Cierne urządzenie hamujące dla szybu B-1 LKAB Kiruna

Kopalnia rudy żelaza należąca do państwowego koncernu Luossavaara – Kiirunavaara AB-LKAB posiada kilkanaście górniczych wyciągów szybowych skipowych przeznaczonych do ciągnięcia rudy żelaza. Pomimo stosowania nowoczesnych systemów zabezpieczenia ruchu tych wyciągów w myśl szwedzkich przepisów na tzw. wolnych drogach przejazdu w wieży i rząpiu muszą być stosowane urządzenia do awaryjnego hamowania naczyń. W artykule omówiono główne wymagania, jakie zgodnie ze szwedzkimi przepisami odnośnie eksploatacji górniczych wyciągów szybowych muszą spełniać tego typu urządzenia oraz przedstawiono zaproponowane rozwiązanie konstrukcyjne urządzenia hamującego górniczego wyciągu szybowego zainstalowanego w szybie B-1 kopalni Kiruna. W przedmiotowym wyciągu postanowiono zastosować cierny układ hamujący w postaci ruchomych belek odbojowych opracowany w Katedrze Transportu Linowego w Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Działanie ruchomych belek odbojowych polega na tym, że belki te, usytuowane na początku wolnych dróg przejazdu, nie tylko wyhamowują rozpędzone naczynia wyciągowe ale też – dzięki wbudowanym urządzeniom wychwytującym naczynia – spełniają funkcję podchwytów. Zabezpieczają więc naczynia przed spadkiem do szybu po zakończonym procesie hamowania. Zaletą takiego rozwiązania jest to, że elementy konstrukcyjne: trzonu prowadniczego wieży, głowicy naczynia i belek odbojowych, w momencie uderzenia naczynia w ruchome belki odbojowe przenoszą wielokrotnie mniejsze wartości sił dynamicznych w porównaniu z siłami dynamicznymi powstającymi w chwili uderzenia naczynia w nieruchome belki odbojowe. W procesie projektowania ruchomych belek odbojowych ważnym etapem jest symulacja hamowania przeprowadzana przy wykorzystaniu programu komputerowego opracowanego w KTL AGH. Program ten umożliwia zamodelowanie lin nośnych i wyrównawczych jako elementów elastycznych o właściwościach sprężysto-tłumiących. Wyniki tych symulacji zwłaszcza w zakresie uzyskanych opóźnień hamowania naczyń, wartości dróg hamowania oraz sił w wartości lin nośnych są kluczowe dla potwierdzenia poprawności przyjętej koncepcji układu awaryjnego hamowania. Urządzenia hamujące w postaci ruchomych belek odbojowych zostały wykonane przez polską firmę Coal-Bud Sp. z o.o. i obecnie są zabudowywane w wieży i rząpiu szybu B-1 kopalni Kiruna w Szwecji.

The iron ore mine owned by the state concern of Luossavaara – Kiirunavaara AB-LKAB state concern has several mining skip shaft hoists for drawing iron ore. Despite using modern systems to secure the travel of these hoists in line with the Swedish regulations, units intended for the emergency breaking of vessels must be used in the so-called free travel paths in the tower and in the shaft sump. The paper discusses the main requirements that, in accordance with the Swedish regulations as regards the operational use of mining shaft hoists, must be met by devices of this type and a solution was proposed for a structure design of the braking unit for the mining shaft hoist installed in the B-1 shaft in the Kiruna mine. The frictional braking system in the form of moving bumping beams was decided to be used in the said hoist, developed in the Cable Transport Department in the University of Science and Technology in Krakow. The action of moving bumping beams consists in these beams, placed at the beginning of free travel paths, not only braking the rushing hoist vessels but also (with the integrated units for vessel capture) performing the function of grips. They secure the vessels against falling down into the shaft after the finished braking process. The advantage of such a solution is that the structural elements: the guiding shank of the tower, the head of the vessel and the bumping beams, transfer many times lower values of dynamic forces at the time of the strike of the vessel against the moving bumping beams when compared with dynamic forces arising at the time of the hit of the vessel against the fixed bumping beams. In the process of designing moving bumping beams, braking simulation is an important stage conducted with a computer program developed in KTL AGH. This program enables the modelling of load-bearing and balance ropes as flexible elements with elastic and suppressing properties. The results of these simulations, especially in the scope of the achieved braking deceleration of the vessels, the values of braking distances and forces in the load-bearing ropes are crucial in confirming the correctness of the assumed concept of the emergency braking system. The braking units in the form of moving bumping beams have been executed by the Polish company Coal-Bud Sp. z o.o. and are now being integrated in the tower and in the shaft sump of the B-1 shaft of the Kiruna mine in Sweden.