Технические науки

Жаутиков Б.А., Лихачев В.В., Булатбаев Ф.Н., Мехтиев А.Д.

Карагандинский государственный технический университет

Подъемные установки на шахтах Угольного Департамента АО «АрселорМиттал Темиртау»

Шахтная подъемная установка является важнейшим звеном в цепи транспорта полезного ископаемого из шахты на поверхность и, кроме того, обеспечивает спуск и подъем людей, оборудования и различных материалов.

На шахтах Карагандинского угольного бассейна уголь выдавался в основном по главным вертикальным стволам, оборудованным скиповыми подъемами, и отчасти по главным наклонным стволам, оснащенным ленточными конвейерами. На некоторых шахтах выдача угля производилась одновременно по наклонным и вертикальным стволам. Около 84% всей добычи угля выдавалась на поверхность скиповыми подъемами по вертикальным стволам, 16% - конвейерами по наклонным стволам. Спуск и подъем людей и оборудования тоже осуществлялся, как правило, по вертикальным стволам.

По состоянию на 1 января 1989 года на шахтах бассейна в постоянной эксплуатации находилось 185 подъемных установок, в том числе 176 на вертикальных стволах.

В июле 1996 года в Угольный Департамент АО «Испат-Кармет», вошли 15 шахт, ранее входящих в объединение «Карагандауголь», на них действовало 111 вертикальных подъемов.

На сегодняшний день в Угольном Департаменте АО «АрселорМиттал Темиртау» вследствие ликвидации и объединения существует восемь действующих шахт. На всех действующих шахтах в эксплуатации находятся 65 вертикальных подъемных установок (табл. 1).

Таблица 1. Число и назначение вертикальных подъемов в настоящее время

Шахты	Скиповые угольные подъемы	Скиповые породные подъемы	Клетевые грузолюдские подъемы	Клетевые аварийные подъемы
Им. Костенко	3	1	4	2
Им. Кузембаева	2	3	4	1
Саранская	1	2	6	1
Абайская	1	1	2	-
Шахтинская	1	1	6	-
Им. Ленина	1	1	2	4
Казахстанская	2	1	2	3
Тентекская	-	2	3	2
Итого	11	12	29	13

Рассматривая подъемные установки по назначению, видно, что число грузовых подъемных установок составляет 35,4% от общего числа, грузолюдских - 44,6% и аварийных подъемов - 20%.

По глубине ствола все подъемные установки можно разделить на три группы: малой глубины (до 300 м), средней глубины (300-800 м) и глубокие (свыше 800 м). К первой группе относятся 20 подъемных установок, ко второй 45 подъемных установок и к глубоким можно отнести подъемную установку на ВПС шахты им. Костенко. Глубина ствола 840м. 2-х клетевая подъемная установка оборудована подъемной машиной МПУ 63х2,8х2,8 завода НКМЗ, введенной в эксплуатацию в 1995 году.

Диаграмма, иллюстрирующая количество подъемных установок по глубине стволов представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Количество подъемных установок по глубине стволов

Подъемные машины (ПМ) на подъемных установках изготовлены различными заводами: 80% подъемных машин (53) Ново-Краматорским машиностроительным заводом, остальные Донецким машиностроительным заводом, СКМЗ им. Орджоникидзе и пр. На 2-х скиповом угольном подъеме шахты им. Костенко установлена подъемная машина Алмес-Чалмерс 2х3,6х1,8 (США). Машина введена в эксплуатацию в 1952 году. Скорость подъема 9,3 м/с, барабан футерован дубовым брусом, привод осуществляется двигателем АКН-17-57-12 мощностью 1000 кВт и 490 об/мин.

Сделав анализ сроков ввода в эксплуатацию ПМ, можно определить, что основная часть подъемных машин была введена в 60-70 годы. Наглядное представление можно получить на рисунке 2.

Основная часть действующих стволов была введена в эксплуатацию именно в эти годы и действует по сегодняшний день.

Рисунок 2. Сроки ввода в эксплуатацию подъемных машин

Двухбарабанные шахтные подъемные машины с диаметром барабана до 3,0 м установлены в стволах малой глубины на шахтах: им Ленина на шурфе №2 и №3; Шахтинской на шурфах №1,2,3; Казахстанской – шурф №3; Тентекской - на центральном шурфе. Это малые шахтные подъемные машины 2БМ2000, 2БМ2500 и 2БМ3000.

Они оборудованы отъемными редукторами, гидравлическим приводом тормоза, пультом управления, бесступенчатым (червячным) механизмом перестановки барабанов, указателем глубины с дисками для электрического ограничения скорости, механическим ограничителем скорости.

Исполнительный орган тормоза – колодочный с угловым перемещением колодок. Им осуществляется рабочее (маневровое) и аварийное (предохранительное) торможение воздействием непосредственно на тормозные диски органов навивки канатов тормозных колодок.

Привод тормоза – гидравлический. Аккумулятор давления состоит из сточного бака и вертикального цилиндра с поршнем, который находится под постоянным действием подвешенного на нем груза. Аккумулирование давления масла осуществляется указанным грузом и насосом, который падает масло в цилиндр аккумулятора. Редукторы типа ЦД2-150, ЦД115У, ЦД115-30, ЦД1154.

Привод осуществляется двигателями типа: АК-104-10 - 100кВт, АК112-8 – 160 кВт, АК104-8 – 125 кВт, ФАНСО –148-8 – 240 кВт.

Крупные подъемные машины представлены изделиями Ново-Краматорского машиностроительного завода с диаметром барабана 4–6 м. Это подъемные машины с одним разрезным цилиндрическим барабаном и двумя цилиндрическими барабанами.

ПМ с одним разрезным цилиндрическим барабаном установлены на шахте им. Костенко на 14 т. скиповом подъеме и клетевом подъеме №1 (ЦР6х3,4/0,6) и на шахте Тентекская на односкиповом стволе (ЦР6х3,2/0,7). Особенности конструкции ПМ с одним цилиндрическим разрезным барабаном состоит в том, что при двухконцевом подъеме в ней используется для навивки двух канатов одна и та же навивочная поверхность барабана.

Основной узел машины – коренная часть – состоит из одного разрезного цилиндрического барабана – органа навивки каната, главного вала с подшипниками и расцепного устройства.

При работе подъемной машины усилия двух тормозных приводов действуют на тормоза машины совместно, а в момент выключения расцепного устройства - раздельно.

Тормоз машины – колодочный, с параллельным перемещением колодок и симметричным распределением удельных давлений по длине дуги колодки, что дает равномерный износ колодок. Рабочее торможение машины – пневматическое, аварийное – пневмогрузовое.

Система управления подъемной машиной представляет собой комплекс механической, пневматической и электрической аппаратуры, связанной для взаимодействия необходимыми кинематическими и электрическими цепями.

Привод машин электрический. Используются двигатели АКН-2-19-41-24 на 1000 кВт, АКН-2-48-36-2 на 630 кВт и АКН-17-31-20 на 500кВт. Редукторы на всех машинах одноступенчатые ЦО-22 и ЦО-18 с передаточными числами 10,5 и 11,5.

Самое широкое применение на шахтах Угольного Департамента нашли шахтные машины с двумя цилиндрическими барабанами. Они составляют около 70% от всех ПМ. Например, на шахте Саранская все десять подъемных установок оборудованы этим типом ПМ. Это ПМ: 2Ц-4х1,8 (20 шт.); 2Ц-4х2,3 (3 шт.); 2Ц–5х2,3 (11 шт.); 2Ц-5х2,4 (2 шт.) и 2Ц-6х2,4 (8 шт.). Эти машины имеют редукторный привод. Машины с барабаном диаметром 4 м имеют редукторы

ЦО-18, 2ЦО-18, ЦД-20, ЦДУ-200, а с барабанами 5 и 6 м – редукторы ЦО-22, 2ЦО-22. Все эти ПМ одинаковы по конструкции и отличаются друг от друга только нагрузочными характеристиками, размерами и сменными узлами в зависимости от типа привода.

Все ПМ имеют пневмогрузовые тормозные устройства. Они имеют 2 исполнительных органа тормоза, каждый из которых приводится в действие от своего привода.

Исполнительный орган тормоза представляет собой систему шарнирного многозвенника со статически определимым распределением усилий. Параметры тормоза выбраны таким образом, что изгибающие усилия на коренной вал при торможении полностью исключены и обеспечена самоустановка тормозных колодок на тормозном ободе. Большой угол обхвата тормозных колодок и равномерное распределение удельных давлений обеспечивают длительный срок службы тормозных колодок и отвод тепла.

Подводя итоги приведенного выше обзора подъемных установок, находящихся в эксплуатации УД АО «АрселорМиттал Темиртау», можно сделать следующие выводы.

На сегодняшний день подъемные установки находятся в удовлетворительном техническом состоянии. ПМ с истекшим сроком эксплуатации институтом КазНИИБГП признаны годными к дальнейшей эксплуатации.

Помимо технического обслуживания и ремонта энергомеханической службой шахты в целях улучшения эксплуатации в соответствии с установленными сроками проводятся работы наладочной организацией «Углесервис». Осуществляется ревизия, наладка и испытания подъемных установок, проводятся испытание подъемных канатов, а также дефектоскопия элементов тормозной системы ПМ, осей копровых шкивов, прицепных и парашютных устройств.

Но, тем не менее, учитывая необходимость дальнейшего повышения надежности работы и обеспечения безопасности эксплуатации, необходимо вести постоянное обследование и замену отдельных элементов подъемных установок, имеющих повышенные значения удельной повреждаемости и, следовательно, высокую вероятность отказа.