Глава XVIII карьерный транспорт

§ 1. Общие сведения

Транспортирование вскрышных пород и полезного ископаемого занимает важное место в технологии открытых горных работ и в значительной степени предопределяет способ вскрытия месторо­ждения, выбор системы разработки, способ отвалообразования, выбор горного оборудования, а также оказывает влияние на рост производительности труда и снижение себестоимости продукции.

Основное назначение карьерного транспорта — перемещение гор­ной массы от экскаваторных забоев до пунктов разгрузки.

Особенностями карьерного транспорта являются: необходимость перемещения пунктов погрузки и разгрузки, а вместе с ними и отка­точных путей или транспортного оборудования вслед за фронтом горных работ; цикличность работы колесных транспортных средств: погрузка, движение с грузом, разгрузка и обратное движение порож­няком; большой угол подъема транспортировки груза на поверх­ность карьера; необходимость взаимной увязки параметров экскава­торов и подвижного состава для производительного их использова­ния. Карьерный транспорт должен обеспечить перемещение заплани­рованных объемов. Карьерный транспорт, принятый для данных конкретных условий, должен обеспечить: безопасность и бесперебой­ность работы (точное соблюдение графика движения для транспорт-

ных средств цикличного действия и непрерывность потока для средств непрерывного действия), перемещение запланированных объемов добываемого полезного ископаемого и вскрышных работ, минимальную себестоимость перевозки горной массы, максимальную производительность труда.

Основными видами транспорта в карьерах являются железнодо­рожный, автомобильный и конвейерный. В последние годы в связи с ростом глубины карьеров все большее применение находит комби­нированный транспорт: автомобильный с железнодорожным, автомо­бильный с конвейерным, а также автомобильный со скиповым подъ­емом.

Для сообщения рабочих горизонтов с поверхностью транспорт­ные коммуникации проводят под определенным уклоном. Уклон пути в карьере определяется видом транспорта и его техническими характеристиками.

Руководящим уклоном называется наибольший уклон в карьере, который преодолевает данный вид транспорта с минимальной скоростью, соответствующей установившемуся дви­жению.

Радиусы закруглений пути зависят от вида карьерного транспорта конструкции и габаритов транспортных сосудов. Величина радиуса закругления характеризует маневренность транспорта и имеет боль­шое значение, так как размеры карьеров в плане относительно невелики. При железнодорожном транспорте минимальные радиусы закруглений на передвижных путях составляют 80 — 100 м (для электровозов) и 150 м (для паровозов).

§ 2. Железнодорожный транспорт

Железнодорожный транспорт наиболее эффективен при необхо­димости перемещения больших объемов полезного ископаемого и вскрышных пород на значительные расстояния на рудных и уголь­ных карьерах, где грузооборот достигает 20—35 млн. м³ в год и более, а расстояние транспортирования составляет 5—10 км. При­менение железнодорожного транспорта целесообразно при разра­ботке обширных по площади месторождений горизонтального и наклонного залегания.

Основные достоинства железнодорожного транспорта: надеж­ность в эксплуатации; сравнительно небольшой штат обслужива­ющего персонала; низкая стоимость перевозок; незначительная зависимость от климатических условий; возможность использования любого вида энергии и малый расход ее благодаря относительно небольшому сопротивлению, возникающему при движении подвиж­ного состава по рельсовым путям; высокая прочность и продолжи­тельный срок службы подвижного состава.

К недостаткам рельсового транспорта относят: потребность в больших площадных размерах для вписывания транспорта, что требует выемки дополнительных объемов пустых пород; большие

капитальные затраты; небольшие уклоны, преодолеваемые средст­вами железнодорожного транспорта, за счет этого увеличиваются объемы горно-капитальных работ; большие радиусы закруглений (120—150 м).

В СССР железнодорожный транспорт применяют на очень круп­ных карьерах (Магнитогорский, Коунрадский, ЮГОК, Нориль­ский и др.).

За рубежом железнодорожный транспорт применяют на рудных карьерах с большим сроком службы («Бингем» и «Моренси» в США, «Чукимата» в Чили).

Железнодорожные пути в карьерах разделяют на постоянные (стационарные) и передвижные. Стационарные пути остаются в одном положении в течение всего или достаточно длительного времени работы карьера. К ним относят-¹ пути на поверхности, в капитальных траншеях и на транспортных бермах.

Передвижные пути периодически переносят вслед за подвиганием фронта работ. К ним относят призабойные пути в карьерах и на отвалах.

На карьерах применяют железнодорожные пути с шириной колеи 1524 мм; в отдельных случаях допускается применение колеи 750 и 900 мм. Для колеи 1524 мм применяют рельсы Р-65, Р-50, Р-43, для колеи 750 и 900 мм — Р-18, Р-24 и Р-38.

Для ограждения земляного полотна от разрушения водой вдоль него сооружают водоотводные устройства — кюветы и канавы. Поперечные размеры канав (глубина и ширина по дну) должны быть: для путей широкой колеи не менее 0,6 м, для путей узкой колеи 0,5 м; боковые откосы 1 : 1,5; продольный уклон 0,002.

Шпалы, служащие для соединения рельсовых ниток железнодо­рожной колеи и для передачи давления от подвижного состава на балластный слой, изготовляют из дерева, металла и железобетона.

Число шпал на километре пути зависит от нагрузок на оси подвиж­ного состава, грузонапряженности линий, скоростей движения поездов, типа рельсов и балластного слоя, качества земляного полотна, плана и профиля пути и принимается для колеи 1524 мм 1440, 1600, 1840, 1920, 2000; для колеи 750 и 900 мм - 1500, 1625, 1750, 1856.

В последнее время на передвижных путях широко применяют деревянные сосновые шпалы, обладающие высокой упругостью; на стационарных — железобетонные, обладающие долговечностью, луч­шей сопротивляемостью перемещениям, выдерживающие большие нагрузки.

Основное назначение балластного слоя — равномерно распреде­лить давление и смягчить ударные нагрузки от подвижного состава на земляное полотно; отвести поверхностные воды; защитить земля­ное полотно от промерзания; увеличить сопротивление сдвигу рельсо-шналочной решетки.

Материалом для балластировки стационарных путей служит щебень размером 20—70 мм, галька, гравий, крупнозернистый песок.

На передвижных путях в качестве балласта используют предвари­тельно раздробленные скальные вскрышные породы. Толщина бал­ластного слоя определяется свойствами грунтов земляного полотна и нагрузкой на ось подвижного состава. Для колеи 1524 мм толщина балласта составляет 0,25—0,40 м на стационарных путях и 0,15— 0,35 м на передвижных.

Рис. 133. Схемы забойных путей.

По отношению к забою различают параллельное и тупиковое расположение рабочих путей. Первое применяют в основном на добычных и вскрышных работах, второе — на проходке траншеи.

При параллельном расположении широко применяют однолиней­ную тупиковую схему забойных путей (рис. 133, а) с постоянным разъездом в начале путей. Эта схема наиболее проста в отношении переноски путей, но требует больших затрат времени на обмен составов.

Для обеспечения нормальной работы экскаватора лучшей являет­ся кольцевая схема путей (рис. 133, д).

Кроме перечисленных на карьерах применяют схемы путей с переносным погрузочным пунктом (рис. 133, б) или разъездом у погрузочного пункта (рис. 133, в) схемы с двумя путями со съез­дами между ними (рис. 133, г).

По мере отработки экскаваторных заходок железнодорожные пути перемещают. Для механизации укладки, переукладки и ре­монта железнодорожного пути применяют краны на железнодорож-

Рис. 134. Схемы передвижки пути краном:

а — отступающим и б — наступающим ходом; в — отступа­ющим и наступающим ходом; 1, 2 — старая и новая трассы пути.

ном ходу, путепередвигатели цикличного и непрерывного действия, вагоны-дозаторы, укладывающие балласт в путь, шпалоподбивочные машины, бульдозеры и путевой инструмент с электрическим или пневматическим приводом.

Путепередвигатель цикличного действия передвигает пути без разболчивания стыковых соединений. Кроме этого, его можно ис­пользовать для подъемки путей при ремонтных работах и выдергива­ния пути при переукладке. Он представляет собой подъемно-реечный механизм на железнодорожном ходу, приводимый в движение авто­мобильным двигателем.

Техническая характеристика путепередвигателей цикличного дей­ствия приведена ниже.

Время передвижки железнодорожного пути путепередвигателем цикличного действия определяют по формуле

где L — длина перемещаемого участка пути, м;

l_П — расстояние между пунктами установки (10—17 м);

с — шаг (расстояние) передвижки, м;

т — величина разового перемещения пути, м;

t_ц — продолжительность цикла, мин;

Т_см — продолжительность смены, мин;

k_и — коэффициент использования времени смены на передвижку

(0,60-0,75).

При большом шаге передвижки пути (с = 12 ÷16 м) и значи­тельных объемах работ применяют краны на железнодорожном ходу. Пути переносят отдельными звеньями (рис. 134).

Сменную производительность крана определяют по формуле

где l_з — длина звена пути, м.

В а г о н ы

Для перевозки вскрышных пород на отвалы и полезного иско­паемого на обогатительную фабрику или склад применяют самораз­гружающиеся вагоны — думпкары с откидывающимися или поднимающимися бортами. Широкое распространение они получили благодаря тому, что при перевозке на относительно короткие рас­стояния конструкция думпкаров позволяет наиболее быстро произ­водить механизированную погрузку и разгрузку горной массы, характерные для технологического процесса открытых горных работ.

Развитие отечественного думпкаростроения соответствует тенден­ции применения на открытых разработках высокопроизводительных экскаваторов с ковшами большой емкости (табл. 28).

Х о п п е р ы — саморазгружающиеся двух- или четырехосные полувагоны грузоподъемностью 25 и 50 т применяют для перевозки руды, угля, балласта. Кузов хоппера имеет форму бункера с наклон­ными торцовыми стенками, по которым груз ссыпается через раз­грузочные люки. После переоборудования хопперы используют в качестве дозаторов балласта для путевых работ.

Г о н д о л ы применяют для транспортирования продукции на внешнюю сеть потребителю. Гондола имеет вертикальные стенки и горизонтальный пол с открывающимися вниз люками. При откры­вании запорных механизмов люки образуют две наклонные пло­скости. Груз под собственным весом высыпается по наклонным плоскостям по обе стороны от оси пути.

Л о к о м о т и в ы

Для современных карьеров характерно в качестве Стяговых средств применение в основном электровозов и тепловозов.

Электровозы способны преодолевать подъем до 40°/_0о и кривые малого радиуса. Коэффициент полезного действия их соста­вляет 14—16%.

Электрифицированный транспорт на открытых разработках ха­рактеризуется большим: количеством типов электровозов, отличаю­щихся друг от друга конструкцией, системой тока и способом пита­ния двигателей электроэнергией (табл. 29).

Т е п л о в о з ы — это локомотивы, оборудованные двигателями внутреннего сгорания. За последние 5—6 лет объем перевозок тепло­возами на железорудных карьерах увеличился в три раза. Они удобны

для работы по передвижным путям, так как независимы от источ­ников электроэнергии и не требуют сооружения различных под­станций.

Недостатком современных тепловозов (по сравнению с электро­возами) является значительное снижение скорости движения на подъемах, поэтому применение их наиболее целесообразно в карье­рах незначительной глубины при большой протяженности путей.

Тепловозную тягу в настоящее время применяют на карьерах Центрального, Северного и Ново-Криворожского горнообогатительных комбинатов, Качканарском и Михайловском железорудных карьерах.

Производительность локомотивосостава

(137)

где Т — время работы транспорта в сутки, ч;

п — количество думпкаров в составе;

q — грузоподъемность думпкара, т;

Т_об — время полного оборота (рейса) локомотивосостава, ч.

Число локомотивов в парке карьера определяют обычно для некоторого периода работы карьера, реже на весь срок его суще­ствования:

N_л = N_раб + N_рем + N_рез + N_хоз (138)

где N_раб, N_рем, N_рез, N_хоз - соответственно число локомотивов, занятых на основной работе, в ремонте (О,15 N_раб), резерве (0,05-0,1 N_pa6) и на хозяйственных работах (1—2 еди­ницы).

Число локомотивов на основной работе (по перевозке вскрышных пород и полезного ископаемого)

(139)

где f— коэффициент неравномерности движения (1,25);

Q_сут — суточный грузооборот карьера, т.

Число рабочих думпкаров

(140)

инвентарный парк думпкаров

(141)

где k_д = 1,25 ÷ 1,3 — коэффициент, учитывающий думпкары, нахо­дящиеся в ремонте и резерве.

П р о п у с к н а я и п р о в о з на я с п о с о б н о ст ь

ж е л е з н од о р ож ны х п у т е й

Под пропускной способностью железнодорожных путей понимается наибольшее число пар поездов, которое, может быть пропущено по данному участку в течение отрезка времени.

Пропускную способность перегонов определяют по формуле

, пар поездов в сутки (142)

где t_гр — время движения поезда в грузовом направлении.

, мин

t_П — время движения поезда с порожняком,

, мин

L_П — длина перегона, км;

V_П, V_гр — скорость движения груженого и порожнего составов, км/ч;

ρ — количество путей на перегоне;

τ — интервал времени для связи между раздельными пунктами,

мин.

Провозной способностью называется количество тонн груза, которое перевозится по данному перегону за определен­ный период времени (сутки, год):

, т/сутки, (143)

где N_П — пропускная способность перегона;

f_р — коэффициент резерва (1,1 — 1,2).

Увеличение провозной и пропускной способности карьерных путей достигается: сокращением длины ограничивающих перегонов; сокращением времени на связь между раздельными пунктами; уклад­кой дополнительных путей; повышением полезного веса поезда; увеличением скорости движения поездов и др.