Модернизация скипового подъема за счет снижения массы скипа.

 

   Проблема и её связь с научными и практическими задачами. С начала 19-го века ведется активная работа по добыча руды и угля. За это время самые богатые из залегающих близко к поверхности, горизонты давно выработаны. Для того чтобы поддерживать добычу товарной руды на должном уровне в последние годы приходится выдавать на-гора большее количество менее богатой руды или добывать ее на более глубоких горизонтах. Поэтому в настоящее время на шахтах происходит разработка все более глубоких горизонтов. Рассматривая подземный способ добычи, поднятие руды и угля на поверхность производится в основном при помощи скипов. В результате увеличения глубины горизонта нагрузки на скиповые подъемы существенно увеличиваются и решать проблемы, возникающие в этих случаях, приходится за счет модернизации скиповых подъемов.

   Проблема усугубляется тем, что на некоторых шахтах используются одноканатные подъемные машины. Надшахтные здания, копры, подъемные машины и канаты на одноканатных подъемах нагружены до предела своих возможностей. Единственная возможность увеличить производительность подъема, без капитальной реконструкции скипового подъема - это существенно облегчить сами скипы.

   Изложение материала и результаты. Железная руда отличается высокой абразивностью поэтому внутреннюю поверхность скипов необходимо футеровать специальными плитами. Раньше для футерования скипов применяли плиты из марганцовистой стали 110Г13Л толщиной 25-40мм. В настоящее время более выгодным является применение биметаллические плиты которые состоят из двух слоёв – основного и плакирующего – имеющих различные функции. Основной слой служит для восприятия механических нагрузок, плакирующий слой имеет свойства более высокой, чем у основного слоя, износостойкости. Толщина биметаллических листов может быть от 4 мм (2 – основа, 2 – наплавленный слой) до 31 мм (12 – основа, 17 – наплавка). Твердость наплавленного слоя биметалла по Роквеллу составляет 58 – 62 HRC, твердость карбидов - до 1400 HRV.

   Эксперимент по установке биметаллических плит, в качестве футеровки в скипах на ряде шахт таких, как ш. им Орджоникидзе, ш. №1 им. Артема, ш. им Фрунзе, показал гораздо более высокую (до 8-ми раз) стойкость к истиранию по отношению к футеровке из стали 110Г13Л, при гораздо меньшей толщине (max 15мм.) Уменьшение толщин футеровочных плит позволяет не только уменьшить массу скипа на до 3% но и увеличить объем самого скипа »3%. С учетом того, что за счет большей прочности плит резко уменьшается время на плановые остановки для замены футеровочных плит, то, в общем, добыча руды заметно возрастает.

   В настоящее время наша компания предлагает более кардинальное решение по существенному увеличении грузоподъемности скипа при уменьшении его массы. Для решения таких задач невозможно обойтись только заменой футеровочных плит. Необходимо использовать облегченные материалы на основе алюминия или титана для изготовления самого скипа. 

  ООО «РОССМАШХОЛДИНГ» совместно с институт ГП «ГПИ «Кривбасспроект», а так же НТК «ИЭС им. Е.О. Патона» разработало и выполнило проект по созданию опытного образца скипа шахтного с применением алюминиевых сплавов для ш. им Фрунзе. Задачей данного проекта было увеличение грузоподъемности скипа с 20 до 22 тонн при этом масса скипа должна была быть меньше массы уже существующего скипа почти на 1т.

   Подобная проблема возникла в связи с тем, что при существующих глубинах добычи руды, концевые нагрузки головных канатов подъемной установки достигли максимального значения, и без реконструкции подъемной установки не возможно не только увеличить объем скипа, но и перейти на разработку новых горизонтов.

   Решение подобной задачи только заменой футеровки не возможно. Поэтому было принято решение использовать при изготовлении секторного затвора и рештака (п. 1, 2 рисунка) алюминиевые сплавы.
123

   Так как алюминиевые сплавы обладают гораздо меньшей плотностью (2,68 г/см2) по сравнению со сталью (7,85г/см2), их применение позволяет существенно облегчить конструкцию. Кроме этого примененные сплавы на основе алюминия имеют довольно высокую прочность и коррозионостойкость, хорошо свариваются и имеют низкий коэффициент теплового расширения.  Это делает применение таких сплавов, при изготовлении скипов, довольно выгодным, несмотря на их высокую стоимость. Потому что позволяет увеличивать вместимость скипов или глубину добычи без полной реконструкции подъема, что в случае максимально допустимой концевой нагрузки на подъемные канаты было бы невозможно при использовании только традиционных материалов при изготовлении скипов.

   Применение легких сплавов на основе алюминия в конструкции рештака и секторного затвора, а так же биметаллических плит позволило снизить массу подъемного сосуда на 12%, увеличив при этом его грузоподъемность. Таким образом, грузоподъемность нового скипа на 10% превысила существующую и составила 22тн. Это было достигнуто без реконструкции существующей схемы подъема и в соответствие с возможностями действующей подъемной установки.

   Выводы. Применение облегченных сплавов, при изготовлении скипов, является выгодно, не смотря на их довольно высокую стоимость. Потому что позволяет:

  1. Увеличивать вместимость скипов без увеличения концевых нагрузок на подъемные канаты;
  2. Увеличить глубину подъема без полной реконструкции подъемной установки;
  3. Повысить производительность подъема без увеличения энергозатрат на подъем руды.
  4. Уменьшить нагрузку на копер и подъёмную машину.
  5. Уменьшение простоев на замену футеровки в следствии применения биметаллических плит.
  6. Уменьшит простои машины в следствии уменьшения нагрузки на нее.

   В частности в случае с ш. «им. Фрунзе» производительность скипового подъема выросла на 9%, только за счет применения нового скипа.

   В настоящее время наша компания реализовала уже несколько проекта по реконструкции шахтного подъёма путем замены конструкции скипов на различных шахтах стран СНГ. Замена конструкции которых осуществлялась не только путем применения биметаллических плит и алюминиевых сплавов, а так же в полном пересмотре конструкции используемого скипа и проектировании более вместительного с сохранением весовых характеристик и схемы подъёма.

   Ниже приводим расчет годового экономического эффекта от модернизации скипового подъёма вышеизложенным способом на примере ш. «им. Фрунзе»

   В случае заинтересованности наша компания готова рассмотреть ваши исходные данные и предложить вам варианты модернизации существующих или строящихся шахтных подъёмов.

 

 1