А. Е. Гольберт. Защита ШПУ. Ч. 1

Защита ШПУ. Ч.1


УДК 622. 673.1

Гольберт  Артур  Ефимович,  горный  инженер-электромеханик
      
ЗАЩИТА ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК ВЕРТИКАЛЬНЫХ
       СТВОЛОВ ОТ НАПУСКА КАНАТА *

       В течение последних лет ряд тяжелых аварий был вызван отсутствием защиты одноканатных подъемных установок вертикальных стволов от напуска каната (зависания сосуда в стволе) на глубинах, превышающих диапазон действия защиты от провисания струны каната. Кроме того, почти ежегодно по причине ложного срабатывания парашютных устройств с последующим напуском каната происходят аварии, связанные с деформациями подъемных канатов, их заменой и др. Ущерб исчисляется десятками, а то и сотнями тысяч рублей. Такая авария была на воздухоподающем клетевом стволе шахты «Бутовка – Донецкая» объединения Донецкуголь в 1989г.

       Предлагаемый нами подход к решению этой проблемы заключается в утверждении, что застревание подъемного сосуда, оснащенного парашютом, непременно должно вызвать его срабатывание. Если сказанное верно, то устройство фиксации срабатывания парашютов, выдающее соответствующий сигнал машинисту или вызывающее разрыв цепи контактора предохранительного тормоза, будет представлять собой (вместе с парашютом) средство защиты от напуска каната. И, наконец, надежность названной защиты непосредственно зависит от надежности парашютов и устройств фиксации их срабатывания.

       Недавно внедренные ВНИИГМ им. Федорова устройства фиксации срабатывания парашютов работают на базе рации СШР-1В, установленной на клети, и представляют собой герконовые датчики, реагирующие на действие механической системы парашюта. Данная рация не достаточно надежна и требует квалифицированного обслуживания. Условия большинства глубоких вертикальных стволов таковы, что переговорное устройство, аккумуляторная батарея, соединительные провода и арматура находятся под потоком шахтной воды, вызывающей коррозию, окисление, размокание и др. нежелательные явления. Не исключена возможность механического нарушения целостности антенны и проводов, например, куском породы или угля, выпавшим во время разгрузки верхней клети или вагонетки. Следовательно, недостаточная надежность базового аппарата делает предложенную схему защиты еще менее надежной. Необходимо при этом удовлетворять и требованию непрерывной работы.

       Очевидно, что вынесение аппаратов защиты из зоны указанных отрицательных воздействий (из ствола) в копер резко повысило бы их надежность. Использование серийной аппаратуры позволило бы быстрее переоснастить и широко внедрить средства защиты. Этими преимуществами и относительной простотой обладают предлагаемые рассмотрению средства защиты от застревания подъемного сосуда в стволе и от последствий ложного срабатывания парашютов. Единственным предварительным условием является наличие получивших наибольшее распространение парашютов с тормозными канатами типа ПТК и ПКЛ или др. Средствами защиты можно оснастить и скиповые подъемные установки при техническом решении вопроса использования на них указанных парашютов.
      
       Новизна технического решения по сравнению с аналогами заключается в изменении объекта и параметра опосредованного воздействия на аппарат защиты при срабатывании парашюта и зависании клети в стволе.** В методике, разработанной ВНИИГМ им. Федорова, объектом этого воздействия является механическая система парашюта, а параметром – один из линейных размеров, который изменяется при срабатывании захвата парашюта. В предлагаемом варианте объект – проводниковые канаты, а параметр – изменение веса, воздействующее на участки тормозных канатов, расположенные ниже их закрепления в копре. При зависании сосуда его вес будет некоторое время передаваться тормозным канатам посредством захвата парашюта. Очевидно, что значительная его часть может воздействовать на проводники. В случае использования канатных проводников при прохождении стволов, например, они также могут быть объектом опосредованного воздействия (вместо тормозных канатов), что еще эффективнее. При ложном срабатывании парашюта (в отличие от возможного наиболее неблагоприятного случая заклинивания сосуда в проводниках) возможность срабатывания такой защиты тем более не вызывает сомнений.
      
       Предлагаем оснастить подъемные установки, на которых применены парашюты серий ПТК, ПКЛ или канатные проводники (на проходке стволов шахт, например), устройствами ОНК (ограничитель натяжения канатов), разработанными ВНИИОМШСом и предназначенными для ограничения натяжения канатов и автоматического отключения проходческих лебедок при увеличении или уменьшении натяжения. Необходимо установить датчики (преобразователи) в копре на тормозных канатах ниже ручьевых амортизаторов, а пульты устройств ОНК расположить у пульта машиниста подъемной установки. На шкалу пульта прибора вынесено оперативное значение силы тяжести каната. В случае срабатывания парашюта к весу тормозного каната прибавляется еще часть веса клети (с грузом или без него), головного и хвостового канатов. На превышение силы тяжести от настроенного значения и реагирует ОНК (погрешность срабатывания по паспорту 5%).
       При постепенном застревании в направляющих или при движении со сравнительно малой скоростью сосуд не способен передать проводникам свой вес мгновенно. Значит, существует момент, когда парашют уже включен, а вес клети еще не полностью передан проводникам и передается тормозным канатам, на которых установлены датчики (преобразователи ОНК). Учитывая инертность рычажного механизма ловителя парашюта, с ростом скорости движения сосуда, уменьшением времени его застревания и увеличением жесткости препятствия движению указанный эффект передачи веса сосуда тормозным канатам ослабевает. Однако ясно, что при столкновении подвешенного на канате сосуда с препятствием возникают его колебания со значительной амплитудой, во время которых и должно произойти защемление тормозных канатов клиньями ловителя и срабатывание защиты. Суммарный вес тормозного каната (каждого из канатов) и частично клети должен превысить допустимую величину срабатывания, на которую должен быть настроен пульт ОНК.
      
       Представляют интерес сведения о некоторых аспектах решения этой проблемы за рубежом.
       Надежность подъемных канатов, гарантированная фирмами ФРГ, считается достаточно высокой, что позволяет отказываться от парашютов. Такой подход представляется не совсем верным, поскольку использование парашютов по первоначальному их назначению не полностью теряют свой смысл из-за возможности механических повреждений канатов вывалами породы, угля, элементами крепи и армировки стволов. Для реализации названной защиты, между канатами   (головным и хвостовым) и прицепным устройством часто устанавливают датчик, работающий по принципу потенциометра. С изменением натяжения канатов меняется и выходной сигнал по напряжению. Вдоль ствола при этом проложен специальный связанный индуктивно с датчиком кабель, посредством которого сигнал о ненормальном режиме поступает машинисту или оператору. Используется напряжение высокой частоты и сложная автоматическая электронная система. Предложенный нами способ защиты с использованием клетевых парашютов и ОНК, представляется более простым и дешевым.
       В 1991г. данный способ планируется применить на подъемной установке вертикального клетевого ствола шахты «Рассвет» объединения Октябрьуголь.

____________________

        * Впервые статья опубликована в журнале «Уголь Украины» №5 1991г. Печатается с сокращениями (в новой редакции). 
        Способ осуществления (реализации) защиты от напуска каната получил несколько неожиданное  развитие в последующих работах автора.  См. статью и патент на изобретение.  УДК: 622.673.6.004   Гольберт  А. Е.  Способ инструментального контроля поверхности стальных канатов.  Горный журнал  №2, 2001г., с.46 – 48;  Патент РФ 2142902, B66B7/12, Гольберт А.Е. СПОСОБ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ПОИСКА ДЕФЕКТОВ И ПОВРЕЖДЕНИЙ НА КАНАТЕ.

**На предложенное в работе устройство, автором получено Авторское свидетельство СССР – А. с. 1792907 СССР, МКИ B 66 B 5/12. Устройство для защиты шахтной подъемной установки от напуска каната/ А. Е. Гольберт - Опубл. 07.02.93. Бюл. N5. Первоначально представлялось, что нужно заявлять способ, однако позднее было принято решение подавать заявку на устройство.
Кроме того, см. статью автора на эту тему: Гольберт А. Е. Новое устройство для защиты барабанных подъемных установок от провисания струны и напуска каната. "Горный журнал"  №11-12 за 1998г.