Подъем при строительстве стволов

Проходческий подъем предназначен для спуска и подъема людей, материалов, оборудования и выдачи породы.

К особенностям проходческого подъема относятся:

• — переменная глубина подъема, требующая постоянного изменения рабочей длины подъемного каната;
• — сложная тахограмма работы подъема;
• — проходческая бадья перемещается по направляющим канатам от подвесного полка до поверхности.

В зависимости от типа подъемной машины различают одноконцевой и двухконцевой подъемы.

При однобарабанной подъемной машине с одним канатом применяют одноконцевой подъем, когда в движении находится только одна бадья.

Применяют два варианта одноконцевого подъема — с перецепкой и без перецепки бадьи. В первом варианте в работе находятся две бадьи — одна движется, а вторую загружают породой в забое. После спуска порожней бадьи в забой прицепное устройство перецепляют на дужку загруженной бадьи, которую после этого поднимают на поверхность, разгружают и снова спускают в забой.

При двухконцевом подъеме применяют одну двухбарабанную машину с двумя канатами, в движении находятся две бадьи — груженую поднимают и разгружают, порожнюю опускают в забой, где находится третья бадья под погрузкой. После спуска порожней бадьи производят перецепку прицепного устройства. За это время груженую бадью разгружают на поверхности.

Производительность подъема зависит в основном от глубины ствола и скорости движения бадей.

В практике строительства стволов применяют следующие варианты:

• — один одноконцевой подъем без перецепки бадей;
• — два одноконцевых подъема с перецепкой и без перецепки бадей;
• — один или два двухконцевых подъема с перецепкой бадей;
• — один двухконцевой и один одноконцевой подъем с перецепкой бадей.

Выбор типа подъема и подъемной установки производят с учетом заданной скорости проходки ствола, его параметров (глубины и диаметра) и выдачи породы при проведении горизонтальных и наклонных выработок во второй период строительства горного предприятия.

Выбор подъемной машины ведется по четырем факторам:

• — по диаметру подъемного каната;
• — по ширине барабана;
• — по расчетному максимальному статическому усилию;
• — по разности статических усилий.

В соответствии с Правилами безопасности диаметр проходческих подъемных машин должен выбираться из соотношения D_б 60d_к (d_к — диаметр подъемного каната, мм).

Для канатов закрытой конструкции ВНИИОМШСа, D_б 80−100d_к.

Требуемая ширина барабана подъемной машины.

где Hглубина ствола, м;

h_р — высота разгрузки, м;

h_з — резерв длины каната для испытаний, равный 30−40 м;

3 — число витков трения на барабане;

— зазор между витками каната, равный 2−3 мм;

n_с — число слоев навивки каната, n_с 3.

Статическое неуравновешенное окружное усилие для одноконцевых подъемных машин, (Н).

где — концевая нагрузка на канат, Н;

p — масса одного метра каната, кг;

H₀ — максимальная длина отвеса каната, м.

Для двухконцевых подъемных машин.

(13.3).

где Q_б — суммарный вес бадьи, прицепного устройства и направляющей рамки, Н;

Максимальная разность статических натяжений канатов определяется для трех случаев: в начале подъема Т₁, в конце подъема Т₂, при смене канатов Т₃.

Для одноконцевого подъема.

Для двухконцевого подъема.

(13.5).

где Н_к — высота копра, м;

h₁ — расстояние от нулевой отметки до отметки разгрузочной площадки, м;

h₂ — полная высота подъемного сосуда (до верхнего жимка каната, м).

После определения максимального значения Т выбирают машину. При этом.

где Т_доп — максимально допустимое статическое натяжение каната для конкретного типа подъемной машины.

13.2. При строительстве стволов применяют или временные проходческие, или постоянные эксплуатационные копры.

Временные проходческие копры конструкции ВНИИОМШСа изготавливают из бесшовных труб, соединенных между собой на фланцах. В верхней части копра расположена подшкивная рама, на которой монтируют шкивы для подъемных и направляющих канатов и подвески оборудования в стволе.

Внутри копра располагают нижнюю приемную площадку разгрузочный станок. С нижней площадки проводят спуск и подъем людей, материалов и оборудования, а также монтаж и демонтаж ставов труб и другие работы.

Разгрузочный станок служит для разгрузки бадей с породой.

Копры устанавливают на бетонных фундаментах с анкерным креплением.

Достоинство копров данной конструкции заключается в возможности приспособления их к любой схеме расположения оборудования в стволе и на поверхности. однако необходимость сооружения монолитных фундаментов и наличие большого количества мелких элементов требует больших затрат труда и времени при монтаже и демонтаже.

Крупноблочный временный проходческий копер конструкции Донгипрооргшахтостроя на поверхности земли собирают в две секции с шарнирными опорами, которые поднимают с помощью тихоходной проходческой лебедки, и соединяют болтами в одно целое.

Применение данного копра позволяет сократить время монтажных работ в 3 раза (с 1950 до 600 чел.-дней).

Постоянные эксплуатационные копры при строительстве стволов применяют двух типов — башенные железобетонные и металлические с укосиной.

Башенные железобетонные копры с многоканатными подъемными машинами используют на шахтах большой (2,4−3 млн. т/год) производительности. Они имеют размеры в плане от 1818 до 2424 м и высоту на клетевых стволах до 65 м, а на скиповых стволах до 120 м. Масса копра достигает 30 тыс. т и более. Продолжительность его строительства с монтажем оборудования занимает 1,5−2 года.

Постоянные металлические копры с укосиной при использовании их для проходки ствола усиливают и переоборудывают. Расход металла при этом составляет 4−6% их массы.

После окончания проходки и армирования ствола дополнительные конструкции демонтируют.

По типам подъемные машины подразделяют на временные, постоянные и передвижные проходческие.

Как правило применяются барабанные подъемные машины, которые конструктивно различаются между собой на однобарабанные, однобарабанные с разрезным барабаном, двухбарабанные.

Стационарные подъемные машины с барабанными органами навивки в соответствии с ГОСТами имеют следующие обозначения:

Ц — цилиндрические однобарабанные;

ЦР — цилиндрические однобарабанные разрезные;

2Ц — цилиндрические двухбарабанные;

Например, Ц-2,52 — цилиндрическая однобарабанная, диаметр барабана равен 2,5 м, ширина барабана — 2 м. ЦР — 63/0,6 — цилиндрическая однобарабанная, разрезная, диаметр барабана — 6 м, ширина барабана — 3 м, разрезной части барабана — 0,6 м.

Передвижные подъемные машины состоят из транспортабельных блоков: МПП-6,3 — из двух, МПП-9 и МПП-17,5 — из четырех. К месту работы блоки помещения подъемных машин доставляют автомобильным или железнодорожным транспортом. Достоинством передвижных подъемных машин является малая трудоемкость работ по монтажу (72 чел.-дня для МПП-6,3), что в 10 раз меньше, чем для их аналогов стационарного использования.

Тип подъемных машин выбирается в зависимости от глубины ствола, емкости бадьи.

Прицепные устройства служат для подвески бадьи к подъемному канату. Они должны иметь достаточную механическую прочность и надежное крепление подъемного каната, исключать самопроизвольное отцепление бадьи и обеспечивать удобную, быструю и безопасную перецепку бадьи к подъемному канату.

В производственной практике применяют два типа прицепных устройств: для прядевых канатов УПП и для закрытых канатов УПЗ.

Прицепные устройства УПЗ предназначены для закрытых канатов и состоят из крюка с защелкой, вертлюга, нижней траверсы, игольчатой страхующей муфты, трех конусных клиньев, обжимающих канат и цапфовой втулки.

Прицепное устройство УПП предназначено для прядевых канатов и состоит из крюка с хвостовиком и защелкой, вертлюга, траверсы, коуша. зажимов, амортизатора и клина коуша, при помощи которого в коуше происходит самозаклинивание каната. Дополнительно канат закрепляют нижним жимком. Направляющая рамка служит для предотвращения вращения и раскачивания бадьи. Перемещается по направляющим канатам и состоит из каркаса и предохранительного зонта. Тип направляющей рамки и прицепного устройства принимается исходя из применяемой бадьи.

Проходческие бадьи предназначены для подъема породы, спуска и подъема людей, оборудования и материалов. Основными параметрами проходческих бадей являются их вместимость, диаметр и высота. Отношение диаметра бадьи d_б к диаметру грейфера d_г в раскрытом состоянии определяется из выражения.

При меньшем соотношении увеличивается просыпание породы при разгрузке грейфера в бадью. Устойчивость бадьи зависит от отношения ее высоты к диаметру, который принимаю равным 0,9−1,3.

Применяют два типа бадей — несамоопрокидные БПН и самоопрокидные БПС, которые имеют несколько разновидностей: БПСД, БПСМ, БПСК.

Бадьи БПС (Рис. 10.5) используются очень часто и представляют собой сварной металлический цилиндр с шарнирно подсоединенной к нему дужкой. Цапфы предназначены для разворота бадьи в раструбе и фиксирования ее в направляющей рамке. Упоры предохраняют руки рабочих от ушиба дужкой во время перецепки.

Вместимость бадьи (м³) определим по формуле.

где V₁ — объем взорванной породы, убираемой в первой фазе, м³;

К_н — коэффициент неравномерности работы подъема, равный 1,3−1,5;

Т_1ф — продолжительность уборки породы в первой фазе,.

;

Р_р — эксплуатационная производительность машины, м³/ ч;

К₁ — коэффициент перехода от максимальной производительности к средней в первой фазе, равный 0,7−0,85.

n-число подъемов в час,.

;

Т_ц — продолжительность цикла подъема ©.

При совмещенной схеме строительства ствола (один полок в стволе):

одноконцевой подъем.

двухконцевой подъем.

При параллельной схеме строительства ствола (в стволе два полка):

одноконцевой подъем.

двухконцевой подъем.

где Н — глубина ствола, м;

V — скорость подъема, м/с.

К_б — коэффициент заполнения бадьи, равный 0,9−0,95.

При проходке стволов применяют подъемные направляющие и поддерживающие канаты. Для проходческого подъема в стволах глубиной до 700 м используют некрутящиеся (малокрутящиеся) круглопрядные стальные канаты (разработка ВНИИОМШС), а более 700 м — стальные канаты закрытой конструкции. Диаметр подъемных канатов — 25−43,5 мм. Для направляющих применяют многопрядные некрутящиеся (малокрутящиеся) канаты. Диаметр направляющих канатов должен быть не менее 21 мм, коэффициент запаса прочности m5. Натяжение принимается 10кН на 100 м ствола. К поддерживающимся относятся канаты, предназначенные для подвески полков, ставов труб вентиляции, сжатого воздуха, водоотлива и т. п., m6. Для подвески грейферов m7,5.

Подъемные канаты в соответствии с ПБ должны иметь следующие запасы прочности.

При глубине ствола до 600 м:

• — на людских подъемах — не ниже 9;
• — на грузо-людских — не менее 7,5;
• — на грузовых — не ниже 6,5.

При глубине ствола более 600 м:

• — на грузолюдских — не ниже 5;
• — на грузовых — не ниже 4,5.

Порядок расчета и выбора каната При глубине ствола до 600 м.

Расчетный вес 1 м каната (Н) определяется по формуле.

где — концевая нагрузка на канат, Н;

— временное сопротивление каната разрыву, Па;

— фиктивный удельный вес каната, Н/м²;

m — запас прочности, равный 7,5 для бадьевого подъема;

H — конечная глубина ствола, м ;

h — расстояние от нулевой рамы до оси шкива, м.

По расчетному весу 1 м каната согласно ГОСТу подбирают его диаметр.

Действительный запас прочности принятого каната определяется по формуле.

где — суммарное разрывное усилие всех проволок каната, Н;

— максимальная длина отвеса, м.

При глубине ствола больше 600 м выбор подъемного каната ведется по расчетному разрывному усилию всех проволок каната.

(13.10).

где — эмпирический коэффициент принимаемый равным.

=13 — для людских подъемов;

=10 — для грузо-людских подъемов;

=8,5 — для грузовых подъемов;

По ГОСТу принимается канат со значением близким .

Определяем действительный коэффициент запаса прочности.

Основным принципом установления производительности подъема является следующее. Производительность подъема Р_под должна быть больше или равна производительности погрузки породы Р_п в первой фазе на конечной глубине ствола, так как Р_под Р_п. Однако могут быть и отклонения от этого принципа.

При работе без перецепки бадей возможны случаи, когда Р_под Р_п.

Для ориентировочных подсчетов суммарную производительность подъема (м³/ ч) можно определить по формуле.

где V_м — месячная скорость проходки ствола, м/ мес;

t — продолжительность работы подъемной установки в сутки, равная 13−15 часам;

m — количество рабочих дней в месяце по проходке ствола.

Продолжительность цикла подъема зависит от глубины и оснащения ствола, технологической схемы проходки, типа подъемной машины и скорости подъема, тахограммы подъема и других факторов.

Тахограмма — изменение скорости движения бадьи по стволу.

При составлении тахограммы руководствуются следующими положениями.

Движение бадьи без направляющих канатов допускается на участке не более 20 м, а при применении погрузочных машин — 40 м. Максимальная скорость движения бадей не должна превышать при подъеме и спуске людей по направляющим канатам — 8 м/с, без них — 1 м/с, грузов по направляющим канатам — не более 12 м/с, без них — 2 м/с.

При спуске бадьи останавливаются на расстоянии 5 м до полка и забоя. Подъем бадей из забоя осуществляют только после их успокаивания и оборки днища на высоте 1,5- 2 м от забоя. Скорость движения бадьи при спускании на забой, подъем ее для успокаивания, выбор напуска каната не должен превышать 0,3 м/с. Скорость движения бадьи при проходе через проемы натяжного полка не должна превышать 0,7 м/с, подвесного полка 1м/с, через нулевую раму 2 м/с.