Геометрические элементы шахтного подъема

Подъемный комплекс вертикального ствола состоит из подъем­ной машины с органами навивки, копра, копровых шкивов, подъемных канатов и подъемных сосудов.

Подъемная машина представляет собой лебедку с диаметром ба­рабана от 1, 2 до 9 м. Для упорядоченной навивки каната на поверх­ности барабана изготавливают винтовую нарезку, а на конических поверхностях бицилиндрического барабана (БКЦ) приварены спи­ральные желобки. Зазор между смежными витками каната составля­ет 2-5 мм для средних и крупных машин и 6-7 мм для машин БКЦ.

Копер предназначен для поддержания шкивов, закрепления проводников и посадочных устройств клетей, а также разгрузоч­ных кривых. Укосный копер состоит из вертикального станка и укосины, которая подпирает станок в верхней его части. Станок устанавливается над стволом шахты на подкопровую раму, которая закрепляется в устье ствола.

Шкивы служат для поддержания и направления канатов от подъемной машины в ствол шахты. По конструкции обода разли­чают копровые шкивы со съемной футеровкой и нефутерованные. Нефутерованные шкивы диаметром 2-3 м изготавливают с литым ободом, а шкивы диаметром 4-6 м со штампованным ободом - из высокопрочных сталей.

Подъемные сосуды представлены скипами, клетями и комбини­рованными сосудами. Вместимость скипов составляет 7-20 м; кле­ти по конструктивному исполнению бывают неопрокидными и оп­рокидными; по назначению они разделяются на грузолюдские, людские, инспекторские.

К основным геометрическим элементам подъемной установки относятся (рис.):

• ось и центр подъема;

• центр вала подъемной машины;

• высота копра и подъема;

• длина струны каната;

• ось вала шкива;

• углы наклона подъемных канатов и углы девиации.

На чертеже: 1 – подшкивная площадка; 2 – шкивы; 3 – плоскости симметрии шкивов; 4 – подъёмные канаты; 5 – здание подъёмной машины; 6 – барабан подъёмной машины; 7 – подкопровая рама; 8 – шейка ствола; 9 – уровень нулевой площадки; 10 – уровень приёмной площадки; 11 – укосина; 12 – станок копра.

Ось подъема вертикального ствола - прямая, перпендикулярная оси главного вала подъемной машины, проходящая через среднюю точку, расположенную между отвесными подъемными канатами. Как правило, ось подъема не совпадает с главной осью ствола.

Центр подъема - точка, делящая пополам расстояние между двумя отвесными подъемными канатами. При одноконцевом подъеме центр подъема совпадает с осью каната в его отвесном поло­жении.

Центр вала подъемной машины - точка, расположенная по­средине оси главного вала подъемной машины между внешними ребордами барабанов или между внутренними ребордами для уста­новок с одним барабаном.

Высота копра Н_к - расстояние по вертикали от нулевой пло­щадки шахтного ствола до оси вращения направляющего шкива.

Высота подъема Н - расстояние по вертикали между одной и той же точкой подъемного сосуда, находящегося в самом верхнем и самом нижнем положениях.

Длина струны каната L, - расстояние между точкой схода подъ­емного каната с барабана подъемной машины и начальной точкой касания каната на направляющем шкиве. За длину струны условно принимают расстояние между осями вращения шкива и барабана, которое определяют по формуле

или

,

где ф - угол наклона струны каната; L - расстояние между осью главного вала подъемной машины и центром ствола; h_б - высота оси барабана над нулевой площадкой; R_m - радиус шкива; с - рас­стояние между проекциями центра ствола и оси каната на верти­кальную плоскость, проходящую через ось подъема.

Углы девиации - углы отклонения каната от плоскости, пер­пендикулярной оси вала подъемной машины и оси вращения шки­ва. Образуются они при перемещении каната по рабочей части ба­рабана подъемной машины в результате движения подъемных сосудов в стволе. В крайних положениях каната на барабане подъ­емной машины углы девиации на шкиве и барабане достигают мак­симальных величин. Углы девиации являются геометрической ха­рактеристикой бокового воздействия каната на футеровку барабана и шкива. Чем больше угол девиации, тем интенсивнее износ пере­городки между желобками футеровки барабана и боковой износ футеровки шкива. Полный их износ приводит к касанию соседних витков каната друг с другом и, как следствие этого, к повышенно­му износу каната. Для обеспечения нормальной работы подъема и минимального износа подъемного каната предельное значение уг­лов девиации не должно превышать 1, 5°.

Углы девиации каната на барабане подъемной машины - углы, образованные струной каната и вертикальной плоскостью, перпендикулярной оси главного вала подъемной машины.

Наружный и внутренний углы девиации расположены в наклон­ной плоскости канатов и вычисляются по формулам: ,

где а - расстояние от оси подъема до плоскости шкива по его оси; Ь₁, Ь₂- расстояние от оси подъема соответственно до дальней и ближней границ рабочей части барабанов; р ' = 3438'.

Углы девиации каната на шкиве - углы, образованные стру­ной каната и плоскостью шкива. Равенство этих углов дос­тигается установкой плоскости шкива в направлении центра рабо­чей части барабана подъемной машины.

При расположении плоскости шкива параллельно оси подъема углы девиации каната на шкиве и барабане будут равны между со­бой:

Когда плоскость шкива не параллельна оси подъема, углы де­виации каната на шкиве определяют по формулам:

где - горизонтальный угол поворота шкива отно­сительно оси подъема; а₁ и а₂- расстояния от оси подъема до осе­вой плоскости шкива; D_m - диаметр шкива; φ - угол наклона стру­ны каната.

Нормальная работа шкивов и исключение одностороннего изно­са футеровки в результате трения каната о реборду шкива достига­ется наличием равенства углов девиации на шкиве. Это ра­венство будет выполняться, когда

Подставив в выражение значения , получим формулу , позволяющую в каждом отдельном случае определить величину а₂ – а₁, на которую следует развернуть шкив для того, чтобы его осевая плоскость была направлена на се­редину рабочей части барабана.

Монтаж металлического копра начинают с установки подкопро-вой рамы, которая служит опорой станка копра и сооружения фун­даментов под укосины копра.

Подкопровую раму устанавливают в заранее подготовленные проемы в устье ствола. Разность отметок углов при ее установке по высоте и смещение в плане не должны превышать ±5 мм относи­тельно проектного положения. Среднее высотное положение не должно отличаться от проектного более чем на 30 мм.

Монтаж станка копра производят путем последовательного на­ращивания отдельных звеньев непосредственно на подкопровой раме или предварительной его сборки на специальной монтажной площадке и установки в собранном виде на подкопровую раму.

В первом случае контроль правильности монтажа каждого от­дельного звена станка копра производится инструментально с осе­вых знаков, передачей высотных отметок на каждый ярус и линей­ными измерениями геометрических параметров.

При сборке станка копра и укосины на монтажной площадке маркшейдерами контролируется правильность сборки конструкций и установки их в проектное положение на подкопровую раму.

После окончательного закрепления копра и укосины оси ствола переносят на подшкивную площадку. Оси переносят по двум вза­имно перпендикулярным направлениям при двух положениях вер­тикального круга с перецентрировкой теодолита на осевых знаках. Положение осей на подшкивной площадке выносят с точностью ±4 мм относительно осей ствола и надежно закрепляют.

Маркшейдерский контроль за установкой направляющих шки­вов заключается в определении положения плоскости шкива отно­сительно оси ствола и оси вала шкива в горизонтальном и верти­кальном направлениях. Контрольные промеры производят от выне­сенных осей до внешней, внутренней и центральной частей шкива. Повернув шкив на 180°, повторяют измерения и сравнивают их с предыдущими. Положение вала шкива проверяют аналогичными измерениями от оси вала шкива до второй оси ствола.

Отклонение оси вала шкива от горизонтальной плоскости про­веряют путем нивелирования его концов или при помощи уровня с ценой деления не более 20". Наклон вала шкива не должен превы­шать 1: 1000 его длины.

Маркшейдерские работы при установке подъемной машины на­чинают с выноса в натуру точки пересечения оси ствола и оси главного вала подъемной машины, которую закрепляют временным зна­ком. От этой точки при помощи теодолита перпендикулярно к оси ствола выносят и закрепляют ось главного вала подъемной машины. Эти точки вместе с точками, фиксирующими положение оси ствола, служат основой для разбивок фундамента и стен здания подъемной машины. Положение осей фундамента и стен здания подъемной ма­шины не должно отличаться от проектных значений более +20 мм.

После возведения стен здания подъемной машины на высоту 1-1, 5 м, внутрь здания переносят и закрепляют на скобах ось главно­го вала подъемной машины и ось ствола. От закрепленной оси ствола размечают оси подъема.

Повторный вынос осей подъема и вала подъемной машины про­изводят по завершению возведения стен здания на монтажные ско­бы, расположенные на расстоянии 0, 5-1 м от перекрытия. Значение дирекционного угла оси главного вала подъемной машины не должно отличаться от проектного более чем на 2', а угол между осью подъема и осью вала машины не должен отличаться от пря­мого более чем на 1'.

После возведения фундамента подъемной машины проверяют положения гнезд под анкерные болты. Для этого измеряют рас­стояния от оси подъема до центра каждого отверстия.

Установку рамы подъемной машины контролируют в плане и по высоте. Высотное положения проверяют нивелированием угловых точек, а положение ее относительно осей контролируют при помо­щи отвесов, закрепляемых на проволоках, натянутых между осе­выми скобами. Отклонение рамы в плане от проектного положения не должно превышать ±10 мм, а по высоте - ±100 мм. Разность вы­сотных отметок угловых точек рамы не должна превышать ±15 мм.

Контроль установки главного вала подъемной машины произво­дится путем нивелирования его концов и при помощи тех же отве­сов. Окончательное положение оси вала подъемной машины не должно отличаться от проектного более чем на 100 мм от расстоя­ния до центра ствола; на 50 мм от оси подъема; на 100 мм по высо­те. Угол наклона оси вала не должен превышать 2'.

После завершения монтажа подъемного комплекса проверяют фактическое положение осей вала подъемной машины и шкивов, положение осей подъемных канатов относительно армировки ство­ла, величины углов девиации подъемных канатов на барабанах подъемной машины и шкивах.