Требования безопасности к основным элементам канатных подъемных установок

В качестве подъемных сосудов в действующих вертикальных выработках применяют скипы, клети, опрокидные клети, а в период проходки выработок - бадьи.

Конструкция подъемных сосудов должна исключать возможность выпадения из них перевозимых грузов.

Спуск и подъем людей по вертикальным выработкам должен производиться в клетях.

В опрокидных клетях разрешается спуск и подъем людей лишь при наличии приспособлений, гарантирующих невозможность опрокидывания клети при движении по стволу, а также людей в бункер. Конструкция клетей, служащих для спуска и подъема людей, должна исключать возможность выпадения и травмирования их случайно падающими предметами.

Клети должны иметь сплошные металлические открывающиеся крыши или крыши с открывающимся лазом для выхода из клети в случае ее застревания в стволе, а также сплошной прочный пол. Длинные стороны (бока); клетей обшивают металлическими листами на полную, высоту и оборудуют поручнями. С коротких (торцовых)! сторон клети устраивают несъемные двери, открывающиеся внутрь и запирающиеся засовом, расположенным снаружи, что исключает возможность случайного открывания дверей при движении клети. Допускается применение и других типов торцовых ограждающих приспособлений. Высота каждого этажа клети от пола должна быть не менее 1,8 м для свободного перемещения в ней во весь рост.

Число людей, которых можно одновременно перевозить в каждом этаже клети, определяется из условия свободного их размещения и не должно превышать пяти на 1 м² полезной площади пола.

Для обеспечения строго направленного движения и исключения качаний или кручения подъемные сосуды снабжены направляющими башмаками, которые скользят по проводникам. Последние являются элементами армировки стволов и могут быть жесткими или эластичными. В качестве жестких проводников применяют рельсы, металлический коробчатый профиль или деревянные брусья, в качестве эластичных - канаты.

Направляющие башмаки на подъемных сосудах могут быть скользящими жесткими или упругими - в виде подпружиненных роликовых опор. Достоинство последних состоит в том, что они находятся в постоянном контакте с проводниками, тогда как по мере износа контактных поверхностей жестких направляющих башмаков скольжения и проводников зазор между ними увеличивается.

Однако упругие направляющие менее надежно удерживают подъемные сосуды от боковых смещений. Поэтому Правила безопасности разрешают применять их только в сочетании с жесткими башмаками, которые служат в качестве предохранительных. Их устанавливают непосредственно на несущей конструкции подъемного сосуда.

Зазоры между контактными поверхностями направляющих башмаков и проводников строго регламентируются Правилами безопасности в зависимости от типа и материала проводников и направляющих. Так, минимальный зазор между направляющими башмаками скольжения и контактными поверхностями металлических проводников составляет 5 мм с каждой стороны, а максимальный - 10 мм. Для деревянных проводников он равен соответственно 10 и 15 мм.

Уменьшение зазоров ниже регламентированных повышает опасность ударов на стыках проводников или заклинивания сосудов; увеличение зазоров повышает опасность лобового (по отношению к проводникам) качания сосуда или выхода башмаков из зацепления с проводниками.

Увеличение зазора происходит за счет износа как направляющих башмаков, так и проводников. Так как башмаки изнашиваются быстрее проводников, при достижении предельного зазора первоочередной замене подлежат башмаки. При этом должен быть обеспечен первоначальный минимальный зазор, т. е. компенсирован износ как башмака, так и проводника.

Максимальный износ проводника также регламентирован, но не величиной зазора, а условием сохранения его прочности. Так, предельный износ рельсовых проводников составляет 8 мм (при массе рельса до 45 кг/м), а деревянных - 15 мм на сторону. При превышении максимального износа проводники подлежат замене.

Полная инструментальная проверка износа металлических проводников должна производиться через один год, деревянных - через шесть месяцев.

Для устранения возможности ударов подъемных сосудов друг о друга, о крепь и элементы армировки Правила безопасности регламентируют минимальные величины зазоров между выступающими частями подъемных сосудов, крепью и армировкой. Эти величины зависят от вида крепи, вида и расположения армировки, а также износа проводников и направляющих устройств.

Стальные канаты, применяемые на шахтных подъемных установках, должны отвечать требованиям действующих ГОСТов или технических условий. В устройствах, служащих для транспортирования людей, должны применяться только канаты марки В, т. е. канаты высокого качества. Качество каната определяется механическими свойствами проволок и указывается в заводском акте-сертификате.

Головные канаты людских и грузолюдских подъемных установок должны быть марки В, прочие канаты - не ниже марки I. Использование канатов марки II на шахтах не допускается.

Все подъемные канаты перед навеской должны быть испытаны по единой методике на канатно-испытательных станциях, зарегистрированных в МакНИИ. Испытанию подлежат отрезки каната длиной не менее 1,5 м.

Пригодность канатов для использования в подъемных установках определяется величиной запаса их прочности. Запас прочности это отношение суммарного разрывного усилия выдержавших испытание проволок каната к расчетной статической нагрузке на него. Расчетная статическая нагрузка складывается из веса подъемного сосуда с прицепным устройством, веса максимального; груза и головного каната длиной от точки схода его со шкива до точки прикрепления к сосуду при нахождении последнего на приемной площадке нижнего горизонта. Если уравновешивающий канат тяжелее головного, то к весу сосуда и груза добавляют вес не головного, а уравновешивающего каната.

При навеске канаты должны иметь запас прочности не ниже 9-кратного для людских подъемных установок, 7,5-кратного - для грузолюдских и 6,5-кратного - для грузовых.

Подъемные канаты для вертикальных стволов глубиной более 600 м должны иметь запас прочности при навеске не ниже 5-кратного для людских и грузолюдских подъемов и 4,5-кратного - для грузовых.

Указанный запас прочности канатов установлен на основе опыта эксплуатации подъемных установок и обеспечивает безопасность при нормальных режимах их работы.

Для предохранения канатов от перегрузок и обрывов при ненормальных режимах (переподъем, застревание сосуда при подъеме, напуск каната при спуске с последующим падением сосуда) предусматриваются специальные средства защиты подъемных установок.

Для канатов, специально предназначенных для восприятия динамических нагрузок (тормозные и амортизационные канаты парашютов), установлен 3-кратный запас прочности по отношению к динамической нагрузке.

В процессе эксплуатации канатподвергается износу за счет коррозии, трения, воздействия на него статических и динамических нагрузок и ударов случайно падающих в ствол предметов. По мере износа каната запас его прочности снижается и опасность обрыва возрастает.

Поэтому канат должен подвергаться повторным испытаниям на канатно-испытательных станциях через каждые 6 месяцев с момента навески. Первое такое испытание канатов грузовых подъемов может производиться через 12 месяцев.

Канат должен быть снят и заменен другим, если при повторном испытании: запас его прочности окажется ниже 7-кратного для людских, 6-кратного - для грузолюдских и 5-кратного - для грузовых подъемов; суммарная площадь проволок, не выдержавших испытания на разрыв и перегиб, достигает 25 % от общей площади поперечного сечения всех проволок каната.

На канаты вертикальных стволов глубиной более 600 м распространяется только последнее требование.

Помимо периодических испытаний канатов Правила безопасности предписывают визуальньй и инструментальный систематический надзор за ними. При этих видах надзора устанавливается общее число оборванных проволок по длине каната, число обрывов на одном шаге свивки в наиболее поврежденных местах и утонение каната.

Допустимые нормы обрывов проволок и утонения регламентируются для каждого типа каната. При превышении этих норм канаты подлежат замене. Проверка каната производится электромагнитным прибором типа ИИСК (измеритель износа стального каната).

Так как испытаниями и проверками невозможно определить истинную прочность любого участка каната повсей его длине, то Правилами безопасности устанавливаются предельные сроки службы, разные для канатов различного типа и назначения. Например, на подъемах со шкивами трения предельный срок службы подъемных канатов составляет 2 года, тормозных и амортизационных - 4 года, проводниковых - 4 года, а проводниковых закрытой конструкции - 15 лет.

В качестве канатных проводников применяют канаты закрытой конструкции или оцинкованные, обладающие наибольшей стойкостью против истирания и коррозии. На установках с канатными проводниками головные канаты обоих подъемных сосудов должны быть одного диаметра, конструкции и свивки. Такие канаты воздействуют на подъемные сосуды с одинаковым по величине и направлению крутящим моментом и вызывают одинаковый поворот подъемных сосудов, что сохраняет установленный зазор между ними.

Подвесные устройства для присоединения канатов к подъемным сосудам должны иметь достаточную прочность и предупреждать возможность закручивания сосуда или каната.

Клети для людских и грузолюдских одноканатных подъемов должны иметь двойную независимую подвеску. Крепление головных и нижних уравновешивающих канатов к сосудам и противовесам должно осуществляться не менее чем в двух точках.

Каждое подвесное устройство подъемов, служащих для спуска-подъема людей, должно изготовляться с 13-кратным запасом прочности по отношению к максимальной статической нагрузке. Больший, чем для канатов, запас прочности подъемных устройств принимается из-за отсутствия надежных методов контроля состояния последних в процессе эксплуатации. Общий срок эксплуатации подвесного устройства не должен превышать пяти лет.

Нижние уравновешивающие канаты во избежание их скручивания в петлю должны присоединяться к подъемным сосудам через вертлюг. Наиболее целесообразно в качестве уравновешивающих применять малокрутящиеся либо плоские канаты.

Износ канатаи возникающие в нем напряжения изгиба тем выше, чем меньше диаметр органов навивки (барабанов и шкивов). Поэтому в Правилах безопасности определено минимально допустимое соотношение между диаметром барабанов и направляющих шкивов подъемных машин и диаметром каната.Нормы установлены, исходя из опыта эксплуатации подъемов, и дифференцированы по видам и назначению подъемных установок (от 20 до 120). Наименьший износ каната и наименьшая вероятность его заклинивания или срыва с барабана обеспечиваются при однослойной навивке каната на барабан.

Поэтому для всех людских и грузолюдских подъемов (кроме проходческих) допускается лишь однослойная навивка. Двухслойная навивка допускается для грузовых подъемов с машинами, установленными на поверхности, а трехслойная - на отдельных эксплуатационных подъемах и при проходке выработок. При двух- или трехслойной навивке для предотвращения срыва каната реборда барабана должна выступать под верхним слоем на 2,5 диаметра каната. Для снижения износа и вероятности обрыва каната в наиболее опасном месте - при переходе каната с нижнего ряда на верхний - ведется усиленное наблюдение за этим участком и осуществляется передвижка каната на 1/4 витка через каждые 2 мес.

Для ослабления напряжения каната в месте его прикрепления к барабану на поверхности последнего должно быть не менее трех витков трения при наличии футеровки фрикционными материалами и не менее пяти витков трения при ее отсутствии. Число витков зависит от величины силы трения каната о футерованные и нефутерованные поверхности. Кроме витков трения, должны быть запасные витки для периодических испытаний каната.

Независимо от числа слоев навивки футеровка барабанов должна иметь нарезанные канавки для каната в целях уменьшения его износа и предотвращения неравномерной навивки.

Во избежание срыва каната реборды направляющих шкивов должны выступать над канатом не менее чем на 1,5 его диаметра.

Подъемные машины снабжают: индикатором, показывающим машинисту положение сосудов в стволе; автоматическим звонком, сигнализирующим о необходимости замедления при проходе сосуда к соответствующей приемной площадке; контрольными приборами; средствами защиты и блокировки.

В каждой подъемной машине должно быть предусмотрено рабочее и предохранительное механическое торможение с независимым друг от друга включением привода. Рабочее торможение используется при нормальном режиме работы подъема, предохранительное - при отключении от нормального режима. Предохранительное торможение подъемной машины должно осуществляться как машинистом, так и автоматически. При включении предохранительного тормоза подъемный двигатель отключается от сети. Всякое размыкание цепи защиты независимо от его длительности должно вызывать предохранительное торможение, действие которого может быть прекращено только машинистом или обслуживающим подъем персоналом. Время срабатывания предохранительного тормоза, т. е. время от момента включения до начала торможения, не должно превышать 0,8 с.

Подъемные машины, предназначенные для спуска людей, должны иметь электрический привод, работающий в период замедления в режиме электродинамического торможения. Система электрического торможения в случае нарушения ее схемы должна воздействовать на предохранительный тормоз.

При нормальном режиме работы максимальная скорость подъема и спуска людей определяется проектом, но не должна превышать 12 м/с. Расчетное ускорение должно быть не более 1 м/с², а замедление — не более 0,75 м/с².

К числу аварийных ситуаций, создающих опасность для людей, относится превышение безопасной высоты переподъема. Ею считается высота, на которую свободно может подняться подъемный сосуд от нормального верхнего положения при разгрузке или посадке людей до соприкосновения верхнего жимка каната с ободом направляющего шкива или отдельных частей сосуда с элементами копра. Очевидно, что превышение безопасной высоты переподъема может привести к аварии (обрыву каната и подвесного устройства или разрушению других элементов подъемной установки).

Для опрокидных клетей при подъеме и спуске людей и отсутствии отвода разгрузочных направляющих безопасной высоты переподъема считается высота, на которую может подняться клеть от нормального положения при посадке людей до начала поворота платформы клети. Превышение безопасной высоты переподъема в этом случае создает опасность опрокидывания сосуда с людьми.

Минимальная допустимая безопасная высота переподъема предусматривается при сооружении подъемов и устанавливается требованиями ПТЭ в зависимости от назначения, типа подъемной установки и скорости подъема. Она лежит в пределах от 2,5 м для грузовых подъемов до 6 м - для людских. Безопасная высота переподъема должна быть такой, чтобы при подъеме сосуда выше нормального верхнего положения или подходе к нему с повышенной скоростью защитные устройства успели остановить сосуд до наступления аварийной ситуации.

Для защиты от переподъема и превышения скорости подъемную установку снабжают следующими предохранительными устройствами:

концевым выключателем, установленным на копре и предназначенным для выключения подъемной машины и включения предохранительного тормоза при подъеме сосуда или противовеса на 0,5 м выше уровня приемной площадки;

ограничителем скорости, который обеспечивает отключение подъемной машины и включение предохранительного тормоза в случае, если скорость подхода подъемных сосудов к приемным площадкам при подъеме людей превышает 1 м/с, а при подъеме груза — 1,5м/с, а также в случае превышения нормальной скорости подъема на 15%.

Многоканатные подъемные установки снабжают амортизирующими защитными устройствами против переподъема, устанавливаемыми на копре и в зумпфе ствола. Так как при многоканатном подъеме за пределы приемных площадок одновременно входят два сосуда (поднимающийся и опускающийся), то необходимо иметь по два устройства на каждый сосуд - над верхней приемной площадкой и в зумпфе. Эти устройства также включают предохранительное торможение, своевременно останавливающее подъемные сосуды и предотвращающее аварийную ситуацию.

Замедления сосудов, создаваемых амортизаторами предохранительных устройств, не должны превышать пределов, безопасных для человека. При торможении сосудов, движущихся вниз, возникает общая перегрузка организма. Безопасной считается 5-кратная кратковременная перегрузка, т. е. замедление, не превышающее 50 м/с².

При торможении сосудов, движущихся вверх, возникает опасность травмирования людей при отрыве их от пола. Замедление в этом случае не должно превышать 20 м/с².

Замедления сосудов грузовых подъемных установок могут превышать указанные значения и выбираются в соответствии с прочностью сосудов.

К опасным явлениям при эксплуатации подъемных установок относится напуск головного каната, который происходит при застревании опускающегося подъемного сосуда. При отсутствии натяжения каната сосуд либо свободно падает в ствол, либо обрывает его, либо практически мгновенно останавливается, в результате чего могут быть травмированы находящиеся в нем люди. Напуск тем опаснее, чем больше его величина.

Каждая подъемная установка должна иметь защиту от провисания струны каната и от напуска его в ствол. Защита от провисания осуществляется с помощью концевых выключателей, приводимых в действие поперечным тросом, протянутым под струной подъемного каната.

Установки для спуска и подъема людей, за исключением многоканатных с числом канатов четыре и более, оборудуются устройствами (парашютами) для улавливания, плавного торможения и остановки клетей и противовесов в аварийных ситуациях (обрыв подъемного каната, подвесного устройства и напуск подъемного каната).

Испытание парашютов производится не реже одного раза в 6 мес. Парашютные устройства должны заменяться новыми одновременно с заменой клети. Парашюты с захватами за тормозные канаты подлежат замене не реже чем через пять лет.

Опыт эксплуатации многоканатных подъемных установок показывает, что одновременный обрыв четырех и более канатов невозможен, поэтому необходимость в парашютных устройствах на таких установках отсутствует.

Для предупреждения падения в ствол людей и вагонеток предохранительные решетки ограждения ствола на приемных площадках всех горизонтов при движении сосудов должны быть закрыты. Шахтные подъемные установки оборудуются блокировкой, включающей сигнал «Стоп», если открыта хотя бы одна решетка. Предохранительные решетки снабжены блокировкой, исключающей возможность их открывания при отсутствии клетей на горизонте. Для предотвращения произвольного скатывания вагонеток в ствол все приемные площадки стволов, по которым производятся подъем и спуск грузов в вагонетках, оборудуются стопорными устройствами.

Меры безопасности при бадьевом подъеме в основном не отличаются от таковых при действующих эксплуатационных подъемах.

При проходке, углубке и капитальном ремонте вертикальных и наклонных стволов допускается спуск и подъем людей с помощью временных подъемных сосудов без парашютных устройств. При проходке вертикальных выработок спуск и подъем людей могут производиться в бадьях, кроме бадей, разгружающихся через дно. Подъем в самоопрокидывающихся бадьях разрешается лишь при наличии блокировки, препятствующей подъему бадьи выше нижней приемной площадки.

Для исключения раскачивания бадей они должны оборудоваться направляющими рамками, двигающимися по направляющим проводникам, или в отделениях, обшитых досками на всем протяжении. Движение бадей без направляющих или обшивки подъемного отделения допускается на расстоянии не более 20 м от забоя, а при использовании проходческих агрегатов - не более 40 м.

Чтобы предупредить кручение бадьи при движении в прицепное устройство ее включают вертлюг и применяют малокрутящиеся канаты; кручению бадьи препятствует также направляющая рамка.

Для предохранения рабочих от случайно падающих предметов над бадьями устанавливаются защитные зонты.

С целью предупреждения падения людей посадка и высадка их на полках и натяжных рамах могут производиться только тогда, когда борт бадьи находится на уровне раструба, а на промежуточных горизонтах посадка и высадка должны производиться с откидных площадок. Число людей, одновременно находящихся в проходческой бадье, не должно превышать четырех на 1 м² днища.

При глубине ствола более 400 м обязательна установка отбойных канатов или других устройств, предупреждающих возможность столкновения бадей. Эти устройства не требуются, если зазоры между средним и направляющими канатами составляют не менее 250 мм.

Подвесные устройства должны испытываться на двойную концевую нагрузку перед их навеской и не реже одного раза в 6 мес в процессе эксплуатации. Замена подвесных устройств новыми предусматривается не реже чем через два года. Подвесные устройства должны иметь приспособления, исключающие самопроизвольную отцепку бадьи.

При подъеме и спуске людей в бадьях по направляющим скорость их движения не должна превышать 8 м/с, а при отсутствии направляющих - 1 м/с, при подъеме и спуске грузов в бадьях - соответственно не более 12 и 2 м/с.

Требования Правил безопасности к канатам, подъемным машинам и лебедкам, их защитным и блокирующим устройствам те же, что и при эксплуатационных подъемах.