CC BY
308
ГОРНЫЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
УДК 622.672
В. И. Клишин, Д. И. Кокоулин
ПОДЪЕМНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ГРУЗОВ ПО ВЕРТИКАЛЬНЫМ ВЫРАБОТКАМ УГОЛЬНЫХ ШАХТ И РУДНИКОВ
При разработке крутых и круто-наклонных (свыше 300) месторождений полезных ископаемых (как угольных так и рудных) одной из важнейших необходимых технологических операций, является транспортировка грузов по вертикальным выработкам.
назначенных для транспортирования грузов по горным выработкам с углом наклона выше 300 из-за несоответствием ряда требований [3,4].
Этим объясняется актуальность и необходимость создания подъемной установки для эффективной работы в условиях подземных участковых
Таблица 1. Технические характеристики лебедок
Наименование показателей ЛВД-34 ЛВМ 25-01
Тяговое усилие, кН 12,5 25
Скорость каната, м/с 1,4 0,87
Диаметр каната, мм 15,5 17
Угол наклона выработки, град. 30 30
Барабан:
диаметр, мм 500 -
ширина, мм 380 -
высота реборды, мм 200 -
канатоемкость, м 600 -
Мощность электродвигателя, кВт 22 30
Габаритные размеры, мм 980x1940x1040 1940x1560x1200
Масса (без каната), кг 1600 2535
Наличие фрикциона есть есть
Широко известная шахтная подъемная установка, обеспечивающая выполнение операций по подъему и спуску оборудования, людей и материалов, предназначена для обслуживания всей шахты и не может быть использована для выполнения операций по спуску-подъему оборудования и материалов в участковых, малогабаритных выработках [1]. Для ограниченного подъема крепежного леса по восстающим горным выработкам предложено свое техническое решение [2]. Поэтому зачастую для транспортировки грузов по вертикальным выработкам угольных шахт широко применяются лебедки отечественного производства ЛВД 34 и ЛВМ 25-01 (табл.1).
Наличие в этих лебедках фрикционов, а так же предохранительных и рабочих тормозов, обеспечивает как плавный пуск и останов рабочего барабана, так и экстренное его торможение в аварийных ситуациях, дает возможность применять эти лебедки для транспортирования грузов по наклонным горным выработкам. Однако технические возможности этих лебедок не позволяют использовать их в качестве подъемных установок, пред-
горных выработок и обеспечения безопасных условий труда горнорабочих, обслуживающих подъемную установку при транспортировании грузов по вертикальным и наклонным выработкам.
Были сформулированы следующие технические требования на конструкцию разрабатываемой подъемной установки: комплектующие изделия, входящие в состав подъемной установки должны иметь небольшие габариты, обеспечивающие их применение в стесненных условиях угольных шахт и рудников; подъемная установка должна обеспечивать плавное регулирование скорости при подъеме - спуске грузов по вертикальной выработке; лебедка подъемной установки должна быть оснащена управляемым фрикционом и двумя механическими тормозами (рабочим и предохранительным), причем оба тормоза должны иметь независимые элекроприводы; в рабочем режиме рабочий тормоз должен управляться со своего независимого двухкнопочного поста управления; в экстремальной ситуации и рабочий и предохранительный тормоза одновременно должны осуществлять торможение барабана командой с общей
кнопки «стоп»; входящее в установку оборудование и аппаратура управления должны обеспечивать надежное торможение барабана в экстремальных ситуациях (перегруз скипа, аварийное отключение электроэнергии).
Для этого предложено оснастить подъемную установку специальным устройством, контролирующим предельный вес загрузки скипа. Установка также содержит двигатель с редуктором и шкив трения, установленные на основании, отклоняющий ролик, канат и перемещаемый элемент, контактирующий с грузом и обеспечивающий его подъем по горной восстающей выработке. Предложено конструктивно объединить двигатель с редуктором и шкив трения в лебедку с системой тормозов. При этом отклоняющий ролик подвешен к крепи восстающей выработки посредством кронштейна, снабженного шарнирно установленным двуплечим рычагом, к одному из плеч которого шарнирно прикреплен отклоняющий ролик, а второе плечо опирается на кронштейн через пружины сжатия, установленные на кронштейне с одной его стороны, и контактирует с датчиком-выключателем, установленным на кронштейне с другой его стороны, а перемещаемый элемент выполнен в виде скипа. В случае перегруза скипа рычаг контактирует с датчиком-выключателем, замыкая его контакты, происходит автоматическое отключение электроэнергии и прекращение работы лебедки подъемной установки по спуску-
подъему грузов по восстающей выработке.
В Институте угля СО РАН совместно с ООО «Спецгидравлика» (г. Новосибирск) разработана и изготовлена подъемная установка, обеспечивающая транспортирование грузов весом до 800 кг по горным выработкам с углом наклона выше 30о в шахтах опасных по газу и пыли (табл. 2).
Подъемная установка размещается на сопряжении устья ската и штрека в соответствии с типовой схемой (рис. 1а, б, в) и крепится на бетонном основании с помощью четырех анкерных болтов длиной 1200 мм и распорных стоек. Она содержит лебедку 1, снабженную системой тормозов, скип 2, перемещаемый по восстающей выработке при помощи тягового каната 3, перекинутого через отклоняющий ролик 4, посредством кронштейна 5, подвешенного к крепи восстающей выработки. Кронштейн 5 шарнирно связан с двуплечим рычагом 6, помощи оси 7. При этом к одному из плеч рычага 6 шарнирно крепится отклоняющий ролик 4, а второе плечо рычага опирается на кронштейн 5 через пружину 8, установленную на кронштейне 5 с одной его стороны, и имеет возможность воздействовать на датчик-выключатель 9, установленный на кронштейне 5 с другой его стороны.
С помощью подъемной установки осуществляют операции по подъему и спуску материалов и оборудования по восстающей выработке. При этом транспортируемые материалы (оборудо-
Таблица 2. Техническая характеристика подъемной установки
Наименование показателей Норма
Тяговое усилие, кН 12,5
Максимальный вес груза при транспортировании по вы-
работкам с углом наклона, кг:
а=45о 1250
а=60о 1079
а=80-90о 881
Скорость движения каната, м/с 1,4
Диаметр каната, мм 15,5
Барабан
диаметр, мм 500
ширина, мм 380
высота реборды, мм 200
канатоемкость, м 600
Мощность электродвигателя, кВт 22
Толкатели электрогидравлические тормозов:
Назначение Тормоз Тормоз
предохранительный рабочий
Тип ТЭ-30РВ ТЭ-80РВ
усилие подъема, Н. 300 800
ход штока, мм. 32 65
Габаритные размеры лебедки, мм 2050x1010x1040
Масса (без каната ), кг 1700
Наличие фрикциона есть
А
Рис. 1. Подъёмная установка (а) с отклоняющим роликом (б) и устройством для установки отклоняющего
блока (в)
вание) размещают в скипе 2 и включают лебедку 1; тяговый канат 3 передает усилие через отклоняющий ролик 4 на двуплечий рычаг 6, который, поворачиваясь вокруг оси 7, сжимает пружину 8, настроенную на определенное усилие. В случае загрузки скипа 2 свыше позволенного технической характеристикой подъемной установки, двуплечий рычаг преодолеет силу сжатия пружины 8
и войдет в контакт с датчиком-выключателем 9, который, в свою очередь, подаст команду на отключение электроэнергии. При этом работа подъемной установки по подъему-спуску грузов по восстающей горной выработке прекращается. Для возобновления работы необходимо снять лишний груз со скипа и включить электроэнергию.
Это позволяет повысить эффективность ис-
пользования подъемной установки в участковых горных выработках и безопасность ее обслуживания во время выполнения спуско-подъемных операций в шахте. В основу лебедки подъемной установки принята конструкция лебедки ЛВД-34, имеющая небольшие габаритные размеры за счет расположения редуктора в полости барабана. Лебедка оснащена рабочим 1 и предохранительным 2 тормозами (рис.2а, б). В качестве их независимых электроприводов используются электротолкатели ТЭ-30РВ 3 и ТЭ-80РВ 4 Томского электромеханического завода им. В.В. Вахрушева.
Управление лебедкой производится с кнопочного поста, на котором расположены кнопки: «Вверх», «Вниз» - для спуска и подъема груза; «Стоп» - для остановки электродвигателя лебедки; «Тормоз» -для торможения барабана лебедки; «Стоп» - для аварийного выключения подъемной установки.
Привод рабочего тормоза приводится в действие автоматически при остановке электродвигателя лебедки. Одновременно со снятием напряжения с электродвигателя снимается напряжение с элек-трогидравлического толкателя 3, далее тягой 5 под действием пружины 6, приводится в действие ры-
а)
Рис. 2 Рабочий (а) и предохранительный (б) тормоза подъемной установки
чаг 7 рабочего тормоза 1, затормаживая барабан лебедки.
Одновременно с включением лебедки на ход «Вверх» или «Вниз» кнопками на пульте управления, происходит включение электрогидравличе-ского толкателя, который растормаживает барабан. Для торможения барабана во время работы подъемной установки на пульте управления предусмотрена кнопка «Тормоз», при нажатии на которую происходит отключение электрогидравли-ческого толкателя 3 рабочего тормоза 1.
Рис. 3. Внешний вид подъемной установки в сборе
На лебедке установлено устройство аварийного торможения (рис. 2б), предназначенное для экстренного торможения барабана в случае возникновения аварийной ситуации или аварийного отключения электроэнергии. Под напряжением электрогидравлический толкатель 4 постоянно находится во включенном положении (шток полностью выдвинут), и преодолевая усилие пружины 8 зацепом 9 удерживает в зацеплении рычаг 10, который связан с грузом 11. При нажатии аварийной кнопки или аварийного отключения электро-
энергии, шток электрогидравлического толкателя под действием пружины вдвигается и выводит из зацепления рычаг с грузом. Груз под действием собственного веса отводит рычаг 10 и приводит в действие тормоз барабана. При возвращении аварийной кнопки в исходное положение или появлении электроэнергии, рычаг 10 вручную возвращают в зацепление с зацепом 9 отключая тормоз, и нажимая на концевой выключатель 12, позволяющий включить электродвигатель лебедки. Для восстановления работы подъемной установки необходимо убрать лишний груз со скипа или разбурить скип в скате и включить электроэнергию.
Техническая документация на опытный образец подъемной установки (рис. 3) прошла экспертную проверку в Научно-исследовательском испытательном центре - ЗАО «НИИЦ КузНИУИ», получено разрешение от Южно-Сибирского управления Ростехнадзора на проведение промышленных испытаний в шахтных условиях. Работа выполнялась при частичной финансовой поддержке бывшего ООО «Прокопьевское шахтоуправление». В настоящее время подъемная установка прошла заводские испытания на промышленной площадке ООО «Спецгидравлика».
Разработанная подъемная установка имеет небольшие габариты для работы в стесненных условиях угольных шахт и рудников, обеспечивает плавное регулирование скорости при подъеме -спуске грузов по вертикальной выработке, оснащена управляемым фрикционом и двумя механическими тормозами с независимыми элекроприво-дами, что позволяет в экстремальной ситуации (перегруз скипа, аварийное отключение электроэнергии) осуществлять надежное торможение барабана.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гришко А.П. Стационарные машины.- Том 1. Рудничные подъемные установки: Учебник для вузов.- М.: Изд-во МГГУ, 2006, с. 10-11
2. Устройство для подъема крепежного леса по восстающим выработкам. А.с. СССР № 160706. Опубл. 26.11.1964. Бюлл. №5.
3. Правила технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт. - М.: Недра. 1976 г., 303 с.
4. ПБ 05-618-03 «Правила безопасности в угольных шахтах». В редакции приказа Ростехнадзора от 20.12.2010 № 1158, зарегистрировано в Минюсте РФ 19.06.2003 № 4732. -134с.
□ Авторы статьи
Клишин Владимир Иванович , докт. техн. наук, профессор, директор Института угля СО РАН, чл.-корр. РАН, e-mail: klishinvi@icc.kemsc.ru
Кокоулин Даньяр Иванович , ст. науч. сотр. лаб. механизации горных работ Института горного дела СО РАН, тел. (8383)2170-113
