Формы и размеры поперечного сечения и конструкции вертикальных стволов
Основной формой стволов является круглая. Размеры поперечных сечений главных стволов определяют в зависимости от размеров подъемных сосудов (скипов или клетей), их числа и расположения в стволе, типа проводников и расстрелов, а также размеров лестничного и трубокабельного отделений. Размеры сечений вспомогательных стволов зависят от размеров скипов с учетом зазоров между ними, расстрелами и крепью ствола, которые установлены Правилами безопасности в угольных шахтах (в дальнейшем ПБ).
Для определения типа и числа скипов, размещаемых в стволе, необходимо знать величину поднимаемого груза, которую определяют следующим образом.
По полученному значению qc(грузоподъемность скипа,т) или Vс(вместимость скипа,м3) принимают ближайший типовой скип и его размеры в поперечном сечении. Параметрический ряд угольных скипов: 11; 15; 20; 25; 35 м3; породных скипов: 5; 7; 9,5; 11; 15 м3.
Размеры сечения главных стволов, предназначенных для спуска (подъема) людей и спуска материалов и оборудования, зависят от размеров пола клетей, а также лестничного и трубокабельного отделений в стволе.
Тип, число и суммарная площадь пола клетей должны обеспечить такое размещение людей, чтобы продолжительность спуска (подъема) смены подземной группы рабочих на шахте была не более 30 мин.
Число рабочих, спускаемых (поднимаемых) в клети, определяют из условия размещения на 1 м2 пола клети пяти рабочих.
Допускаемые минимальные зазоры между подъемными сосудами и крепью ствола согласно ПБ должны быть равны 150 мм при металлической армировке и 200 мм при смешанной и деревянной. Зазор между встречными движущимися сосудами должен составлять не менее 300 мм.
Размеры лестничного отделения определяют в зависимости от размеров лазов в полках длиной 0,7 и шириной 0,6 м при расстоянии основания лестниц от стенки ствола не менее 0,6 м.
Размеры трубокабельного отделения зависят от числа, диаметра и способа крепления труб и кабелей к стенкам ствола или расстрелам.
Зная размеры подъемных сосудов, расстрелов, проводников, направляющих башмаков на подъемных сосудах и требуемые ПБ минимальные споры между ними, можно графически определить размеры подъемных н iрубокабельных отделений, а следовательно, и размеры поперечного сечения ствола в свету в целом.
Определив таким образом размеры сечения ствола, принимают ближайшее большее типовое сечение (рис. 1.1).
Па шахтах горнодобывающей промышленности средней производительности (1-1,5 млн т/год) принимают в основном стволы диаметром в свету 6—6,5 м, на шахтах большой производственной мощности (2,4-3,5 млн т/год) — 7 — 8 м. Стволы диаметром менее 6 м обычно располагают на флангах шахтного поля и используют для вентиляции, спуска материалов в шахту и как запасной выход. В транспортном и гидротехническом тоннелестроении применяют стволы диаметром в свету 5-6 м. На гидроэлектростанциях шинные и подъемные стволы имеют диаметр в свету 4,5 — 5,5 м, а уравнительные — 10—15 м.
В табл. 1.1 приведены основные данные параметрического ряда сечений, расположения армировки стационарных подъемов клетевых, а в мол. 1.2 — то же для скиповых стволов.
В городском подземном строительстве при проходке коллекторных шинелей и тоннелей метрополитена диаметр стволов определяют по габаритам проходческих щитов, монтируемых в стволе, м Dсв=√Dщ2+Lщ2 +mщ; Dсв-диам ствола в свету,м; Dщ — диаметр проходческого щита,м; Lщ- длина щита,м; тщ — зазор между стенкой ствола и щитом,м. Обычно диаметр ствола в этом случае принимают 5,5 — 7 м, а иногда л о 12 м.
Определив графически размеры сечения ствола и приняв типовое сечение, необходимо проверить его по скорости движения воздуха, которая не должна превышать норм, установленных ПБ. Максимально допустимую скорость движения воздуха по стволу определяют в зависимости oi его назначения: в стволах для спуска (подъема) людей и груза она равна 8м\с,только груза – 12,в вентиляционных стволах, не оборудованных подъемом, - 15 м\с.
Стволы могут иметь круглую (рис.1.1,а), прямоугольную (рис.1.1,б),
криволикую (рис.1.1,в), эллиптическую (рис.1.1,г) и прямоугольную с вы-
пуклыми короткими сторонами (рис.1.1,д) формы.
Рациональность использования поперечного сечения ствола для разме-
щения подъемных сосудов, лестничного отделения, труб и кабелей характе-
ризуется отношением всей площади сечения ствола к полезной.
Для указанных форм сечения стволов это соотношение составляет: пря-
моугольная – 1, криволикая – 1,22, эллиптическая – 1,27, круглая – 1,3.
Несмотря на то, что прямоугольная форма позволяет наиболее рацио-
нально использовать площадь сечения ствола, она имеет ограниченное при-6
менение, так как обладает рядом существенных недостатков: низкой несущей
способности крепи; большой трудоемкости высечки углов, особенно в креп-
ких породах; сложности обеспечения водонепроницаемости и др.
Стволы эллиптической и прямоугольной с выпуклыми короткими сто-
ронами форм применяют только при их реконструкции с заменой деревянной
или металлической крепи на монолитную или железобетонную, когда необ-
ходимо сократить объем выемки породы.
Шахтные стволы круглой формы поперечного сечения более удобны для
организации и механизации проходческих работ, обеспечивают наибольшую
устойчивость вмещающего породного массива, лучше противостоят давле-
нию горных пород и хорошо герметизируются. В связи с этим они получили
наибольшее распространение в практике шахтного строительства, несмотря
на то, что круглая площадь поперечного сечения используется наиболее не-
рационально по сравнению с другими формами.
Размеры поперечного сечения ствола определяют графическим методом
с учетом площадей, занимаемых подъемными сосудами, лестничными отде-
лением, трубами, армировкой, с соблюдением зазоров между ними, расстре-
лами и крепью ствола.
Графически найденную площадь поперечного сечения ствола проверяют
по условиям проветривания шахты. При этом скорость движения воздушной
струи не должна превышать норм, установленных Правилами безопасности
