Клеть

Клеть — это несущий элемент подъёмной установки (шахтного подъёма), представляющий собой металлический каркас (кузов) с направляющими устройствами, предназначенный для вертикального транспортирования людей, горной массы, оборудования и материалов по стволу шахты или рудника. Клети относятся к классу грузолюдских или грузовых подъёмных сосудов и являются основным средством вертикального транспорта на горнодобывающих предприятиях, а также в некоторых типах строительных и технических сооружений (например, в копрах). Ключевые характеристики клети — грузоподъёмность, вместимость (число перевозимых людей), тип направляющих, скорость движения и система безопасности.

История

Прообразы современных клетей появились в XVI—XVII веках с развитием горного дела в Европе. Первые подъёмные устройства представляли собой деревянные бадьи или короба, поднимаемые вручную или с помощью конного привода. С началом промышленной революции и углублением шахт в XVIII—XIX веках возникла необходимость в более надёжных и вместительных подъёмных сосудах. В 1830-х годах в Англии и Германии начали внедрять металлические клети с направляющими, что позволило увеличить скорость и безопасность подъёма.

В России первые шахтные клети появились на уральских и донецких рудниках во второй половине XIX века. К началу XX века клети стали стандартным элементом шахтного оборудования, а после 1917 года в СССР развернулось массовое производство унифицированных клетей для угольной и горнорудной промышленности. В 1930—1950-е годы были разработаны типовые конструкции клетей грузоподъёмностью от 1 до 10 тонн, а в 1960—1980-е годы — многоканатные клети для глубоких шахт (глубиной более 1000 м). Современные клети оснащаются системами автоматического управления, аварийного торможения и дистанционного контроля.

Устройство и конструкция

Клеть состоит из следующих основных узлов:

• Каркас (кузов) — жёсткая металлическая рама из профильного проката (швеллер, двутавр, уголок), обшитая листовой сталью или решёткой. Каркас обеспечивает прочность и защиту от падения кусков породы.
• Направляющие устройства — башмаки (ползуны), скользящие по направляющим (проводникам), которые закреплены в стволе шахты. Обеспечивают стабильное вертикальное движение клети.
• Подвесное устройство — серьга, крюк или шарнир, соединяющий клеть с подъёмным канатом. В многоканатных установках используется несколько канатов.
• Тормозные устройства — механические (клиновые, колодочные) или гидравлические тормоза, срабатывающие при обрыве каната или превышении скорости. Входят в систему безопасности.
• Двери и ограждения — раздвижные или распашные двери для входа/выхода людей, а также решётчатые ограждения для предотвращения выпадения груза.
• Система сигнализации и связи — кнопки вызова, световые и звуковые индикаторы, переговорное устройство с машинистом подъёма.

Типы клетей по назначению

• Грузолюдские — предназначены для одновременной перевозки людей и грузов. Оборудуются сиденьями, поручнями и системами вентиляции. Вместимость — от 4 до 40 человек, грузоподъёмность — от 1 до 10 тонн.
• Грузовые — используются только для транспортировки горной массы, оборудования, материалов. Не имеют сидений и систем вентиляции, часто имеют увеличенные габариты и грузоподъёмность (до 20 тонн и более).
• Специальные — например, клети для перевозки взрывчатых веществ, длинномерных материалов (рельсов, труб), аварийно-спасательные клети.

По способу подвески

• Одноканатные — подвешиваются на одном канате. Применяются на шахтах средней глубины (до 500—700 м). Просты в обслуживании, но менее надёжны при обрыве каната.
• Многоканатные — подвешиваются на двух, трёх или четырёх канатах. Используются на глубоких шахтах (свыше 700 м). Обеспечивают повышенную безопасность (обрыв одного каната не приводит к падению) и более плавный ход.

По типу направляющих

• Жёсткие — клеть движется по стальным или деревянным направляющим (проводникам), закреплённым в стволе. Обеспечивают точное позиционирование, но требуют регулярной смазки и замены.
• Канатные — клеть скользит по натянутым канатам-проводникам. Применяются в глубоких стволах, где жёсткие направляющие сложно установить. Отличаются меньшей жёсткостью, но большей плавностью хода.

Применение

Основная область применения клетей — шахтные подъёмные установки на угольных, рудных, калийных и других горнодобывающих предприятиях. Клети используются для:

• Подъёма и спуска горнорабочих в забой и обратно на поверхность.
• Транспортировки добытой горной массы (угля, руды, породы) из забоя на поверхность.
• Доставки оборудования, инструментов, крепёжных материалов, взрывчатых веществ.
• Эвакуации людей при аварийных ситуациях (пожары, загазованность, обрушения).

Помимо горной промышленности, клети применяются в строительстве (для вертикального транспорта людей и материалов при проходке шахт, тоннелей, метрополитенов), в гидротехнических сооружениях (например, на судоподъёмниках), а также в научных и экспериментальных установках (глубокие лаборатории, подземные хранилища).

Безопасность

Безопасность эксплуатации клетей регламентируется отраслевыми нормами и правилами (в РФ — «Правила безопасности при ведении горных работ»). Основные требования:

• Обязательное наличие аварийного тормоза (ловителя), срабатывающего при обрыве каната или превышении скорости более чем на 15—25% от номинальной.
• Ограничитель скорости — автоматическое устройство, отключающее привод при превышении заданной скорости.
• Концевые выключатели — отключают подъём при подходе клети к крайнему верхнему или нижнему положению.
• Блокировка дверей — двери клети не могут открыться, пока она не остановится на этаже (посадочной площадке).
• Регулярные технические освидетельствования — статические и динамические испытания клети с нагрузкой, превышающей номинальную в 1,5—2 раза.
• Система сигнализации — звуковая и световая, оповещающая о начале движения, аварийной остановке, превышении скорости.

Интересные факты

• Самая глубокая в мире шахта (рудник «Мпоненг» в ЮАР, глубина около 4 км) использует многоканатные клети с системами аварийного торможения, способными остановить клеть с полной нагрузкой на скорости до 20 м/с.
• В СССР в 1950-х годах были разработаны клети-«вагонетки» — самоходные клети, которые могли двигаться по рельсам в горизонтальных выработках после выхода из ствола.
• Клети для перевозки взрывчатых веществ изготавливаются из материалов, не образующих искр (медь, алюминиевые сплавы, дерево), и оснащаются специальными ящиками с мягкими прокладками.
• В некоторых шахтах клети используются как аварийные убежища: при пожаре или загазованности горняки могут укрыться в клети, которая имеет герметичные двери и систему подачи чистого воздуха.

Источники

• Правила безопасности при ведении горных работ (ПБ 05-618-03), утверждённые Госгортехнадзором РФ.
• Справочник по горному делу / под ред. В. А. Боярского. — М.: Недра, 1989.
• Шахтные подъёмные установки: учебное пособие / А. В. Докукин, В. И. Климов. — М.: Изд-во МГГУ, 2005.
• ГОСТ 12.2.112-86 «ССБТ. Клети шахтные. Общие требования безопасности».
• История горной техники: от бадьи до многоканатного подъёма / И. И. Матвеев. — Екатеринбург: УрО РАН, 2010.