книги из ГПНТБ / Строительство железорудных шахт

типовые проекты, выполненные Харьковским электромеханическим заводом (ПГ-25, ПГ-31 и др.).

Принципиальные схемы разработаны на систему регулирования с применением электромашинных усилителей с поперечным полем и промежуточных магнитных усилителей. Схемы разработаны на применение магнитных станций ПГХ ХЭМЗ, аппаратов контроля хода АКХи «Горизонт» (для шахты «Южная-2»),

При рабочем проектировании подъема и в процессе наладки машин в типовые проекты вносили коррективы, вызванные кон­ кретными условиями (числом горизонтов, величинами скоростей, уточненными характеристиками аппаратов и пр.).

Для наладочных работ существенное значение имеет правиль­ ность расчетов и построения ретардирующих дисков и регулиро­ вочных сопротивлений схем управления (в целях ЭМУ и ПМУ).

Существующая методика расчета элементов схем управления и регулирования не обеспечивает точность выбора величин, необ­ ходимых для оптимального режима работы систем регулирования. Причиной этого является невозможность в расчете учесть работу элементов сложной схемы в условиях непрерывно изменяющихся случайных возмущений, особенно элементов, имеющих нелинейную характеристику и переменные параметры. Решение этой проблемы наиболее эффективно находится с использованием средств математического моделирования на аналоговых вычислительных машинах.

Первый опыт применения аналоговой вычислительной машины ЭМУ-10 для исследования динамики электропривода многоканат­ ного подъема и для расчета и выбора всех элементов системы управления и регулирования проведен при выполнении проекта электропривода и автоматики скиповых подъемных установок шахты «Северо-Песчанская». Исследование проведено группой математи­ ческого моделирования Свердловского горного института им. В. В. Вахрушева.

Применение аналоговой вычислительной машины дало возмож­ ность решить следующие задачи:

выполнить проверку системы управления на устойчивость, рас­ считать и выбрать цепи стабилизации;

законструировать профили ретардирующих дисков с учетом ди­ намических свойств системы;

исследовать режимы нормальной эксплуатации и режимы ава­ рийного торможения;

рассчитать схемы гашения поля с учетом гистерезиса машин; исследовать систему Г—Д, выполненную по схеме «восьмерка»

при возможном отклонении параметров.

В целом проведение вышеуказанной работы обеспечивает упро­ щение и ускорение пуско-наладочных работ подъемной установки и доведение системы до оптимальных режимов работы установки.

Управление подъемными машинами, установленными на ба­ шенных копрах, осуществляется:

171

на скиповых установках — дистанционно из помещения, распо­

комплексом механизмов обмена вагонеток в клетях.

Посты управления размещаются и на грузовой приемной пло­ щадке (на отметке + 10-ь 12 м над уровнем земли) для управления обменом вагонеток с рудой и породой и на отметке ±0,00, с ко­ торой производится посадка людей.

На шахте «Валуевская» для ведения наладочных работ были запроектированы и смонтированы вторые пульты управления на отметке установки машин. Это решение удорожает установку, усложняет коммутацию щитов и в последующем признано не­ нужным.

Предохранительные устройства. В качестве предохранительных устройств от переподъема в башенных копрах и зумпфах шахт предусматривается установка амортизирующих деревянных клиньев. Расчет клиньев производится по методикам, разработан­ ным институтом Южгипрошахт и МакНИИ.

Теоретические обоснования методики расчета высот переподъ­ ема и параметров амортизирующих устройств разработаны МакНИИ в 1965 г.

Амортизирующие клиновые устройства рассчитывают на обеспечение безопасных условий для людей и предупреждение повреждения установки при переподъеме сосудов со скоростью, равной максимальному значению рабочей скорости подъема.

Параметры их выбирают из условий обеспечения полного прев­ ращения энергии, накопленной движущимися сосудами, в работу сил сопротивления движению на участке возможно меньшей длины.

Амортизирующие клинья в копре и зумпфе шахты располагают из условия свободного перемещения сосудов за пределы прием­ ных площадок на высоту, достаточную для торможения установки при подходе сосудов к приемным площадкам со скоростью, не превышающей значений, допускаемых ограничителями скорости. В то же время расположение амортизирующих клиньев и режимы торможения в них принимаются такими, чтобы обеспечивалось • снятие с вала подъемной машины нагрузки, обусловленной весом опускающегося сосуда в течение всего периода торможения в амортизирующих клиньях.

При торможении сосудов, движущихся вниз, безопасным для организма человека считается замедление до 50 м/с2. При тормо­ жении клетей, движущихся вверх, величина замедления должна быть не более 20 м/с2 (для исключения травмирования людей из-за отрыва их от пола). Для грузовых сосудов величина замед­ ления допускается до 50 м/с2.

172

В качестве материала для изготовления клиньев рекомендуется (для условий Урала) лиственница. Конструктивные элементы

Смена сосудов и канатов. Для смены сосудов и канатов проек­ тируют применение лебедок СН-4, СН-5 и СН-6 конструкции ин­ ститута Донгипроуглемаш. В последних проектах предусмотрено применение четырехбарабанной лебедки конструкции инж. Ива­ нова (Болгария).

В башенных копрах предусматривают установку специальных монтажных ляд, рассчитанных на установку на них сосудов и про­ тивовесов.

В связи с отсутствием в настоящее время серийного выпуска вышеуказанных лебедок, навеску канатов на подъемных установ­ ках шахт «Магнетитовая-бис», «Валуевская» и «Клетевая» осу­ ществляли с использованием шкивов подъемных машин в качестве бобин и с помощью проходческих лебедок.

Для монтажа и ремонта оборудования на башенных копрах проектируется (и осуществлена в натуре) установка высокоподъ­ емных кранов ( высота подъема 70—90 м, грузоподъемность 20— 50 т) производства Харьковского завода подъемно-транспортного оборудования им. Ленина.

Преимущества и недостатки многоканатных машин. Опыт про­ ектирования, строительства и эксплуатации подъемных установок с многоканатными машинами на Урале подтверждает их извест­ ные преимущества:

значительно меньшая масса (в 2—3 раза) и компактность ма­ шин по сравнению с одноканатными машинами идентичных пара­ метров. Компактность подъемных машин имела особенное значение при проектировании новых подъемных установок на стеснен­ ных площадках действующих шахт Высокогорского и Гороблаго­ датского рудоуправлений. При проектировании новых шахт приме­ нение многоканатных машин обеспечивает более рациональную компоновку промплощадок;

высокая степень безопасности, практически исключающая воз­ можность обрыва канатов и падения сосудов. Это преимущество зачастую упускается при технико-экономических анализах целесо­ образности применения многоканатных подъемов, а по существу одно это преимущество должно считаться решающим при выборе системы подъемных установок;

уменьшение расхода электроэнергии как результат меньших инерционных jviacc машины; уменьшение необходимого крутящего

момента в У п раз по сравнению с одноканатной машиной (п — число канатов); значительно меньшие усилия в отдельных узлах машины;

улучшение условий эксплуатации канатов благодаря размеще­ нию их в закрытом помещении и отсутствию струны каната и, как следствие, увеличение срока службы канатов;

173

улучшение условий эксплуатации проводников в результате применения канатов различной свивки и, как следствие, уменьше­ ние давления на проводники;

возможность простого и надежного решения проблемы выдачи больших грузов с больших глубин.

В то же время многоканатные машины имеют ряд существен­ ных недостатков, основными из которых являются:

наличие хвостовых канатов требует увеличения глубины ствола по сравнению с одноканатным подъемом на 18—20 м;

наличие проскальзывания канатов, избежать которого прак­ тически невозможно;

неравномерный износ футеровки барабанов как следствие труд­ ности обеспечения равномерного износа канатов;

сложность эксплуатации канатов, сложность навески и замены подъемных канатов и сосудов. Этот вопрос до сих пор является наиболее трудным при эксплуатации;

сложность решения вопроса рудоулавливания. В шведской практике осуществление минимальных зазоров в месте загрузки и разгрузки руды обеспечивает практическое отсутствие просыпи.

В практике Уральских рудников не удалось избежать просыпи без организации рудоулавливания.

Строительство комплекса сооружений многоканатных подъем­ ных установок в настоящее время в некоторых случаях требует капитальных затрат несколько больших, чем для подъемных уста­ новок с одноканатными машинами.

Одним из элементов удорожания является стоимость строи­ тельства башенных копров. На основании имеющихся рекоменда­ ций (шведских фирм и др.) несущие конструкции башенных коп­ ров рассчитывают на разрыв большей части канатов подъемных машин, установленных на копрах. В то же время известно, что на­ тяжение в поднимающихся ветвях многоканатных установок даже при экстренных нагрузках не может быть больше силы трения, так как в противном случае происходило бы проскальзывание шкивов трения (тем более, что при переподъемах сосудов нижние сосуды значительно раньше верхних попадают на нижние аморти­ зирующие устройства).

Таким образом, одним из путей снижения стоимости строитель­ ства башенных копров может быть уточнение существующих норм и методики расчета нагрузок на конструкции копров.

Высокая стоимость подъемных установок с многоканатными машинами объясняется также необоснованно высокой стоимостью самих машин (по сравнению со стоимостью одноканатных машин).

В табл. 13 приведены сравнительные данные о стоимости подъ­ емных машин.

Как видно из приведенных цифр, цены, установленные на много­ канатные машины, значительно превышают цены одноканатных машин. Если несколько более высокая стоимость изготовления многоканатных машин и могла быть оправдана в первые годы

174

освоения новых конструкций, то в настоящее время, когда изго­ товление этих машин полностью освоено заводом им. ХѴ-летия ЛКСМУ, сохранение высоких стоимостей едва ли имеет серьезное оправдание.

Первые три подъемные машины, изготовленные Ново-Краматор­ ским машиностроительным заводом, установленные на шахте «Маг- нетитовая-бис» в 1961 г., имели ряд конструктивных недостатков (в редукторах, тормозной системе, регуляторе хода, подшипнико­ вых узлах), которые пришлось устранять в процессе монтажа и наладки. В настоящее время эти подъемные машины (две ма­ шины скиповых подъемов и одна — клетевого) обеспечивают нор­ мальную работу шахты.

Многоканатные машины изготовления завода им. ХѴ-летия ЛКСМУ имеют более отработанную конструкцию и по своим ос­ новным конструктивным решениям и параметрам не уступают ма­ шинам изготовления западноевропейских заводов (Швеции, Анг­ лии, ФРГ), имеющих многолетний опыт конструирования и изго­ товления машин. Выпускаемый серийно в настоящее время стандартный ряд машин в основном соответствует параметрам подъемных установок, необходимых для железорудных шахт.

В процессе проектирования и строительства выявлена необ­ ходимость улучшения или реконструкции отдельных узлов и агре­ гатов подъемных машин. В частности, выпускавшиеся до 1965 г. Конотопским заводом аппараты контроля хода — АКХ, поставляв­ шиеся комплектно с. машинами, обеспечивают возможность авто­ матического режима работы подъема только в одном направлении (вверх или вниз) и не дают возможность осуществлять лифтовый режим разъездов с горизонта на горизонт с изменением направ­ ления.

Этот недостаток ликвидирован в аппаратах задания и контроля хода — АЗК, выпуск которых начат в 1966 г., и в аппаратах «Го­ ризонт», принятых к установке на шахте «Южная-2» Гороблаго­ датского рудника.

Поставлявшиеся до 1967 г. для тормозной системы машин ком­ прессоры ВУ-3/8 имели водяное охлаждение и требовали

175

выполнения специальной системы трубопроводов, насосной стан­ ции канализации и пр. В обычном режиме работы тормозная си­ стема подключается к общерудничной сети сжатого воздуха и ком­ прессорные станции машин выполняют только функции резерви­ рования с редким включением. Очевидно, что подъемные машины необходимо укомплектовывать, как правило, компрессорными ус­ тановками с воздушным охлаждением.

Необходимо внести уточнения в правила безопасности, ограни­ чивающие возможность установки компрессоров на башенных копрах. Компрессоры, являющиеся неотъемлемой частью тормоз­ ной системы подъемных машин, необходимо устанавливать без ка­ ких-либо ограничений.

Вопросы электроснабжения подъемных установок. В процессе проектирования электроснабжения башенных копров с многока­ натными подъемными установками значительной мощности встре­ тился ряд вопросов специфического характера.

Поскольку на башенном копре обычно проектируют установку от двух до четырех подъемных машин с электродвигателями на напряжение 6 кВ, как правило, на одном из этажей проектируют размещение РУ 6 кВ и трансформаторов для питания низковольт­ ных нагрузок копра, РУ 6 кВ монтируют из серийно выпускаемых комплектных устройств — КСО-2УМ или КСО-266.Трансформаторы, поскольку их устанавливают на одной из отметок копра, прини­ мают сухие с естественным воздушным охлаждением.

Мощность сетевых синхронных двигателей групп ГД скиповых подъемных установок достигает 3000 кВт, поэтому при проектиро­ вании обязательна проверка схем энергоснабжения и на условия пускового режима. В частности, для условий Северо-Песчанского района, где трансформаторная подстанция 110/6 кВ с трансфор­ маторами 2X15 мВа находится в непосредственной близости к ба­ шенному копру скипо-клетевого ствола, запуск сетевого двигателя мощностью 3000 кВт скипового подъема не вызывает нарушения питания других потребителей. В условиях Высокогорского и Горо­ благодатского рудников осуществление нормального запуска двига­ телей мощностью 3000 кВт требует усиления схемы питания.

Многоканатные машины на вспомогательных стволах. В про­ цессе проектирования аварийных и вспомогательных подъемов на вентиляционных фланговых стволах установлена целесообразность оборудования таких подъемов подъемными машинами со шкивами трения типа МК-2,25Х4 или 2,25X2.

Подъемные машины устанавливают или непосредственно на перекрытие устьев шахт (как на вентиляционном стволе шахты «Валуевская») или на башенном копре минимальной высоты и объемов. Подъем такого типа сооружен и эксплуатируется на юж­ но-вентиляционном стволе шахты «Северо-Песчанская».

Подъемная машина расположена на отметке +9,0 м над устьем ствола шахты. Приемная площадка клети размещена на отметке —8,0 м в стволе шахты. Поскольку подъемная установка является

176

Подъемная машина достаточно компактна и не сложна в изго­ товлении.

В качестве амортизирующих устройств приняты клинья. Для натяжения круглых хвостовых канатов установлен натяжной шкив специальной конструкции с грузом.

§ 22. Подземные дробильные установки

На шахтах Урала добывают крепкие руды с плотностью от 3,5 до 4,0 г/см3. При строительстве шахт, оборудованных скиповыми подъемами, возник вопрос о необходимости подготовки руд к по­ грузке в скипы. Применение массовых систем отбойки руды глу­ бокими скважинами привело к получению руды в крупных кусках

изаставило применять мощные скреперные лебедки, погрузочные машины и вагоны грузоподъемностью 10 и 20 т. При этом установ­ лено, что чем больше кусок руды, который может быть погружен

идоставлен к стволу шахты, тем реже может быть сетка сква­ жин, тем производительнее и экономичнее система разработки. Отсюда возникла необходимость подземного дробления руды до погрузки ее в скипы. Первая дробильная установка со щековой дробилкой 900X1200 была построена в 1953 г. на шахте «Цент­ ральная» Златоустовского рудоуправления по проекту института Кривбасспроект.

Начиная с 1954 г. были ведены в эксплуатацию дробильные установки на шахтах Тагило-Кувшинского района: «Магнетитовая», «Эксплуатационная» и «Южная». Эти дробильные установки со щековыми дробилками 900X1200 обеспечивали прием руды с размерами кусков до 700 мм при годовой производственной мощ­ ности шахты 1200—1800 тыс. т. Дробильные комплексы, которые строили по проектам института Уралгипроруда, имели следующие особенности.

1.Руда подается к дробильным комплексам в вагонетках емкостью 4 м3 с опрокидным кузовом достаточно прочной конст­ рукции.

2.Основное оборудование дробильного комплекса — дробилка, питатель, монтажный кран, пневматический опрокидыватель — раз­ мещаются в общей камере. Этим достигается наименьший объем камеры, удобства монтажа и ремонта оборудования.

3.В дробильных комплексах этого типа отсутствует грохот перед дробилкой. Применение неподвижного колосникового гро­ хота испытывалось на первой подземной дробилке шахты «Магнетитовая». В процессе работы с крупнокусковой рудой грохот за­

бивался кусками руды и был демонтирован. Производительность дробилки до 1800 т в год обеспечивала работу скипового подъема со скипами емкостью 3 м3, поэтому не требовалось предваритель­ ное отделение мелкой руды.

При строительстве шахт с годовой производственной мощ­ ностью свыше 2 млн. т дробильный комплекс со щековой дробил­ кой 900x1200 уже не соответствовал требуемой производитель­ ности. Поэтому были запроектированы и построены более крупные дробильные установки. Так, на шахте «Магнетитовая-бис» установ­ лена конусная дробилка 1200X1500, на шахтах «Южная-2» и «Се- веро-Песчанская» — щековые дробилки 1200X1500. Эти дробилки принимают куски руды размерами до 1000 мм и обслуживают од­ новременно два эксплуатационных горизонта. Руда с верхнего го­ ризонта по перепускному восстающему с помощью цепного затвора выдается на ленточный питатель тяжелого типа, на который од­ новременно разгружаются вагонетки, доставляемые по горизонту, на котором установлена дробилка.

Дробильные комплексы отличаются большим объемом камер­ ных выработок, тяжелым креплением, наличием ряда монтажных выработок для подачи оборудования, большими камерами для аспирационных устройств. Основные данные о действующих в 1972 г. на шахтах Урала подземных дробильных установках приведены в табл. 14.

Повышение технико-экономических показателей работы под­ земных дробильных комплексов в настоящее время ведется в трех направлениях.

1.Увеличение срока службы подземного дробильного комп­ лекса. Это достигается путем строительства одного дробильного комплекса на два-три эксплуатационных горизонта. Первый комп­ лекс, обслуживающий два горизонта, был пущен в эксплуатацию

в1962 г. на шахте «Магнетитовая-бис».

2.Сокращение объема камер и выработок дробильного комп­ лекса за счет более рациональной компоновки технологического оборудования и механизмов. Для достижения значительных ре­ зультатов в этом направлении необходимо конструировать спе­

циальные дробилки для подземного дробления, отличающиеся от обычных стандартных дробилок меньшими размерами,

178

разъемными станинами, меньшей массой наиболее тяжелых деталей.

3. Применение более совершенных технологических схем и ме­ ханизмов, позволяющих сократить грузопоток в дробилку путем отсева мелких рудных фракций, что позволит на крупных шахтах устанавливать щековые дробилки с меньшим приемным отвер­ стием, т. е. сократить объем камерных выработок дробильного комплекса, ускорить строительство и снизить капитальные за­ траты.

Применение грохотов, которые позволили бы отделить от руды фракцию —250 мм, не требующую крупного дробления, позволило

ипроизводственной мощности

только между пластинчатым питателем и дробилкой устанавли­ вается еще один механизм — грохот ГИТ-61.

В проекте дробильного комплекса второй очереди шахты «Се- веро-Песчанская» установка грохота привела к увеличению объема дробильной камеры на 1256 м3, объема бетонных работ на 150 м3, но позволила увеличить производительность комплекса со щековой дробилкой 1200X1500 с 3000 тыс. до 4400 тыс. т в год. В на­ стоящее время этот дробильный комплекс находится в строитель­ стве, и дальнейшая работа позволит уточнить экономический эф­ фект от применения грохота.

Безусловно, существенный экономический эффект можно будет получить при совмещении функций грохота и питателя в одном

1В0