5. Перемещение карьерных грузов

5.1. Особенности работы карьерного транспорта. Грузооборот и грузопотоки карьера

Карьерный транспорт представляет собой комплекс сооружений и устройств для перемещения горной массы при открытой разработке месторождений. Он включает: подвижной состав, вспомогательное оборудование, транспортные коммуникации, средства управления, технического обслуживания и ремонта.

Перемещение грузов – связующее звено и обшей технологической схеме открытых горных работ, характеризуется наиболее высокой трудоемкостью и энергоемкостью.

Основные карьерные грузы – полезное ископаемое и вскрышные породы; вспомогательные: горюче-смазочные материалы, взрывчатые, путевые и дорожные материалы, детали и узлы горных машин, снег в зимнее время. Для перемещения вспомогательных грузов, как правило, используют специальные транспортные средства.

Специфичность карьерного транспорта связана со значительным объемом и односторонней направленностью перемещения основных карьерных грузов на относительно короткие расстояния (от нескольких метров до 20 км), большей интенсивностью движения, сложной формой трасс с малыми радиусами закругления, большими подъемами и уклонами, необходимостью периодической передвижки транспортных коммуникаций в связи с постоянным изменением положения пунктов погрузки и разгрузки.

Кроме того, местоположение транспортных коммуникаций зависит от элементов строения залежи.

Интенсивность работы карьерного транспорта характеризует грузооборот – масса или объем груза, перемещаемого в единицу времени. Масштаб горных работ на карьере определяется величиной грузооборота. Его слагают объемы вскрыши, полезного ископаемого и хозяйственно-технических грузов. Под грузопотоком понимают поток грузов определенного качества, характеризуемый сравнительно устойчивым во времени направлением и объемом перевозок. При формировании грузопотоков стремятся к разделению грузов по качественному признаку (вскрыша и полезное ископаемое) и пунктам назначения.

Основные требования, предъявляемые к карьерному транспорту: обеспечение заданного грузооборота, бесперебойность и надежность работы, минимальные трудоемкость и стоимость перемещения грузов, безопасность движения и горных работ.

Вместимость и прочность транспортных средств должна соответствовать мощности выемочно-погрузочных и разгрузочных средств, а также комплексу горно-технических свойств, характеризующему трудность транспортирования.

Для перемещения горной массы на карьерах используют почти все известные виды и технические средства транспорта, которые по принципу действия разделяют на цикличный (железнодорожный, автомобильный); и непрерывный (конвейерный, трубопроводный). Выбор вида карьерного транспорта обусловлен характеристикой груза, расстоянием транспортирования, масштабом перевозок и темпами их развития.

5.2. Технологическая оценка основных видов карьерного транспорта

Основными видами карьерного транспорта являются железнодорожный, автомобильный, конвейерный. Осложнение условий разработки с увеличением глубины карьеров способствовало внедрению комбинированного транспорта – совокупности нескольких последовательно расположенных взаимосвязанных и работающих в единой цепи видов транспорта. При оценке технических возможностей различных видов транспорта (табл. 5.1) следует учитывать преодолеваемые подъемы и минимальные радиусы кривых. Величину подъема для колесного подвижного состава принято оценивать тангенсом его угла α, выражая ее в процентах или тысячных долях. Например, если tgα = 0,040, то подъем составляет 4 % или 40 ‰ (превышение трассы на 1000 м пути равно 40 м).

Железнодорожный транспорт в его современном виде наиболее целесообразно использовать в любых климатических зонах на предприятиях средней и большой производительности (10–15 млн. т в год и более) со значительными размерами карьеров в плане при увеличенных расстояниях транспортирования. Глубина карьеров может достигать 400–500 м, но наибольший эффект достигается при глубине 150–200 м. Основные достоинства железнодорожного транспорта: высокая надежность в работе, низкая себестоимость перевозок, возможность применения автоматизированной системы управления транспортными операциями. Недостатки: высокая капиталоемкость, значительный объем горно-капитальных работ, вследствие наибольших радиусов кривых и наименьших подъемов пути, наиболее сложная организация движения. Область его применение существенно расширяет использование тяговых агрегатов и моторизованных вагонов. В этом случае может быть увеличен до 6–8 % преодолеваемый подъем, на 15–25 % снижен удельный расход электроэнергии и на 25–30% затраты на перевозки.

Таблица 5.1. Условия применения различных видов транспорта (по Л.А. Сорокину)

Факторы и показатели	Автомобильный	Железнодорожный	Конвейерный	Комбинированный транспорт
				автомобильно-железнодорожный	автомобильно-конвейерный	автомобильно-скиповой
Расстояние транспортировки, км	до 4–5	более 3–4	до 6–10	более 4	4,5–5,0	–
Предельный подъем трассы, %	7–12	3–8	25–30	3–8	25–30	45–50
Минимальные радиусы кривых, м	15–20	120–150	–	120–150	–	–
Глубина карьера, м	до 200–250	до 150–300	более 100	более 120–500	до 500 и более	более 100–180
Годовая производственная мощность карьера по горной массе, млн.т	до 40–50	более 10–15	20–40 и более	лучше 10–60	от 3 до 100	до 15–20
Размеры карьера в плане, км	от 0,3 до 2,0	2–3 и более	до 2–3	1–2 и более	от 0,3 до 2–3	от 1,3 до 1,5–2,0
Погрузочное оборудование	Мехлопаты, одноковшовые погрузчики, кранлайны	Мехлопаты, роторные и цепные экскаваторы	Роторные экскаваторы, реже мехлопаты	Мехлопаты, одноковшовые погрузчики	Мехлопаты, одноковшовые погрузчики	Мехлопаты, одноковшовые погрузчики

Автомобильный транспорт наиболее эффективен на предприятиях с годовым грузооборотом до 25 млн. т при расстоянии перемещения горной массы до 3–5 км. Большая маневренность, мобильность и взаимная независимость работы автосамосвалов позволяют широко применять их на строительстве карьеров, при разработке сложноструктурных месторождений с неправильными контурами и малыми размерами карьерных полей (длина 2–3 км, глубина 150–200 м). Отсутствие рельсовых путей и контактной сети упрощает организацию погрузочно-транспортных работ. Основные недостатки: резкое ухудшение технико-экономических показателей при увеличении расстояния транспортирования, зависимость от климатических условий, большой расход горючесмазочных материалов, интенсивный износ авторезины, высокая стоимость автосамосвалов.

Широкое внедрение автосамосвалов грузоподъемностью 75–180 т позволяет использовать этот вид транспорта на крупных карьерах с расстоянием транспортирования до 7 км.

Дизель-троллейвозы – автомобильные транспортные средства, оснащенные дизель-генераторной установкой, тяговыми электродвигателями и токоприемным устройством для питания от контактной сети, предназначены для использования на крупных карьерах (годовой грузооборот 10–30 млн. т) со значительной глубиной (150–250 м) и размерами в плане при наличии повышенных и значительных подъемов (до 10–15 %).

Конвейерный транспорт применяют для перемещения мягких, рыхлых или хорошо раздробленных полускальных и скальных пород (размер кусков 0.4–0,5 м). Он наиболее эффективен при годовом грузообороте 20–30 млн. т и более для перемещения мягких, рыхлых вскрышных пород, а при выемке взорванных пород – на карьерах глубиной 150 м и более при расстоянии перемещения 4–6 км на равнине и 10–15 км в пересеченной местности. Его достоинства: непрерывность и ритмичность перемещения грузов, возможность полной автоматизации и преодоления подъемов до 22º (специальными конвейерами – до 30º–45°). Широкое внедрение конвейерного транспорта сдерживают жесткие требования к абразивности и кусковатости перемещенных грузов, зависимость от климатических условий (налипание, намерзание мелкокусковой влажной породы, потеря эластичности и упругости резиновых поверхностей лент при температуре ниже минус 15°), значительный износ дорогостоящей ленты.

С увеличением глубины карьеров неизбежен переход на комбинированное перемещение грузов. Для него характерно использование каждого из видов транспорта в оптимальных условиях, причем автотранспорт, используемый в качестве сборочного вида транспорта, имеет плечо откатки 1,5–2,0 км. Недостатки комбинированного транспорта: усложнение системы ремонта и обслуживания, неизбежность перегрузки горной массы на специально сооружаемых перегрузочных пунктах, нуждающихся в периодическом перемещении.