РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ОТКЛОНЕНИЙ ПРОВОДНИКОВ СТВОЛА

  • Д.С. КОРМЩИКОВ Горный институт УрО РАН

Аннотация

Шахтные стволы являются главными технологическими артериями, обеспечи- вающими функционирование горных предприятий. Их функции состоят из практически непрерывной доставки на поверхность добываемого полезного ископаемого, транспор- тировки производственного персонала, оборудования и материалов, необходимых для ведения горных работ. Ствол представляет собой весьма сложный инженерный объект, состоящий из множество взаимосвязанных конструкций: трубы; кабели; вертикальные направ- ляющие (проводники) для передвижения транспортных сосудов (клетей или ски- пов); горизонтальные стальные балки (расстрелы), к которым крепятся проводники и другие элементы. Чтобы 50 тонный скип мог двигаться со скоростью 12-18 м/с, направляющие должны быть идеально выровнены. Поэтому нормативными документами регламенти- руется инструментальный контроль геометрического соотношения элементов ствола. Его периодичность определяется техническим руководителем предприятия, но не реже, чем раз в три года, согласно требованиям пункта 114 «Правил безопасности…» [1]. 275 ----------------------- Page 276----------------------- Кроме того, согласно требованиям пункта 111 «Правил безопасности…» [1], не реже одного раза неделю эксплуатация ствола останавливается на несколько часов для проведения визуального осмотра, а в случае отсутствия систем контроля плавности движения сосудов осмотры требуется проводить ежесуточно. Как показывает практика, несовершенство контроля состояния проводников при- водит к приостановке работы подъема, что в лучшем случае приводит к снижению по- казателей добычи, а в худшем - к серьезным авариям с выходом из строя ствола на не- сколько месяцев и даже лет. В настоящее время применяются системы контроля плавности движения сосу- дов [2], которые позволят сократить количество визуальных осмотров ствола. Они про- изводят контроль боковых и лобовых ускорений скипа и работают как индикатор - оп- ределяют участок ствола, на котором требуется провести осмотр. При этом инструмен- тальный контроль проводников обычно проводится вручную специалистами маркшей- дерской службы рудника. Мы предлагаем систему, позволяющую автоматически фиксировать величину от- клонения геометрических параметров проводников ствола от проектных. Она построе- на на основе оптических триангуляционных датчиков и бесплатформенной инерциаль- ной навигационной системы. Подобная система имеет успешный опыт использования на железных дорогах [3]. Оптические триангуляционный блок производит замеры параметров относитель- но подъемного сосуда. Лазеры, установленные в оптических профилометрах, подсвечи- вают проводники ствола, образуя единую линию засветки. Объективы видеокамер тех- нического зрения, установленных в профилометрах, фиксируют отраженные лучи в точки на матрицах камер, формируя профили каждого проводника. Контроллер профи- лометра ведет точный расчет угла распределения света на фотодиодной линии и по этим данным определяет расстояние до объекта. По смещению точек профилей про- водников вычисляются параметры геометрии проводников. Навигационная система построена на основе высокоточных волоконно- оптических датчиков угловой скорости и акселерометров навигационного класса точ- ности. Она измеряет продольные и поперечные ускорения, угловые скорости по трем осям, возникающие при движении сосуда. На основе этих измерений бесплатформен- ная инерциальная навигационная система определяет положение сосуда в пространст- ве. Полученная в комплексе информация поступает в бортовой компьютер для первич- ной обработки и записывается в память системы. Из-за отсутствия контакта с измеряемым объектом предлагаемая система произ- водит точные измерения без снижения рабочей скорости скипа. Предложенное решение позволит осуществлять непрерывный контроль следующих параметров: - ширина колеи, - отклонений проводников от вертикали, - износ проводников, - стыковые зазоры, - кривизна проводников, - лобовые и боковые ускорения сосуда. Система в режиме реального времени получает и обрабатывает результаты инст- рументальных измерений трехмерной математической модели, выдает отчеты, в кото- рых показаны слабые места и предложены рекомендации по их устранению. [4,5] Внедрение такой системы полностью автоматизирует профильную съемку и ис- ключит простои подъемного оборудования, связанные с обследованием армировки ствола. 276 ----------------------- Page 277----------------------- Бесплатформенная инерциальная навигационная система Определяет ускорения сосуда и положение в пространстве Пр ово дни к Оптический триангуляционный блок Определяет геометрию проводников Рис. 1. Общий вид аппаратной части системы контроля проводников

Литература

  1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых». Вып. 78: утв. 11.12.2013, № 32935. - М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2016. - 276 с. - (Документы межотраслевого применения по вопросам промышленной безопасности и охраны недр: сер. 03).
  2. Трифанов Г.Д. Повышение эффективности эксплуатации шахтных подъемных установок, оборудованных системами мониторинга плавности движения скипов / Трифанов Г.Д., Микрюков А.Ю. // Горн. информ.-аналит. бюл. - 2016. - № S15. - С. 3-13.
  3. Tarabrin M. TVEMA - Safeguarding Track Safety // Railway Equipment. - 2014. - №. 4. - P. 85-88.
  4. Кашников А.В. Информационно-аналитическая система «Паспорт ствола» для инженерно-технических работников рудников // Стратегия и процессы освоения георесурсов: сб. науч. тр. Вып. 9. / ГИ УрО РАН. - Пермь, 2011. - С. 251-252.
  5. Белкин Д.Г. Разработка средств анализа влияния динамических нагрузок подъемных сосудов на состояние армировки шахтных стволов в программном комплексе «Паспорт ствола» // Стратегия и процессы освоения георесурсов: сб. науч. тр. Вып. 11 / ГИ УрО РАН. - Пермь, 2013. - С. 290-291.
Опубликован
2018-10-01
Выпуск
Раздел
Статьи