- - армировка - Страница 6

Шахтные стволы, как составная часть горнорудных предприятий с подземным способом добычи полезного ископаемого, представляют собой объекты повышенной эксплуатационной опасности. Любая авария в стволе сопряжена с неизбежными остановками всего технологического цикла добычи и доставки полезного ископаемого и значительными финансовыми убытками предприятия. В самом худшем случае жертвами аварии в стволах становятся находящиеся в клетях горнорабочие. На решение этих проблем нацелено Постановление Кабинета Министров Украины №687 об утверждении «Порядка проведения осмотров, испытаний и технического диагностирования машин, механизмов оборудования повышенной опасности», которое вступило в силу в мае 2004 г.

К объектам повышенной опасности, прежде всего, относится оборудование шахтных подъемных комплексов, в том числе подземное, размещаемое в шахтных стволах. Действующими Правилами безопасности предусмотрен ежегодный поярусный контроль профиля проводников и износа элементов жесткой армировки вертикальных стволов. Однако, данные виды контроля в сложных горно-геологических условиях, связанных с подвижкой околоствольного массива, не обеспечивают получение достоверной оценки состояния армировки и ее фактической остаточной несущей способности в условиях эксплуатационных нагрузок со стороны скипов, клетей и контрвесов. Это особенно сильно проявляется при необходимости изменения скорости движения сосудов и массы поднимаемых грузов. При этом результаты многочисленных исследований показывают, что не только увеличение скорости движения подъемного сосуда или массы полезного груза, но и уменьшение любого из этих параметров на определенную величину, зависящую от сочетания всех динамических параметров звеньев подъемной установки, может привести к переходу динамических систем подъема в аварийно опасный режим взаимодействия.

Применявшиеся до шестидесятых годов XX века конструкции и схемы жесткой армировки с расстрелами из проката двутаврового профиля и рельсовых или деревянных проводников вполне удовлетворяли типичным до 60-х годов прошлого века условиям: в основном неглубоких шахт малой мощности с подъемными установками с полезной грузоподъемностью 8-10 т и скоростью движения подъемных сосудов 5-6 м/с.

Жесткая металлическая армировка с расстрелами балочного типа широко применяется в шахтных стволах. Ее доля составляет около 75%, а с учетом жесткой смешанной армировки (металлические расстрелы и деревянные проводники) - более 80%. Устоявшийся традиционный подход в проектировании армировок стволов способствовал тому, что такая армировка наиболее востребована. Накопленный опыт строительства и эксплуатации жестких многорасстрельных армировок, которые по праву считаются наиболее проверенными и надежными.

В настоящее время глубина шахтных стволов превышает 1000 м, грузоподъемность подъемных сосудов достигает 100 т, а скорость находится в пределах 20 м/с. На армировку ствола глубиной 1000м затрачивается 1200-1500 т металлопроката, что связано с высокой трудоемкостью изготовления и монтажа. Это и обусловливает совершенствование проектирования новых схем армирования.

В практике проектирования, строительства и эксплуатации возникают следующие проблемы:

возросла реальная вероятность возникновения аварийных ситуаций с тяжелыми последствиями из-за выхода подъемных сосудов из проводников и зацепления ими за расстрелы и инженерные коммуникации...

Армировка представляет собой соединительное звено между стволом и подъемной установкой. Она является совокупностью конструкций, обеспечивающих направленное движение сосудов при заданных режимах работы подъемной установки. Жесткая армировка известна с конца XVIII века. Ее совершенствование обусловлено увеличением глубины шахтного ствола, емкостью и скоростью подъемных сосудов, а также горнотехническими условиями ствола, типом шахтного подъема. История шахтного подъема начинается со времен применения коловорота, приводимого в движение лошадьми. Дальнейшее развитие шахтного подъема продолжилось с применения в Европе паровой машины (1830 год). Это потребовало необходимости применения при повышенных скоростях движения подъемных сосудов по направляющим проводникам вначале деревянным, а затем металлическим. Появилась в этот период также смешанная армировка, а затем и канатная. Вначале скорости подъемных сосудов не превышали 12 м/с.

Для увеличения скорости движения и грузоподъемности подъемных сосудов потребовалось увеличение несущей способности и жесткостных параметров ярусов армировки, замена рельсовых проводников коробчатыми, использование в подъемных сосудах вместо направляющих скольжения направляющих качения, совершенствование электрического привода, аппаратуры управления и защиты, разработки мощных подъемных машин и т.д.

Система технического обслуживания и ремонта - совокупность взаимосвязанных положений и норм, определяющих организацию и порядок приведения работ по техническому обслуживанию и ремонту подъемной установки (комплекса) для заданных условий эксплуатации с целью обеспечения показателей качества, предусматриваемых в нормативной документации.

Технический осмотр - соответствие технического состояния, безопасности и условий эксплуатации оборудования требованиям нормативной и эксплуатационной документации.

Техническое обслуживание - совокупность работ для поддержания исправности или только работоспособности подъемной установки (комплекса). Текущий ремонт - совокупность работ, осуществляемых в процессе эксплуатации для гарантированного обеспечения работоспособности подъемной установки (комплекса) и состоящих в замене и восстановлении отдельных частей и их регулировке.

С целью повышения квалификации рабочих разработана «Программа повышения квалификации рабочих по техническому обслуживанию и ремонту оборудования шахтных стволов», в которой рассмотрены вопросы конструкции оборудования, его эксплуатации, техники безопасности при работе в шахтном стволе. Программа рассчитана на 150-часовой срок обучения для использования на курсах повышения квалификации подземных электрослесарей, занятых техническим обслуживанием и ремонтом оборудования вертикальных стволов действующих шахт.

Задачей курсов является изучение обучающимися оборудования вертикальных стволов: армировки, подъемных сосудов, канатов, трубопроводов, кабелей, загрузочных и разгрузочных устройств, копра и копровых шкивов, а также технического обслуживания и ремонта их. Особое внимание уделяется рассмотрению периодичности и содержания работ по техническому обслуживанию и ремонту и изучению технических средств, технологии ремонта оборудования и организации работ. В соответствии с этой программой предусматривается изучение рабочими основных правил безопасного ведения работ, ознакомление с технической документацией.

Вертикальные стволы в Донбассе в настоящее время сооружаются и эксплуатируются в самых разнообразных горно- и гидрогеологических условиях, усложняющихся с увеличением глубины разработки месторождений полезных ископаемых. Отличаясь своей уникальностью и важностью в производственном комплексе горнодобывающего предприятия, они требуют постоянного поиска и разработки эффективных решений по интенсификации их строительства и безремонтной эксплуатации, что в свою очередь является актуальной научно-технической проблемой развития угольной промышленности Украины.

Большинство угольных шахт Донбасса вскрыты центральными, центрально отнесенными или фланговыми вертикальными стволами. Глубина колеблется от 120-150м (для вентиляционных стволов, проходимых у верхней технической границы) до 1100-1300м (для главных, вспомогательных и воздухоподающих стволов). Диаметры в свету от 4,5 до 8,0м, в зависимости от назначения ствола и производственной мощности шахты. Преимущество при проведении стволов получила совмещенная технологическая схема с буровзрывным способом отрывки горной массы.

Наиболее распространенными являются монолитная бетонная и железобетонная крепи стволов, доля которых на горных предприятиях Донбасса составляет 93% от общего объема крепления.

Поперечное сечение шахтных стволов загромождено расстрелами жесткой армировки, лестничным отделением и коммуникациями, что обусловливает потерю общешахтной депрессии, дополнительные затраты на проветривание из-за высокого аэродинамического сопротивления, и следовательно повышенный расход электроэнергии на вентиляцию. Учеными введено понятие «аэродинамические параметры вертикальных стволов», аэродинамический расчет объекта. Первые исследованиями по этой проблеме были в 50-х годах прошлого века проведены в Московском горном институте А.А. Скочинским, А.И. Ксенофонтовой, А.А. Харевым.

Специалистами «Южгипрошахта» впервые в 1980г. сделана попытка классификации типовых стволов по их аэродинамическому качеству. Учеными Национального горного университета (г. Днепропетровск) предложена уточненная классификация шахтных стволов. При этом учитывалось количество расстрелов, степень загромождения центральной части сечения ствола. Армировка взаимодействует с воздушным потоком и влияет на общешахтную депрессию.

Все вертикальные стволы с учетом поперечного сечения их армировки разнесены по 12 группам. Характерным показателем аэродинамического качества объектов является коэффициент загруженности их сечения элементами армировки - отношение площади сечения армировки к площади сечения ствола.