Новошахтинск — город с богатой горнодобывающей историей, расположенный в Ростовской области на востоке Донецкого угольного бассейна. Основой жизнедеятельности города с момента его основания является угледобыча. В данной статье подробно рассматривается вьенная часть (часто в профессиональной среде используемый термин «подъемная часть» или «вьенная установка») шахт Новошахтинска, ключевого технологического комплекса, обеспечивающего вертикальный транспорт горных выработок.

Общее понятие вьенной части в шахтном строительстве

Под вьенной частью (от фр. virement — поворот, подъем) понимается совокупность механизмов, сооружений и устройств, предназначенных для подъема и спуска полезного ископаемого, пустой породы, людей, материалов и оборудования через вертикальные или наклонные стволы (шахты, рудники, штреки).

Основные элементы вьенной части включают:

• Вьенную установку (коил), основной подъемный механизм (барабанный, конусный или трениевой типа Коепе).
• Головное опорное сооружение (ГОС), шахтная вышка или несущая рама с кронштейном, через которую проложены траектории движения контейнеров.
• Подъемные контейнеры — кипяти (для груза), клети (для людей), платформы.
• Тросоносные и направляющие устройства — тросы, направляющие (рельсы, тросовые направляющие), устьевые привары.
• Системы безопасности и автоматики — лимитеры, паровые/электрические тормоза, системы защиты от перегона, контроля натяжения тросов (КНТ).

Исторический контекст: шахты Новошахтинска

Горнодобывающий комплекс Новошахтинска формировался с 1930-х годов. К пику развития (1970–1980-е гг.) в городе и пригородной зоне функционировало несколько крупных шахт управления «Новошахтинскуголь» (позже — ОАО «Новошахтинскуголь»):

1. Шахта № 1 (заложена 1936 г., ликвидирована).
2. Шахта № 2.
3. Шахта № 3.
4. Шахта № 4.
5. Шахта № 5.
6. Шахта № 6.
7. Шахта № 7.
8. Шахта № 8.
9. Шахта № 9.
10. Шахта № 10.
11. Шахта № 11.
12. Шахта № 12.
13. Шахта № 13.
14. Шахта № 14.
15. Шахта № 15.
16. Шахта № 16.
17. Шахта № 17.
18. Шахта № 18.
19. Шахта № 19.
20. Шахта № 20.
21. Шахта № 21.
22. Шахта № 22.
23. Шахта № 23.
24. Шахта № 24.

Примечание: Нумерация и состав шахт менялись в разные периоды. Некоторые шахты консервированы или ликвидированы в 1990–2000-х гг. в ходе реструктуризации угольной отрасли.

Эволюция вьенного оборудования

• Период 1930–1950-х гг.: Преобладание паровых барабанных коилов (например, типа 2ПЭ, ПК-3) и первых электрических барабанных коилов малой мощности. ГОС — деревянные или металлические вышки типа «Горбачевка» или стандартные проекты серии Ш.
• Период 1960–1980-х гг.: Массовый переход на мощные электрические барабанные коилы (серия 2К, 4К, КЭ) и внедрение трениевых коилов системы Коепе (КК, 2КК) для глубоких горизонтов (400–800 м и более). Построение капитальных железобетонных ГОС стандартных серий (например, 112-ШАХТ, 114-ШАХТ);
• Современный этап (с 2000-х гг.): Глубокая модернизация действующих коилов: установка частотно-регулируемых электроприводов (ЧРП), систем автоматического управления (АСУ ТП), диагностики состояния тросов (магнитная неразрушающая диагностика — МНД).

Типовые вьенные установки шахт Новошахтинска

Учитывая геологические условия Донецкого бассейна (глубина залегания пластов, метановость, внезапные выбросы горных пород), вьенные части шахт Новошахтинска проектировались с высоким запасом надежности.

Барабанные коилы (Основной тип)

Наиболее распространенный тип для центральных и вспомогательных стволов.

Трениевые коилы системы Коепе (КК)

Применялись на глубоких горизонтах (шахты № 10, № 12, № 15 и др.) для снижения металлоемкости тросов и динамических нагрузок.

• Преимущества: Масса троса не зависит от глубины; меньшая инерция вращающихся масс; возможность подъема с больших глубин (>1000 м).
• Особенности эксплуатации в Новошахтинске: Высокие требования к чистоте троса и подшипниковому узлу (коническому барабану) из-за пыльности пород. Использование систем автоматической смазки и очистки канавок барабана.

Головные опорные сооружения (ГОС), «Лицо» шахты

ГОС Новошахтинска — это инженерические сооружения высшей ответственности. Большинство капитальных шахт оснащены железобетонными рамами стандартных проектов (серия 112-ШАХТ, 114-ШАХТ, 132-ШАХТ) высотой 40–65 метров.

Конструктивные особенности:

• Кронштейн: Принимает нагрузки от тросов с контейнерами. Рассчитан на динамические коэффициенты 1.3–1.5.
• Устьевое приварочное устройство: Обеспечивает герметичность ствола и плавный вход кипяти в ГОС. Оснащено уплотнителями (резиновые манжеты, лабиринтные уплотнители) для предотвращения утечки метана.
• Направляющие: Рельсовые (для кипяти) или тросовые (для клет). Выполнены из специальных профилей (например, 45К, 65К) с высокой износостойкостью.
• Антикоррозийная защита: Горяцецинкование конструкций, специальные краско-лаковые системы (категория коррозионной агрессивности С4–С5).

Подъемные контейнеры и тросы

Грузовые контейнеры (Кипяти)

• Тип: Кипяти отвальные (например, 2МК-5, 2МК-6, 3МК-10) и неотвальные.
• Объем: 5–15 м³.
• Особенность: Установка автоматических захлопывателей (клапанов) для предотвращения высыпания угля при аварийном перегоне. Оснащение датчиками перегрузки и контроля положения створок.

Пассажирские контейнеры (Клети)

• Соответствуют ПБ 03-585-03 (Правила безопасности в шахтах).
• Многойрусные (2–3 яруса), вместимостью 20–60 человек.
• Обязательное наличие: парашютных ловцов (пневматических или пружинных), аварийной связи, освещения, вентиляции, систем контроля закрытых двери с блокировкой.

Тросы

• Конструкция: Неповорачиваемые (например, марки 18×К7, 35(В)×К7) с органическим или металлическим сердечником.
• Диаметр: 38–64 мм.
• Контроль: Ежедневный визуальный осмотр + плановая МНД (магнитная неразрушающая диагностика) раз в 3–6 месяцев. Критерий списания, потеря металла сечением > 10%, количество обрывов проводов на шаге укладки.

Системы безопасности и автоматизации (САУ/АСУ ТП)

Современная вьенная часть Новошахтинска немыслима без многоуровневых систем защиты. Внедрение АСУ ТП (Автоматизированных систем управления технологическими процессами) на коилах серии КЭ, 2КК, 4К стало стандартом 2010–2020-х гг.

Ключевые функции безопасности:

1. Защита от перегона (ЗЗП): Два независимых канала (инкрементный датчик + абсолютный энкодер/магнитометр). При превышении уставки — аварийное торможение.
2. Защита от превышения скорости: Центробежные или электронные датчики на валу двигателя/барабана.
3. Контроль натяжения тросов (КНТ): Датчики на натяжных устройствах (пневмо/гидроцилиндры) с сигнализацией «Авария/Предупреждение» на пульт машиниста.
4. Блокировка дверей клети и устьевых створок: Электромеханические замки с контролем положения (незакрытая дверь = запрет пуска).
5. Система «Мертвой ручки» / Педаль машиниста: Непрерывный контроль бдительности оператора.
6. Видеонаблюдение и распознавание: Камеры в устье, в клети, на барабане. Модули компьютерного зрения для обнаружения посторонних предметов/людей в зоне опасности.

Эксплуатационные вызовы и специфика Новошахтинска

Эксплуатация вьенной части в условиях Восточного Донецкого бассейна имеет свою специфику:

Метановаясть и газообразование

Большинство шахт Новошахтинска относятся к I–II категории по метановости. Это накладывает отпечаток на вьенную часть:

• Герметичность устьевых приваров и кипяти — приоритет №1.
• Применение инертных газов (азота) для пургирования ГОС при ремонтах.
• Искробезопасное исполнение ВСЕЙ электроаппаратуры (Ex d, Ex e, Ex i).
• Автоматическая блокировка подъема при превышении Ч4 > 1.5–2% в устье/клети.

Внезапные выбросы горных пород

Геологическая структура пластов (толстые пласты, сложная тектоника) создает риск выбросов. Вьенная часть должна выдерживать динамические нагрузки от возможного смещения устья ствола. Проектирование ГОС и фундаментов коилов ведется с учетом сейсмичности района и возможных горных ударов.

Коррозионная агрессивность среды

Шахтные воды Новошахтинска часто обладают высокой минерализацией (хлорид-сульфатный состав). Это требует:

• Качественной водоизоляции фундаментов ГОС и коилов.
• Применения нержавеющей арматуры в критичных узлах.
• Регулярного замеров толщины стенок барабанов, фланцев, направляющих (УЗК-контроль).

Модернизация и цифровизация (Тренды 2020-х гг.)

На действующих шахтах (например, шахта № 22, шахта № 24 и др., входящие в состав крупных холдингов) реализуются программы «Цифровой шахты»:

• Цифровой двойник вьенной установки: Математическая модель для предиктивной аналитики (вибрационный мониторинг подшипников, редукторов, двигателей).
• Бесконтактный контроль тросов: Стационарные МНД-станции, позволяющие сканировать трос на лету без остановки коила.
• Автоматизированный диспетчерский пульт (АДП): Централизованное управление несколькими коилами с одного места, запись «черного ящика» (параметры: скорость, нагрузка, момент, положение, состояния дискретных входов) с частотой 10–100 Гц.
• Роботизированное обслуживание: Дроны для инспекции кронштейнов ГОС, роботы для смазки тросов и чистки канавок барабанов Коепе.

Персонал вьенной части: квалификация и ответственность

Работа на вьенной установке — это работа с источником повышенной опасности. В Новошахтинске действует система подготовки:

• Машинисты коилов: Обязательное наличие удостоверения (направленного на работу на подъемных установках горных предприятий), ежеквартальные проверки знаний, ежегодная медицинская комиссия (вкл. невролог, офтальмолог, психиатр).
• Начальники смены подъема / Мастера вьенной части: Высшее/среднее профессиональное горное образование, стаж работы под землей.
• Ремонтники/Электромеханики: Допуск к работе в электроустановках до 1000 В и выше 1000 В (гр. IV–V по электробезопасности), допуск к работе на высоте, в замкнутых пространствах.

Важно: В соответствии с ПБ 03-585-03 и ФЗ-116», машинист коила несет персональную ответственность за безопасность подъема людей. Любая авария на вьенной части расследуется комиссией с участием Ростехнадзора.

Вьенная часть шахт Новошахтинска, это сложный, высокотехнологичный и строго регламентированный инженерный комплекс. За десятилетия эксплуатации он прошел путь от паровых барабанных коилов на деревянных вышках до цифровизированных трениевых и барабанных установок с частотной регулировкой на железобетонных ГОС.

Ключевыми векторами развития сегодня являются:

• Повышение надежности за счет предиктивного обслуживания (Predictive Maintenance).
• Исключение «человеческого фактора» через глубокую автоматизацию и роботизацию опасных операций.
• Обеспечение метанобезопасности на всех этапах вертикального транспорта.
• Продление ресурса основного фонда (ГОС, барабаны, редукторы) за счет современных материалов и методов диагностики.

Компетентное управление вьенной частью является гарантией не только производственной эффективности (тоннаж подъема), но, что бесконечно важнее, — сохранения жизни и здоровья шахтеров Новошахтинска.

Статья подготовлена на основе общих принципов горного дела, нормативной документации РФ (ПБ 03-585-03, ПБ 03-618-03, ГОСТ Р 55739-2013) и типовой практики эксплуатации шахт Донецкого бассейна. Для получения точных технических характеристик конкретной шахты (номер коила, серийный номер, паспорт ГОС) необходимо обращаться к технической документации конкретного горнодобывающего предприятия.