Шахтные стволы со скиповым и клетевым подъемами

Стволы в этом случае могут быть вертикальными или наклонными ( под углом 20-45°, в отдельных случаях до 60°).

Наиболее распространены вертикальные стволы.

Приведем достоинства и недостатки скипового подъема по сравнению с клетевым.

Достоинства:

1. Более высока ( до 5-7 раз) производительность при том же поперечном сечении ствола. Объясняется это тем, что скип может иметь большую высоту ( до 10 м и более), тогда как у вагонеток, поднимаемых в клети, высота кузова составляет не более 1,2-1,3 м. Имеются скипы грузоподъемностью до 50 т, при этом двухскиповой подъем обеспечивает производительность 5-7 млн. т в год при глубине подъема около 1 км. Максимальная емкость вагонеток, поднимаемых в клети, составляет 5-10 т, что ограничивает производительность до 1 млн. т в год, максимум 1,5-1,8 млн. т в год с небольших глубин.

2. Более благоприятные возможности полной автоматизации работ подъема.

Сравнительные недостатки скипового подъема:

1. Необходимость иметь отдельный клетевой подъем для вспомогательных целей. Недостаток этот имеет значение только для небольших шахт: на крупных шахтах все равно нельзя ограничиться одним подъемом.

2. Большой объем околоствольных выработок. Добавляются скиповая ветвь для разгрузки вагонеток в бункер, камера опрокида, бункера, дозаторная камера, рудоспуски для перепуска руды с вышележащих горизонтов в бункер скипового подъема. Особенно велик объем выработок6 если руда из блоков выдается в кусках крупнее 400-500 мм, так как при этом необходима подземная дробильная установка, требующая большого объема ( несколько тысяч кубических метров) камерных выработок.

3. При выдаче двух или нескольких сортов рудной массы требуются 2-3-рукавные бункера или отдельные скиповые подъемы, что при относительно небольшой производительности по сортам значительно увеличивает затраты на вскрытие и подъем.

4. Увеличивается высота копра и глубина ствола в связи с наличием бункеров на поверхности и под землей.

5. Запыляется воздух в шахтном стволе при погрузке и разгрузке скипов. По правилам безопасности на силикозоопасных шахтах нельзя подавать воздух через скиповой ствол. Это влечет за собой необходимость в дополнительном стволе для проветривания рудника.

Для крупных шахт указание достоинства скипового подъема особенно существенны, а недостатки не имеют значения или смягчаются.

В настоящее время обычно на шахтах производительностью до 300-700 тыс. Т в год поднимают руду в клетях, а при большой производительности – в скипах.

Однако эту тенденцию необходимо в какой-то мере пересмотреть, так как на клетевых подъемах ряда рудников стали применять больше грузные (около 10т) вагоны при полной механизации обмена вагонов в клети. Поэтому область применения клетевых подъемов может быть расширена. С учетом этого рекомендуются следующие типы подъема руды:

На шахтах производительностью до 300-700 тыс. Т в год при больших глубинах и до 1-1,5 млн. т в год при небольших ( до 200-300 м) глубинах, а также и на более крупных шахтах при многосортной руде – клетевой подъем руды. Вспомогательный подъем может осуществляться в тех же клетях, что и при подъеме руды, или в отдельных клетях, в зависимости от глубины работ и производительности шахты.

При использовании на очистных работах самоходного оборудования вспомогательный спуск – подъем может осуществляться автомашинами по наклонному стволу, о чем подробнее сказано ниже.

На шахтах производительностью от 300-700 тыс. Т в год при больших глубинах, от 1-1,5 млн. т в год при небольших глубинах и до 5-7,5 млн. т в год: для руды – скиповой подъем; для вспомогательных целей – клетевой подъем. При производительности более 3-4 млн. т в год и использовании на руднике крупного самоходного оборудования иногда ( например, на Джезказганских рудниках) проходят специальный ствол, неармированный, для спуска –подъема крупного оборудования посредством лебедки, установленной на мостовом кране( по этому стволу на ряде шахт подают свежий воздух). Для этой же цели, например, на руднике Глубоком Ачийсайского комбината используют большое свободное отделение в клетевом стволе, оборудованное канатными проводниками. Спуск – подъем оборудования по этому отделению осуществляют 40-тонной лебедкой, установленной на поверхности.

В проекте Таймырского рудника предусмотрена клеть длинной около 8 м, в которой предполагается спускать и поднимать самоходные машины в собранном виде.

На рудниках Миргалимсайском, Джезказганских и на многих зарубежных рудниках применяют наклонные стволы, по которым проезжают автомашины ( уклон 6-8° по прямым участкам и 5° на закруглениях). Эти стволы служат для спуска – подъема людей, материалов и оборудования ( самоходного –своим ходом) автомашинами с дневной поверхности на подземные горизонты; далее – транспортирование непосредственно в забои или на склады и т.п.

На шведском руднике Кируна общая длина наклонных съездов ( с уклоном 1:10) составляет 350 км, безрельсовый транспорт развивает скорость до 40 км/ч. Весь путь от душевой до нижнего горизонта пассажирский состав проходит за 5 мин, резко облегчается доставка с поверхности в забой материалов и оборудования.

Типы барабанов канатного подъема

При грузе до 20 т барабаны обычно цилиндрические, при большем грузе применяют шкивы трения.

Типы клетевого подъема

Клеть обслуживает одновременно любое число горизонтов, но при двухклетевом подъеме можно работать обеими клетьми лишь с одного горизонта, а при подъеме с остальных горизонтов одна из клетей будет служить только противовесом. Если в этом случае клетьми выдают значительные объемы руды или пустой породы, то перепускают руду ( породу) по рудоспускам на нижний горизонт, где погружают ее в вагоны и подвозят к стволу для выдачи обеими клетьми. При наличии больших объемов работ на двух или нескольких горизонтах предпочитают двухклетевому подъему два одноклетевых подъема с противовесами( хотя это и требует дополнительной подъемной машины), чтобы можно было работать обеими клетьми со всех горизонтов.

Типы скипового подъема

При цилиндрических барабанах обычно применяют двухскиповой подъем. Он может осуществляться с двух и более горизонтов; при этом барабан должен иметь специальное приспособление фрикционного действия для перетяжки канатов.

При шкивах трения двухскиповой подъем применяют только в случае работы с одного горизонта, так как перетяжка канатов здесь невозможна и при глубине более 300-350 м; при меньшей глубине возможно проскальзывание каната в связи с большой разностью концевых нагрузок. В иных случая, т.е. при работе с двух ( или несколько) горизонтов или при глубине более 300-350 м, применяют односкиповые подъемы в таком числе, которое необходимо по производительности. Проводники на скиповых подъемах при грузе более 15 т целесообразно применять коробчатые с роликовыми направляющими, в остальных случаях – рельсовые. В виде исключения в крепких породах при глубине до 300-400 м используют канатные проводники. Их применяют также и на более глубоких стволах, если эти стволы предназначены только для спуска – подъема крупногабаритного оборудования ( без клети).

Канатный подъем нескольких сортов руды. Для выдачи нескольких сортов руды наиболее удобны клетевые подъемы. Их используют поэтому и на некоторых сравнительно крупных шахтах.

При скиповом подъеме для выдачи двух или нескольких сортов руды бункер делают 2- и 3-рукавным с заслонкой, позволяющей загружать дозатор из любого рукава. При наличии около шахтного ствола подземной дробильной установки бункера для разных сортов руды должна быть расположены над установкой, а бункер для дробленой руды может иметь минимальный объем. Или надо иметь отдельную дробильную установку для каждого сорта руды, что оправдывается лишь при достаточно большой производительности шахты по каждому сорту руды – примерно не менее 800-1500 тыс. Т в год.

Вертикальные стволы со скиповым и клетевым подъемами в подавляющем большинстве имеют круглое или реже прямоугольное сечение. Круглые шахтные стволы чаще закрепляют бетоном, а в сильнообводненных породах используют тюбинговое крепление. Прямоугольные стволы закрепляют железобетоном, металлом или при небольшом сроке службы ( до 10-15 лет) деревом, а на рудниках Швеции при крепких породах прямоугольные стволы проходят без крепления ( крепь служит лишь для установки расстрелов).

Наклонные стволы со скиповым и клетевым подъемами представляют собой сводчатые выработки с бетонным креплением.

Основные достоинства вертикальных стволов по сравнению с наклонными: 1) меньше длина ствола и, следовательно, скорее его проходка и меньше длина подъема; 2) больше( приблизительно в 2 раза) допустимые скорости движения подъемных сосудов. (Так для скипового подъема по вертикальным стволам или например, 17 м/с при Н=300м, тогда как при наклонном стволе ) 3) в связи с большей скоростью и меньшим расстоянием подъема производительность подъема( при той же грузоподъёмности сосудов) увеличивается до 3 раз и более; 4) в вертикальном стволе можно разместить одновременно два скипа и одну или две клети, тогда как в наклонном стволе это потребовало бы слишком большой его ширины, поэтому обычно для клетевого и двухскипового подъемов проходят отдельные наклонные стволы; 5) более надежная работа подъема, так как при наклонном подъемнике возможен сход скипа или клети с рельс.

Указанные преимущества вертикальных стволов особенно существенны для крупных шахт, где стволы должны иметь высокую производительность. Еще одно решающее в отдельных случаях достоинство вертикальных стволов состоит в том, что их можно проходить в водонасыщенных породах методом замораживания, для чего бурят вокруг проектного положения ствола вертикальные скважины с поверхности.

Недостаток вертикальных стволов по сравнению с наклонными заключается в том, что требуются длинные квершлаги на нижних горизонтах, особенно при наклонном залегании месторождения.

На подавляющем большинстве предприятий применяют вертикальные стволы и поэтому, естественно, лучше освоили их проходку и эксплуатацию. Распространено мнение, что: при наклонных стволах сход подъемных сосудов весьма вероятен; сильно изнашиваются канаты за счет трения о ролики; требуется очень тщательный уход за подъемными установками, особенно за роликами, установленными на почве ствола по всей длине; проходить наклонные стволы дороже на 20-80% и медленнее в несколько раз, чем вертикальные.

Однако на рудниках, применяющих наклонные стволы со скиповым и клетевым подъемами в подходящих условиях ( т.е. при не очень большой – примерно до 0,5 млн. т в год – производительности рудника и наклонном залегании месторождения), считают, что и проходка, и содержание наклонных стволов не представляют особых трудностей по сравнению с вертикальными стволами. Примером могут служить рудники “Печенганикель”, где наклонная залежь была вскрыта капитальной штольней, выше которой пройдены капитальные рудоспуски и вспомогательные наклонные ( под углом около 35°) стволы со скипо-клетевым подъемом ( клеть служит для спуска – подъема людей6 скип – для материалов). Ниже горизонта штольни месторождение было вскрыто такими же стволами, но скип помимо вспомогательных целей использовали для подъема руды и пустой породы (бункера двухрукавные). Околоствольные дворы на промежуточных горизонтах предельно просты, материалы и оборудование снимают со скипа и отводят тельфером. На основном горизонте доставляют платформу с материалами на горизонтальный участок джигового съезда, также обсуживаемый тельфером ( платформа прицеплена к скипу, скип стоит на кривой и таким образом канат предохраняется от трения о стенку выработки). Ролики в стволе применяют с внутренней смазкой и сменяют и каждые полгода. Осмотр ствола облегчен тем, что имеется удобный лестничный ходок. Скорость проходки наклонного ствола при обычных методах работ составляет до 40 пог. м в месяц.

На некоторых наклонных подъемниках ( например, на руднике Вестерн Дип Левега) в качестве предохранительного устройства используют нено-гелиевый лазер, устанавливаемый в верхней части наклонного ствола и излучающий тонкий луч света вдоль ствола рядом с рельсами. Скип оборудуется металлическим листом с отверстием, через которое проходит луч лазера. При сходе скипа с рельсов луч прерывается, что останавливает подъемную машину. Этим существенно снижается возможность аварий.

Таким образом, сложившееся отношение к вертикальным и наклонным стволам во многом зависит от традиций.

В угольной промышленности наклонные стволы со скиповыми и клетевыми подъемами применяют довольно шиорок при наклонном залегании пласта и производительности шахты до 500-600 тыс. Т в год.

Видимо, и в горнорудной промышленности наклонные стволы целесобразно применять в следующих случаях: 1) при не очень большой производительности шахты ( до 500-600 тыс. Т в год), в наклонном залегании месторождения и ограниченной глубине разработки до 400-500 м; 2) когда наклонный ствол, по сравнению с вертикальным, можно расположить в менее обводненных породах или вообще в более благоприятных условиях с точки зрения проходки и содержания ствола.