Шахтные монорельсовые дороги. Подвесной монорельсовый путь

Изобретение относится к шахтному транспорту периодического действия, а именно к шахтным монорельсовым дорогам для перевозки грузов и людей. Шахтная монорельсовая дорога содержит горную выработку, металлическую арочную податливую крепь, на которой закреплен монорельс двутаврового поперечного сечения с возможностью передвижения по нему колесного подвижного состава. Между крепями с шагом, превышающим шаг расстановки крепей, по длине монорельса размещены горизонтально ориентированные плиты, которые снизу жестко соединены с верхней полкой монорельса, а сверху - с П-образным башмаком. Каждая плита с упомянутым башмаком анкерами прижата к кровле выработки, а между ней и башмаком размещена вставка из податливого материала. В результате обеспечивается устройчивость крепи за счет исключения реактивных сил, возникающих в монорельсе при движении подвижного состава в разных режимах. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к шахтному транспорту периодического действия, а именно к шахтным монорельсовым дорогам для перевозки грузов и людей.

Известна шахтная монорельсовая дорога, содержащая горную выработку, металлическую арочную податливую крепь, на которой закреплен монорельс двутаврового поперечного сечения с возможностью передвижения по нему колесного подвижного состава (Дубровский Е.М. Монорельсовые дороги для угольных шахт. Обзор, М., 1960, с.5, рис.2).

Однако недостатком известной шахтной монорельсовой дороги является нарушение устойчивости крепи под действием реактивных статических и динамических сил, приложенных к монорельсу при взаимодействии с ним колес подвижного состава как при установившемся, так и особенно при неустановившемся режиме движения подвижного состава - при его разгоне, плановом и экстренном торможении. Указанные силы создают знакопеременные опрокидывающие моменты значительной величины, воспринимаемые крепью, в результате чего она смещается относительно кровли выработки. При этом может происходить разрушение и обрушение кровли выработки и нарушение связей металлической податливой крепи с кровлей выработки.

Техническим результатом изобретения является обеспечение устойчивости крепи за счет исключения реактивных сил, возникающих в монорельсе при движении подвижного состава в разных режимах.

Технический результат достигается за счет того, что в шахтной монорельсовой дороге, содержащей горную выработку, металлическую арочную податливую крепь, на которой закреплен монорельс двутаврового поперечного сечения с возможностью передвижения по нему колесного подвижного состава, согласно изобретению между крепью с шагом, превышающим шаг расстановки крепи, по длине монорельса размещены горизонтально ориентированные плиты, которые снизу жестко соединены с верхней полкой монорельса, а сверху - с П-образным башмаком, причем каждая плита с упомянутым башмаком анкерами прижата к кровле выработки, а между ней и башмаком размещена вставка из податливого материала. Монорельс может быть жестко соединен с крепью. Монорельс с крепью может быть соединен с помощью хомута с возможностью смещения относительно него.

Шахтная монорельсовая дорога представлена на фиг.1 - продольный разрез по горной выработке, на фиг.2 - разрез А-А по фиг.1, на фиг.3 - вид Б по фиг.2, на фиг.4 - вид В по фиг.3.

Шахтная монорельсовая дорога содержит горную выработку 1, закрепленную металлической податливой крепью 2, с которой соединен монорельс 3 с возможностью передвижения по нему подвижного состава (не показан). Монорельс 3 с крепью 2 связан соединительным элементом 4. Соединительный элемент 4 может быть жестко связан с монорельсом 3 и крепью 2. Соединительный элемент 4 может быть выполнен в виде хомута (фиг.3, 4) с возможностью продольного смещения относительно него монорельса 3. Между крепью 2 и с шагом, превышающим шаг расстановки крепи 2, по длине монорельса 3 размещены горизонтально ориентированные плиты 5, которые снизу жестко соединены (например, сваркой) с верхней полкой монорельса 3, а сверху - с П-образным башмаком 6. При этом каждая плита 5 вместе с П-образным башмаком 6 анкерами 7 с гайками 8 прижата к кровле 9 горной выработки 1. Анкеры 7 размещены в шпурах 10, а между башмаками 6 и кровлей 9 горной выработки 1 размещена вставка 11 из податливого материала (резины, дерева).

Шахтная монорельсовая дорога действует следующим образом. При движении подвижного состава по монорельсу 3 при установившемся и неустановившемся режимах в процессе взаимодействия колес локомотива с монорельсом 3 в нем возникают продольные статические и динамические реактивные силы, которые могут достигать больших значений при разгоне, штатном и экстренном торможении подвижного состава. Благодаря жесткой связи монорельса 3 плитами 5 указанные выше силы, независимо от направления подвижного состава, через башмаки 6 и вставки 11 воспринимаются кровлей 9 горной выработки 1 за счет прижатия к ней элементов 5, 6, 11 анкерами 7. Необходимое усилие прижатия вставок 11 к кровле 9 горной выработки 1 и сила трения по плоскости контакта обеспечиваются гайками 8. При этом при новом строительстве монорельс 3 с крепью 2 связан хомутами 4, воспринимающими только вертикальные нагрузки от веса подвижного состава. Горизонтальные нагрузки на крепь 2 практически не передаются, т.к. воспринимаются анкерами 7. При реконструкции действующей шахтной монорельсовой дороги, когда монорельс 3 уже закреплен на крепи 2, исключается нагружение крепи 2 опрокидывающими моментами. В обоих случаях предлагаемое техническое решение обеспечивает устойчивость крепи 2 и увеличение срока ее службы, при этом не происходит также разрушение и обрушение кровли 9 горной выработки 1.

Отличительные признаки изобретения обеспечивают устойчивость крепи за счет исключения реактивных сил, возникающих в монорельсе при движении подвижного состава в разных режимах, что позволяет увеличить срок службы крепи, исключить разрушение и обрушение кровли горной выработки.

1. Шахтная монорельсовая дорога, содержащая горную выработку, металлическую арочную податливую крепь, на которой закреплен монорельс двутаврового поперечного сечения с возможностью передвижения по нему колесного подвижного состава, отличающаяся тем, что между крепями с шагом, превышающим шаг расстановки крепей, по длине монорельса размещены горизонтально ориентированные плиты, которые снизу жестко соединены с верхней полкой монорельса, а сверху - с П-образным башмаком, причем каждая плита с упомянутым башмаком анкерами прижата к кровле выработки, а между ней и башмаком размещена вставка из податливого материала.

2. Дорога по п.1, отличающаяся тем, что монорельс жестко соединен с крепью.

3. Дорога по п.1, отличающаяся тем, что монорельс с крепью соединен с помощью хомута с возможностью смещения относительно него.

Группа компаний Монотранс заявила о себе на рынке монорельсовых дорог и дизель-гидравлических подвесных локомотивов в 2001 году. Уже в то время, являясь торговым и сервисным представителем машиностроителей Чешской Республики, предприятие не только занималось поставками горношахтного оборудования своих партнеров для шахт сибирского региона, но и разрабатывало собственные технологические решения

Группа компаний «Монотранс» заявила о себе на рынке монорельсовых дорог и дизель-гидравлических подвесных локомотивов в 2001 году. Уже в то время, являясь торговым и сервисным представителем машиностроителей

Например, подвесная дорога типа ZD-24 использовалась в Чехии для перевозки легких грузов и пассажирских составов. Однако, на шахтах России и, в частности, Кузбасса, требования к несущим способностям монорельсовых транспортных систем гораздо жестче. В таких условиях специалистами группы компаний «Монотранс» после тщательного анализа технической документации, полученной от чешского партнера, была разработана собственная подвесная дорога ДП-155.

Усилив все элементы подвесной дороги, компания создала монорельсовый путь (ДП-155), обеспечивающий перевозку грузов массой до 32 т и рассчитанный в перспективе на эксплуатацию и более мощных дизельных локомотивов, который в значительной степени превосходит чешский аналог. Подвесной путь дороги ДП-155 состоит из двухметровых секций, изготовленных из специальной двутавровой балки М155. Секции дороги на обоих концах оснащены шарнирными соединениями типа «ключ-замок» для их монтажа между собой и проушинами для закрепления их на подвесах. Подвеска монорельса осуществляется с помощью цепи 20*80 с анкерной крепью или спецболтами к рамной крепи. Закрепление монорельсового пути в поперечном направлении осуществляется с помощью цепи 14*50. Минимальные радиусы закруглений монорельсовой дороги в горизонтальной плоскости - 4 м, в вертикальной - 8 м, а максимальный угол эксплуатации - более 30°.

В состав поезда, кроме дизелевоза, включаются тормозные тележки БВ1, WHR1, BTS, предназначенные для торможения поезда при увеличении скорости более 2.5 м/сек, а также подвижные несущие тележки с вертикальной нагрузкой 4 или 10 т, которые служат для подвеса состава к монорельсу и скрепляются между собой соединительными штангами.

Поезд может формироваться восьмиместными или четырехместными подвесными пассажирскими кабинами и гидравлическими устрой -ствами перевозки крепи (УПКГ-12 ДУО, УПКГ-18 ДУО) для транспортировки крупногабаритного оборудования. Состав комплектуется одним или несколькими мобильными гидравлическими подъемными устрой -ствами типа ГПУ-8 грузоподъемностью 8 т. Для перевозки тяжелых грузов (секций механизированных крепей, элементов очистных и подготовительных комбайнов) состав может комплектоваться специальными устройствами, позволяющими распределять массу перевозимого оборудования на узлах подвески так, что максимальная нагрузка на единичный узел не превысит 6 тонн.

Шахты ОАО ОУК «Южкузбассуголь», эксплуатирующие монорельсовую дорогу ДП-155

Первоначально на подвесной дороге предполагалось использование дизель-гидравлического локомотива IMM-80TD производства Stavus a.s., но впоследствии специалисты компании «Монотранс» (совместное предприятие «ТрансДизель», созданное на базе сервисного центра «Монотранс» и ОАО «Шахта «Заречная») разработали собственный подвесной дизель-гидравлический локомотив ДПЛ-80, адаптированный для работы в конкретных российских условиях.

Серьезным преимуществом этого локомотива является энергонезависимость и возможность его использования в шахтах опасных по внезапным выбросам газа и пыли. ДПЛ-80 предназначен для перевозки людей и грузов по монорельсовой подвесной дороге ДП-155 в горной выработке минимального сечения 8 м2 с углом наклона пути до ±30°.

Горная выработка для установки ДП-155 может быть закреплена бетонной, блочной, панельной, или анкерной крепью, чаще всего из стального арочного профиля СВП 17,22,27.

Подвесная дорога ДП-155 имеет Разрешение Госгортехнадзора России и Сертификат соответствия РОСС RU. МШ05. В00152. Она соответствует требованиям нормативных документов, предопределяющих использование дизельного оборудования в угольных шахтах.

Первым предприятием, внедрившим в 2003 г. подвесную монорельсовую дорогу ДП-155 в составе с подвесными дизель-гидравлическими локомотивами производства чешской фирмы Stavus a.s., генеральным представителем которой, является Группа компаний «Монотранс», стала шахта «Абашевская» ОАО «ОУК «Южкузбассуголь».

Исполнительный директор - первый заместитель генерального директора ОАО «ОУК «Южкузбассуголь» Г.В.Лаврик, возглавлявший в то время шахту «Абашевская», рассказывает: «В конце 2003 года для скорейшего запуска в работу лавы 16-15 было принято решение о монтаже подвесной локомотивной откатки, уже зарекомендовавшей себя как эффективное и универсальное средство шахтного транспорта. Специалистами шахты совместно с монтажной группой компании «Монотранс» был осуществлен скоростной монтаж монорельсовой дороги ДП-155 протяженностью 2250 м и запуск в работу подвесных дизель-гидравлических локомотивов. Это позволило достигнуть небывалой скорости монтажа лавы: в сутки осуществлялась доставка и монтаж 12 секций крепи КМ-138 весом в сборе 12.5т (в смену на доставку секций крепи выходило 2 человека: машинист локомотива и кондуктор-стропальщик). Доставка секций производилась непосредственно в монтажную камеру к месту монтажа, исключив тем самым все перегрузы и перецепы.

Результатом этого сотрудничества стало успешное решение давно наболевших проблем на шахтном транспорте, такие как, своевременная доставка оборудования и материалов, частая аварийность и травматизм на концевых откатках. Стало возможным осуществлять доставку людей до рабочего места.

Следующим предприятием угольной компании, перехватившим эстафету внедрения подвесного транспорта, стал филиал «Шахта Томусинская 5-6. На сегодняшний день на шахтах ОАО ОУК «Южкузбассуголь» находится в эксплуатации 33 подвесных локомотива и 33390м монорельсовой дороги ДП-155 и это еще не предел ».

В результате проведенного в 2004 г. тендера на поставку монорельсовых дорог и подвесных локомотивов для ОАО ОУК «Южкузбассуголь» генеральным поставщиком стала компания «Монотранс». За предельно короткий срок произведен монтаж и запуск в эксплуатацию монорельсовой дороги ДП-155 и подвесных локомотивов IMM-80TD на целом ряде шахт.

Преимущества этого современного транспортного оборудования в полной мере уже оценили угольщики других шахт Кузбасса и компании «Воркутауголь».

В целом на эти угольные компании за 2004 г. было поставлено 14 тыс. м подвесных дорог. А в 2005 ведутся отгрузки по двум спецификациям для «Шахты Северная» и проекта «Мульда» суммарной протяженностью 12950 м.

Первоначально имели место претензии к качеству изготовления отдельных элементов подвесной дороги. Однако, благодаря принципиальной позиции специалистов ОАО «Воркутауголь» о соответствии поставляемой продукции требованиям ПБ и РД, была полностью реорганизована Служба Контроля Качества, изменена технология производства. Введены постоянные проверки элементов монорельсового пути на разрывное усилие, максимальную разрушающую нагрузку в испытательных лабораториях КузНИУИ г. Прокопьевск (директор Р.П.Журавлев).

Для проверки сварочного шва методом неразрушающего контроля приобретено специальное ультразвуковое оборудование, произведена аттестация сотрудников Службы Контроля Качества. На сегодняшний день каждая сварная конструкция проходит через проверочные стенды.

Флагманом внедрения и использования монорельсовых транспортных систем в Кемеровской области является ОАО «Шахта «Заречная». С 1999 г. на шахте было начато техническое перевооружение вспомогательного транспорта. На замену одноконцевым, высокоаварийным, с низкой пропускной способностью и уровнем безопасности подъемам применены монорельсовые дизелевозы типа ЛПГ-50Дзе чешской фирмы Ferrit. Первая очередь чешской грузолюдской монорельсовой дороги МПД-24Ф включала в себя всего один маршрут протяженностью 3.9 км для обеспечения доставки грузов и оборудования в двух направлениях в лаву №905 пласта «Полысаевский-1» с гор.±0м. Затем протяженность дороги постепенно увеличивалась, последовательно росло количество маршрутов.

Монорельсовая дорога решила множество самых болезненных для шахты проблем: резко сократились объемы ручного труда на доставочных работах, стала возможной перевозка людей по горным выработкам по четкому графику. Теперь абсолютно исключено передвижение рабочих пешком или на транспортных средствах, не предназначенных для перевозки людей. Уменьшился риск и аварийность, связанные с перегрузками, перецепками подвижного состава, маневрами на разминовках, обрывами канатов на концевых откатках, сходом транспортных сосудов с рельсового пути.

С внедрением и расширением объемов применения дизелевозного транспорта практически исключены случаи травматизма на вспомогательном транспорте. Так, на ОАО «Шахта «Заречная» не зафиксировано ни одной производственной травмы после внедрения подвесного монорельсового транспорта.

С 2002 г. поставки оборудования и монорельсовой дороги на шахту, а так же сервисное обслуживание шахтного транспорта стали осуществляться через группу компаний «Монотранс». На текущий день общая протяженность 6 маршрутов составляет более 11 700 метров, парк дизелевозов насчитывает 12 машин. Из них 6 шт. - ДПЛ-80 («ТрансДизель»), 1 - IMM80-TD («ТрансДизель» - Stavus a.s.), 1 - LSP 70 (Ferrit), 4 - LPG50 (Ferrit).

Сегодня директор шахты «Заречная» В.Г.Харитонов подводит первые итоги: « «ТрансДизель» занимается внедрением и производством локомотивов, пока мощностью 80 кВт. Но на выставке «Уголь России и Майнинг 2005» впервые будет показан локомотив мощностью 120 кВт, обладающий тяговым усилием до 120 кН. Мы не монополисты в этом вопросе. Но мы идем по пути создания собственного современного производства, снижения себестоимости не только дизелевозов, но и комплектующих дороги. И за счет этого стремимся укрепить свои позиции на рынке. Хотя, думаю, что и сейчас на рынке мы уже достаточно прочно занимаем свое собственное место».

Помимо производства и поставки компания «Монотранс» осуществляет гарантийное и сервисное обслуживание горношахтного оборудования. Для его бесперебойной и безопасной работы сервисной службой «Монотранс» регулярно проводятся плановые ремонты, техническое обслуживание монорельсового оборудования с заменой по мере необходимости масла, фильтров. Таким образом, сервисная служба выполняет весь спектр гарантийных обязательств.

В общей сложности за период деятельности компании произведено 11 шеф-монтажей в объеме 2450 м и 5 коммерческих монтажей в объеме 3500 м.

На выставке «Уголь России и Майнинг" 2005», которая пройдет с 7 по 11 июня в Новокузнецке состоится премьера совместного проекта «ТрансДизель» и Stavus a.s. - подвесного дизель-гидравлического локо -мотива IMM120-TD (ДПЛ-120), который по мощностным характеристикам и тяговому усилию аналогичен DZ 2000 (DBT, Германия), однако более прост в управлении, обслуживании и эксплуатации. Немаловажным фактором будет являться то, что стоимость ДПЛ-120 будет намного дешевле.

Будет представлено и новое гидравлическое устройство для перевозки крепи УПКГ-18ДУО грузоподъемностью 36 т. Устройство предназначено для подъема, манипуляции и перевозки тяжелых грузов в шахтах.

На стендах выставки впервые появится и новая разработка группы компаний «Монотранс» - опытные образцы пылеуловителей с мокрой очисткой ДПУ-800 и ДПУ-1000. Ранее подобное оборудование поставлялось в Россию вместе с импортными горнопроходческими комплексами типа Alpina, JOY. Теперь компания «Монотранс» осуществляет собствен -ное производство пылеуловителей, предназначенных для очистки газовоздушной среды от взвесей и пыли разного калибра и состава. Пылеуловитель очищает воздух из призабойного пространства через всасывающий гибкий трубопровод путем мокрого отсеивания на ситах. Установка оборудована замкнутой системой циркуляции воды. КПД очистки воздуха - 98.5%. Поскольку вся документация, разрешающая серийное производство пылеуловителей, уже подготовлена, сразу после закрытия выставки опытные образцы будут отправлены на промышленные испытания на шахту «Заречная». Еще одним экспонатом выставки «Уголь России и Майнинг" 2005» станет усовершенствованное гидравлическое подъемное устройство грузоподъемностью 8 т. Это навесное оборудование к монорельсовому локомотиву для доставки небольших грузов высоко ценится шахтерами за маневренность и компактность. Обновленные грузовые тали способны работать уже с 8-тонными грузами. Они также могут эксплуатироваться в паре, т.е. обеспечивать грузоподъемность 16 т, что с лихвой перекрывает потребности грузоперевозок в забойном пространстве.

Регулярное участие «Монотранс» в престижных выставках горношахтного оборудования наглядно демонстрирует возможности и уровень профессионализма компании. Столь стремительный прорыв на рынок подвесных монорельсовых транспортных систем состоялся благодаря комплексному подходу к внедрению новых технологий на горнодобывающих предприятиях. Наряду с созданием проектной части документации на эксплуатацию локомотивной монорельсовой откатки, после непосредственного оперативного шеф-монтажа оборудования и его дальнейшего технического обслуживания, специалисты «Монотранс» постоянно совершенствуют собственные разработки. Например, для увеличения тягового усилия дизель-гидравлического локомотива компания была вынуждена несколько раз менять поставщика оборудования и конструкцию гидрогенераторов. В результате более эффективно стала работать вспомогательная гидравлика, что отразилось на работе дизелевоза в лучшую сторону.

В текущем году «Монотранс» планирует усиление некоторых элементов монорельсовой дороги ДП-155У (усиленная) для перевозки особо тяжелых секций на шахте «Томская». Это необходимо ввиду того, что для отработки мощных пластов здесь будут эксплуатироваться более тяжелые секции весом 32 т. В ближайшие планы развития компании входит полное освоение системы локомотивной оснастки с введением диспетчерской связи и дополнительных сигнальных устройств.

Перспективные разработки Stavus a.s. и «ТрансДизель» в 2005-2006 гг.:

1. Напочвенный дизелевоз - для ширины колеи 900 мм и с максимальным давлением на одну ось 5 т, мощность 80 кВт, тяговое усилие 35-40 кН.

2. Бурильная колонная установка для анкеровки.

3. Подвесной дизель-гидравлический дизелевоз легкого типа (мощность 88 кВт, скорость 2.5-4 м/с, тяговое усилие 85 кН) с дизельным двигателем с рециркуляцией продуктов сгорания и промежуточным радиатором «воздух-воздух».

4. Универсальный шахтный дизельный транспортер на пневмоходу с оборудованием для вертикального и горизонтального бурения.

5. Разработка турбонагнетателя для дизель-гидравлического локомотива с учетом оптимизации крутящего момента и снижения вредных выбросов. Сотрудничество при разработках с Исследовательским центром двигателей при университете в Лейпциге и техническим университетом - ЧВУТ (Прага).

Задумано немалое, и у коллектива группы компаний «Монотранс» есть полная уверенность, что все даже самые серьезные планы вполне возможно претворить в жизнь.

Статья из №2, 2005

В подземных условиях для транспортирования породы и полезных ископаемых, вспомогательных материалов и перевозки людей применяют монорельсовые установки. Их используют в выработках высотой 1,5-1,7 м с углами наклона от 0 до 45 0 , с поворотами до 90 0 и радиусами закругления свыше 0,8 м. Монорельсовая дорога – это комплекс рельсового пути, путевого оборудования, подвижного состава, средств тяги (канатной или локомотивной), грузоподъемных и вспомогательных устройств.

На угольных шахтах нашли применение монорельсовые дороги с канатной тягой типа ДМК (рис.28.1). В качестве монорельса 13 использована двутавровая балка №16. Отрезки балки длиной до 3 м соединены между собой шарнирно и с помощью несущих балок 8 подвешены на отрезках цепи к кровле выработки. По монорельсу с помощью тягового каната 12 и привода 16 перемещается приводная тележка 4 , соединенная тягами с тележками пассажирских 6 и грузовых 10 вагонеток. На тележках грузовых вагонеток установлены ручные тали 9 . Тяговый канат поддерживается специальными устройствами 11 и 14 . Его натяжение осуществляется грузовым устройством 15 . Приводная станция оборудована рабочим ленточным и предохранительным колодочным тормозами. Аварийная остановка дороги производится специальной тормозной системой, состоящей из тормозной тележки 3 , амортизационного каната 5 и амортизаторов 7 , установленных на пассажирских вагонетках. При обрыве тягового каната или превышении допустимой скорости движения тормозная система срабатывает автоматически. Удлинение дороги производится переносом в призабойную зону стойки 1 с концевым блоком 2 .

Монорельсовые дороги 4ДМК и 6ДМК имеют грузоподъемность соответственно 4 и 6 т, длину транспортирования 1200 и 2500 м, скорость движения 0,25-1,85 м/с, мощность привода 45 кВт.

Недостаток монорельсовых дорог с канатной тягой – невозможность работы без промежуточной разгрузки при разветвленной сети горных выработок.

Шахтные монорельсовые дороги с локомотивной тягой – это комплекс, состоящий из дизелевоза, грузовых тележек с контейнерами и пассажирских вагонеток.

В дизелевозе ДМВ-5А (рис.28.2) тяговый блок включает две пары ведущих колес, которые с помощью пружинно-рычажных механизмов прижимаются к вертикальной стенке монорельса. Рабочее торможение дизелевоза осуществляется гидродвигателями, а экстренная остановка и затормаживание на стоянках – специальными пружинно-гидравлическими тормозами. Дизелевоз с грузовыми и пассажирскими вагонетками и вагонетки между собой соединяются шарнирными тягами – сцепками. Тележки вагонеток снабжены аварийно-стояночными тормозами, управляемыми из кабины машиниста или из кабины пассажирской вагонетки.

Достоинства монорельсовых дорог с локомотивной тягой – автономность при работе в разветвленных выработках неограниченной длины под большими углами наклона и малые габариты, позволяющие работать в выработках с небольшим поперечным сечением и малыми радиусами закруглений.