Подъемные сосуды шахтных подъемных машин
Подъемные установки служат для выдачи на поверхность добытого в шахте полезного ископаемого, породы, спуска и подъема людей, оборудования и материалов.
Современная шахта оборудована несколькими подъемными установками – главными и вспомогательными.
Главные подъемные установки оборудуются подъемными сосудамискипами, предназначенными для транспортировки добытого полезного ископаемого.
Вспомогательные подъемные установки оборудованы подъемными сосудами-клетями, предназначенными для спуска и подъема людей и различных грузов. Для подъема породы вспомогательная подъемная установка оборудуется скипами.
К шахтным подъемным установкам, как наиболее ответственному звену в цепи непрерывного транспортирования грузов от забоя до поверхности, предъявляются требования безопасности, надежности и экономичности работы в течение всего срока службы шахты. Современный шахтный подъемник при соблюдении специально разработанных Правил Безопасности надежен и безопасен в эксплуатации, несмотря на высокие скорости движения подъемных сосудов (до 20 м/сек), большие движущиеся массы и сложную систему управления машиной.
Шахтные подъемные установки классифицируются следующим образом:
1. По назначению: а) главные – для подъема полезного ископаемого; б) вспомогательные – для подъема (спуска) людей и транспортирования различных грузов (породы, оборудования, материалов), причем они могут быть людские, грузовые и грузо – людские; в) проходческие – при проходке и углубке стволов шахты.
2. По типу подъемных сосудов: а) клетевые; б) скиповые;
в) бадьевые; г) вагонеточные.
В зависимости от числа сосудов подъемные установки разделяются на двух – сосудные и однососудные с противовесом.
3. По типу органов навивки подъемного каната: а) с органами навивки постоянного радиуса (цилиндрические барабаны, шкивы трения); б) с органами навивки переменного радиуса (бицилиндроконические барабаны).
4. По числу подъемных канатов: а) одноканатные;
б) многоканатные.
5. По наклону ствола: а) вертикальные; б) наклонные.
6. По степени уравновешенности подъемной системы: а) неуравновешенные (с цилиндрическими барабанами без уравновешивающего каната); б) статически уравновешенные (с уравновешивающим канатом при органах навивки постоянного радиуса; с органами навивки переменного радиуса).
а – однобарабанной без уравновешивающего каната;
б – многоканатной со шкивом трения; в – двухбарабанной о уравновешивающим канатом; г – двухбарабанной для наклонных шах»
Рисунок 6.1 – Основные схемы шахтных подъемных установок
7. По высоте подъема: а) малой глубины – до 300 м; б) средней глубины – от 300 до 800 м; в) глубокие – от 800 до 1600 м; г) сверхглубокие – свыше 1600 м.
На современных шахтах могут применяться следующие принципиальные схемы работы подъемных установок:
а) при вращении органа навивки каната 3 однобарабанной или двухбарабанной подъемной машины один канат навивается и подвешенный к нему сосуд 1 поднимается по стволу. В это же время другой канат свивается с барабана и подвешенный к нему сосуд 2 опускается (рис. 6.1,а). После окончания цикла подъема, когда один подъемный сосуд будет разгружен, а другой загружен, направление вращения барабанов подъемной машины изменяется на обратное и сосуды будут двигаться в противоположном направлении.
Если вместо одного из сосудов к канату подвешивается противовес, то такой подъем называется однососудным с противовесом;
б) в подъемных установках со шкивами трения (многоканатные подъемные машины) канаты огибают канатодвижущий шкив 4. Усилия, необходимые для подъема сосудов, создаются за счет сил трения между канатом и поверхностью ручьев вращающегося шкива (рис. 6.1, б).
Схема подъемной установки с двумя барабанами и уравновешивающим (хвостовым) канатом 5 показана на рис. 6.1, в.
Применение уравновешивающих канатов рекомендуется для шахт глубиной более 600 м.
Для наклонных шахт схема подъемной установки дана на рис. 6.1, г. Подъемные сосуды 6 передвигаются по рельсам, уложенным в стволе. Уравновешивающий канат для наклонных шахт не применяется.
Рассмотренные схемы в каждом конкретном случае могут иметь свои особенности, не изменяющие принцип действия установки.
Рисунок 6.2 – Схема подъемной установки системы Блейера
Для подъема с больших глубин рекомендуется также установка системы Блейера, которая оборудуется четырьмя канатами (рис. 6.2). Подъемная установка состоит из двух барабанов 1 и 2, расположенных на параллельных валах и соединенных между собой редуктором 6. Каждый барабан имеет два участка, на которых размещается по одному канату 3. Пара канатов с каждого барабана прикрепляется к подъемному сосуду 5 через устройство 4, уравновешивающее их натяжение.
Шахтная подъемная установка состоит из горнотехнических сооружений и подъемного оборудования.
К горнотехническим сооружениям относятся:
а) надшахтные, состоящие из копра и приемного бункера, куда разгружаются подъемные сосуды. При клетевом подъеме, оборудованном неопрокидными клетями, вместо приемного бункера у копра сооружается надшахтное здание с приемными площадками и откаточными путями;
б) ствол шахты, оборудуемый расстрелами и укрепленными на них проводниками (направляющими) для подъемных сосудов, а у наклонных шахт – рельсовыми путями;
в) околоствольные, которые для скипового подъема состоят из загрузочного бункера и камеры для опрокидывателя вагонеток, а для клетевого – из приемной площадки;
К подъемному оборудованию относятся: а) подъемные сосуды;
б) загрузочные и разгрузочные устройства; в) подъемные канаты;
г) подъемные машины. Тип подъемной установки и связанных с ней горнотехнических сооружений зависит от угла наклона ствола
или клети) и назначения подъема (грузовой, людской или грузо – людской).
Скиповая подъемная установка вертикальной шахты состоит из следующих основных частей (рис. 6.3): подъемной машины 8, установленной в отдельном здании 9, расположенном на определенном расстоянии от ствола 3 шахты; подъемных сосудов – скипов, один из которых 11 находится под погрузкой, а второй 5 разгружается в приемный : бункер 4; подъемных канатов 7, на которых подвешены подъемные сосуды; направляющих шкивов 6, расположенных в верхней части металлоконструкции копра 10.
Околоствольные сооружения таких установок состоят из камеры опрокидывателя 2 и загрузочного бункера 1 с затвором.
Скипы в стволе движутся по направляющим, представляющим собой деревянные брусья, стальные канаты или металлические рельсы, уложенные по всей высоте ствола.
Рисунок 6.3 – Схема скиповой подъемной установки вертикальной шахты
В подъемной установке наклонной шахты скипы 1 движутся в стволе 4 по рельсам, уложенным по всей длине ствола, и по наклонной эстакаде 5 (рис. 6.4). На эстакаде крепятся разгрузочные кривые, с помощью которых скипы разгружаются в бункер 6, и шкивы 7, служащие для направления подъемных канатов 8 от наклонной эстакады к подъемной машине 9, установленной в здании 10. Загрузка скипов происходит через бункер 2 из камеры опрокидывателя 3.
Рисунок 6.4 – Схема скиповой подъемной установки наклонной шахты
Клетевые подъемные установки поднимают груз при помощи подъемных сосудов – клетей 6, в которые вкатываются груженые вагонетки и стопорятся специальными стопорными устройствами (рис. 6.5). Клеть вместе с груженой вагонеткой движется в стволе 7 при помощи подъемной машины 2, расположенной в здании 1, подъемных канатов 3, которые переброшены через направляющие шкивы 4, установленные в верхней части копра 5.
Рисунок 6.5 – Схема клетевой шахтной подъемной установки
После остановки поднимаемой клети на уровне верхней приемной площадки груженая вагонетка выкатывается из клети, а клеть загружается порожней вагонеткой.
Рассмотренные схемы характерны для машин барабанного типа.
Многоканатные подъемные машины со шкивами трения устанавливаются непосредственно на башенном копре, расположенном над стволом 1 и представляющем собой железобетонное сооружение высотой 50 – 100 м (рис. 6.6). Башенный копер 7 имеет несколько этажей. В верхних этажах помещается подъемная машина со шкивом трения 5, электродвигателем 8 и электрическим оборудованием подъема.
В нижних этажах помещаются приемный бункер 9 и оборудование разгрузочной станции. Скип 2, подвешенный на канатах 3 при помощи уравнительных устройств (служащих для выравнивания натяжений между канатами;, показан в процессе разгрузки. Копер снабжен мостовым краном 6 для монтажа оборудования и лифтом 4 для перемещения обслуживающего персонала.
Рисунок 6.5 – Схема скиповой подъемной установки с многоканатной машиной на копре
Источник
7.8. Подъемные сосуды, конструкция, эксплуатационные особенности и области применения
По назначению сосуды разделяются на три группы: для насыпных грузов – скипы, бадьи; для людей, штучных грузов – клети и для обоих видов грузов – комбинированные подъемные сосуды (скипо-клети).
По конструкции подъемные сосуды подразделяются на клети, скипы, скипо-клети и бадьи (рис. 7.8) [1].
Клети предназначены для подъема в вагонетках полезного ископаемого и породы, для спуска и подъема людей, а также оборудования со скоростью не более 8 м/сек.
Скипы служат для подъема полезного ископаемого и породы. Подъем и спуск людей в скипах правилами безопасности запрещен.
Скипо-клети – представляют собой комбинированный сосуд, который может работать как клеть или как скип (обычно при замене кузова).
|
Рис. 7.8. Классификация шахтных подъемных сосудов |
Бадьи применяют при проходке и углубке стволов шахт для транспортирования породы и материалов, а также подъема и спуска людей.
Подъемные сосуды должны удовлетворять следующим требованиям: иметь минимальную собственную массу и достаточную жесткость; центр тяжести груженого сосуда должен располагаться на вертикальной центральной его оси (т. е. сосуд должен быть центрирован); приведенные оси подвесных устройств для головного и хвостового канатов должны совпадать с вертикальной центральной осью.
Выполнение последних двух требований необходимо, чтобы избежать увеличения сил трения между опорами сосудов и проводниками.
Рис. 7.9. Общий вид угольного скипа
с неподвижным кузовом
и секторным затвором:
1 – зонт; 2 – смотровая площадка;
3 – кузов; 4 – рама; 5 – секторный затвор;
6 – разгрузочные ролики;
7 – предохранительные башмаки;
8 – рабочие роликовые направляющие
Конструкция сосудов зависит от углов наклона стволов. При углах наклона более 35° скипы, во избежание просыпания сыпучего груза, выполняются закрытыми, при углах наклона менее 35° сыпучие грузы транспортируются в открытых сверху сосудах – скипах или просто вагонетках.
Скипы и клети для вертикальных стволов вместо колес снабжаются направляющими башмаками и роликами, которые перемещаются по вертикальным проводникам.
Согласно [7] клети для перевозки людей оборудуются специальными ловителями – парашютами, а грузовые и грузолюдские клети – стопорными устройствами. Парашюты не применяются при многоканатном подъеме.
По назначению скипы различают рудные, угольные и породные. Конструктивно они идентичны и различаются между собой в основном прочностью и соотношениями основных, габаритных размеров.
Скип с неподвижным кузовом (рис. 7.9) и секторным затвором представляет собой сварной короб, усиленный горизонтальными ребрами жесткости, к боковым стенкам которого приварены вертикальные стойки рамы, которые вверху и внизу соединены горизонтальными несущими балками. По концам вертикальных стоек рамы крепятся направляющие устройства.
Для шифровки моделей скипов приняты следующие условные обозначения: буквенный индекс «СН» – скип с неподвижным кузовом; буквенный индекс «СО» – скип с опрокидным кузовом; цифра слева от буквенного индекса – порядковый номер типоразмера при одной и той же емкости скипа; цифра справа от буквенного индекса – геометрическая емкость скипа, м3; цифра справа через дефис – порядковый номер модели данного типоразмера в зависимости от типа подъема («1» – одноканатный, «2» – многоканатный).
Все стволы с наклоном оси к горизонту от 3 до 85° считаются наклонными. Угол наклона ствола – один из главных факторов, определяющих область применения и конструктивные особенности подъемного сосуда того или иного вида.
Основная отличительная, конструктивная особенность подъемных сосудов для наклонных стволов заключается в том, что все они перемещаются на колесах по колее рельсового пути, уложенного на почве наклонной выработки ствола (рис. 7.10).
|
Рис. 7.10. Классификация подъемных сосудов наклонных стволов |
Емкость эксплуатируемых скипов преимущественно составляет 7-15 м3 при одноканатных подъемных машинах и 9,5-15 м3 при многоканатных. В отдельных случаях эксплуатируются угольные скипы одноканатного подъема емкостью 20 м3, а многоканатного до 35 м3. Скорость движения скипов вертикального подъема 4-13,5 м/сек.
Загрузка скипа в шахте, подземном руднике производится из бункера, оборудованного загрузочным устройством с весовым или объемным дозатором. Загрузка или разгрузка по отношению к скипу располагается с одной стороны. Кузов скипа выполняется в форме призматической оболочки, имеющей наибольший размер по вертикальной оси. Закрепляется кузов подвижно или неподвижно на несущей конструкции – раме, к которой присоединяются подвесные устройства.
Разгрузка скипа осуществляется путем выпуска насыпного груза под действием собственного веса через боковое или донное отверстие кузова, оборудованное специальным механизмом затвора. Механизм затвора приводится в действие от разгрузочных кривых, с которыми при движении скипа в зоне разгрузки взаимодействуют разгрузочные ролики.
Клети вертикальных стволов
По конструктивному исполнению различают неопрокидные (обыкновенные) и опрокидные клети, а по технологии изготовления – клепаные и сварные.
По транспортному назначению клети бывают грузо-людские и людские. Последние применяются на инспекторских подъемах и не снабжены устройствами для размещения и фиксирования грузовых вагонеток.
Неопрокидные клети бывают одно – и двухэтажные.
Большинство эксплуатируемых клетей составляют клети неопрокидные для одноканатного подъема. Они применяются на двуклетевых или одноклетевых (с противовесом) подъемах главных и вспомогательных стволов шахт.
Неопрокидные клети (рис. 7.11) для одноканатного подъема представляют собой несущий стальной каркас, обшитый перфорированной листовой сталью и снабженный направляющими устройствами, рельсовой колеёй для вагонетки, стопорным, подвесным и парашютным устройствами.
Недостатки неопрокидных клетей:
– невозможность увеличения полезной нагрузки, из-за типоразмера вагонетки;
– увеличение числа вагонеток в клети ведет к росту сечения ствола или числа этажей клети, что усложняет маневры подъемным сосудом в период погрузочно-разгрузочных операций, и большим затратам времени;
Рис. 7.11. Общий вид неопрокидной двухэтажной клети
для рельсовых проводников двустороннего расположения с парашютом ТК:
1 – подвесное устройство с коушем типа КРГ; 2 – ловитель парашюта;
3 – тормозной канат; 4 – несущий каркас; 5 – направляющий башмак
– по сравнению со скиповым подъемом требуется оборудовать приемные площадки сложной системой откатки и специальным оборудованием обмена вагонеток.
Шифр, принятый типажом для клетей параметрического ряда, обозначает: буквенный индекс «КН» – клеть неопрокидную; цифра слева от буквенного индекса – этажность; цифра справа от буквенного индекса – длина клети, м; цифра справа через дефис – тип подъема («1» – одноканатный, «2» – многоканатный).
Клети для наклонных стволов применяются для выполнения вспомогательных операций, обеспечивающих доставку людей и транспортирование вагонеток и платформ с материалами и оборудованием, а также для доставки вагонеток с полезным ископаемым или породой.
По исполнению клети различают по типу парашюта.
По количеству этажей конструкции клетей бывают одно-, двух- и трехэтажные (последние изготовляются по индивидуальным заказам).
Парашютное устройство включается автоматически при обрыве каната или сцепки и при превышении максимальной скорости на 15-20 %.
Сменное устройство, предназначенное для присоединения канатов к шахтным подъемным сосудам (клетям, людским вагонеткам, скипам, бадьям, противовесам), которое может отсоединяться от грузонесущей конструкции, называется подвесным устройством.
Подвесное устройство подъемного сосуда состоит из прицепного устройства – коуша и элементов конструкции подвески (рис. 7.12).
В качестве подвесных устройств, для вертикальных клетевых подъемов применяют конструкции: с предохранительными цепями и рабочей подвеской нерегулируемой длины; с предохранительными цепями и рабочей подвеской регулируемой длины; трапецеидальные жесткие и шарнирные; П – образные, с грушевидным коушем и металлическими жимками, рычажно-клиновым коушем (КРГ) или клиновым безжимковым коушем с односторонним зажатием каната (ККБ).
Подвесные устройства типа УПК в настоящее время являются наиболее совершенной и перспективной конструкцией присоединения подъемных сосудов к головным канатам (рис. 7.13).
Подвеска сосуда может осуществляться прямым присоединением каждого каната (безуравнительные) или посредством специальных уравнительных устройств (уравнительные), предназначенных для равномерного распределения концевой нагрузки по канатам.
|
Рис. 7.12. Классификация подвесных устройств шахтных подъемных сосудов |
Согласно ПБ [7] все подъемные сосуды одноканатных подъемов, предназначенные для перемещения людей в вертикальных и наклонных выработках шахт, оборудуются устройствами (парашютами) для плавной остановки и удержания в аварийной ситуации (обрыв подъемного каната или выход из строя подвесного устройства, а также напуск подъемного каната при заклинивании подъемного сосуда в стволе) (рис. 7.14).
В настоящее время серийно выпускаются парашюты типов ПТК и их модификации применительно к подъемам со шкивами трения (ПТКШ) и противовесам (ПТКП) – с клиновым ловителем, осуществляющим мгновенный захват за два тормозных каната при любом типе и любой схеме расположения металлических проводников; ПКЛ и их модификации применительно к подъемам со шкивами трения (ПКЛШ) – с эксцентриково-клиновым ловителем, осуществляющим мгновенный захват за один тормозной канат при одностороннем расположении рельсовых проводников; ПДП для деревянных проводников.
|
Рис. 7.13. Подвесное устройство типа УПК с клиновым безжимковым коушем типа ККБ для клетей: 1 – наклонные вкладыши; 2 – канат с гасителем колебаний; 3 – вертикальные вкладыши; 4 – подвижный клин; 5 – верхняя балка; 6 – стойки; 7 – центральный шток |
|
Рис. 7.14. Классификация шахтных парашютов |
В качестве тормозных канатов при парашютах типа ПТК применяются нераскручивающиеся канаты крестовой свивки, имеющие наружные проволоки диаметром не менее 2 мм, а также канаты закрытого типа различных диаметров в зависимости от расчетной динамической нагрузки, действующей на тормозные канаты при срабатывании ловителя парашюта.
В транспортном положении приводная пружина сжата натяжением подъемного каната, ловитель лежит на опорах, и клинья его не соприкасаются с тормозными канатами (рис. 7.15).
|
Рис. 7.15. Схема устройства ловителя парашюта ПТК: 1 – тормозной канат; 2 – направляющая втулка; 3 – корпус ловителя; 4 – шток рабочей подвески; 5 – вилка; 6 – рычаг; 7 – клин; 8 – шток привода; 9 – приводная пружина |
При нормальной работе некоторая часть веса клети передается предохранительной подвеске, а остальной вес воспринимается приводной пружиной, сжатой штоком ловителя.
В случае обрыва головного каната или подвесного устройства приводная пружина разжимается и через шток, связанный с рычажной системой, перемещает клинья и тем самым вводит их в соприкосновение с тормозными канатами. Ловитель продолжает лежать на нижних опорах до тех пор, пока силы взаимодействия между клиновыми зажимами и тормозными канатами не станут больше веса ловителя, после чего он останавливается, удерживаясь на тормозных канатах.
Начальное заклинивание ловителя на тормозных канатах происходит за счет упругой силы пружины. Продолжая двигаться вниз, клеть сжимает пружину и садится на шток, воздействуя через него на плечи рычагов еще больше заклинивая ловитель на тормозных канатах. С момента, когда нагрузка в тормозных канатах и сопротивление в направляющих устройствах сосуда достигают веса клети, начинается торможение последней. При этом клинья ловителя практически не проскальзывают относительно тормозных канатов.
Источник