Армировка шахтного ствола — это пространственная конструкция, обеспечивающая направленное движение подъемных сосудов (скипов, клетей) в вертикальном стволе шахты. От ее надежности напрямую зависят безопасность и производительность горных работ.
Назначение, функции и основные задачи армировки:
- направление подъемных сосудов по заданной траектории;
- восприятие динамических нагрузок от движущихся сосудов;
- фиксация вспомогательных коммуникаций (труб, кабелей, лестничных отделений);
- обеспечение безопасной эксплуатации ствола в течение всего срока службы.
Конструктивные элементы классической жесткой армировки ствола:
- Расстрелы — горизонтальные балки, закрепленные в крепи ствола. Бывают:
- главные — для крепления проводников;
- вспомогательные — для монтажа лестничных отделений и коммуникаций.
- Проводники — вертикальные направляющие, по которым движутся подъемные сосуды. Изготавливаются из:
- рельсов;
- горячекатаных бесшовных труб;
- специальных гнутосварных профилей.
Элементы армировки шахтного ствола в каталоге продукции ТЗГШО.
Типы расстрелов
Выбор профиля зависит от глубины ствола и производственной мощности шахты:
- Двутавровые балки — применяются для стволов ограниченной глубины. Могут быть составными с регулируемой длиной.
- Коробчатые профили — используются для глубоких стволов с высокой нагрузкой. Преимущества:
- повышенный момент сопротивления в горизонтальной плоскости;
- увеличенный крутящий момент;
- лучшая коррозионная стойкость (коррозия затрагивает только наружный контур).
Материалы изготовления
Требования к материалам:
- стойкость к коррозии;
- высокая прочность и жесткость;
- хорошая свариваемость без потери прочностных свойств.
Применяемые стали:
- углеродистые (ВСт3Гпс5, ВСт3сп5) — для неагрессивных сред;
- низколегированные (10Г2С1, 10ХСНД, 09Г2С, 15ХСНД) — для коррозионно-активных сред.
Схемы армировки
Выбор схемы зависит от:
- грузоподъемности подъемных сосудов;
- скорости и высоты подъема;
- количества сосудов;
- размеров и ориентации проводников.
Распространенные схемы:
- боковое одностороннее расположение;
- лобовое двухстороннее;
- боковое двухстороннее;
- диагональное;
- лобовое одностороннее.
Факторы износа и повреждения
Основные причины деградации армировки:
- коррозия (интенсивность — 0,03–0,16 мм/год);
- механические повреждения от ударов кусков породы (масса до 150–200 кг);
- упругопластические деформации из‑за горного давления;
- ослабление болтовых соединений вследствие вибраций;
- отклонение проводников от проектных параметров.
Методы контроля и диагностики
Для оценки состояния армировки применяют:
- визуальный осмотр с фиксацией трещин, коррозии, деформаций;
- измерительный контроль (проверка геометрии проводников, зазоров);
- лазерные измерения конвергенции крепи ствола;
- профилировку для выявления отклонений от вертикали;
- мониторинг динамических параметров (вибрации, нагрузки).
Ремонт и восстановление
Основные виды работ:
- Рихтовка — регулировка фланцевых соединений для восстановления геометрии колеи проводников.
- Замена изношенных элементов (расстрелов, проводников, крепежных деталей).
- Антикоррозионная защита (нанесение покрытий, замена поврежденных участков).
- Усиление конструкции (установка дополнительных связей, замена профилей на более прочные).
Расчет долговечности
Методика включает:
- Проверку динамической устойчивости системы «подъемный сосуд — армировка».
- Расчет прочностных характеристик расстрелов и проводников.
- Определение расчетного прогиба проводника между ярусами.
- Перерасчет моментов инерции и сопротивления с учетом износа.
Критерии предельного состояния:
- достижение допустимых значений прогиба;
- снижение прочности ниже предела текучести материала;
- критическая потеря площади поперечного сечения из-за коррозии.
Требования безопасности
При проектировании и эксплуатации армировки необходимо соблюдать:
- ГОСТ и отраслевые стандарты на материалы и конструкции;
- нормы динамической устойчивости для заданных режимов подъема;
- регламенты по антикоррозионной защите в агрессивных средах;
- правила монтажа и контроля геометрии элементов.
Выводы
Армировка шахтного ствола — критически важный элемент инфраструктуры шахты. Ее надежность обеспечивается:
- правильным выбором материалов и конструкций;
- регулярным контролем состояния;
- своевременным ремонтом и усилением;
- точным расчетом долговечности с учетом условий эксплуатации.
Грамотное проектирование и обслуживание армировки позволяет:
- минимизировать риски аварий;
- продлить срок службы ствола;
- обеспечить бесперебойную работу подъемных установок.