многофункциональное устройство для проходки и эксплуатации шахтных вертикальных стволов

Формула изобретения

Шахтный металлический одноукосный копер полушатровой рамной конструкции, включающий рамную укосину, рамную стойку, ненесущий рамный станок, отличающийся тем, что рамная стойка расположена вертикально и имеет трубчатое сечение, а основной несущий каркас имеет кольцевую коробчатую или трубчатую распорку, на которой расположена подшкивная или разгрузочная проходческая площадка, при этом опирание постоянной подшивной площадки на головную балку укосины выполнено шарнирно, а подъемное устройство для замены шкивов выполнено заодно с укосиной.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации металлических укосных копров и может быть использовано для проходки, углубки и эксплуатации вертикальных вентиляционных и вспомогательных стволов, в том числе на слабых грунтах и подрабатываемых территориях.

Известна конструкция металлического двухукосного копра рамной конструкции с подвесным станком, разработанная Днепрогипрошахтом (см. "Р-1857-625-КМ ш. "Западно-Донбасская" N 6/42 ПО Павлоградуголь" или "И.В.Баклашов, В. Н.Борисов, А.П. Максимов. Проектирование и строительство горнотехнических зданий и сооружений. -М: Недра, 1991, рис. 6.3"), которая состоит из рамного шатра переменного коробчатого сечения и подвесного (на период проходки) несущего (на период эксплуатации) станка. Высокая прочность и жесткость и герметичность замкнутых коробчатых элементов позволили сократить перечень необходимого металлопроката и значительно повысить устойчивость к коррозии.

Недостатками данной конструкции являются: необходимость расположения подъемных машин с двух диаметрально противоположных сторон от ствола; большая площадь застройки; невозможность реконструкции подъема - появление дополнительной подшкивной площадки ведет к кардинальному изменению топологии укосины; функция станка как несущего, не позволяет уменьшить его высоту, а наличие рамных элементов, работающих на изгиб делает снижение массы станка проблематичным.

Еще одной известной разновидностью шатрового копра является треногий копер (см. "Хаджиков Р.Н. Шахтные подъемные установки. Углетехиздат, 1950, фиг. 40") имеющий только три ноги, две из которых жестко связаны между собой и с головкой копра, а с третьей ногой - шарнирно.

В связи с наличием только трех ног и значительного количества шарниров, треногие копры очень сложны и дороги, поэтому им можно рекомендовать в исключительных случаях особо слабого грунта и неблагоприятного расположения существующих зданий. При этом направляющие шкивы подъемной установки должны располагаться в одной плоскости, что гарантирует симметричную нагрузку копра, иначе вопрос устойчивости вызывает такие усложнения конструкции, из-за которых эта система становится абсолютно неприемлемой.

В качестве прототипа рассматривается постоянный одноукосный рамный копер полушатровой системы для одноканатных подъемных машин при несимметричной схеме подъема, (см. "Днепрогипрошахт. РП3265- 625 - КМ. Унифицированные технологические и конструктивные схемы укосных копров, не приспособленных для проходки стволов. Укосный копер вспомогательного ствола. Днепропетровск, 1987. "или Приложение 1), включающий в себя рамную укосину, рамную стойку, ненесущий рамный станок.

Отличительной особенностью расчетной схемы копра является независимое восприятие подшкивным сооружением рабочих и разрывных усилий в канатах, а станком - всех остальных технологических нагрузок. Копер имеет ряд неоспоримых достоинств: простота монтажа; статическая ясность распределения нагрузки между элементами головки; достаточная жесткость, что позволяет избежать увеличения вибраций копра. Однако такой копер можно сооружать только после проходки ствола с использованием временного проходческого копра, что существенно увеличивает сроки и стоимость строительно - монтажных работ. Недостатком копров такого типа является также наличие нестандартных монтажных марок и высокая металлоемкость.

Задачами изобретения является разработка многофункционального устройства для проходки и эксплуатации вертикальных стволов, взаимное расположение основных несущих элементов которого варьируется в зависимости от применяемой технологической схемы, сокращение срока монтажа, уменьшение трудозатрат при монтаже и при эксплуатации, снижение металлоемкости, обеспечение возможности применения одноканатных, а также многоканатных подъемных машин с наземным расположением, при несимметричной схеме подъема, с возможностью последующего переоборудования подъема без изменения топологии укосины.

Указанная цель достигается тем, что в шахтном металлическом одноукосном копре полушатровой рамной конструкции с рамной укосиной, рамной центральной стойкой с ненесущим рамным станком, центральная рамная стойка расположена вертикально и имеет трубчатое сечение, а основной каркас имеет кольцевую коробчатую (или трубчатую) распорку, на которой расположена подшкивная (или при необходимости - разгрузочная) проходческая площадка, которую впоследствии переоборудуют в площадку под амортизаторы, что позволяет использовать устройство как для проходки, так и для эксплуатации. Особенность предложенной конструкции заключается в том, что основной несущий каркас, состоящий из рамной укосины переменного коробчатого (трубчатого) сечения, жестко опертой на вертикальную центральную трубчатую стойку, пригодную для размещения в ней подъемника для перемещения людей на любую отметку копра, которая может быть заменена на центральный трубчатый портал, местоположение которого варьируется в зависимости от применяемой технологической схемы, установлен вне пределов устья ствола, имеет собственные фундаменты и отделен от станка, который не воспринимает нагрузки подъема и на момент проходки ствола отсутствует, что позволяет отказаться от сооружения временного проходческого копра. Подъемное устройство для замены шкивов выполнено заодно с укосиной, а постоянная подшкивная (или постоянные подшкивные площади) имеет шарнирное опирание на головную балку укосины, что позволяет осуществить реконструкцию копра в любом необходимом варианте без изменения топологии укосины и дает основание считать его многофункциональным устройством для проходки и эксплуатации шахтных вертикальных стволов.

Перечень фигур чертежей. Сущность изобретения иллюстрируется графическими изображениями: на фиг.1 - общий вид устройства, на фиг.2 - схема устройства на период проходки с использованием кольцевой распорки для устройства подшкивной проходческой площадки, на фиг. 3 - схема устройства на период проходки с использованием кольцевой распорки для устройства разгрузочной проходческой площадки, на фиг. 4 - схема головки копра при расположении шкивов в двух уровнях.

Устройство включает в себя станок 1 (фиг.1), который работает автономно от основного каркаса, состоящего из рамной укосины переменного коробчатого (трубчатого) сечения 2, жестко или шарнирно опертой на центральную трубчатую стойку 3, которая может быть заменена на центральный трубчатый портал 4. Кроме того, устройство содержит подшкивную площадку 5, которая шарнирно оперта на головную балку укосины 6 (фиг.2) и на центральную трубчатую стойку 3 (или портал 4). На отметке +19000 м расположена кольцевая коробчатая (трубчатая) распорка 7 (фиг. 2,3) основного каркаса, которую используют для устройства подшкивной проходческой площадки 8 (или разгрузочной площадки 9 с разгрузочным лотком 10). На отм. +40000 располагают подъемное устройство для замены шкивов 11.

Предложенная конструктивная схема исключает передачу нагрузок от подъема на устье ствола, поскольку и несущая центральная стойка 3, и опертая на нее рамная укосина 2 переменного коробчатого сечения имеют самостоятельные фундаменты, которые находятся за пределами устья ствола, что позволяет использовать устройство в качестве временного проходческого копра.

В зависимости от применяемой технологической схемы, центральная трубчатая стойка 3 (фиг.2), во внутреннем пространстве которой размещается подъемник для перемещения людей на любую отметку копра, заменяется на центральный трубчатый портал 4 (фиг.3), (например, при двусторонней схеме разгрузки в период проходки). Габариты и местоложение трубчатого портала 4 варьируется в зависимости от требований технологии.

Станок 1, который не воспринимает нагрузки от проходческого оборудования и подъема, на момент проходки ствола отсутствует, а при постоянной работе копра воспринимает нагрузки от парашютных устройств клетей и противовесов, посадочных кулаков для клетей, а также от подъемных средств при производстве монтажных работ по навеске в стволе трубопроводов и кабелей.

Кольцевую коробчатую распорку 7 основного каркаса на отметке +19000 м используют для устройства подшкивной проходческой площадки 8 (фиг.2), которую впоследствии переоборудуют в площадку под амортизаторы при постоянной работе копра. В случае разгрузки в БелАЗы (фиг.3), на кольцевой распорке 7 устраивают разгрузочную площадку 9 с разгрузочным лотком 10, которую, как и в предыдущем случае, переоборудуют в площадку под амортизаторы, а подшкивную проходческую площадку 8 располагают на отместке +26000 м.

Местоположение центральной стойки 3 (или центрального портала 4) зависит также от технологических нагрузок и схемы разгрузки ископаемого на период постоянной работы копра. Шарнирное опирание подшкивной площадки 5 на головную балку укосины 6 обеспечит применение устройства в качестве одноподъемного копра с двумя способами размещения шкивов: на одном уровне (фиг.2,3) и в одной плоскости, один над другим (фиг.4) или в качестве двухподъемного копра при расположении подъемных машин с одной стороны копра, а также при несимметричной схеме подъема для многоканатных машин с наземным расположением.

Разработанная конструкция копра имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом: сокращение срока монтажа копра за счет совмещение проходки и эксплуатации ствола; возможность применения в качестве одноподъемного копра с двумя способами размещения шкивов: на одном уровне и в одной плоскости, один над другим, без изменения топологии головки укосины; возможность применения в качестве двухподъемного копра при расположении подъемных машин с одной стороны копра; возможность применения многоканатных подъемных машин с наземным размещением при несимметричной схеме подъема; возможность варьирования местоположения центральной стойки или центрального портала в зависимости от схемы подъема и разгрузки; устройство подъемника или лифта для подъема людей внутри трубчатой стойки или портала; возможность варьирования местоположения проходческих площадок (подшкивной и разгрузочной) в зависимости от схемы и отметки разгрузочных лотков; меньшую на 10-15% металлоемкость; сокращенный перечень необходимого металлопроката при изготовлении копра.