книги из ГПНТБ / Строительство железорудных шахт

Возведение этих копров может быть экономически выгодным по сравнению с железобетонными башенными копрами типа 1 ( с не­ сущими наружными и внутренними стенами, с применением под­ вижной опалубки и вязкой стержневой арматуры на рабочем полке). В отдельных случаях, преимущественно при ограниченных размерах, каркасные копры типа 4 могут быть применены вместо стальных башенных копров типа 6.

При разработке и возведении башенных копров целесообразно осуществлять следующие мероприятия.

Должны быть проработаны вопросы унификации с установле­ нием минимума типоразмеров сборных конструкций и исключением конструкций нестандартных размеров. Для этой цели в ряде слу­ чаев целесообразно применять ограниченное количество утеплен­ ных металлических щитов.

Лестницы следует размещать в закрытых лестничных клетках и предусматривать из них непосредственно внешние выходы.

Внешние лестницы запасных выходов целесообразно монтиро­ вать в самостоятельном каркасном блоке, который собирается из полностью готовых к эксплуатации секций с заранее установлен­ ными лестничными маршами.

Покрытия во всех случаях рекомендуется выполнять с приме­ нением легких стальных конструкций и плоских кровель.

Водоотводы рекомендуются внутренние.

Во всех случаях должна быть предусмотрена хорошая защита стен башенных копров. На этом вопросе следует остановиться и рассмотреть его несколько подробнее.

В ряде случаев внутренний воздух надшахтных сооружений имеет высокую степень влажности, что соответствует влажным и мокрым режимам эксплуатации помещений. Это явление наблю­ дается не только в случаях расположения сооружения на исходя­ щей из шахты струе воздуха, где такой режим эксплуатации явля­ ется нормальным. Подобные явления наблюдаются и на стволах, нейтральных по воздуху, отключенных (по схеме вентиляции шахты) от общих потоков воздуха.

По ряду причин, прежде всего в силу несовершенного шлюзо­ вания в подземных выработках, через современный нейтральный ствол выделяется из шахты до 10 м3/с воздуха температурой 10—■ 15° С и относительной влажностью до 100 %. При этом в надшахт­ ные сооружения выносится за сутки до 10 т воды.

Таким образом, практически все надшахтные здания и башен­ ные копры находятся в исключительно тяжелых условиях эксплу­ атации в части их температурно-влажностного режима.

С одной стороны, указанный выше температурно-влажностный режим должен быть в каждом конкретном случае улучшен. Для этого, например, необходимо организовать непрерывную подачу

внижние зоны копра достаточного количества внешнего, подогре­ того воздуха. Влажность полученной в итоге смеси должна быть

вдостаточной степени низкой.

Вне зависимости от мероприятий по улучшению температурно­ влажностного режима стены башенных копров должны быть за­ щищены. В соответствии с конструкциями ограждений и условиями эксплуатации защита может быть различной.

Минимальная защита стен может быть сведена к выделению объема сооружения, соответствующего высоте 10—30 м. Монтаж­ ные проемы в одной-двух плоскостях и другие возможные проемы на грани выделяемого объема должны быть тщательно закрыты. Стены с внутренней стороны в пределах выделенного объема в нижней зоне сооружения должны быть защищены. Защита в ча­ стности, может быть произведена цементной штукатуркой с водо­ изолирующими добавками. Штукатурка, как правило, должна на­ носиться по металлической сетке. Поверхность штукатурки должна

новых панелей, защищенных в заводских условиях путем их про­ питки с внутренней стороны растворами битума. При этом должны быть обеспечены надежное уплотнение и гидроизоляция швов между панелями и дальнейшая общая обработка стен с внутрен­ ней стороны водоустойчивыми составами.

Штукатурка может быть исключена также при условии при­ менения специальных панелей.

В ряде случаев, наряду с установкой в верхней части сооруже­ ния пропитанных панелей, должна быть осуществлена более ка­ питальная, усиленная защита нижних участков стеновых огражде­ ний, выполненных с применением панелей или кирпичной и другой кладки.

Усиленная защита стен, необходимая, в частности, для соору­ жений на исходящей воздушной струе и в ряде других случаев, должна отличаться надежной пароизоляцией. Указанная защита может состоять из слоя битума, прикрытого с внутренней стороны клинкерным экраном, или из нескольких слоев оклеенной гидро­ изоляции, прикрытых с внутренней стороны слоем цементной штукатурки по металлической сетке. С той же целью во всех воз­ можных случаях следует предусматривать сплошную обшивку станков башенных копров. Обшивку станков рекомендуется про­ изводить алюминиевыми щитами.

Демонтаж и установка станка должны быть обеспечены без доступа в огражденный объем. Исключения возможны при значи­ тельных размерах станков, существенно превышающих необходи­ мые размеры.

При разработке и возведении стальных башенных копров це­ лесообразно осуществлять следующие мероприятия.

Следует предусматривать усиленные, практически двойные крепления стеновых панелей. Вторые крепления возможно осущест­ влять по типу, описанному выше для башенного стального копра шахты «Южная-2».

162

Во всех случаях целесообразна проработка стальных конструк­ ций в направлении осуществления унификации основных узлов, а также применения отдельных узлов с механической обработкой части элементов, их торцов и других плоскостей в целях осущест­ вления точного и, в ряде случаев, безвыверочного монтажа конст­ рукций.

Рекомендуется применять мощные связи, расположенные пре­ имущественно в крайних панелях сооружения.

Изготовляемые в первые годы возведения стальных башенных копров двутавровые балки с двойными стенками в настоящее время не применяют. Следует, однако, избегать для основного оборудо­ вания (непосредственно связанного с подъемом) прямое жесткое крепление анкеров к полкам балок.

Как правило, для крепления канатоведущих шкивов, редукто­ ров, двигателей следует принимать анкерные крепления, допуска­ ющие некоторое смещение оборудования в плане. В частности, для указанных случаев применимы анкерные коробки с отрезками ме­ таллических труб над ними и развитыми шайбами анкерных бол­ тов с двойной нарезкой (с болтами-тяжами).

Во всех возможных случаях отверстия для анкерных болтов следует пропускать насквозь через железобетонные плиты с при­ ливами и местные балки; в этих случаях необходимость в массив­ ных анкерных коробках отпадает.

11

Г л а в а VI

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ РУДНИЧНЫЕ УСТАНОВКИ

§ 21. Подъемные установки

Многоканатные подъемные установки. В связи с переходом к разработке глубоких горизонтов Уральских железорудных ме­ сторождений (на глубине 500—800 м) с одновременным увеличе­ нием производственной мощности рудников потребовались рекон­ струкция подъемных установок на действующих рудниках и соору­ жение крупных современных подъемных установок на вновь проектируемых. Решение этой задачи было усложнено необходи­ мостью применения в качестве выданных сосудов руды и породы скипов грузоподъемностью 15—25 т и вагонеток емкостью 4 м3, обусловливающих увеличение концевых нагрузок подъемов до

45—50 тс.

Поскольку серийно выпускаемые отечественной промышлен­ ностью одноканатные подъемные машины были рассчитаны на максимальное статическое натяжение канатов не более 38 тс, возникла необходимость в применении многоканатных подъемных машин.

В период с 1957 по 1965 г. было запроектировано применение многоканатных подъемных установок на шести шахтах Урала —■ всего 15 подъемных установок, характеристика которых приведена в табл .12.

Подъемные установки размещаются на башенных копрах, уровни установок от 36 до 61,2 м.

Из приведенных в табл. 12 многоканатных машинок 1971 г. находятся в эксплуатации 11: 3 машины МК-3,25х4 изготовления Ново-Краматорского завода на шахте «Магнетитовая-бис» Высо­ когорского рудника; 5 машин МК-3,25Х4; 2 машины М.К-1.0Х4 и одна МК-2,25х2 изготовления Донецкого завода им. ХѴ-летия ЛКСМУ — на шахтах Северо-Песчанского и Валуевского рудни­ ков.

В начале 1972 г. введен в эксплуатацию башенный копер с мно­ гоканатными подъемными машинами на шахте «Южная-2» Горо­ благодатского рудника; в стадии окончания монтажа находится башенный копер шахты «Клетевая» Высокогорского рудника. Системы подъемов в основном «скип — противовес» или «клеть —

164

165

166

противовес»; только скиповой подъем шахты «Южная-2» выполнен по системе «скип—скип».

Как видно из табл. 13, многоканатные машины сооружены как на шахтах производственной мощностью 5,0—3,0 млн. т в год («Магнетитовая-бис», «Северо-Песчанская», «Южная-2»), так и на шахтах вспомогательного назначения годовой производственной мощностью 0,5 млн. т (шахты «Валуевская», «Клетевая»),

Основные параметры и особенности перечисленных в табл. 13 подъемных установок излагаются ниже.

Подъемные сосуды. В качестве подъемных сосудов скиповых подъемов были запроектированы и эксплуатируются в настоящее время скипы грузоподъемностью 15—25 т с донной разгрузкой и секторным затвором. Скипы сконструированы институтом Гипрорудмаш, изготовляются криворожским заводом «Коммунист».

Применяют два типа подвесных устройств скипов и противо­ весов: безуравнительные регулируемые винтовые и балансирные подвесные устройства. Регулируемые винтовые устройства приме­ няют, как правило, для подвески противовесов. Необходимо отме­ тить, что в условиях повышенной влажности шахт винтовые уст­ ройства быстро корродируют и практически пользоваться ими трудно.

Загрузку скипов проектируют с весовым и объемным дозиро­ ванием. Для загрузки дозаторов из бункеров применяют электровибрационные питатели производства Цхинвальского завода. Практика эксплуатации питателей на Высокогорском, Лебяжинском и Северо-Песчанском рудниках показала их высокие эксплу­ атационные качества.

Основным достоинством весового дозирования является обеспе­ чение постоянной нагрузки на шкивы трения и в целом на много­ канатную машину, что обеспечивает повышение срока ее эксплуата­ ции. Однако до настоящего' времени этот критерий необходимости применения весового дозирования остается в известной мере ус­ ловным, так как нет конкретных данных, насколько весовое дози­ рование удлиняет срок службы или межремонтный период работы машин. В то же время проведенный анализ с точки зрения энерге­ тических показателей подъема свидетельствует о том, что для скипов грузоподъемностью 20—25 т изменение загрузки скипов по весу на 10—12% приводит к изменению удельного расхода энергии на 1 т не более чем на 1,75—2%, и с этой точки зрения применение усложненных устройств весового дозирования особых преимуществ перед объемным не имеет. На действующих уста­ новках шахт «Магнетитовая-бис» и «Северо-Песчанская» в настоя­ щее время эксплуатируется объемное дозирование.

С целью исключения просыпи дозаторы изготовляют с выдвиж­ ным лотком, подаваемым пневмоцилиндром непосредственно к скипу. Исходя из предположения, что этой конструкцией за­ грузки полностью устраняется просыпь, рудоулавливатели на мнококанатных подъемах не проектировались. Однако, как показал

167

опыт эксплуатации, просыпи руды как при загрузке скипов, так

ипри разгрузке их в бункер на поверхности избежать не удается

ирудоулавливающие устройства являются необходимым элемен­ том комплекса подъемных установок.

На клетевых подъемных установках применены: для выдачи породы в вагонетках емкостью 4 м3 — одноэтажные клети разме­ ром 5,2x1,7 м; для вспомогательных операций, спуска-подъема

клети — 16 840 кг, в том числе масса кузова 4800 кг, масса рамы —

12 000 кг.

Клети многоканатных подъемных установок, как правило, за­ проектированы и эксплуатируются с подвижными кузовами.

Клети сконструированы институтом Уралгипроруда и изготов­ ляются заводом «Коммунист» и Усольским машиностроительным заводом.

На клетевом подъеме шахты «Магнетитовая-бис» с 1963 г. на вспомогательных операциях эксплуатируется клеть нормального типа размером 6,5X1,7 м (без посадки на кулаки).

Клети применяют с роликовыми направляющими; проводники — коробчатые 190X200 мм.

Канаты. Для нормальной эксплуатации многоканатных ма­ шин необходима организация серийного производства канатов — головных и хвостовых.

Всоответствии с регламентацией основных норм безопасности МакНИИ в проектах, выполнявшихся институтом Уралгипроруда, предусматривалось применение на подъемных установках со шки­ вами трения трехгранопрядных канатов по ГОСТ 3085—55. Ка­ наты этой конструкции имеют достаточно высокий коэффициент трения о футеровку, допускают необходимые величины удельного давления.

В1965 г. в ГОСТ 3085—55 на изготовление трехгранопрядных канатов внесены существенные изменения — снижено суммарное разрывное усилие проволок в канате на 15—25%.

Врезультате этих изменений канаты подъемных установок, выбранные по старому ГОСТ 3085—55, не имеют необходимого запаса прочности; в то же время замена их на канаты больших сечений недопустима по условиям отношения Дк/Дб (диаметр каната/диаметр барабана). Как выход из положения на многоканат­ ных машинах вместо трехгранопрядных стали применять круглопрядные канаты с линейным касанием по ГОСТ 7669—55. Однако

это решение отнюдь не следует считать лучшими, так как трехгранопрядный канат имеет большую опорную поверхность и, как следствие, более высокую износоустойчивость.

Необходимо отметить, что снижение качества трехгранопряд­ ных канатов (очевидно, в результате снижения в их конструкции коэффициента заполнения) приводит к невозможности полного использования конструктивных возможностей многоканатных ма­

168

шин. Так, например, максимально возможное статическое на­ тяжение для машин МК-3, 25X4 составляет 47,5 тс, а максимально допустимая нагрузка на четыре каната диаметром по 33 мм с К = = 180 кгс/мм2 составляет только 40 тс (с учетом коэффициента

запаса К3ап = 8).

Вероятно, наиболее правильное решение данного вопроса сле­ дует искать в улучшении качества канатов до кондиций, регламен­ тированных ГОСТ 3085—55, действовавшим до 1965 г.

В качестве хвостовых канатов применяют, как правило, плоские канаты ГОСТ 3091—55 и ГОСТ 3092—55. Канаты эти имеют вы­ сокую изгибную жесткость и в процессе работы петли хвостовых канатов приобретают раздутую грушевидную форму, бьются при высокой скорости об армировку и крепь стоволов и быстро выхо­ дят из строя.

Применение специальных конструкций в виде роликов, огра­ ничивающих биение петли, положительных результатов не дало; в настоящее время для ограничения биения петли применяют де­ ревянные брусья, устанавливаемые в несколько ярусов. Устройства эти требуют постоянного надзора, ремонта и не снижают износа хвостовых канатов.

Решение этой проблемы следует искать в создании новых кон­ струкций многопроволочных канатов малой изгибной жесткости. Работы в этой области велись при проектировании подъемов шахт Криворожского бассейна; ведутся и в настоящее время; в частности Севастопольским научно-исследовательским институтом.

Перспективным является применение в качестве хвостовых обрезиненных плоских канатов конструкции ВНИИОМШС изготов­ ления Курского завода РТИ; канат этой конструкции, используе­ мый в настоящее время на шахте «Магнетитовая-бис», показал хо­ рошие эксплуатационные качества.

Намеченные конструктивные данные обрезиненных плоских ка­ натов (или резинотросовых лент — как они были названы при кон­

Необходимо отметить, что конструктивные элементы резинотро­ совых лент и, в частности, их ширина должны быть увязаны с кон­ струкцией прицепных устройств и габаритов сосудов и особенно противовесов.

Скорости подъемов. На запроектированных и действующих подъемных установках с многоканатными машинами приняты ско­ рости: на скиповых подъемах — от 9,5 до 12 м/с, на клетевых — от 5 до 7,4 м/с.

Скорость подъемов шахт «Магнетитовая-бис» и «Северо-Пес- чанская» в настоящее время составляет 9,5—10,0 м/с. Проектная скорость подъемов обеспечивается применением коробчатых про­ водников и роликовых направляющих на скипах и клетях. Дан­ ные отечественной и зарубежной практики свидетельствуют

169

о возможностях дальнейшего повышения скоростей подъемов на глубоких шахтах — до 16—18 м/с с увеличением производительно­ сти подъемов на 30—50%-В «Сборнике статей по вопросам проекти­ рования железорудных шахт» № 7 (издание иститута Кривбасспроект, 1965) теоретически доказывается целесообразность повы­ шения максимальных скоростей движения подъемных сосудов глубоких, шахт до 15—20 м/с. В качестве примеров приведены подъемные установки: шахты «Ганновер» № 2 (Ф РГ)— клетевой подъем с глубины 1000 м, скорость 18 м/с; шахты «Рудефорд» № 3

Сооруженные в течение 1960—1970 гг. на шахтах Криворожского бассейна многоканатные подъемные установки рассчитаны также на относительно высокие скорости: скиповой подъем шахты «Ги-

При повышении скоростей подъема можно сохранить произво­ дительность действующих подъемных установок при переходе на отработку глубоких горизонтов при минимальных затратах на реконструкцию. Решение этой задачи требует одновременного ре­ шения вопросов усиления конструкции армировки стволов шахт, улучшения конструкции роликовых направляющих, создания при­ боров для измерения нагрузок на элементы армировки и контроля плавного движения подъемных сосудов.

Электропривод. Мощности запроектированных и действующих грузовых и грузо-людских подъемных установок колеблются от 500 до 2600 кВт. В качестве электропривода для всех установок (за исключением установок инспекторского подъема мощностью до 100 кВТ) приняты системы Г—Д с двигателями постоянного тока мощностью от 500 до 2600 кВт.

Скиповая подъемная установка шахты «Южная-2» мощностью 2400 кВт запроектирована на применение безредукторной машины М К - 4 Х 4 с двигателем П22-125-6к, все остальные установки за­ проектированы на применение машин с редукторами с одно- и двух двигательными приводами.

Применение безредукторного привода существенно повышает к. п. д. установки в целом, упрощает эксплуатацию и повышает надежность ее работы.

Применение системы генератор—двигатель обеспечивает: высокую экономичность регулирования скорости и возможность

поддержания промежуточных скоростей независимо от изменения нагрузки;

возможность глубокого и плавного регулирования, особенно не­ обходимого для условий фрикционного подъема.

Электрооборудование (основное) подъемных машин постав­ ляется комплектно с машинами; комплектование производится по заводским принципиальным схемам, в основу которых положены

170