Подъемные сосуды шахтных подъемных установок
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
МЕХАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК
Общие сведения о подъемных установках
Подъемные установки классифицируют по:
высоте подъема для шахт: неглубоких — до 500 м; средней глубины — от 500 до 1000 м; глубоких от 1000 до 1500 м; сверхглубоких — более 1500 м;
назначению: главные — для подъема полезного ископаемого; вспомогательные — для спуска-подъема людей и транспортирования различных грузов (породы, оборудования, материалов), причем они могут быть людские, грузовые и грузолюдские; проходческие — для транспортирования грузов и людей при проходке и углубке стволов шахт;
ориентировке пути транспорта: вертикальные, наклонные (последние изучаются в курсе шахтного транспорта);
типу подъемных сосудов: с бадьями, с неопрокидными клетями, со скипами, с опрокидными клетями;
типу органов для навивки подъемного каната: с органами навивки постоянного радиуса (цилиндрические барабаны, ведущие шкивы трения), с органами навивки переменного радиуса (бицилиндроконические барабаны и др.);
числу подъемных канатов: одноканатные, многоканатные;
уравновешиванию: неуравновешенные системы, уравновешенные системы (с уравновешивающим подвесным канатом при органах навивки постоянного радиуса, с органами навивки переменного радиуса); типу электропривода: с асинхронным электроприводом, с приводом постоянного тока. Подъемные установки с двухэтажными неопрокидными клетями и со скипами показаны на рис. 1.
При клетевом подъеме (рис. 1, а) разгрузочно-погрузочные операции производятся одновременно в клети 1 на нижнем I или промежуточном II горизонтах шахты (соответственно нижняя и промежуточная приемные площадки) и в клети 2 в надшахтном здании III (верхняя приемная площадка).
Движение клетей производится подъемной машиной 3 при помощи подъемных канатов 4, переброшенных через направляющие шкивы 5 на копре 6. При вращении двигателем органов навивки канатов один канат навивается, а другой свивается с них, благодаря чему происходит одновременный подъем одной клети и спуск другой.
При скиповой установке (рис. 1, б) груженая вагонетка 1 разгружается при помощи опрокидывателя 2 в бункер 3, откуда через дозатор 4 загружается скип 5. Одновременно загрузкой скипа 5 разгружается скип 6 в бункер 7 на поверхности.
При установке с опрокидными клетями загрузка их полезным ископаемым аналогична загрузке обыкновенных клетей, разгрузка в бункер на поверхности осуществляется поворотом платформы клети вместе с вагонеткой на угол 135°.
Иногда вместо двухклетевой и двухскиповой установок применяется одноклетьевая или односкиповая установка с подъемным сосудом на одной ветви каната и противовесом на другой.
Подъемная машина состоит из органов навивки подъемных канатов, редуктора, подъемного двигателя, аппаратуры управления и защиты и располагается либо в здании на уровне земли, как показано на рис. 1, либо на копре при многоканатных установках.
Подъемные сосуды
Бадьи применяют при проходке и углубке стволов шахт для спуска – подъема людей и транспортирования породы, материалов и оборудования.
Бадья (рис. 2, а) состоит из сварного кузова 1 и дуги 2. Кузов и днище бадьи изготовляют из листовой стали толщиной соответственно 6…8 и 10… 12 мм.
Бадьи делятся на самоопрокидывающиеся (БСП) и неопрокидные (БП).
Самоопрокидывающаяся бадья в нижней части кузова имеет две цапфы 3, вокруг которых она поворачивается при разгрузке. Цапфы входят в гнезда 4 направляющей рамки (рис. 2, б), которая перемещается в проводниках, обеспечивая устойчивое положение бадьи при движении ее по стволу. Для предохранения людей, находящихся в бадье, от случайно падающих предметов направляющая рамка имеет зонт 5.
Неопрокидная бадья по конструкции аналогична самоопрокидывающейся.
Для разгрузки ее на днище закреплены два кольца.
Концевая нагрузка на канат складывается из массы бадьи, подвесного устройства, направляющей рамки и содержимого бадьи.
Бадью подвешивают к канату с помощью подвесного устройства (рис. 3). Дуга бадьи входит в зев крюка 1 (рис. 3, а) с защелкой 2. Крюк опирается на упорный подшипник 3,
Рис. 2 – Самоопрокидывающаяся бадья: а – общий вид; б – направляющая рамка
вмонтированный в нижнюю траверсу 4. Верхняя траверса 5 соединяется с нижней щеками 6. Канат закрытой конструкции закрепляется в основной клиновой муфте 7 и страхующей игольчатой муфте 8. Обе муфты рассчитаны на полную нагрузку, действующую на прицепное устройство. В клиновой муфте канат удерживается тремя запрессованными секторными клиньями. В игольчатой муфте распущенный конец каната расклинен секторными и игольчатыми клиньями.
Подвесное устройство для прядевых канатов (рис. 3, б) аналогично описанному, причем канат закрепляется в клиновой муфте 9. В этом устройстве применены контрольные жимки 10, упорный жимок 11 и шайба-амортизатор 12.
Данные о бадьях приведены в приложении 6. Неопрокидные клети применяют для спуска — подъема людей и различных грузов.
На шахтах в настоящее время применяют одноэтажные и двухэтажные клети на одну, реже — две вагонетки в этаже.
Клеть (рис. 4) состоит из каркаса 1, образуемого горизонтальными рамами с вертикальными стойками, подвесного устройства 2, парашюта 3, направляющих башмаков или роликов 4 для направления клети по проводникам ствола, стопоров 5 для удержания вагонетки в клети, направляющих муфт 6 (при применении парашютов, действующих на тормозные канаты 7), дверей 8, надеваемых при спуске — подъеме людей с торцевых сторон клети и крыши 9. Стенки клети изготавливают из листовой перфорированной стали толщиной 2 — 3 мм.
Вкатывание вагонеток в клеть производится их самокатным движением или толкателем. Вкатываемая вагонетка выталкивает вагонетку, находящуюся, в клети.
Присоединение подъемных канатов к клетям и скипам производится при помощи подвесных устройств, которые могут отсоединяться от грузонесущей конструкции подъемных сосудов.
По ПБ запас прочности подвесного устройства подъемных сосудов, в которых транспортируются люди, должен быть 13-кратным по отношению к максимальной статической нагрузке, а для сосудов исключительно грузовых подъемов — 10-кратным.
Подвесное устройство состоит из прицепного устройства, к которому присоединяется подъемный канат, и элементов подвески, соединяющей прицепное устройство с грузоподъемной конструкцией подъемного сосуда.
К прицепным устройствам относятся безжимковые рычажно-клиновые коуши и клиновые безжимковые коуши с односторонним зажатием каната, а также грушевидные жимковые коуши.
В рычажно-клиновом коуше КРГ (рис.5, а) сосуд своей массой воздействует на рычаги 1, которые с помощью вертикальных 2 и горизонтальных 3 клиньев передают усилие на обратные клинья 4, удерживающие подъемный канат. Корпус 5 прикрыт снизу опорной втулкой 6, не допускающей ослабления зажима при напуске каната. Втулка позволяет ослабить зажим при перепанцировке каната. Ниже втулки на расстоянии 40 мм устанавливают контрольный зажим, который при случайном проскальзывании каната в коуше упрется во втулку.
Рис. 5 – Прицепные устройства подъемных сосудов – коуши: а – рычажно-клиновой; б – клиновой; в – грушевидный
В описанном коуше сильный пережим каната в жестких клиньях вызывает у входа каната в коуш большие напряжения изгиба и контактные напряжения, в связи с чем снижается работоспособность и долговечность канатов.
Этого недостатка нет в безжимковом клиновом коуше ККБ с односторонним зажимом каната (рис. 5, б). В корпус такого коуша входит подвижный клин 1. Щеки корпуса 2 соединены между собой болтами 3. На клине 1 имеется футерованная вставка 4. Канат 5 охватывает ручей клина, проходит через опорный вкладыш 6 и кренится к скобе 7. На канате имеется контрольный зажим 8, со стороны входа каната установлен гаситель поперечных колебаний 9 — цилиндрическая втулка, закрепленная на коуше, с набором резиновых колец различной жесткости. Винтовое натяжное устройство 10 необходимо для фиксации клина в зажатом положении. С подъемным сосудом коуш соединяется пальцем 11.
Грушевидный коуш 1 (рис. 5, в) охватывается канатом, уложенным в его ручей. Свободный конец каната крепится к рабочей части его шестью—восьмью жимками или хомутами 2, расположенными на расстоянии 200 — 300 мм друг от друга. Подъемный сосуд подвешен к тяге 3, предохранительные цепи 4 приспущены. Такое прицепное устройство применяют на устаревших конструкциях подъемных сосудов.
Шарнирное П-образное подвесное устройство (см. рис. 4) для клетей с рычажно-клиновым коушем может отклоняться по длине и ширине клети, что улучшает условия работы подъемного каната. В этом устройстве стойки 10 шарнирно соединены с балкой 11 и с проушинами 12 клети. Поворот стоек ограничивается кронштейнами 13 и швеллерами, соединяющими балку. Нагрузка от коуша 14 передается на балку через опоры 15. Угольники 16, приваренные к балке, являются направляющими для коуша 14 при напуске подъемного каната. При обрыве основной подвески, образуемой стойками 10 и балкой 11, клеть удерживается на предохранительной подвеске, включающей в себя коуш 14, тяги 17, траверсу 18 и шток подвески 19.
Подвесное устройство типа УПК с клиновым коушем (рис. 6) является наиболее совершенным.
Подвесные устройства многоканатных установок бывают безуравнительные и уравнительные.
Основными деталями безуравнительного подвесного устройства являются (рис. 7, а) коуши 1 и винтовые устройства 2 регулирования натяжения канатов. Эти устройства присоединены к траверсе 3 или непосредственно к несущей балке сосуда. Равномерное натяжение канатов достигается периодической их перепанцировкой и, помимо этого, — изменением длины подвески при помощи винтовых устройств 2.
Рис. 6 – Подвесное устройство УПК с клиновым коушем: 1 – коуш; 2 – верхняя балка; 3 — стойки; 4 — шток подвески
Безуравнительные устройства обладают сравнительно малой массой, конструктивно просты, но не обеспечивают постоянного равенства натяжения каната, что вызывает повышенный износ футеровки канатоведущего шкива.
Уравнительные подвесные устройства, будучи более тяжелыми, обеспечивают автоматическое равномерное распределение нагрузок на канаты. В одном из них — балансирном уравнительном устройстве (рис. 7, б) — канаты прикрепляются к коушам 1, которые при помощи штанг 2 присоединяются к балансирам 3, каждый из которых выравнивает натяжение между двумя канатами.
Натяжение между парами канатов выравнивается нижним балансиром 4, соединенным штангой 5 с несущей балкой 6 подъемного сосуда.
Для плавного движения подъемных сосудов параллельно оси ствола шахты применяют металлические или деревянные проводники, закрепленные вдоль ствола. Для каждой клети имеется по два проводника, расположенных по отношению к клети с одной или двух длинных ее сторон.
Рис. 7 – Подвесные устройства сосудов многоканатных подъемных установок:
Источник