CC BY
32УДК 622.23.05
РАЗРАБОТКА ТРЕБОВАНИЙ К КРЕПЕВОЗВОДЯЩЕМУ МОДУЛЮ
ГЕОХОДА
12В.Ю. Садовец, к.т.н., доцент, 1Д.А. Пашков, студент 1 Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева Российская федерация, г. Кемерово, 650024, г. Кемерово, ул. Дружбы, д. 5, кв. 5, 2Юргинский технологический институт филиал Томского политехнического
университета E-mail: [email protected], [email protected]
В статье приводится краткое описание геоходной технологии проведения выработок и представлены разработанные требования к крепевозводящему модулю геохода. Представлена принципиальная схема технического устройства для возведения монолитной железобетонной крепи для геоходной технологии.
Ключевые слова: крепление выработок; крепевозводящий модуль; геоход; геоходная технология.
DEVELOPMENT REQUIREMENTS FOR KREPEVOZVODYASCHEMU
MODULE GEOHODA
12V.Yu. Sadovets, 1D.A. Pashkov, 1Kuzbass State Technikal University by Т-F. Gorbachev, Russia, Kemerovo, 2Yurga Technological Institute branch of Tomsk Polytechnic University E-mail: [email protected], [email protected]
This article provides a brief description of the workings geohodnoy technology developed and presented requirements krepevozvodyaschemu geohoda module. The basic scheme of the technical device for the erection monolithic concrete roof supports for geohodnoy technology.
Keywords: erection of roof supports in mines; krepevozvodyaschy module; geohod; geohodnaya technology.
В последние годы в большинстве крупных городов отмечается повышенный интерес к использованию подземного пространства. Он вызван увеличением урбанизации, стремительным развитием наземного транспорта, дефицитом городской территории и рядом других причин [1]. Освоение подземного пространства в городах является непременным условием развития современного градостроительства. Это направление предоставляет возможность эффективного использования городской территории, улучшения состояния внешней среды, сохранения архитектурно-пространственной целостности исторически сложившихся зон города, а также решения комплекса многих других, в том числе социально-экономических задач. [2, 3].
Традиционное представление проходки выработки как процесса образования полости в массиве горных пород до сих пор определяет направления совершенствования геотехнологий строительства подземных сооружений и, соответственно, создания проходческого оборудования для освоения подземного пространства. В то же время известные технологии проведения горных выработок, развиваясь по пути увеличения мощности и металлоемкости оборудования, практически исчерпали свои возможности в увеличении производительности, обеспечении безопасности работ и расширении области применения [4, 5, 6].
Геоходная технология - процесс механизированного образования полости в подземном пространстве с формированием и использованием системы законтурных винтовых и продольных каналов, в котором операции по разработке забоя, уборке горной массы, креплению выработанного пространства, а также перемещению всей
проходческой системы на забой осуществляются в совмещенном режиме [7, 8, 9, 10]. Вовлечение приконтурного массива горных пород достигается введением дополнительной технологической операции - формирования системы законтурных каналов.
Области применения геоходной технологии достаточно разнообразны:
• проходка горных выработок различного расположения в пространстве;
• возведение подземных сооружений различного назначения;
• ведение аварийно-спасательных работ в завалах.
В настоящее время научным коллективом [10, 11, 12] ведутся работы по созданию опытного образца нового класса горнопроходческой техники - геохода.
1 2 3
АУ и 4
Рис.1 Принципиальная конструктивная схема геохода 1 - исполнительный модуль; 2 - головная секция;
3 - внешний движитель геохода; 4 - хвостовая секция с элементами противовращения; 5 - привод движителя; 6 - роторный погрузчик
Основной особенностью геохода является расположение всех функциональных модулей на едином носителе, позволяющей совмещать все технологические операции по образованию полости в подземном пространстве во времени [13, 14].
Основными функциональными модулями геоходов являются:
1. носитель - обеспечивающий перемещение геохода в среде вмещающих пород и создании напорных усилий;
2. исполнительный модуль - разрушающий забой горной выработки, а также формирующий систему законтурных винтовых и продольных каналов, для перемещения геохода в геосреде;
3. породоуборочный модуль - загружающий отделенную горную массу на устройство транспортирования;
4. крепевозводящий модуль - устанавливающий постоянную крепь, имеющую специальную конструкцию для использования системы законтурных каналов выработки.
Основным элементом полости в подземном пространстве является постоянная крепь. Рациональность выбора типа, а также качество выполняемых работ по возведению постоянной крепи влияют на срок службы полости в подземном пространстве [15].
Кроме того, следует отметить, что для геоходной технологии возможно создание принципиально новых конструкций крепи горных выработок и обделок подземных сооружений, материалоемкость которых на 30-50% ниже традиционных конструкций [16].
Крепевозводящий модуль геохода - это функциональное устройство, предназначенное для возведения постоянной крепи, адаптированное под условия и учитывающее возможности геоходной технологии.
Ни одно из существующих технических решений крепевозводящих устройств не удовлетворяет требованиям геоходной технологии проведения выработок.
К разрабатываемым конструктивным схемам крепевозводящих модулей геохода нами были сформулированы основные технологические и технические требования:
• Требования к крепевозводящему модулю:
o должен иметь наименьшие габаритные размеры; o должен перемещаться по выработке вслед за геоходом; o должен устанавливать секции крепи без остановки модуля; o должна происходить совместная работа модуля с геоходом, т.е. какой
участок прошли такой и закрепили; o должен не перекрывать зону выработки;
o установка секций в приемное устройство должно быть менее трудоемким; o доставка крепи до модуля должна быть механизирована; o перемещение секций в самом модуле нуждается в полной механизации; o скорость установки крепи должна как можно меньше тормозить работу геохода.
• Требования к технологии возведения:
o возведение крепи не должно препятствовать остальным технологическим операциям;
o соединения должны надежно соединять секции между собой; o технология возведения должна прямо зависеть от скорости геохода; o установка полной конструкции крепи должно быть как можно больше механизированной.
• Требования к узлам:
o работа всех узлов модуля должна быть слаженна;
o ремонт каждого узла должен быть мало трудоемким и занимающим
небольшой период времени; o расположение узлов не должно влиять на производственные операции; o работа узлов должна быть безопасной для персонала. На основании разработанных требований нами была разработана принципиальная конструктивная схема крепевозводящего модуля геохода, позволяющее возводить монолитную железобетонную крепь в условиях геоходной технологии.
Представленное решение механизированной опалубки (рис. 2) состоит из: 1 - сеток для армировки монолита; 2 - корпуса опалубки; 3 - секций опалубки; 4 - выдвижных труб для подачи раствора в заливное пространство.
Перед началом работ на каждую из 4 секций опалубки закрепляется сетка для армировки монолита. Далее устанавливаем секции в рабочее положение и выдвигаем трубы, служащие для подачи раствора. При подаче раствора в заливное пространство выдвижные трубы со временем задвигают обратно в посадочные места.
Как только пространство будет залито раствором, ждем до застывания монолита. И далее отсоединяем сетки от секций, чтобы освободит монолит от секций, прижимаем их к корпусу. За счет гидроцилиндров установленных на корпусе опалубки и закрепленными другим краем за геоход, передвигаем опалубку ближе к геоходе на расстояние равное длине залитого за цикл монолита.
Рис. 2. Механизированная опалубка
Представленная принципиальная схема позволяет: возводить монолитную крепь кольцевого сечения; не проводить предварительного крепления сетки к поверхности выработки; возводить монолитную крепь вслед за продвежением геохода по трассе выработки.
Список литературы
1. Аксенов В.В., Садовец В.Ю. Оценка необходимости создания крепевозводящего модуля геохода и его функциональных устройств: Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2012. № S3. С. 9-14.
2. Горбунов, В.Ф., Аксенов В.В., Садовец В.Ю. Структурная матрица горнопроходческих систем // Служение делу. Кемерово: КузГТУ, 2006. С. 77-84.
3. Горбунов В.Ф. Экспертная оценка влияния особенностей нового класса горнопроходческой техни- ки на методику расчета его параметров / В.Ф. Горбунов, В В. Аксенов, В.Ю. Садовец // Вестник КузГТУ - 2004. - №6.1. - С. 43...45.
4. Аксенов В.В., Садовец В.Ю., Резанова Е.В. Синтез технических решений нового класса горнопроходческой техники // Известия вузов. Горный журнал / Екатеринбург, 2009-№ 8. С. 56-63.
5. Аксенов В.В., Садовец В.Ю. Структурная матрица геоходов / «Служение делу». ГУ КузГТУ - Кемерово; 2006, стр. 90-100.
6. Аксенов В.В., Садовец В.Ю., Буялич Г.Д., Бегляков В.Ю. Влияние уступа на НДС призабойной части горной выработки//Горный информационный аналитический бюллетень. Горное машиностроение / Москва, МГГУ, 2011 - ОВ № 2. С. 55-67.
7. Аксенов В.В., Ефременков А.Б., Садовец В.Ю., Резанова Е.В.
Формирование структурного портрета геохода // Вестник Кузбасского
государственного технического университета. 2010. № 01. С. 35-41.
8. Аксенов В.В., Садовец В.Ю. Синтез технических решений ножевого
исполнительного органа геохода // Вестник Кузбасского государственного
технического университета. 2006. № 6. С. 33-37.
9. Садовец В.Ю., Аксенов В.В. Ножевые исполнительные i органы геоходов:
монография / В.Ю. Садовец, В.В. Аксенов // Издательство: LAP LAMBERT Academic
Publishing GmbH & Co. KG Heinrich-Böcking-Str. 6-8, 66121 Saarbrücken, Germany.
2011. - 141 с.
10. Аксенов В.В., Ефременков А.Б., Садовец В.Ю., Резанова Е.В. Создание инновационного инструментария для формирования подземного пространства // Вестник КузГТУ / Кемерово, 2010 - № 1. С. 42-46.
11. Аксенов В.В., Садовец В.Ю. Классификация крепевозводящих модулей геоходов // В сборнике: ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ЭКОНОМИКА В МАШИНОСТРОЕНИИ Национальный исследовательский Томский политехнический университет. Томск, 2014. С. 269-272.
12. Аксенов В.В. Создание нового инструментария для формирования подземного пространства / Хорешок А.А., Ефременков А.Б., Казанцев А.А., Бегляков В.Ю., Вальтер А.В. // Горная техника. 2015. № 1 (15). С. 24-26.
13. Садовец В.Ю., Пашков Д.А. Последовательность операций возведения крепи в условиях геовичестерной технологии // В сборнике: Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс 2014 Материалы XV международной научно-практической конференции. В.П. Тациенко (отв. редактор), В.А. Колмаков (зам. отв. редактора). 2014. С. 63.
14. Аксенов В.В., Садовец В.Ю., Сапрыкин А.С. Обзор устройств для возведения постоянной крепи // В сборнике: Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности сборник трудов XVI Международной научно-практической конференции, научное электронное издание. редакционная коллегия: В.И. Клишин, З.Р. Исмагилов, С.И. Протасов, Г.П. Дубинин; Институт угля СО РАН. 2014. С. 94-101.
15. Аксенов В.В., Казанцев А.А., Дортман А.А. Обоснование необходимости создания систем крепи горных выработок при проходке геовинчестерной технологии / Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал).
2012. № S3. С. 138-143.
16. Аксенов В.В., Казанцев А.А. Армирующая законтурная крепь горных выработок - новый подход к строительству подземных сооружений / Институт угля Сибирского отделения РАН: Отдельный выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня (научно-технического журнала) Mining Informational and analytical Bulletin (scientific and technical journal). - 2013. - № ОВ6. - с. 411-418 ISSN 0236-149.
