Способ оборудования вертикальных шахтных стволов подъемными сосудами

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ Дата публикации и выдачи патента СПОСОБ ОБОРУДОВАНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ ПОДЪЕМНЫМИ СОСУДАМИ Изобретение относится к горной промышленности и может найти применение при оборудовании вертикальных шахтных стволов высокопроизводительными подъемными установками. Способ включает оснащение шахтного ствола крупногабаритными и вспомогательными подъемными сосудами с комбинированной канатно-консольной армировкой, скиповой ствол делают воздухоподающим с направлением вентиляционной струи навстречу движению груженого скипа и размещают в нем два крупногабаритных скипа на канатных проводниках,приводимых в движение многоканатной подъемной машиной, и малогабаритную клеть аварийноремонтного одноконцевого подъема с жесткой консольной армировкой; клетьевой ствол делают вентиляционным воздухоотводящим и размещают в нем крупногабаритную клеть на канатных проводниках, приводимых в движение многоканатной подъемной машиной,малогабаритную клеть одноконцевого подъема и противовесы с жесткой консольной армировкой; крупногабаритные подъемные сосуды в обоих стволах оборудуют так, чтобы их продольная ось совпадала с направлением движения вентиляционной струи в вентиляционных каналах и примыкающих к шахтным стволам подземных выработках рабочего горизонта, располагаемых симметрично по обе стороны от шахтных стволов, в скиповом стволе на участке встречи крупногабаритных подъемных сосудов со стороны крепи ствола устанавливают отбойные канаты длиной, равной не менее суммарной длины этих сосудов, крупногабаритные подъемные сосуды в верхней торцевой части со стороны внутреннего зазора между ними оборудуют аэродинамическими плоскостями, расположенными под углом к горизонтали. Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность и безопасность шахтного подъема при подземной разработке месторождений полезных ископаемых. Смычник Анатолий Данилович,Шемет Сергей Федорович, Сорокин Виктор Андреевич (BY) Шемет С.Ф. (BY) 015979 Изобретение относится к горной промышленности и может найти применение при оборудовании вертикальных шахтных стволов высокопроизводительными подъемными установками. Известны способы и схемы оборудования вертикальных шахтных стволов подъемными сосудами с канатной армировкой, обеспечивающей существенное снижение затрат на оборудование шахтных стволов подъемными сосудами и низкое аэродинамическое сопротивление элементов армировки по сравнению с расстрельной армировкой [1]. Известны также способы, по которым для стабилизации движения подъемных сосудов в канатных проводниках в месте встречи их в середине вертикального шахтного ствола используют технические решения и устройства, основанные на аэродинамическом принципе. Стабилизация движения подъемных сосудов достигается за счет установки на них специальных аэродинамических плоскостей или устройств обтекаемой конфигурации днища и верхней части подъемных сосудов в сочетании с противовесом, выполненным с продольными отверстиями в корпусе [2, 3]. Существенными недостатками приведенных выше способов являются наличие значительных перемещений подъемных сосудов в горизонтальной плоскости (максимальные величины на участке встречи подъемных сосудов в средней части вертикального ствола) из-за высокой гибкости проводниковых и отбойных канатов; низкая эффективность шахтного подъема из-за отсутствия комплексных технических решений по оборудованию шахтных стволов подъемными сосудами с канатными проводниками, учитывающих необходимость наличия на руднике (шахте) как минимум 2 шахтных стволов [4] с разными направлением вентиляционной струи; при использовании крупногабаритных подъемных сосудов [1] не учитывается требование о наличии в обоих стволах 2 механических подъемов с независимым подводом энергии [4]; не учитывается разное направление вентиляционных струй в шахтных стволах и их воздействие на подъемные сосуды на участке встречи их в шахтном стволе и на сопряжениях с выработками рабочего горизонта; низкая эффективность и сложная реализация предлагаемых аэродинамических устройств стабилизации движения подъемных сосудов. Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу является канатная армировка вертикального шахтного ствола, включающая проводниковые и отбойные канаты, механизм для их натяжения, направляющие приспособления и отбойные лыжи подъемных сосудов, для уменьшения величины перемещения подъемных сосудов в горизонтальной плоскости, причем отбойные канаты расположены не только между подъемными сосудами, но и со стороны крепи шахтного ствола и прикреплены к ней с одинаковым шагом, равным 50-100 м по глубине ствола [5] - прототип. Недостатком этого технического решения является низкая эффективность из-за наличия большого количества проводниковых и отбойных канатов, а также то, что не в полной мере учитывается аэродинамическое воздействие вентиляционной струи на подъемные сосуды. Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности и безопасности шахтного подъема с использованием крупногабаритных подъемных сосудов с канатными проводниками. Поставленная задача достигается тем, что в способе оборудования вертикальных шахтных стволов подъемными сосудами, включающем оснащение шахтного ствола крупногабаритными и вспомогательными подъемными сосудами с комбинированной канатно-консольной армировкой, скиповый и клетьевой шахтные стволы выполняют в виде единой системы, при этом скиповый ствол делают воздухоподающим с направлением вентиляционной струи навстречу движению груженого скипа и размещают в нем два крупногабаритных скипа на канатных проводниках, приводимых в движение многоканатной подъемной машиной, и малогабаритную клеть аварийно-ремонтного одноконцевого подъема с жесткой консольной армировкой; клетьевой ствол делают вентиляционным воздухоотводящим и размещают в нем крупногабаритную клеть на канатных проводниках, приводимых в движение многоканатной подъемной машиной, малогабаритную клеть одноконцевого подъема и противовесы с жесткой консольной армировкой; крупногабаритные подъемные сосуды в обоих стволах оборудуют так, чтобы их продольная ось совпадала с направлением движения вентиляционной струи в вентиляционных каналах и примыкающих к шахтным стволам подземных выработках рабочего горизонта, располагаемых симметрично по обе стороны от шахтных стволов, в скиповом стволе на участке встречи крупногабаритных подъемных сосудов со стороны крепи ствола устанавливают отбойные канаты длиной, равной не менее суммарной длины этих сосудов, крупногабаритные подъемные сосуды в верхней торцевой части со стороны внутреннего зазора между ними оборудуют аэродинамическими плоскостями, расположенными под угломк горизонтали, при этом ширину аэродинамической плоскости В определяют по формуле где 1 - зазор между крепью шахтного ствола и боковой стенкой подъемного сосуда; 2 - зазор между боковыми стенками подъемных сосудов;-1 015979- угол наклона аэродинамической плоскости, определяемый расчетным или экспериментальным путем таким образом, чтобы обеспечить равную плотность воздушных потоков по длинным сторонам подъемных сосудов на участке их встречи в шахтном стволе. На фиг. 1-3 представлены схемы оборудования вертикальных шахтных стволов подъемными сосудами по предлагаемому способу. На фиг. 1 - схема расположения подъемных сосудов в скиповом воздухоподающем стволе; на фиг. 2 - сечение A-A по скиповому стволу в его средней части; на фиг. 3 - схема расположения подъемных сосудов в клетевом вентиляционном стволе. На фиг. 1-3 обозначены 1 - крупногабаритные скипы; 2 - канатные проводники; 3 - подъемные канаты многоканатной подъемной машины; 4 - малогабаритная клеть аварийно-ремонтного подъема; 5 - консольная армировка с металлическими проводниками; 6 - крупногабаритная клеть; 7 - противовес крупногабаритной клети; 8 - малогабаритная клеть вспомогательного подъема; 9 - противовес малогабаритной клети; 10 - продольная ось крупногабаритных подъемных сосудов; 11 - подъемные выработки рабочего горизонта; 12 - отбойные канаты; 13 - анкерные консоли с амортизаторами; 14 - натяжители отбойных канатов; 15 - аэродинамические плоскости. Предлагаемый способ оборудования подъемного отделения вертикальных шахтных стволов крупногабаритными подъемными сосудами с комбинированной канатно-консольной армировкой осуществляют следующим образом. Скиповый ствол (фиг. 1, 2) оборудуют 2 крупногабаритными скипами 1 грузоподъемностью 50-60 т каждый с канатными проводниками 2. Для двухскипового подъема применяют многоканатную подъемную машину с подъемными канатами 3. Скиповый ствол оборудуют также аварийно-ремонтным подъемом с малогабаритной клетью 4 и консольной армировкой с металлическими проводниками 5. Применение консольной армировки для аварийно-ремонтного подъема позволяет уменьшить зазоры между крупногабаритными подъемными сосудами и клетью аварийно-ремонтного подъема в сечении шахтного ствола согласно нормативным требованиям и тем самым уменьшить диаметр шахтного ствола. Для стабилизации движения крупногабаритных подъемных сосудов-скипов скиповый ствол делают воздухоподающим, при этом вентиляционная струя подается навстречу движению груженого скипа, обладающего вследствие значительной общей массы большей устойчивостью в горизонтальной плоскости,а движение пустого скипа совпадает с направлением вентиляционной струи в шахтном стволе и тем самым обеспечиваются благоприятные аэродинамические условия. Клетьевой ствол (фиг. 3) оборудуют основным подъемом, включающим крупногабаритную клеть 6,противовес 7, и вспомогательным подъемом, включающим малогабаритную клеть 8 и противовес 9. Для основного подъема применяют многоканатную подъемную машину с подъемными канатами 3, а для вспомогательного подъема - одноконцевую подъемную машину. Применение многоканатной подъемной машины позволяет существенно снизить повороты подъемных сосудов в горизонтальной плоскости в гибких канатных проводниках по сравнению с одноконцевыми подъемными машинами. Для крупногабаритной клети применяют канатные проводники 2, для малогабаритной клети и противовесов - консольную армировку с металлическими проводниками 5. Применение такой комбинированной армировки позволяет разместить в стволе, например, диаметром 7 м, крупногабаритную клеть с внешними размерами 35,5 м грузоподъемностью 20-30 т и более, а также уменьшить зазоры между подъемными сосудами согласно нормативным требованиям и тем самым уменьшить диаметр ствола. С целью снижения аэродинамического воздействия вентиляционной струи на крупногабаритные подъемные сосуды в районе сопряжений шахтных стволов с выработками рабочего горизонта крупногабаритные подъемные сосуды в обоих стволах располагают так, чтобы их продольные оси 10 совпадали с направлением движения вентиляционной струи в вентиляционных каналах и примыкающих к шахтным стволам выработках рабочего горизонта 11, располагаемых симметрично по обе стороны от шахтных стволов (фиг. 1, 3). В скиповом стволе для стабилизации движения крупногабаритных подъемных сосудов-скипов на участке встречи их в шахтном стволе, когда аэродинамические силы в горизонтальной плоскости достигают наибольших значений, в крепи шахтного ствола устанавливают отбойные канаты 12 на анкерных консолях с амортизаторами 13 и с натяжителями 14 на участке длиной не менее суммарной высоты подъемных сосудов, а на самих подъемных сосудах в торцевой части, на которую максимально воздей-2 015979 ствует встречная вентиляционная струя, со стороны зазора между подъемными сосудами устанавливают аэродинамические плоскости 15 под расчетным или экспериментальным угломк горизонтали, ширину аэродинамической плоскости В определяют по формуле (1). В начальной стадии встречи подъемных сосудов-скипов (фиг. 2) аэродинамическая плоскость, установленная на груженом скипе, увеличивает количество воздуха, проходящего между скипами, и тем самым горизонтальные усилия, воздействующие на порожний скип, которые отталкивают его в направлении крепи шахтного ствола, где для сохранения безопасного зазора установлены отбойные канаты. Таким образом, предлагаемый способ оборудования подъемного отделения вертикальных шахтных стволов крупногабаритными и вспомогательными подъемными сосудами с комбинированной канатноконсольной армировкой позволяет повысить эффективность и безопасность шахтного подъема при подземной разработке месторождений полезных ископаемых. Источники информации 1. Технология армирования вертикальных стволов шахт. Н.К. Шафранов. М.: Недра, 1984 г. (стр. 22-37). 2. Технология армирования вертикальных стволов. П.С. Сыркин, Ф.И. Ягодкин, И.А. Мартыненко. М.: Недра, 1996 г. (стр. 171). 3. Патент ГДР 53865, МПК В 66B, опубл. 1967.11.05. 4. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом. ПБ 03-553-03. Госгортехнадзор России. НТЦ Промышленная безопасность серия 03, выпуск 33. М.: ГУП НТЦ по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России, 2003 г. (стр. 17-18, 37). 5. Патент Российской Федерации 1802141, МПК E21D 7/00, опубл. 1993.03.15 - прототип. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ оборудования вертикальных шахтных стволов подъемными сосудами, включающий оснащение шахтного ствола крупногабаритными и вспомогательными подъемными сосудами с комбинированной канатно-консольной армировкой, отличающийся тем, что скиповый и клетьевой шахтные стволы выполняют в виде единой системы, при этом скиповый ствол делают воздухоподающим с направлением вентиляционной струи навстречу движению груженого скипа и размещают в нем два крупногабаритных скипа на канатных проводниках, приводимых в движение многоканатной подъемной машиной, и малогабаритную клеть аварийно-ремонтного одноконцевого подъема с жесткой консольной армировкой; клетьевой ствол делают вентиляционным, воздухоотводящим и размещают в нем крупногабаритную клеть на канатных проводниках, приводимых в движение многоканатной подъемной машиной, малогабаритную клеть одноконцевого подъема и противовесы с жесткой консольной армировкой; крупногабаритные подъемные сосуды в обоих стволах оборудуют так, чтобы их продольная ось совпадала с направлением движения вентиляционной струи в вентиляционных каналах и примыкающих к шахтным стволам подземных выработках рабочего горизонта, располагаемых симметрично по обе стороны от шахтных стволов, в скиповом стволе на участке встречи крупногабаритных подъемных сосудов со стороны крепи ствола устанавливают отбойные канаты длиной, равной не менее суммарной длины этих сосудов, крупногабаритные подъемные сосуды в верхней торцевой части со стороны внутреннего зазора между ними оборудуют аэродинамическими плоскостями, расположенными под угломк горизонтали, при этом ширину аэродинамической плоскости В определяют по формуле где 1 - зазор между крепью шахтного ствола и боковой стенкой подъемного сосуда; 2 - зазор между боковыми стенками подъемных сосудов;- угол наклона аэродинамической плоскости, определяемый расчетным или экспериментальным путем таким образом, чтобы обеспечить равную плотность воздушных потоков по длинным сторонам подъемных сосудов на участке их встречи в шахтном стволе.