РАЗДЕЛ 2. ИМПУЛЬСИВНЫЕ НАГРУЗКИ НА КОНСТРУКЦИИ ШАХТНЫХ КОПРОВ ОТ НАТЯЖЕНИЯ ВЕТВЕЙ ПОДЪЁМНОГО КАНАТА ПРИ ЗАКЛИНИВАНИИ ПОДНИМАЮЩЕЙСЯ КЛЕТИ
2.1. Факторы, влияющие на параметры импульсивных нагрузок на конструкции шахтных копров при заклинивании поднимающейся клети
Заклинивание поднимающегося сосуда в шахтном стволе возможно в результате его выхода из направляющих и последующего наезда на элементы армировки шахтного ствола. В результате заклинивания поднимаемого сосуда в механической системе шахтной подъёмной установки происходит следующая последовательность механических явлений:
* в начальный момент времени происходит столкновение поднимающегося сосуда с элементами армировки шахтного ствола;
* впоследствии происходит превращение кинетической энергии движущихся и вращающихся частей подъёмной установки в потенциальную энергию упругой деформации препятствия и ветвей подъёмного каната;
* усилия натяжения защемленной и смежной ветвей подъёмного каната увеличиваются до значений, соответствующих двойной разности статических натяжений, после чего происходит отключение электродвигателя и аварийное торможение барабана подъёмной машины.
Развитие механических явлений в системе шахтной подъёмной установки при заклинивании поднимающегося сосуда может привести к двум качественно отличным результатам:
1) динамическое усилие в защемленной ветви подъёмного каната достигает значений агрегатной прочности, канат разрывается; после этого срабатывает система шахтного парашюта;
2) амплитудное значение динамических усилий в защемленной ветви каната меньше агрегатной прочности, разрыв подъёмного каната не происходит.
Как в первом, так и во втором случае, усилие в смежной ветви также динамично увеличивается в зависимости от интенсивности торможения барабана подъёмной машины. Основными параметрами импульсивной нагрузки являются [ 54 ]:
* амплитудное усилие в защемленной и соответствующее усилие в смежной ветви подъёмного каната (в качестве обобщенной характеристики, для целей анализа результатов численного эксперимента, в настоящей работе рассматриваются амплитудные значения суммарного усилия от натяжения защемленной и смежной ветвей);
* продолжительность развития усилий в ветвях подъёмного каната от начала заклинивания подъёмного сосуда до срабатывания системы шахтного парашюта, либо до затухания колебаний в ветвях подъемного каната;
* диаграммы изменения усилий в ветвях подъёмного каната во времени.
Указанные параметры особых нагрузок шахтных копров зависят от следующих факторов:
1) местоположение заклинивания подъёмного сосуда в шахтном стволе;
2) скорость движения подъёмного сосуда;
3) жесткость и несущая способность препятствия;
4) массы вращающихся и движущихся частей подъемной установки;
5) тип, диаметр каната, а также его прочностные и жесткостные характеристики каната.
Заклинивание поднимающегося сосуда может произойти в любой точке шахтного ствола, где происходит его движение по направлению вверх, и в общем случае определяется глубиной и конструктивными особенностями шахтной подъёмной установки. Местоположение реализации заклинивания определяет соотношение жесткостей ветвей подъёмного каната.
Скорость движения подъёмного сосуда также связана с местоположением заклинивания в шахтном стволе и в общем случае определяется тахограммой подъёма. При подъеме неопрокидных клетей скорость подъема изменяется по трехпериодной тахограмме (см. рис.2.1). В течение первого периода диаграммы скорость изменяется от нуля до номинальной (происходит разгон подъемной машины); в течение второго периода скорость постоянна и равна номинальной скорости подъема; в течение третьего периода скорость изменяется от номинальной до нуля (происходит замедление подъемной машины), см. рис. 2.1.
Рис.2.1. Вид характерной тахограммы подъёма: а1- ускорение при разгоне; а2- замедление при торможении; S1- путь при разгоне; S2- путь при равномерном движении; S3- путь при торможении
По требованиям ПБ, скорость при подъеме и спуске людей в клетях по вертикальным выработкам не должна превышать значений, приведенных в табл. 2.1.
Таблица 2.1.
Зависимость скорости людского подъема от высоты подъема
ПараметрВысота подъема, м100200300400?400Максимальная скорость, м/с8.010.511.512.012.0
Жесткость и несущая способность препятствия может изменяться в значительных пределах. Она определяется диаметром шахтного ствола, сечением элементов армировки и схемой заклинивания поднимающегося сосуда. В зависимости от типа проводников, армировка шахтного ствола может быть жесткой или гибкой. В данной работе, как наиболее неблагоприятный случай рассмотрена жёсткая система армировки [ 5, 158 ].
В конструктивном отношении жёсткая армировка представляет собой систему балок (расстрелов) открытого или закрытого сечения, установленных с шагом 3-7 м и заделанных в бетонную крепь шахтного ствола. Расстрелы образуют посредством жёстких проводников ярусную систему. Пролёт расстрелов определяется диаметром шахтного ствола, который может изменяться в пределах от 3м до 9м. Характерные конструктивные схемы и общий вид армировки шахтного ствола приведены на рис. 2.2. Типы и характеристики поперечных сечений элементов армировки и жёстких проводников приведены в табл. 2.2.
Рис. 2.2. Характерные конструктивные схемы армировки шахтного ствола: 1- расстрелы, 2- проводники, 3- клети
Таблица 2.2.
Характеристики поперечных сечений элементов армировки ствола
№ п/пЭскизНаименованиеРазмеры, мм
(№ профиля)12341.Двутавр№ 24, № 27,
№ 30, № 36,
№ 402.Сварной коробчатый из неравнополочных уголков170х100х10,
210х130х123.Сварной коробчатый из равнополочных уголков180х180х124.Гнутый прямоугольный180х80х10,
250х100х10,
355х155х105.Гнутый квадратный140х140х12,
160х160х126.Гнутый эллиптический288х92х10,
484х156х107.Трубы прямоугольные128х110х12,
150х100х10,
180х80х128.Трубы квадратные100х100х8,
110х110х69.Трубы круглые127х12,
140х
- Київ+380960830922