КЛ Спец констр МК

При проектуванні шахтних копрів визначальне значення має розривне зусилля підйомного каната, від якого залежить величина особливих навантажень. Розривне зусилля підйомного каната визначається за значенням сумарного розривного зусилля всіх дротів

де: Рарозривне зусилля підйомного каната (агрегатна міцність); Рссумарне розривне зусилля усіх дротів перерізу каната;

К1коефіцієнт зменшення сумарного розривного зусилля (коефіцієнт звивання).

Коефіцієнт звивання залежить від конструкції підйомного каната: чим складніше звивання, тим менше значення коефіцієнта. Значення коефіцієнта звивання відповідно до даних /1/ наведено в табл.3.

Значення розривного зусилля каната в цілому приводяться у ГОСТ Вага погонного метра каната визначається за ГОСТ або за формулою /1/:

р=Fρ (2)

де: F-площадь поперечного перетину проволікав каната, м2; ρ- приведена щільність каната, кг/м3.

Значення приведеної щільності підйомного каната залежить від його конструкції див. в

Коефіцієнт запасу міцності підйомного каната по відношенню до ваги кінцевого вантажу (без урахування ваги підйомного каната) визначається відповідно до ПБ залежно від призначення підйомних установок і повинен бути не менше:

13-кратного для підйомних установок, призначених тільки для спуску і підйому людей;

10-кратного для підйомних установок, призначених для спуску і підйому людей і вантажів;

81

8,5-кратного для підйомних установок, призначених для спуску і підйому тільки вантажів;

11,5-кратного для одноканатних і багатоканатних підйомних установок зі шківами тертя, призначених для спуску і підйому людей і вантажів;

9,5-кратного для багатоканатних підйомних установок, призначених для спуску і підйому вантажів.

Для проектування шахтного копра необхідні наступні технічні характеристики підйомного каната:

діаметр підйомного каната;

погонна вага;

розривне зусилля підйомного каната в цілому.

Підйомні машини

Для проектування шахтного копра необхідні наступні відомості про підйомну машину:

приведена маса усіх обертових частин підйомної машини (барабана, редуктора,

ротора двигуна);

крутний момент на роторі двигуна підйомної машини;

вага підйомної посудини з причіпним пристроєм;

вага корисного вантажу в підйомній посудині;

тахограма підйому.

Всі ці дані необхідні для визначення розрахункових параметрів особливих навантажень від розриву підйомного каната.

Направлямні шківи

Напрямні шківи розташовуються на голівці шахтного копра і призначаються для фіксації точки сходу підйомного каната в стовбур, а також забезпечення вертикальності руху підйомних посудин. Діаметр напрямного шківа визначається діаметром підйомного каната. Відношення діаметра напрямного шківа до діаметра підйомного каната відповідно до правил ПБ має бути не менше значень наведених утабл.8.

Граничні відношення діаметра навивання до діаметра підйомного каната

82

Схема розміщення напрямних шківів на копрі визначається типом підйомної машини і напрямом розвантаження підйомних посудин відносно положення підйомної машини. Для підйомних установок, обладнаних однобарабанними машинами і машинами зі шківом тертя копрові шківи розташовують в одній площині («один над одним») . Для двобарабанних підйомних машин копрові шківи так само можуть розташовуватися в одній площині, але при напрямі розвантаження, що співпадає з напрямом підйомних канатів, які йдуть до барабана підйомної машини, копрові шківи розташовуються на одній відмітці паралельно один відносного.

Для проектування шахтного копра необхідні наступні відомості про копрові шківи:

марка і діаметр шківа;

відстань між осями підшипників;

відстань між отворами встановлювальних болтів;

загальна вага шківа.

Система шахтного парашута

Система шахтного парашута призначена для уловлювання і поступової зупинки підйомної посудини при розриві підйомного каната. Згідно вимогам ПБ шахтним парашутом обладнуються людські і вантажо-людські установки, тобто тільки підйомні установки клітей. Скіпові підйомні установки та багатоканатні підйомні установки, шахтним парашутом не обладнуються (виключення складають двох кінцеві підйомні установки на яких навісили кліть і скип).

Принципову схему системи шахтного парашута надано на рис.8. Шахтний парашут складається з наступних основних елементів:

гальмівних канатів 1, закріплених в канатних амортизаторах 2 (демпфери тертя), встановлених на копрі, в нижній частині стовбура (в зумпфі) гальмівні канати прикріплені до натяжного пристрою 3 (іноді застосовується зворотна схема натягнення гальмівних канатів);

амортизаційних канатів 4, сполучених з гальмівними канатами муфтою 5;

клинових захватів 6 (уловлювачів), які ковзають по гальмівних канатах і розташовуються поблизу підвісного пристрою підйомної посудини.

Під час розриву підйомного каната пружина уловлювача розпрямляється і приводить в дію захвати, які затискають гальмівні канати, після чого кліть повисає на гальмівних канатах, і амортизаційні канати починають прослизати в канатних амортизаторах, при цьому кінетична енергія падаючої кліті поглинається, і кліть повільно зупиняється.

83

Лекція 3.

1.Класифікація конструкційних систем і вихідні дані, необхідні для проектування укісних шахтних копрів. Компоновка конструктивної схеми

Укісні шахтні копри застосовують для підйомних установок з машинами барабанного типу і для підйомних машин зі шківами тертя наземного базування. Для цих підйомних установок характерним є наявність похилих струн гілок підйомних канатів, з цієї причини лінії дії рівнодіючих сил від натягнення підйомних канатів спрямовуються до вертикалі під кутом

180…200(див. рис.9). Внаслідок цього на висоті розташування копрових шківів на конструкції копра діють значні горизонтальні сили. Для сприйняття цих сил в конструкції копра передбачена укосина, похилий конструктивний елемент у вигляді ферми або рами, сприймаючий рівнодіючі сили від натягнення підйомних канатів (див. рис.10). Укісні шахтні копри складаються з наступних конструкційних елементів (див. рис.11): 1-підкопрової рами; 2-верстата; 3-головки копра; 4- укосини.

Розрізняють наступні основні типи конструкційних систем укісних шахтних копрів:

англійської системи (А-образні копри), див. рис.12,а;

шатрової системи, див. рис.12,б;

станкової системи, див. рис.12,в;

копри інженера Бровмана, див. рис.12,г;

копри інженера Жербіна, див. мал. 12,д;

рамні коробчаті копри, див. мал. 12,е.

Принципові відмінності між конструкційними системами вкісних шахтних копрів полягає в наступному:

у відмінності конструкційної системи і матеріалу верстата;

у сумістності або несумісності роботи конструкцій верстата з конструкціями, що сприймають навантаження від натягнення підйомних канатів;

конструкції, що сприймають навантаження від натягнення підйомних канатів,

можуть мати вигляд просторової ферми або просторової рами;

у відмінності типів поперечних поперізів конструктивних елементів, при цьому перетини конструктційих елементів можуть бути зварні відкритого перерізу; зварні

закрытого перерізу (коробчаті); складеного перерізу з прокатних профілів; у вигляді крізних гратчастих брусів.

Технологічні відмінності підйомних установок, що впливають на конструктційні форми шахтних копрів, мають в наступних ознаках:

наявність вентиляційної установки на стовбурі, у цьому випадку верстат копра має бути герметичним, обшивка верстата нараховується на надмірний тиск або розрідження (компресію або депресію) 400…800 кгс/м2;

тип підйомної машини впливає на розташування копрових шківів (поряд або один над одним);

тип підйомних посудин впливає на конструкцію розвантажувальних пристроїв і на висотурозташування копрових шківів;

кількість і розташування підйомних машин впливає на кількість і орієнтацію укосин.

2.Вихідні дані для проектування шахтних копрів

84

вихідні дані, необхідні для проектування шахтного копра, можна розділити на наступні

групи:

геометричні параметри підйомної установки,

технологічні параметри шахтного стовбура,

параметри підйомних машин,

параметри системи шахтного парашута,

дані інженерно-геологічних досліджень.

До геометричних параметрів підйомної установки відноситься наступна група даних:

відмітка центрів направляючих шківів, а також діаметр копрових шківів;

відмітка рівня розвантаження підйомних посудин (для скипіввідмітка верху приймальної воронки, для клітейвідмітка верху рейки відкотних колій);

діаметр барабана підйомної машини;

відмітка осі барабана підйомної машини;

відстань від осі барабана до осі стовбура;

прив'язки точок сходу підйомних канатів до осі стовбура.

До технологічних параметрів шахтного стовбура відносяться наступні дані:

висота підйому (відстань від відмітки завантажувального пристрою до відмітки розвантаження підйомних посудин);

призначення підйому і тип підйомних посудин і їхні геометричні розміри відповідно до схеми наведеної на рис. ;

переріз шахтного стовбура зі схемою розташування розстрілів, провідників і підйомних посудин ;

технологічна схема розвантаження підйомних посудин, на якій вказані тип розвантажувальних кривих і відмітка рівня приймальної воронки (для скипового підйому) або тип кулаків (хитних площадок), з відмітками верху головки рейки відкотних колій (для підйому кліті);

відомості про відношення стовбура до вентиляції шахти: вентиляційний або повітроподавальний; величина компресії або депресії у верстаті або у надшахтній будівлі;

технологічна схема переміщення вантажів від шахтного копра по шахтній поверхні;

генплан шахтної поверхні зі вказівкою відмітки верху шийки стовбура;

Дані підйомної установки:

креслення надшахтнї будівлі, та інших будівель, що примикають до шахтного копра;

вага підйомних посудин з вагонетками (для клітей) і причіпними пристроями;

максимальна вага корисного вантажу в підйомних посудинах;

величина прискорення при розгоні і гальмуванні підйомної установки;

розривне зусилля підйомних канатів;

діметри і погонна вага підйомних канатів;

діаметри і вага копрових шківів зі вказівкою їхньої марки.

Дані шахтного парашута:

тип шахтного парашута і схема його установлення;

величина натягнення гальмівних канатів при спрацьовуванні шахтного парашута. Дані інженерногеологічних досліджень:

85

інженерно-геологічний розріз;

дані про механічні властивості грунтів в місцях розташування фундаментів копра.

3.Компоновка конструктивної схеми шахтних копрів, вибір матеріалів

При компоновці конструктивної схеми шахтного копра заздалегідь необхідно визначити наступні загальнокомпонувальні розміри:

висоту коправідстань від відмітки устя стовбура (нульова відмітка) до центрів направляючих шківів;

розміри поперечного перерізу верстата і прив'язку верстата в плані до осі стовбура;

розміри отворів у верстаті для розвантаження і заміни підйомних посудин;

відмітку обпирання укосини на фундамент;

кут нахилу укосини і відстань від осі стовбура до осей вузлів обпирання поясів укосини на фундаменти;

відмітку обпирання підкопрової рами;

висотупідшкивних конструкцій;

розміри в плані підшківних площадок із позначенням розмірів отворів для напрямних шківів;

висотупідйомного пристрою для заміни копрових шківів.

Визначення висоти копра

Загально-компонувальна висота копра визначається залежно від заданої геометричної схеми підйому і є сумою наступних розмірів (див. мал. 9):

H=h1+ h2 + h3 +0.6r

де: H- повна висота копра;

h1 –высота рівня розвантаження над нульовою відміткою;

h2 -высота підйомної посудини (до верху причіпного пристрою підйомного каната); h3 –определенная правилами безпеки величина перепідйома;

r – радіус напрямного (копрового шківа).

При проектуванні копрів за нульову відмітку беруть відмітку верху конструкцій устя стовбура (див. мал. ). Висота рівня розвантаження підйомних посудин h1 визначається для підйомів клітей як відстань від верху головки рейки відкотних колій до нульової відмітки (див. мал. ,а ). Для скіпових підйомів висота рівня розвантаження – відстань від нульової відмітки до верху приймального бункера (див. мал. ,б). Висота рівня розвантаження над нульовою відміткою визначається технологічною схемою шахтної підйомної установки.

Відповідно до «Правил безпеки у вугільних і сланцевих шахтах» висота перепідйому h2 повинна бути:

для підйомів клітей із швидкістю руху підйомних судин до 3 м/с- не менше 4м;

те саме при швидкості руху більше 3 м/с- не менше 6м;

для вантажних підйомів у скіпах або перекидних клітяхне менше 2,5м.

Увипадках великої глибини шахтного стовбура (понад 500м) унаслідок збільшення ширини барабана підйомної машини (обумовленому збільшенням його канатомісткості) висота копра головним чином визначається за умови забезпечення вимоги, щоб кут девіації не перевищував 1030 . Кутом девіації називається максимальний кут відхилення струни підйомного

86

каната від площини шківа при намотуванні каната на барабан підйомної машини. Розміри кута девіації залежать від висоти копра і від відстані від осі барабана підйомної машини до осі стовбура. Максимальну відстань від осі барабана підйомної машини до осі стовбура необхідно приймати таким чином, щоб пряма, яка проходить через центри барабана і копрового шківа, була нахилена до горизонталі під кутом не менше 300 …350 (щоб уникнути надмірних поперечних коливань струн під час роботи підйому). Мінімальна відстань визначається наступною умовою:

L=0,6H+D+3,5м

де: H- висота копра, м;

D-діаметр барабана підйомної машини, м.

Визначення компонувальних розмірів верстата в плані

Розміри верстата в плані визначаються так, щоб між габаритами посудин і внутрішніми габаритами конструкцій верстата зазори були не менше 120…150мм:

мінімально необхідними і вимагають узгодження з конструкцією розвантажувальних пристроїв. У зв'язку з цим для копрів скіпових підйомів розміри верстата в плані мають бути пов'язаними з розмірами і способом кріплення розвантажувальних кривих. Для копрів підйомів клітей розміри верстата в плані необхідно погоджувати з конструкцією посадкових кулаків і підкулачних балок.

Прив'язка верстата до осі стовбура в плані залежить від розташування точок сходу підйомних канатів.

Висота отворів у верстаті для розвантаження і заміни підйомних посудин

Укопрах підйомів клітей отвори у верстаті влаштовуються на рівнях приймальних площадок, у цьому випадку висота отворів має бути достатньою для введення і виведення клітей при монтажі, ремонтах та заміні. Окрім цього, висота отворів визначається необхідністю введення довгомірних вантажів. Отвори влаштовують унапрямі відкатки.

Укопрах скіпових підйомів у верстаті є отвори в нижній частині на рівні нульової відмітки (для введення і виведення скіпів) і у верхній частиніна рівні верху приймальних бункерів (для розвантаження скіпів).

Відмітка обпирання укосини на фундамент

Відмітку обпирання поясів укосини на фундамент слід приймати по рельєфу будівельного майданчика на 1…1,5м вище рівня землі, так, щоб протягом експлуатації виключалася можливість контакту металевих конструкцій з грунтом.

Кут нахилу укосини

Відстань від осі стовбура до осей нижніх опорних вузлів укосини раціонально приймати так, щоб лінії дії рівнодіючих від натягнення підйомних канатів розташовувалися ближче до кута нахилу укосини, але при цьому розташовувалися між укосиною і стойками шатра або верстатом

(у разі станкової системи копра). При цьому можливі наступні основні способи розташування укосини:

87

лінія дії верхньої рівнодіючої співпадає з віссю укосини, в цьому випадку навантаження від натягнення підйомних канатів в основному сприймаються укосиною;

лінія дії верхньої рівнодіючої на декілька градусів зміщена від осі укосини у вертикальному напрямі, при цьому навантаження від натягнення підйомних канатів перерозподіляються між укосиною і стояками шатра або стояками верстата;

лінія дії нижної рівнодіючої на декілька градусів зміщена від осі укосини у

горизонтальному напрямі, цей спосіб дозволяє істотно розвантажити устя стовбура.

Кут нахилу ліній дії рівнодіючих від натягнення підйомних канатів визначається в результаті складання векторів натягнення вертикальної та похилих гілок підйомного каната.

Компонування подшківних конструкцій

Підшківні конструкції можуть бути виконані у вигляді ферм; а також рам або тумб (зварних коробчатих конструкцій). Необхідна висота підшкивних конструкцій визначається діаметром шківа, висотою опорних підшипників і зазором між шківом і нерухомими частинами споруди, який слід приймати у межах 500…1000мм. Розташування підшківних конструкцій у плані визначається встановлювальними розмірами копрових шківів. Якщо підшківні конструкції виконані у вигляді ферм або балок відкритого перерізу, осі опорних шківів розташовуються прямо над осями опорних підшипників підшківних конструкцій. Підшківні конструкції спираються на головну балку укосини і на головну балку передньої бічної стіни верстата або вертикальної стіни шатра (в копрах шатрової системи).

При вертикальному розташуванні копрових шківів відстань між центрами копрових шківів заздалегідь може бути визначена за формулою (4):

H1=D+2м, (4)

де: H1-відстань між центрами копрових шківів в метрах; D – діаметр копрових шківів в метрах.

Підшківні площадки утворюються настилом з рифленого сталевого листа по підшківніх конструкціях. Підшківні площадки призначені для монтажу і технічного обслуговування копрових шківів. Розміри в плані підшківних площадок визначаються схемою розташування і встановлювальними розмірами копрових шківів. При цьому для забезпечення доступу до опорних вузлів шківів ширина проходів на площадці повинна складати 600…1000мм. Листи настилу мають бути привареними до підшківних конструкцій суцільними зварними швами для підвищення жорсткості підшківних конструкцій у горизонтальному напрямі. Сходи для доступу до підшківних площадок розташовують на укосині або на верстаті. Перевага віддається розташуванню сходів на укосині, оскільки у разі необхідності заміни обшивки або реконструкції верстата потрібним стане демонтаж сходів. Ширина сходів має бути не менше 600мм, на сходах треба передбачити площадки для відпочинку на відстані не менше 10м по висоті. При нахилах сходів, що перевищують 750 над поручнями сходів необхідно влаштовувати захисні дуги.

Компонування підйомного пристрою для шківів

Підйомний пристрій для шківів служить для монтажу, заміни і технічного обслуговування копрових шківів. Вага копрових шківів залежно від діаметра і конструкції може складати 3,75…20т, діаметр копрових шківіввідповідно 3…6м. Підйомний пристрій може бути

88

виконаним у вигляді рамно-зв*зної або рамної конструкції. На ригелях рамного пристрою в одній площині з копровими шківами розташовуються монорельси, на яких підвішується таль, за допомогою якій здійснюється підйом копрових шківів. Відстань від низу монорельса до верхньої точки обода шківа береться не менше ніж половина діаметра шківа, при цьому має забезпечуватися підйом копрового шківа на висотуне менше 0,5м над опорними підшипниками.

89

Лекція 4.

1. Визначення навантажень і розрахунок шахтних копрів

Для визначення навантажень на конструкції шахтного копра необхідні наступні основні

дані:

загальнокомпонувальна схема споруди з вказівкою ваги основних конструктивних частин;

геометрична схема підйомної установки (кути нахилу струн підйомних канатів; глибина шахтного стовбура; рівень розвантаження підйомних посудин; кути девіації);

тип підйомної машини і дані про інерційні властивості рухомих частин, а також прокрутний момент електродвигуна;

діаметр підйомного каната, тип і вага підйомної посудини, вага вантажу, що піднімається;

тахограма підйому (номінальна швидкість руху посудини, що піднімається, прискорення і уповільнення руху);

дані про шахтний парашут.

Класифікація навантажень і дані про значення коефіцієнтів надійності за навантаженнями наведені в табл.1.

90