт", 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.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Анализ, проведенный в первой главе, существующих технологических схем проходки вертикальных стволов, схем оснащения стволов для проходки, а также конструкций проходческих копров и условий их эксплуатации показал, что в условиях рыночной экономики недопустимо рассматривать вопросы интенсификации строительства вертикальных стволов без учета взаимосвязи строительно-монтажных работ на поверхности и горнопроходческих работ.

Строительство вертикальных стволов в Кузбассе в настоящее время осуществляется с применением временного проходческого копра и временных передвижных или стационарных подъемных машин, а проходка стволов производится по совмещенной технологической схеме. Совмещенная технологическая схема (92 - 98% от общего объема проходки) обеспечивает среднемесячную

техническую скорость проходки -50 м/мес. Однако средняя календарная скорость строительства вертикальных стволов значительно ниже («10 м/мес).

За последние годы, с целью повышения технической скорости проходки и календарной скорости строительства стволов, отечественными учеными (И.В. Баронский, Б.И. Барский, Б.В. Бокий, Г.С. Бузсв, Н.С. Булычев, Е.И. Бурда, А.Г. Гузе'ев, Л.М. Ерофеев, Ю.З. Заславский, БА.Картозия, С.А. Кладиев, Н.Ф. Косарев, И.Г. Косков, Э.О. Миндеди, И. Д. Насонов, В.В. Першин, Е.Ф. Поль, В.Т. Сапронов, P.A. Тюркян, В.М., Н.Р. Умнов, В.А. Федюкин, Ю.Й. Халабузарь, М.Н. Шуплик) проделана значительная работа по коренному усовершенствованию техники и технологии строительства вертикальных стволов горнодобывающих предприятий.

Повышением производительности проходческого и разработкой передвижного проходческо-подьемного оборудования занимались научно-исследовательские и проектно-конструкгорские институты (ВНИИОМШС, Дон-гипрооргшахтострой, КузНИИшахтострой, ЦНИИподземмаш) создавшие бурильные установки БУКС-1м и СМБУ-4м и их разновидности, бадейные комплексы БПСМ, некрутящиеся канаты, ряд забойных и подвесных насосов, средств связи и освещения, устройства для механизации открывания ляд, ряд проходческих лебедок, опалубки, конструкции временных проходческих копров, передвижные проходческие подъемные машины типа Mi Iii, приобъектные бе-тонно-растворные узлы и другое оборудование.

Опыт применения модульного передвижного проходческого оборудования показал, что высокая технологичность сооружения объектов оснащения, его мобильность,. существенно снижает энергопотребление и ресурсозатраты. Высокая эксплуатационная надежность передвижного проходческого оборудования модульного типа, многократность использования на строительных объектах оснащения проходки вертикальных стволов значительно увеличивают экономический эффект его применения, который к концу 1991 г. по отрасли составил около 250 тыс. руб. (в ценах 1989 г.).

■ В связи с тем, что набор используемого в настоящее время оборудования для осуществления совмещенной технологической схемы весьма обширен продолжитель-. ность оснащения и проходки технологического отхода с монтажом внутристволового оборудования составляет более 30% обшей продолжительности строительства ствола. Длительность оснащения вертикальных стволов (с применением модульного передвижного проходческого оборудования) по типовым схемам разработанными проектным инстшугом "Дощтшрооргшахгострой" достигает 15 мес при продолжительности монтажных работ по возведению проходческого юпра до 7,7 мес.

Анализ календарных графиков выполнения работ по оснащению строительства ствола показывает, что снижение продолжительности выполнения

строительно-монтажных работ, предшествующих началу проходческих работ, позволит сократить подготовительный период и, как следствие, - повысить среднюю календарную скорость строительства ствола.

Сокращение (до 60%) общей продолжительности строительства вертикального ствола (включающей монтаж проходческого копра и проходческих подъемных машин и проходку устья ствола, технологического отхода и основной части ствола) возможно при выполнении строительно-монтажных работ на поверхности параллельно горнопроходческим работам в стволе. Однако для осуществления такой схемы строительства вертикального ствола существующие проходческие копры технически не пригодны, т.к. не предусматривают возможности ведения проходческих работ с частично смонтированной конструкции. В гоже время существующие проходческие копры металлоемки (до 199 т). В связи с чем необходимо разработать (технически пригодную для выполнения строительно-монтажных работ на поверхности параллельно горнопроходческим, работам) проходческий копер, проектирование которого, в условиях рыночной экономики, необходимо осуществлять с учетом требований ресурсосбережения на основе современного программного и аппаратного обеспечения.

Теоретические основы проектирования проходческих копров облегченного типа рассмотрены во второй главе.

В существующих методах расчета проходческих копров было проанализировано определение действующих нагрузок и формирование их расчетных сочетаний, рассмотрены применяемые схемы для статического расчета и основные решения по конструированию проходческих копров.

Выполнено теоретическое обоснование расчета копров облегченного типа на основе сравнения различных расчетных схем копров и анализа применяемых в расчетах (по существующей, методике) основных допущений. На основе анализа возникновения разрывных усилий в канате и сопутствующих усилий в копре разработаны основные положения, методики определения действующих на копер воздействий. Выведены формулы для определения статического эквивалента динамического усилия в канате при допущении об абсолютной жесткости копра и с учетом реальной жесткости копра на основе математического анализа уравнений колебаний рассматриваемой системы.

При анализе различных расчетных моделей были использованы следующие характерные схемы: 1) плоская модель конструкции с шарнирным соединением элементов; 2) пространственная модель конструкции с шарнирным соединением элементов; 3) пространственная модель конструкции с жестким соединением элементов; 4) пространственная модель конструкции с жестким соединением элементов, при отсутствии раскосной решетки (рамная конструкция станка, укосины и головки копра с соединением элементов в узлах на фланцах).

Статические расчеты проводились для одинаковых нагрузок и соотносимых между собой сечений элементов. Исключение по нагрузкам составили: собственный вес конструкций копра, который рассчитывался автоматически в программном комплексе Aldan - SuperSap.

При расчете по пространственной схеме выявилось значительное отличие от расчета по плоской схеме. При расчете по плоской схеме усилия в элементах оказываются значительно меньше (более чем в 5 раз), чем усилия, полученные в результате расчета по пространственной схеме. Ограниченность количества различных конструктивных решений проходческих копров потребовала для анализа различных расчетных схем использовать также и конструкции постоянных металлических копров, приспособленных для проходки стволов.

Установлено, что станок на ряду с изгибом в плоскости натяжения канатов подъема и изгибом из плоскости натяжения канатов подъема подвергается круче-

Рис. 1. Результаты расчета копра по пространственной схеме на особое сочетание нагрузок

Кручение проявляется в большей или меньшей степени в зависимости от соотношения условных жесткостей между станком, укосиной и головкой копра. Характерно, что в большинстве случаев в элементах возникает, кроме сжатия, изгиб в обоих главных плоскостях. Возникающие в элементах изгибающие моменты соизмеримы между собой (их соотношение находится в пределах 1/3 -1/12),

На основе анализа используемых допущений в расчетах копров (о расчете копра как набора плоских конструкций, об исключении из расчета сжатых раскосов решетки станка копра, о расчете головки, станка, укосины, опорной рамы копра без учета их совместной работы, а также методики расчета на устойчивость от опрокидывания) доказано, что их применение необосновано.

Отсутствие данных о систематических авариях копров (как впрочем и об обрыве канатов подъема не связанном с износом) свидетельство того, что эксплуатируемые копры ни разу не подвергались воздействию применяемого расчетного сочетания нагрузок. В следствии чего были рассмотрены условия возникновения разрыва каната подъема и сопутствующее воздействие на копер.

Установлено, что опасными для копра могут быть воздействия только динамического характера. Например, реально опасным воздействием на копер является защемление сосуда в стволе при подъеме или спуске.

Анализ уравнений колебаний показат, что расчетные динамические воздействия на канат подъема и конструкции копра зависят не от вида подъема (грузовой, людской и т.д), а от кинематических параметров подъемных машин, механических характеристик конструкции копра и каната подъема, массы поднимаемого груза (рис. 2).

кпэффшиекг

ДИ5ШИЧН0С1Н

да гапса

коэффициент диншянэсги дш кшга

коэффициент запаса првчноот да каната

0.1

02 0.3

3.4 0.5 не 07 ог 05 I время (с)

Рис. 2. Графики уравнений колебаний копра и каната подъема

Установлено, что в результате мгновенной остановки сосуда на копер воздействует динамическая нагрузка превышающая нагрузку воздействия на канат подъема. Известно, что канаты подъема следует подбирать на усилие, соответствующее максимальному статическому натяжению, умноженному на коэффициент безопасности, определяемый в зависимости от вида подъема в соответствии с правилами безопасности. Однако статический эквивалент динамического усилия в канате, возникающий при резкой остановке подъемного сосуда вследствие защемления, переподъема или торможения, необходимо определять умножением статического натяжения каната на коэффициент динамичности

--5—, (1)

где У о - скорость движения сосуда перед торможением, м/с; Ес. - модуль упругости каната подъема, МПа; Яс - расчетное сопротивление разрыву каната, МПа; Ь - длина ветви каната, м; g - ускорение свободного падения, м/с2. При этом передающееся воздействие на копер от усилия в канате, возникающего при резкой остановке подъемного сосуда вследствие защемления, переподъема или торможения, следует определять умножением статического натяжения каната на коэффициент динамичности

Е,

2

Е

с

1Л тк-Як-Н-Есл

1,0 н—-—--£

т„- • Ь- Ек у

(2)

"с с

где - приведенная масса копра, кг; Е^ - модуль упругости стали копра, МПа; Кк - расчетное сопротивление сжатию стали копра, МПа; Н - высота копра, м; тс - приведенная масса сосуда, кг; Уо - скорость движения сосуда перед торможением, м/с; Ес - модуль упругости каната подъема. МПа; Яс - расчетное сопротивление разрыву каната, МПа; Ь - длина ветви каната подъема, м; g - ускорение свободного падения, м/с2.

В связи с тем, что существующая методика расчета копров не учитывает динамических параметров подъема, автором предложено для проектируемых конструкций копров применять коэффициенты динамичности, определяемые по формуле (2). При этом коэффициент динамичности для каната, определенный ранее в формуле (1), целесообразно использовать при расчете на прочность подшкивных ферм и балок.

Экспериментальные исследования, результаты которых представлены в третьей главе, проводились с целью проверки основных теоретических положений проектирования проходческих копров облегченного типа.

Для осуществления экспериментальных исследований была разработана конструкция крупномасштабной модели проходческого копра ВНИОМШС-Ш в

масштабе 1:10. При изготовлении конструкции модели копра использовалась сталь ВСтЗпс, профиль - равнобокий уголок 50x50x5. Нагрузка на конструкцию модели копра передавалась через систему уголков. К системе уголков подвешивалась площадка для установки грузов. Была предусмотрена возможность изменять положения узлов передачи воздействия от грузов на конструкцию модели копра. Для регистрации деформаций элементов конструкции использовались тензометрическне датчики сопротивления. Подключение датчиков соответствовало схеме моста Уинстона с двумя активными тензодатчиками. Изменение сопротивления тензодатчиков регистрировалось прибором АИД-4М. Показания, снимаемые с тензодатчиков, обрабатывались на соответствие разброса значений нормальному закону распределения. После статистической обработки результатов эксперимента, было произведено сравнение усилий в элементах конструкции копра полученных по плоской и по пространственной расчетной схеме с, экспериментально определенными усилиями.

В результате эксперимента установлено:

♦ плоская расчетная модель копра при статическом моделировании воздействия неадекватна реальной работе конструкции копра (отличие до 5 раз);

♦ пространственная расчетная модель копра при статическом моделировании воздействия значительно более адекватна реальной работе конструкции копра (отклонение в пределах 7%), чем плоская расчетная модель;

♦ реальное воздействие работы подъема, в том числе и связанное с разрывом канатов подъема, на конструкции копра является динамическим, что требует применения в проектировании и расчете копров динамических расчетных моделей;

♦ при экспериментатыюм исследовании работы конструкции копра на динамическое воздействие работы подъема значительный "шумовой" эффект производят собственные частоты как отдельных элементов, так и групп элементов (соединенных в единое конструктивное целое) конструкции копра.

Результаты экспериментального подтверждения основных теоретических положений проектирования проходческих копров облегченного типа позволяют предложить следующие рекомендации:

♦при проектировании и расчете надшахтных копров необходимо использовать пространственную расчетную модель; ♦необходимо учитывать динамический характер воздействия работы подъема на конструкцию проходческого копра;

♦ необходимо принимать конструктивные меры по снижению влияния динамических воздействий подъема в целом на конструкцию копра.

Четвертая глава посвящена разработке конструкции проходческого копра облегченного типа.

Для определения действующих нагрузок и. их размещения на проходческом копре облегченного типа была принята совмещенная технологическая схема проходки ствола с использованием двух подъемных машин МПП-17,5 и комплекса 2КС 2у, включающего металлическую передвижную опалубку, бадьевой комплекс БПСМ, погрузочную машину 2КС-2у/40 и бурильную установку БУКС-1м. Для подвески проходческого комплекса 2КС 2у был принят двухэтажный проходческий полок общей массой 43 т.

Для создания конструкции проходческого копра облегченного типа были рассмотрены известные проектные решения проходческих копров, а также проведен патентный поиск по авторским свидетельствам за последние 25 лет.

Основные конструктивные решения, принятые в проектном решении проходческого копра облегченного типа, прослеживаются в а/с 2731536/29-33 (авторы Л.И.Тимофеев, О.В.Тислак), а/с 1950696/03 (авторы В.Г.Чуркин, Б.Ф.Негруцкий), а/с 2955319/29-33 (авторы А.И.Тимофеев, В.В.Широков и О.В.Тислак).

При проектировании копра облегченного типа использовался программный комплекс "АИап-ЗирегБар", реализующий метод конечных элементов в трехмерной постановке. Для расчета станка совместно с укосными элементами была применена пространственная трехмерная стержневая модель. Разгрузочная площадка копра, совмещенная с подшкивной площадкой, была сконструирована в виде металлической ребристой плиты. Принятая конструкция разгру-зочно-подшкивной площадки позволяет дополнительно снизить металлоемкость копра в следствии уменьшения количества конструктивных элементов. При расчете металлической ребристой плиты использовалась пространственная модель из трехмерных пластинчатых конечных элементов.

Проходческий копер облегченного типа, представленный на рис. 3, предназначен для проходки вертикальных стволов диаметром до 8,5 м, глубиной до 600 м буровзрывным способом с использованием бадей БПСМ. Его эксплуатация предусмотрена при температуре наружного воздуха не ниже -50 град.С. Ветровая нагрузка принята 0,48 кПа по IV району для сооружений высотой до 40 м, тип местности - А (согласно СНиП 2.01.07-85). Копер состоит из крупноблочных элементов, соединенных с помощью зашплинтованных осей и фланцев на высокопрочных болтах. Укосные элементы изготовлены из труб диаметром 426 мм с толщиной стенки 12 мм (ГОСТ 8732-78). Ограждающие конструкции - оцинкованные профилированные листы. Фундаменты под стойки копра - сборные железобетонные из блоков БФ2 на монолитней железобетонной плите. Основное технологическое оборудование копра включает лебедки для открывания ляд нулевой рамы и разгрузочного станка, лебедки отвесов, оборудование подачи бетона и т.д. Проходческий копер облегченного типа позволяет многократно использовать практически все блоки и узлы.

Г ¡11 ПЧЧПИ Г|

н

1 1 I

1п| ; |'¡¡г ¡4 ¡, || 1 !> ¡1

я цМ | 1 !' 1, г Ч м

18.800

" 17,200 Т

К>0

0,000

-- КЧ----г-

^---Т^1-!

—(

Рис. 3. Проходческий копер облегченного типа Разработанная конструкция проходческого копра облегченного типа значительно превосходит существующие аналоги по основным технико-экономическим показателям и имеет следующие значения: масса копра - 35 т (для сравнения масса копра ВНИИОМШС-Ш 106 т, Донгипрооргшахтострой КПК-1 135 т), трудоемкость монтажа - 50 чел-дней (167 чел.-дней - ВНИИОМШС-Ш, 124 чел.-дня - Донгипрооргшахтострой КПК-1).

В пятой главе была усовершенствовано оснащение и технология строительства вертикальных стволов, разработана схема монтажа проходческого копра облегченного типа и определена экономическая эффективность предлагаемой технологии строительства.

За основу была принята технология строительства вертикального ствола, включающая строительно-монтажные работы подготовительного периода по монтажу проходческого копра и проходческих подъемных машин, работы по проходке устья ствола, технологического отхода и работы основного периода по проходке ствола до проектной глубины. Сущность усовершенствованной технологии заключается осуществлении параллельного ведения работ по монтажу проходческого копра, подъемных машин и проходке ствола. Для этого с целью достижения техни-

ческого результата - сокращения продолжительности строительства вертикального ствола, все работы делят на этапы. Первый этап строительно-монтажных работ включает только необходимые для начата проходки работы. Его выполняют до на-

Второй и последующие этапы строительно-монтажных работ выполняют параллельно проходке ствола. Второй этап проходческих работ представлен на рис. 5.

Рис.5. Проходка ствола до отметки 150-200 м.

При этом завершающий этап проходческих работ, представленный на рис. 6, осуществляют после выполнения всех этапов строительно-монтажных работ.

Рис.6. Проходка ствола до проектной глубины

Экономический эффект от перехода на усовершенствованную технологию строительства вертикальных стволов ориентировочно составит не менее 150 ООО руб. (в ценах 1984г.) на каждый оснащаемый для проходки ствол.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе разработана конструкция проходческого копра облегченного типа и изложены разработки по совершенствованию оснащения и технологии строительства вертикальных стволов, что имеет существенное значение для горной промышленности.

Основные выводы н практические рекомендации заключаются в следующем:

1. Существующие конструкции проходческих копров не в полной мере удовлетворяют требованиям ресурсосбережения (металлоемкости, трудоемкости монтажа) и не позволяют минимизировать период оснащения для проходки вертикальных столов.

2. Существующая методика проектирования проходческих копров не отражает в неполной мере современное состояние методов расчета металлических конструкций и не учитывает возможности использования ЭВМ для применения более точных расчетных моделей. В этой связи:

♦ доказано, что плоская расчетная модель копра при статическом моделировании воздействия неадекватна реальной работе конструкции копра; ♦доказано, что пространственная расчетная модель копра при статическом мо-

делировании воздействия соответствует реальной работе конструкции копра (отклонение в пределах 7%);,

♦установлено, что.реальное воздействие работы подъема, в том числе и связанное с разрывом канатов подъема, на конструкции копра является динамическим, что требует применения в проектировании и расчете копров динамических расчетных моделей;

♦ предложено при расчете конструкций проходческих копров облегченного типа использовать коэффициенты динамичности определяемые по форм. 1,2;

♦ выявлено, что использование допущений (о расчете копра как набора плоских конструкций; об исключении из расчета сжатых раскосов решетки станка копра; о расчете головки, станка, укосины, опорной рамы копра без учета их совместной работы; методики расчета на устойчивость от опрокидывания) при проектирований проходческих копров облегченного типа необосновано.

3. Разработана конструкция проходческого крпра облегченного типа, применимая для параллельного выполнения работ по оснащению ствола и его проходке, превосходящая существующие проходческие копры по основным технико-экономическим показателям: масса копра - 35 т (для сравнения масса копра ВНИИОМШС-Ш 106 т, Донгипрооргшахтострой К11К-1 135 т), трудоемкость монтажа - 50 чел.-дней (167 чел.-дней - ВНИИОМШС-Ш, 124 чел.-дня - Донгипрооргшахтострой КПК-1).

4. Усовершенствованна организация и технология строительства вертикальных стволов шахт на основе применения проходческого копра облегченного типа, позволяющая сократить общую продолжительность строительства ствола на 3 и более месяцев.

5. Разработаны отраслевые рекомендации по проектированию проходческих копров облегченного типа, устраняющие недостатки в существующей методике проектирования проходческих копров и учитывающие: пространственный характер работы конструкции копра под внешними воздействиями, возможность использования ПЭВМ и современных средств САПР, динамический характер воздействия разрыва каната подъема на конструкцию копра.

6. Ожидаемый экономический эффект составит не менее 150 ООО руб. (в ценах 1984г.) на каждый оснащаемый для проходки ствол.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

•1. Назаров Д.И. Анализ динамических воздействий подъема на надшахтный копер //Техника и технология разработки месторождений полезных ископаемых: Межвуз. науч.-технич. сб. Вып. 3. /Новокузнецк, 1997. - С. 152-157.

2. Назаров Д.И. Основные направления совершенствования методики проектирования металлических надшахтных копров для угольных и горнорудных шахт //Актуальные вопросы подземного и наземного строительства: Сб. науч. тр. /КузГГУ, Кемерово, 1996. - С. 190-196.

3. Назаров Д.И. Проектирование надшахтных копров на ПЭВМ с учетом пространственной работы //Актуальные вопросы подземного и наземного строительства: Сб. науч. тр. /КузГТУ, Кемерово, 1996. - С. 166-171.

4. Назаров Д.И. Сравнительный анализ различных расчетных моделей металлических надшахтных копров //Строительные конструкции и расчет сооружений: Тез. докл. науч.-гехнич. конф. - НГАС, Новосибирск, 1996. - С. 10-11.

5. Першин В.В., Назаров Д.И. Динамический анализ воздействий работы подъема на металлический надшахтный копер //Совершенствование технологии строительства горных предприятии: Материалы на/ч. кшф. -КузГТУ,Кемерово, 1997. - С. 165-173.

6. Першин В.В., Назаров Д.И. Проектирование надшахтных копров облегченного типа //Горный вестник. - 1997. - №2. - С. 41 - 44.

7. Першин В.В., Назаров Д.И. Строительство вертикального ствола шахгы с применением проходческого юопра облегченного типа //Актуальные вопросы подземного и наземного строительства: Сб. науч. тр./КузГТУ, Кемерово, 1997.-С. 209-213.

8. Першин В.В., Назаров Д.И., Садохин А.Н. К оптимизации параметров проектирования постоянных металлических надшахтных копров //Актуальные вопросы подземного и наземного строительства: Сб. науч. тр. /КузГТУ, Кемерово, 1996.-С. 225-228.

9. Першин В.В., Назаров Д.И., Садохин А.Н. Проходческие копры нового технического уровня: проектирование и расчет //Природные и интеллектуальные ресурсы сибири, секция "Уголь и углепродукты": Тез. докл. междунар. науч-практич. конф. - КузГТУ, Кемерово, 1997. - С. 124-129.

Ю.Першин В.В., Назаров Д.И., Садохин А.Н. Технология строительства вертикальных стволов с применением копров облегченного типа /Тез. докл. II Междунар. конф. "Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых". - Новокузнецк, 1997. -С. 13-15.

11.Першин В.В., Садохин А.Н., Назаров Д.И., Кассихина Е.Г, Агафонов А.Ф. Интенсификация строительства и углубки вертикальных стволов //Технология и механизация горнопроходческих работ: Сб. науч. тр. /Южно-Рос. Отд. АГН РФ; Новочерк. гос. тех. ун-т, Новочеркасск, 1997. - С. 21-25.

12.Першин В В., Садохин АН., Назаров Д.И., Кассихина Е.Г. Технологические схемы строительства вертикальных стволов с применением копров нового технического уровня //Прохождение вертикальных стволов, околоствольных дворов, горизонтальных и наклонных выработок при строительстве новых шахт: Тез. докл. науч.-практич. конф. -НГТУ, Новочеркасск, 1997. - С. 34-36.

13.Проектирование проходческих копров облегченного типа для угольных и горнорудных шахт: Методич. рекоменд. /Сост. Першин В.В., Назаров Д.И., Кассихина Е.Г. - М - Кемерово, 1997. - 28 с.