Скиповой ствол рудника «Комсомольский»: «механика» и проблемы его реконструкции

Скиповой ствол рудника «Комсомольский» запущен в эксплуатацию в 1972 году, нормативный же срок эксплуатации составляет 25 лет. Существующие оборудование всего шахтного подъемного комплекса морально устарело, физически изношено, нуждается в замене в кратчайшие сроки.

В настоящее время рудник «Комсомольский» эксплуатирует единственный скиповой комплекс для подъема горной массы на поверхность. Скиповой ствол запущен в эксплуатацию в 1972 году. Фактический срок эксплуатации оборудования шахтного подъемного комплекса ствола составляет 33 года, при нормативном сроке 25 лет. Таким образом, оборудование выработало нормативный ресурс 8 лет назад. По техническому состоянию скипового подъема - его фактическая максимально возможная производительность в настоящее время составляет 2,7 млн. т. в год. Решением органов промышленной безопасности Госгортехнадзора, на основании заключения, выданного 14. 02. 2003 г. «Центром диагностики и экспертизы» при СМНУ «Цветметналадка», продлен срок эксплуатации шахтного подъемного комплекса до 01. 03. 2004 г.

Существующее оборудование узлов загрузки на гор. -540 м. (в дозаторных камерах) и оборудование тракта выдачи руды также выработало свой нормативный срок и не позволяет обеспечить ритмичную работу комплекса. Кроме того, оборудование имеет значительные конструктивные и технологические недостатки.

В настоящее время рудоспуски гор. -471 м, по которым перепускается руда на дозаторные г. - 540 м, не оборудованы дробилками, что приводит к большому объему выхода негабаритных кусков, так как объем отгрузки руды с гор. -471 м составляет в настоящее время до 60% и увеличится в дальнейшем до 80%. Наличие в транспортном потоке негабаритных кусков руды (до 500 — 600 мм) приводит к их застреванию в скипах и на узлах перегрузки конвейерного тракта, неплановым остановкам и ремонтам, а также не позволяет применить автоматизированное оборудование для контроля и выбора металлических предметов, что в свою очередь ведет к аварийным остановкам конвейеров и дробильных установок Талнахской и Норильской обогатительных фабрик.

Таким образом, существующее оборудование всего шахтного подъемного комплекса морально устарело, физически изношено, нуждается в замене в кратчайшие сроки.

Необходимо добавить, что в настоящее время для достижения наибольшей эффективности горнодобывающего комплекса ЗФ, рассматривается несколько вариантов роста объемов производства по руднику «Комсомольский» от 4,2 до 5,5 млн. т. руды в год.

Вопрос технического состояния шахтного подъемного комплекса рудника был рассмотрен на НТС ОАО «ГМК «Норильский никель» 21 августа 2002 года. Решением НТС техническое состояние комплекса СС было признано неудовлетворительным и, учитывая рост объемов производства, было предложено провести комплексную модернизацию скипового подъема рудника «Комсомольский».

Комплексная модернизация электромеханического оборудования и системы автоматизации шахтного подъемного комплекса должна обеспечить в своей совокупности его высоко эффективную, надежную и безаварийную работу без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Особенностью технического перевооружения является тот факт, что перестройка, перемонтаж и наладка нового оборудования должна производиться без остановки действующего производства. Модернизация должна осуществляться поэтапно с выводом из эксплуатации на период демонтажных и монтажных работ только одной подъемной установки. В период остановки одного транспортного тракта руды, второй тракт должен оставаться действующим и обеспечивать подъем и транспорт руды в объемах календарного плана развития горных работ рудника.

Кроме того, техническое перевооружение всего скипового комплекса совпадает с периодом капитальных ремонтов с заменой основного технологического оборудования, отработавшего свой ресурс.

Комплексная модернизация оборудования скипового подъема предусматривает оснащение скипового ствола современным импортным оборудованием.

Специалистами ЗФ и ГО были рассмотрены технико-коммерческие предложения следующих фирм:

- С. И. М. - «Siemag» и «Siemens» Германия;

- АВВ - Швеция;

- VESS SHIPING AG – Швейцария;

- Mine Equipment Services Inc – США.

По результатам рассмотрения наиболее соответствующим техническим условиям проекта признано предложение фирмы «С. И. М. ».

Предварительная стоимость устанавливаемого оборудования — 20 145414$ (17 827 800 Евро. ) По укрупненному расчету института «Норильскпроект» общая сумма капиталовложения с учетом затрат на горно-строительные работы составит 46699 000 $.

На основании проведенного анализа предложенных вариантов технических решений, с учетом сложившегося технического состояния оборудования СС и перспективы роста добычи руды по руднику «Комсомольский», специалистами ЗФ и ГО были сделаны следующие выводы:

• Существующее оборудование шахтного подъемного комплекса физически изношено и нуждается в безусловной замене.

• С учетом перспективы развития рудника «Комсомольский», роста выдачи объемов горной массы, необходимости снижения удельных эксплуатационных затрат, шахтный подъемный комплекс должен быть оснащен современным, надежным и высокоавтоматизированным оборудованием.

• Соединение в комплексе скипового ствола механизмов и оборудования, изготовленных с разным качеством, надежностью, уровнем автоматизации не соответствует цели проекта.

• С технической точки зрения и с учетом комплексности подхода к решению вышеуказанных задач, а также на основе анализа произведенного в предварительном ТЭР ОАО «Институт Гипроникель» наиболее полно соответствует представлениям о необходимой модернизации, т. е. замена изношенного оборудования импортным.

Кинематика подъёма

1. Исходные данные для расчета

Максимальная скорость подъема vmax14 м/c

Высота подъема Нn =674,75 м

Путь скипа в жестких направляющихh4 = 15 м

Скорость скипа при подходе к стыковочному узлуv1 = 1,5 м/с

Основные ускорение и замедление a1 = a2 = (0,8 м/с2

Начальное ускорение и конечное замедление a3 = a4= (0,3 м/с2

2. Расчет параметров движения при подъеме скипа

Продолжительность периода движения скипа с постоянной скоростью при подходе к стыковочному узлу t4 = 10 с

Продолжительности периодов движения скипа с основными ускорением и замедлением t1 = t315,62 с

Продолжительности периодов начального ускорения и конечного замедления t0 = t55,0 с

Пути движения скипа в периоды начального ускорения и конечного замедления h0 = h53,75 м

Пути движения скипа с основными ускорением и замедлением h1 = h3 = 121,05 м

Путь движения скипа с максимальной скоростью 14,0 м/с h2=

= 674,75 – (3,75 + 121,05 + 121,05 + 15 + 3,75) = 410,15 м

Время равномерного движения скипа t229,3 с

Общее время движения скипа в один конец (вверх)

Тдв. 5 + 15,62 + 29,3 + 15,62 + 10 + 5 = 81 с

Продолжительность цикла

Тц = Тдв. + ( = 81 + 23= 104 с

( = 23 с – пауза на загрузку – разгрузку скипа емкостью 14 м3 и расфиксацию стопорных устройств.

3. Расчет годовой производительности

Максимальное количество циклов подъема (скипов) в час тЦ. час = = = 34 – скипа в час.

Количество циклов подъема (скипов) в сутки при бесперебойной работе (без простоев) тЦ. сут. = тЦ. час ● Тсут. = 34●15 = 510 – скипов в сутки, где:Тсут. = ТІ + ТІІ + ТІІІ = 6,8 + 1,4 + 6,8 = 15 час – нормативное время работы подъема в сутки (2-ая смена - ремонтная).

В ремонтную смену в течении 6,0 часов производятся регламентные работы (осмотр канатов, сосудов, состояния крепи и армировки в стволе, техническое обслуживание и проведение профилактических мероприятий подъемного комплекса), в течении 1,4 часа подъем руды, в течении ) 0,6 часа приемка сдача смены.

При этих условиях годовая производительность подъема по руде составит

Агод. = = = 2 967 560 т/год, где:nгод. = 350 – число рабочих дней в году; kн = 1,6 – коэффициент неравномерности подъема принят для рудного тракта с емкостями аккумулирующих рудоспусков менее 1000 м3, то есть менее 2-часовой производительности рудника; kо. = 0,95 – коэффициент заполнения объема скипа;

Таким образом двумя подъемными установками обеспечивается подъем руды с отм. –540 м при 16-часовом суточном нормативе с расчетной максимальной скоростью 14,0 м/с и условии бесперебойной электровозной откатки по загрузке аккумулирующих рудоспусков комплекса СС на суммарную годовую производительность

5,93 млн. т.

= 28 т – фактический вес руды при заполнении всего объема скипа (с ёмкостью скипа 14 м3 рудой при удельном насыпном весе руды 2,0 т/м3 – по данным рудника).

При подъеме более тяжелой руды (медистой) с удельным насыпным весом 2,3 т/м3 подъемная установка может обеспечить максимальную годовую производительность

Агод. = = = 3 168 930 т/год, где:nгод. = 350 – число рабочих дней в году; kн = 1,6 – коэффициент неравномерности подъема; kо. = 0,95 – коэффициент заполнения объема скипа;

= 29,9 т – фактический вес руды при заполнении объема скипа медистой рудой с удельным насыпным весом 2,3 т/м3.

Часовая производительность подъема по объему поднимаемой руды av = тЦ. час ● Vск= 36●13 = 468 м3/ч; в тоннах вкрапленной руды am = av ● pвкр. = 520х2,0 = 832 т/ч; в тоннах медистой руды am = av ● pвкр. = 520х2,077 = 864 т/ч

Скиповой ствол рудника «Комсомольский».

Диаграммы скоростей и ускорений

1) Расчётная годовая производительность подъёма скипового ствола рудника «Комсомольский» по руде составляет 5,93 миллиона тонн, а фактическая – 2,7 миллионов тонн.

2) Повысить производительность подъёма помогут:

• замена старого оборудования скипового ствола на новое;

• оснащение дозаторных горизонтов дробилками;

• применение магнитного сепаратора для автоматического выбора металлических предметов

Список используемой литературы

1) «Физика-10кл»,учебник для общеобразовательных учреждений 10кл /

Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский, М. , «Просвещение», 2003 г.

2) Горная механика / Р. И. Хаджиков, М. , «Недра», 1973 г.

3) Общая пояснительная записка «Норильск проект», 2001 г.