CC BY
38
шарошечным долотом Ш215,9Т-ПВ--соответственно 8 и 15%. Кроме того, следует отметить, что сохранность «кристаллов» в значительной степени зависит от рабочих параметров долот и конструктивных особенностей бурового инструмента. Режущее долото 2РД-215.9 снабжено съемной режущей лопастью со сплошной режущей кромкой, так что каждое перо лопасти дублирует друг друга. У этого долота линия контакта с забоем почти в два раза больше, чем у долота ЗРД-215,9 [3]. Поэтому удельное давление, развиваемое ьа забое режущей кромкой долота 2РД-215,9 при одинаковом усилии подачи, ниже, а следовательно, меньше и толщина снимаемой лезвием стружки. Из графических зависимостей (см. рис. 2,а) видно, что сохранность «кристаллов» в этом случае меньше, чем при бурении долотом ЗРД-215,9, Выход неразрушенных частиц размером 3x3x3 мм при обработке забоя долотом 2РД-215.9 составил 20%, в то время как прк бурении долотом ЗРД-215,9- 25%.
Аналогичная картина наблюдается и при бурении шарошечными долотами различных тчпов. Долото Ш215,9Т-ПВ выполнено с фрезерованными зубьями шарошек, а долото Ш215.90К-ПВ оснащено шарошками с твердосплавными вставками - зубьями полусферической формы, По этой причине, а также в связи с предусмотренной конструкцией долота кинематикой обработки забоя зубьями шарошек в первом случае разрушение породы на забое обеспечивается, в основном, за счет скалывания, а во втором случае - в результате раздавливания. Поэтому процесс разрушения породы шарошечным долотом Ш215.9Т-ПВ сопровождается образованием более крупных фракций буровой мелочи по сравнению с долотом Ш215.90К-ПВ. Из графических зависимостей видно, что сохранность «кристаллов» при работе долота Ш215,90К-ПВ меньше, чем при бурении цементно-песчаной смеси долотом Ш215.9Т-ПВ. Выход неразрушенных частиц размером 3x3x3 мм при бурении долотом Ш215.90К-ПВ составил
7% от общего числа таких «кристаллов», а при бурении долотом Ш215,9Т-ПВ - 10%,
На рис. 2,6 приведены результаты производственных исследований. Из экспериментально полученных графических зависимостей видно, что при бурении режущим долотом ЗРД-244,5 сохранность «кристаллов» выше. Так, выход неповрежденных кристаллов фракций + 1-2 мм и фракции +2-4 мм в 1,4 раза выше, чем при бурении шарошечным долотом Ш244,5Т-ПВ. Наблюдалось также увеличение сохранности кристаллов у фракций меньших размеров по сравнению с фракциями больших размеров при бурении как режущим, так и шарошечным долотами.
Таким образом, результаты проведенных лабораторных и производственных исследований по выбору рационального типа долота и технологии бурения взрывных скважин в кимберлитовых рудах карьера «Юбилейный» свидетельствуют о том, что использование режущих долот с продувкой обеспечивает существенное улучшение технико-экономических показателей работы буровых станков (увеличение скорости бурения и производительности станков, уменьшение пылеобра-зования и энергоемкости бурения) [4], а также рост выхода крупных фракций продуктов разрушения и сохранности кристаллов в буровой мелочи, образующейся в процессе бурения взрывных скважин.
Библиографический список
1. Беляев А.Е. Опыт бурения скважин на алмазорудных карьерах Якутии // Горный журнал. - 2000. - №5 - С, 19-
22.
2. Беляев А.Е, Принципы выбора параметров сетки резания бурового долота II Изв. ВУЗов, Горный журнал, - 2000, -№1. - С.50-53.
3. Техника, технология и опыт бурения скважин на карьерах / ВАПеретолчин, Н.Н.Страбыкин, А.Е.Беляев и др. - М,: Недра, 1993. - 286 с.
4. Коледин Ю.М., Беляев А.Е., Шеметов Ю.П. Опыт бурения взрывных скважин на карьерах ПНО «Якуталмаз» // Изв, ВУЗов. Горный журнал. - 1995, - №3-4. - С,53-56,
1.В„Чудогаш@в5 М.В.Корняков
Современное состояние и перспективы разивши устройств защиты шахтных подъемных установок от аварийных ситуаций
При эксплуатации подъемных установок до 50% аварий связано с нарушением режима движения подъемного сосуда в шахтном стволе. Так, сдвижение проходного сечения ствола (разрушение крепи, обмерзание стенок и разгрузочных кривых), а также неравномерный износ направляющих устройств создают опасность заклинивания опускающегося сосуда. Отсутствие контроля за действительным положением сосуда в стволе может привести к тому, что сматывающаяся на него ветвь каната (напуск каната), добавляя общий вес, протолкнет сосуд, который начнет падать, как свободное тело, создавая аварийную ситуацию. ___
к
Наши исследования показали, что многие структурные схемы устройств защиты от напуска каната выбирались без необходимого научного обоснования, некоторые из них оказались недостаточно эффективными для обеспечения надежной работы подъемных установок. В связи с этим, возникла необходимость анализа известных устройств защиты шахтных подъемных установок, исследования закономерностей изменения статических и динамических нагрузок, возникающих при аварийных ситуациях, разработки новых способов и устройств защиты.
Можно сформулировать следующие основные недостатки известных устройств и способов защиты от напуска каната:
1. Устройства с контролированием прогиба струны каната имеют ограниченное применения по глубине ствола и низкое быстродействие.
2. Установка под подшипником копрового шкива магнитоупругих и тензометрических датчиков не обеспечивает достаточную точность. В процессе работы изменяются электрические параметры датчиков, что требует периодической перенастройки защиты в целом.
3. Не являются также надежными устройства, в которых по тяговому канату передаются акустические или электромагнитные колебания. С одной стороны, это связано с тем, что волны, передаваемые по тяговым канатам, склонны к искажениям под действием разных концевых нагрузок (изменяют свою скорость в зависимости от плотности материала каната), вследствие чего вносится ошибка в принимаемую частоту. С другой стороны, эксплуатационную сложность представляет прием самих колебаний. При движении тяговый канат истирает скользящие контакты приемников, нарушая силу их прижатия. Это приводит к изменению амплитуды волны, создавая «дрейф» нуля и потерю чувствительности,
4. Не оправдали себя и устройства защиты с нанесением на тяговый канат магнитных меток, так как они с течением времени теряют магнитную индукцию вследствие рассеивания остаточного магнитного потока в тяговом канате, что снижает надежность устройства и требует повторного, очень точного нанесения на канат новых магнитных меток,
5. Недостатком устройств с дистанционной передачей сигнала при зависании сосуда является то, что источник питания передатчика, располагаемый на подъемном сосуде, требует периодического контроля его работоспособности.
Это позволяет сформулировать следующие основные требования к устройствам защиты от напуска каната:
1. Высокая надежность отдельных элементов и аппаратов защиты в целом.
2. Целесообразность использования систем, работающих без непосредственного контакта с подвижными элементами установки. Такие датчики обладают существенно большей надежностью и безотказностью в работе и позволяют создавать аппаратуру с искробезопасными параметрами, что очень важно для шахт, опасных по газу и пыли.
3. Необходимость контролировать зависание сосуда как в разгрузочных кривых, так и по глубине ствола.
4. Возможность непрерывного контроля параметров движения подъемного сосуда,
5. Контроль максимального числа защищаемых параметров.
6. Полный самоконтроль, стабильность и готовность к работе.
Эффективное применение автоматизированных систем управления подъемными установками во многих случаях сдерживается из-за отсутствия надлежащих средств получения текущей информации о движении подъемных сосудов в стволе, Так, до сих пор скорость и положение подъемного сосуда контролируются устройствами, связанными с вращением канатного барабана подъемной машины, что не всегда отражает действительную ситуацию в стволе в целом. Все это заставляет совершенствовать известные способы измерения и проводить поиск и разработку новых методов, позволяющих решать возникшие задачи.
Технические возможности радиоэлектроники последних лет, появление интегральной технологии и полупроводниковых высокочастотных элементов обусловили развитие и широкое внедрение радиоволновых методов и средств измерения. К настоящему времени на основе использования радиоволновых методов решена проблема бесконтактного измерения (без непосредственного соприкосновения с объектом) таких параметров технологических процессов, как скорость и ускорение.
Кафедра систем управления электромеханическим оборудованием горных предприятий ИрГТУ в течение многих лет занимается вопросами защиты шахтных подъемных установок от аварийных режимов. Разработано устройство защиты от напуска каната, основанное на использовании такого информативного параметра электромагнитных систем, как доплеровский сдвиг частоты отраженной или прошедшей волны по отношению к падающей [2]. Разработанное устройство позволяет простым, надежным и бесконтактным способом контролировать момент зависания подъемного сосуда, что повышает надежность зашиты и позволяет применять ее в шахтах, опасных по газу и пыли. Кроме того, при соответствующих дополнениях оно способно измерять скорость, ускорение и путь, пройденный подъемным сосудом, На разработанное устройство получен патент [1], оно включено в базу данных ФИПС перспективных Российских изобретений [2],
Характерной чертой современного этапа эксплуатации подъемных установок является значительное количество аварийных ситуаций. Они имеют различную природу, но общим является то, что они не рассматриваются в качестве
ЕЯ Науки о Земле шя . '
расчетных, В связи с этим целесообразно перевести аварийные ситуации в разряд расчетных случаев и использовать их при проектировании устройств защиты.
Статические усилия при зависании подъемного сосуда для неуравновешенной системы подъема определяются разностью натяжений канатов грузовой и подъемной ветвей. В нормальном режиме работы установки статическое сопротивление подъему
рс = ¥ГР - Рпор = Огр + <2с +Рк-(Н~Х)+ РВР -2с~ Рк • * + ГВР = Ягр + Рк-(Н~2-х) + }7ВР . где ()ГР - масса груза в скипе, кг; Ос - масса скипа, кг; Н - высота подъема, м; х - перемещение сосуда, м; рк - масса метра каната, кг; Рвр - вредные сопротивления, Н.
При зависании опускающегося порожнего сосуда {2С(пор) и сопротивление на окружности барабана
= ?ГР ~ Р,ЮР = вгр + вс +Рк-(Н~Х)+ РВР ~ 0 - Рк •Х + РВР = вгр + й + Рк • (Н - х) •
Разность Л/7^ при зависании и нормальном движении
Щ - р' - К = йГР + й, + Рк• ~ х)+Рвр - Згр - Рк • - х)- = дс.
То есть при зависании опускающегося порожнего сосуда имеет место скачок статического усилия на величину <2С.
При этом происходит снижение скорости вращения барабана, вызванное скачкообразным увеличением нагрузки, что в свою очередь вызывает рост тока якоря и крутящего момента двигателя.
Динамические процессы в механической части подъемной установки при воздействии возмущений (в нашем случае зависании) зависят от многих факторов, основные из которых многомассовость механической части и упругие связи между ними. В целом же, возмущающее воздействие при зависании подъемного сосуда в стволе шахты, вызывает в электромеханической системе подъемной машины переходные процессы, связанные с обменом энергией между элементами системы, ее накоплением, преобразованием и отдачей, Поэтому возникает необходимость рассмотреть переходные процессы, возникающие в электромеханической системе подъемной машины при зависании опускающегося сосуда в стволе шахты, в зависимости от глубины зависания, скорости движения сосуда и соотношения сосредоточенных масс системы.
На рис.1 представлена трехмассовая схема электромеханической части подъема для системы электропривода ти-ристорный преобразователь - двигатель. Ей соответствует система уравнений
М - МХ2 ~J] • р ■ ¿у,; Мх 2 + МС5 = У2 • р -а>2\
/' г
Р'1Я=----1
I
1 п 1 п
СФ 1
ья ья
к
Управляющим моментом является электромагнитный момент двигателя М> возмущением - скачкообразное изме-
нение моментов нагрузки МС5 и МС1 при зависании.
г
Решив систему уравнений относительно тока, соответствующего режиму зависания I я , получим выражение
и (р) =
и у ' кп
1 + Тп-р
./..р■■
у,-Утя. •А ■ р2
/2 -р
КП ' (- Е
1 + Тп-р
V
где
1
I
1
2тг • р С к • р
+
С
3-4
Установившееся значение тока после зависания скипа пропорционально его массе. То есть можно заранее определить величину увеличения тока в момент зависания и построить на этом принципе защиту от напуска каната.
Для защиты от напуска каната разработан алгоритм (рис.2), основанный на сравнении величины тока якоря в момент зависания с номинальной. Связь между двигателем, ЭВМ и предохранительным тормозом Г!Т осуществляется через аналого-цифровые преобразователи.
Сигналы I/у и 1Б в цифровой форме обрабатываются с помощью ЭВМ, и по ним определяется возможная вели-
I
чина тока зависания 1Я в данный момент времени, Сигнал, соответствующий действительному току якоря Iя в данный момент времени,также в цифрозой форме поступает в ЭВМ. В блоке сравнения БС сравниваются цифровые сиг-
!
налы, соответствующие 1Я и 1Я . В случае зависания опускающегося подъемного сосуда 1Я становится равным
г
1Я и сигнал с блока сравнения БС поступает на вход блока защиты БЗ и вызывает включение предохранительного тормоза ПТ и экстренный-останов привода ШПУ.
г
Входными величинами для определения 1Я , соответствующего срабатыванию тормоза, являются напряжение управления IIу и длина смотанного с барабана каната. Последняя определяется по напряжению тахогенератора
итг следующим образом.
При применении тахогенератора 4 в качестве датчика угловой скорости барабана
и _1
■Ю*1 й
Рис.1. Схема трехмассовой электромеханической системы подъема
с1<р
итг=а-~- ,
ш
<Л(р
где £УГГ - напряжение тахогенератора, В; а - коэффициент передачи;-----угловая скорость барабана, 1/с.
Ш
Проинтегрировав по времени, определим суммарный угол поворота барабана:
(р = — • [(/7Г • Ш .
а о
Далее введя блок —— , получим число оборотов барабана п. 2-я
Задав длину одного витка каната на барабане /0 и перемножив на число оборотов п, определим длину каната, смотанного с барабана 1Б.
Данный алгоритм был опробован на подъемной установке Тыретского солерудника и показал положительные результаты, Достоинством такого устройства защиты является простота способа контролирования момента зависания сосуда в стволе и то, что замер токов и других необходимых величин производится вторичными цепями трансформаторов тока и напряжения, В условиях сухой и не запыленной атмосферы машинного зала работа этого оборудования и линий их связи практически абсолютно надежна.
Рис.2. Алгоритм работы устройства защиты от напуска каната
Таким образом, видно, что применение аварийных ситуаций в качестве расчетных позволяет использовать их для создания новых устройств защиты. Кроме того, это представляет интерес и для проектирования, так как одним из перспективных применений является возможность за счет устранения недопустимых режимов работы понизить коэффициенты запаса канатов и элементов механизмов.
Библиографический список
1. Патент РФ №2161118 Устройство для защиты от напуска канатов шахтной подъемной установки Чудогашев Е.В., Дмитриев Е.А., Желтовский Е.Ю., Корняков М.В.
2. Перспективные изобретения, сборник рефератов, Информационно издательский центр (ИНИЦ) Роспатента, 1999,
3. Чудогашев Е.В., Корняков М.В. Проблемы защиты шахтных подъемных установок II Природные и интелектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс 2001: Материалы 4-й междунар, науч.- практ, конф,, ГУ Кузбас, гос. тех. ун-т. - Кемерово, 2001,
С.С.Тимофеева, Ю.В.Шешуков
Совершенствование аспирационного обеспыливания воздуха при производстве нерудных строительных материалов
Нерудные строительные материалы во многом определяют качество и стоимость сооружаемых объектов. Почти 100% строительных горных пород добывается открытым способом. Покрытие потребности в нерудных строительных материалах в настоящее время, в основном, происходит за счет интенсификации и увеличения мощности действующих предприятий. Одним из путей в этом направлении является внедрение циклично-поточных технологий. Вариантом такой технологии для притрассовых и приобъектных карьеров является применение автомобильно-конвейерного транспорта и передвижных дробильно-сортировочных установок с расположением их в карьере или на его борту.
Повышение производственных мощностей карьеров по добыче строительных горных пород на основе циклично-поточных технологий одновременно еще более обостряет и проблему защиты окружающей среды. Основная задача при этом - снижение загрязнения атмосферы как в карьере, так и на прилегающей к нему местности. Основными источниками загрязнения атмосферы карьера являются его внутренние источники пыле- и газообразования, Наибольший вклад в загрязнение вносят источники пылеобразования. Основными источниками пыли являются дробильно-сортировочные установки и перегрузочные узлы.
Технологический процесс переработки горной массы на щебень на передвижных дробильно-сортировочных установках включает процессы дробления, сортировки и транспортирования исходного материала и готовой продукции, Устойчивые очаги выделения пыли образуются над загрузочным отверстием дробилок, рабочей поверхностью сито грохота и в месте поступления материала на транспортеры. Наи-
более интенсивными очагами пылевыделений являются узлы загрузки транспортеров,
Результаты изучения состояния вопроса борьбы с пылью при эксплуатации передвижных дробильно-сортировочных установок показали, что комплекс технических мероприятий, применяемый для снижения уровня запыленности при процессах дробления, сортировки и перегрузок горной массы на передвижных дробильно-сортировочных установках, в основном, заимствуется из условий стационарных дробильно-сортировочных цехов различных производств, При этом в большинстве случаев не учитываются резко выраженная специфика реализации циклично-поточной технологии, связанная с размещением дробильно-сортировочных установок непосредственно в карьере, вне помещений и часто в условиях длительного действия отрицательных температур, а также технологические особенности производства щебня, обусловленные ограничением предельного содержания пылевых частиц в готовой продукции,
Наиболее приемлемым способом борьбы с пылью при таких ограничивающих условиях является аспирация, то есть устройство герметизированных укрытий в местах выделения пыли с отсосом из них запыленного воздуха и последующей его очисткой в пылеуловителях сухого типа, При этом аспирационное обеспыливание очагов пылевыделений снижает загрязнение рабочей и окружающей среды, способствует повышению качества продукции за счет отделения пылевых частиц, Эффективность применения аспирационного обеспыливания обеспечивается не только устройством аспираци-онных установок оптимальной производительности, но и эффективностью работы аспирационных укрытий и пылеуловителя.
27
в
