ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ РАБОТЫ ШАХТНЫХ ПОДЪЕМОВ В СТВОЛАХ ПРИ СЛОЖНЫХ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ГОРНОТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
- Деталі
- Батьківська категорія: Геотехнічна механіка, 2014
- Категорія: Збірник наукових праць "Геотехнічна механіка" Випуск-119
УДК 622.673.1:622.272.6
Авторы:
Ильин С.Р., канд. техн. наук, ст. науч. сотр.
(ИГТМ НАН Украины)
Радченко В.К., инженер
(Госгорпромнадзор Украины, ООО «АГАТ»)
Адорская Л.Г., канд. техн. наук, ст. науч. сотр.,
Самуся С.В., канд. техн. наук, мл. научн. сотр.
(ИГТМ НАН Украины);
Ильина И.С., канд. техн. наук, доцент,
Ильина С.С., канд. техн. наук, доцент
(Государственное ВУЗ “НГУ”)
Аннотация:
В статье приведены результаты анализа потенциально неустойчивых динамических процессов в звеньях механических систем шахтных подъемных установок. Показано, что из-за деградации оборудования ствола, при длительной эксплуатации в сложных горно-геологических и горнотехнических условиях, рассмотренные процессы могут приводить к существенному снижению уровня безопасности работы систем «сосуд – армировка» вертикальных стволов. Показано, что шахтная подъемная установка является многосвязной полиосцилляторной динамической системой. В ее силовой передаче все динамические процессы энергетически взаимосвязаны между собой. При длительной эксплуатации повышенный износ и нарушение проектных параметров звеньев в определенных условиях вызывают внутренние или внешние резонансы с возбуждением ударно-циклического взаимодействия подъемных сосудов с армировкой аварийно опасного уровня. Источниками таких резонансов являются механические процессы взаимодействия барабана подъемной машины с головными канатами, отклонения геометрических и физико-механических параметров армировки от проектных значений, эксцентриситет подъемного сосуда, несоответствие параметров направляющих устройств сосуда и диаграммы скорости подъема условиям минимизации динамических нагрузок на армировку в условиях конкретного грузоподъемного отделения. В статье приведены результаты исследований, показывающие, что на протяженном участке в средней части ствола, где частоты вертикальных колебаний сосудов 2-х концевой подъемной установки становятся близкими по значению, возникает интенсивный энергетический обмен между колебаниями поднимающейся и опускающейся ветвей канатов через шкив подъемной машины. Он вызывает рост амплитуд горизонтальных колебаний подъемных сосудов и провоцирует ударный режим взаимодействия сосуда с армировкой. К такому же эффекту приводит нарушение цилиндрической формы ведущего шкива подъемной машины вследствие внешнего резонанса. Наличие резких изгибов на переходных участках диаграммы скорости подъема так же повышает горизонтальные нагрузки на армировку из-за создания знакопеременного вертикального ускорения сосуда. Это явление имеет наибольшую интенсивность при аварийном торможении подъемной машины. В стволах с нарушенной геометрией в зоне сдвижения горных пород сочетание глобальных протяженных отклонений от вертикали со знакопеременными отклонениями на коротких участках, сравнимых по длине с 2 – 3 длинами сосуда, неоптимальный выбор жесткости роликовых направляющих вызывают одностороннее поджатие башмаков к проводникам. Это резко интенсифицирует ударное взаимодействие сосудов с армировкой из-за учащения встречи башмаков с набегающими гранями рабочих поверхностей искривленных проводников. Процесс может иметь характер лавинообразного нарастания ударных нагрузок на коротких участках ствола. Одновременное возникновение описанных негативных взаимодействий звеньев на участке ствола с изношенной армировкой может стать причиной спонтанного ускорения ее деградации, накопления усталостных повреждений несущих конструкций сосуда и первопричиной аварии с тяжелыми материальными последствиями. В статье обоснован ряд технических мероприятий по снижению уровня аварийной опасности стволов, находящихся в длительной эксплуатации в сложных горно-геологических и горнотехнических условиях.
Ключевые слова:
шахтная подъемная установка, шахтный ствол, шахтный подъемный сосуд, диагностика армировки шахтного ствола, армировка шахтного ствола, динамика шахтных подъемных установок.
Список литературы:
1. Гаркуша, Н.Г. Об истории разрешения одной крупной проблемы горной механики ХХ века / Н.Г. Гаркуша // Горная электромеханика и автоматика: Межвед. науч. – техн.сб. – 1999. –Вып. 2(61). – C. 5 – 8.
2. Белобров, В.И. Динамика шахтных подъемных установок / В.И. Белобров, В.А. Дзензерский , В.И. Самуся, С.Р Ильин // Изд. Днепропетровского университета.. – 2000. – 380 с.
3. Ильин, С.Р. Влияние параметров аварийного торможения подъемной машины на динамику системы «сосуд – армировка» / С.Р. Ильин // Горная электромеханика и автоматика: Межвед. науч. – техн.сб. – 1999. –Вып. 2(61). – С. 52 – 57.
4. Ильин, С.Р. Диагностическая модель влияния нарушений цилиндричности канатоведущих шкивов на уровень динамического взаимодействия подъемных сосудов с армировкой шахтных стволов / С.Р. Ильин // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск. – 2000. – Вып.22. – С. 118 – 121.
5. Ильин, С.Р. Закономерности динамического взаимодействия сосудов с жесткой армировкой вертикальных стволов многоканатной шахтной подъемной установки при переходных процессах движения / С.Р. Ильин, И.С. Ильина // Вид-во НГУ, Сборник научных трудов Национального горного университета. – Вып. 25. – Днепропетровск. – 2006. – С.108 – 113.
6. Ильин, С.Р. Влияние параметров диаграмм скорости вращения подъемных машин на динамические усилия в канатах и усталостные явления в элементах армировки ствола / С.Р. Ильин // Стальные канаты. – Вып. 8. – Экология. – Одесса. – 2010. – С.30 – 61.
7. Ильин, С.Р. Комплексные экспериментальные исследования динамики скипов рудоподъемного ствола / С.Р. Ильин, Г.Д. Трифанов, С.В. Воробель // Горное оборудование и электромеханика. – Вып. 5. – 2011. – С. 30 – 35.
8. Воробель, С.В. Влияние диаграммы скорости на динамические нагрузки в системе «подъёмный сосуд – жесткая армировка» и деформацию рамы подъёмного сосуда / С.В. Воробель, Г.Д. Трифанов // Горное оборудование и электромеханика. – 2011 . – Вып. 12 – С. 16 – 19.
9. Воробель, С.В. Динамическое обследование жёсткой армировки шахтных стволов / С.В. Воробель, А.А. Князев // Проблемы комплексного освоения месторождений полезных ископаемых в Пермском крае: материалы краевой научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных. – Пермь: Изд-во ПГТУ, 2007. – С. 195-201.
10. Ильин, С.Р. Разработка и обоснование общей диагностической модели оборудования шахтных подъемных установок / С.Р. Ильин // Геотехническая механика. Сб. науч. тр. ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск. – 2008. – Вып. 76. – С.44 – 63.
11. Iljin, S.R. The Experience Of Dynamic Apparatus Control And Estimation Of Exploitation System Safety “Vessel – Reinforcement” Of Vertical Mining Shafts / S.R. Iljin, B.S. Posled, L.G. Adorskaja, V.K. Radchenko, I.S. Iljina, S.S. Iljina // Transport szybowy. Monografia. Instytut Techniki Gornicej. 2013. – РР. 163 – 175.
12. Ильин, С.Р. Об устойчивости движения грузов в упругих проводниках при пространственном расположении точек крепления канатов для многоканатного подъема / С.Р. Ильин // Publ. Techn. Univ. Heavy Ind. – Miskolc, – 1981. Ser. A – Vol. 35. Fasc. 3 – 4 – Р. 197 – 204.
13. Ильина, И.С. Разработка и обоснование метода диагностирования состояния систем «подъемный сосуд – армировка» при предохранительном торможении: дис… канд. техн. наук / И.С. Ильина. – Днепропетровск: НГУ МОН Украины. – 2005. – 160 с.
14. Ильин, С.Р. Влияние параметров диаграммы скорости подъема и эксцентриситета груза на динамику системы «сосуд – армировка» шахтных стволов /С.Р. Ильин // Геотехническая механика. Сб. науч. тр. ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск. – 2012. – Вып. 98. – С.322 – 349.
15. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом // М.: «Недра», 1977. – 223 с.
16. Правила технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт // Изд. 2-е стереотип. М.: «Недра». – 1976. – 303 с.
17. Ильин, С.Р. Влияние износа футеровки многоканатного шкива на взаимодействие подъемного сосуда с проводниками армировки ствола / С.Р. Ильин // В кн. Техническое обслуживание и ремонт шахтных стволов. Донецк. Изд. Юго-Восток. 5-е издание. т. 2. – 2013. С. 264 – 273.
18. Ильина, С.С. Исследование влияния параметров профилей проводников на динамику скипов в стволах с нарушенной геометрией / С.С. Ильина // Динамика и прочность машин: Сб. науч. трудов. – Харьков, ХПИ. – 2011. – Вып. 52. – С. 85 – 93.
19. Самуся, В.И. Методика и проведение экспериментальных исследований взаимодействия шахтных подъемных сосудов в режиме торможения с проводниками жесткой армировки вертикальных стволов в промышленных условиях / В.И Самуся, И.С. Ильина // Вісник НТУУ «КПІ»: Гірництво. – Вып. 11. – К., 2004. – С. 57 – 64.
20. Ильин, С.Р. Анализ влияния геометрических параметров коробчатых проводников на динамические деформационно-прочностные характеристики армировки в условиях износа / С.Р. Ильин, В.И. Василькевич // Горное оборудование и электромеханика.– 2014. – Вып. 9. – С. 54-67.
21. Ильина, С.С. Разработка и обоснование методов и средств снижения динамических нагрузок в системах «сосуд – армировка» вертикальных стволов с нарушенной геометрией: дис… канд. техн. наук / С.С. Ильина. – Днепропетровск: НГУ МОН Украины , 2011. – 161 с.
22. Самуся, С.В. Обоснование рациональных параметров и режимов эксплуатации аварийно-спасательных мобильных подъемных установок: дис… канд. техн. наук / С.В. Самуся. – Днепропетровск: ИГТМ НАН Украины. -2011. -154 с.
Об авторах:
Ильин Сергей Ростиславович, кандидат технических наук, заведующий лабораторией проблем диагностики и испытаний шахтных подъемных комплексов, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепропетровск, Украина, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. .
Радченко Владимир Константинович, ответственный секретарь Комиссии анализа состояния стволов КО Госгорпромнадзора Украины, директор ООО «АГАТ».
Адорская Лариса Георгиевна, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепропетровск, Украина.
Самуся Сергей Владимировчи, кандидат технических наук, младший научный сотрудник, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепропетровск, Украина.
Ильина Инна Сергеевна, кандидат технических наук, доцент кафедры горной механики, Государственное высшее учебное заведение «Национальный горный университет» МОН Украины (Государственный ВУЗ «НГУ»), Днепропетровск, Украина.
Ильина Светлана Сергеевна, кандидат технических наук, доцент кафедры горной механики, Государственное высшее учебное заведение «Национальный горный университет» МОН Украины (Государственный ВУЗ «НГУ»), Днепропетровск, Украина.