Карьерный транспорт

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекция 5. Карьерный транспорт - 4 часа

Карьерный транспорт

Значение, особенности и виды карьерного транспорта

Карьерный транспорт предназначен для перемещения горной массы (вскрыши и полезного ископаемого) от забоев до пунктов разгрузки. Он является связующим звеном в общем технологическом процессе. Трудоемкость процессов транспортирования весьма высока. Затраты на транспортирование и связанные с ним вспомогательные работы составляют 45 - 50 %, а в отдельных случаях достигают 70 % от общих затрат на добычу полезного ископаемого.

По виду перевозимого груза и направлению на карьере формируются грузопотоки вскрышные и полезного ископаемого. Грузопотоки берут начало в забое и оканчиваются на отвалах пустых пород, некондиционных руд или на складах полезного ископаемого.

Под грузопотоком понимается поток грузов, характеризуемый направлением относительно контура карьера, объемом и качеством транспортируемого груза и длительностью периода функционирования.

Грузооборотом называется количество полезного груза (в т или м3), перемещенного за единицу времени (в ч, смену, сутки, год).

К особенностям карьерного транспорта, определенным спецификой открытых горных разработок, относятся следующие положения.

1. Значительная мощность грузопотоков, составляющая десятки миллионов тонн в год, и длительные сроки их функционирования (на протяжении всего срока службы карьера).

2. Относительно небольшие расстояния транспортирования (в среднем 2 - 4 км).

3. Движение в грузовом направлении происходит, как правило при крутом подъеме (часто предельном по техническим возможностям транспортного средства).

4. Значительная часть транспортных коммуникаций, пункты погрузки и разгрузки, как правило, периодически передвигаются.

5. Значительная плотность (от 1 до 5 т/м3), повышенная прочность и абразивность, неоднородная кусковатость перемещаемой горной массы, ударные воздействия при погрузке и разгрузке.

6. Изменчивые климатические условия.

На открытых горных работах используются почти все известные способы транспортирования и средства перемещения грузов. Тем не менее наибольшее распространение получили железнодорожный, автомобильный и конвейерный транспорт.

В ограниченных условиях используются скиповые подъемники, канатно-подвесные дороги, гидравлические трубопроводные магистрали, конвейерные поезда, трубопроводный пневмотранспорт и др.

Железнодорожный транспорт. Применяется главным образом в карьерах средней и большой производственной мощности по горной массе (10 - 100 млн. т в год и более) глубиной до 200 м при расстояниях транспортирования от карьера более 2 - 3 км. При использовании новейших тяговых агрегатов и уклонах путей до 60 % глубина применения железнодорожного транспорта увеличивается до 300 350 м.

Достоинства ж/д транспорта

1. Небольшой расход энергии вследствие малого удельного сопротивления движению подвижного состава по рельсовым путям (20 - 25 Н на 1 т массы поезда).

2. Возможность достижения практически любой производственной мощности карьера при любом расстоянии перевозок за счет большой пропускной способности путей и увеличения массы поезда до 1500 т и более.

3. Возможность автоматизации движения транспортных средств и управления транспортными операциями.

4. Надежность работы в любых климатических и горно-геологических условиях.

5. Относительно низкая себестоимость 1 ткм перевозки (меньше чем при автомобильном и конвейерном транспорте, в 4 - 6 раз).

Недостатки ж/д транспорта

карьерный транспорт пропускной оборудование

1. Повышенные требования к профилю путей.

2. Необходимы большая протяженность фронта работ на уступах(не менее 300 - 500 м), кривые большого радиуса (не менее 100 - 120 м для широкой колеи), небольшие уклоны путей (до 25 - 30, реже 40 - 60 %).

3. Резко возрастают длина и объемы наклонных траншей, общий объем горных работ и срок строительства карьера.

4. Снижается маневренность транспортных средств и возможная производительность экскаваторов при раздельной выемке.

5. Весьма трудоемки перемещение и содержание путей.

Автомобильный транспорт применяется главным образом на карьерах малой и средней производственной мощности с грузооборотом до 15 млн. тонн в год, а на более крупных карьерах - в комплексе с другими видами транспорта (в основном с конвейерным). При автосамосвалах большой грузоподъемности (80 -180 т) применение автотранспорта эффективно при грузообороте карьера 25 - 70 млн. т в го и более. Автотранспорт используется практически на всех карьерах стран СНГ и России.

Автотранспорт эффективен при строительстве карьеров, при разработке залежей сложных форм, малых размерах карьерных полей, сложной топографии поверхности. Он успешно применяется при раздельной выемке сложно-структурных залежей. Может использоваться как вспомогательный и дополнительный к другим видам транспорта, особенно при горно-подготовительных работах.

Достоинства автотранспорта

1. Гибкость, маневренность и взаимная независимость работы автосамосвалов, что упрощает схемы движения.

2. Меньшие по сравнению с ж/д транспортом объемы наклонных траншей и горно-строительных работ (на 40 - 50 %), а следовательно меньшие затраты на строительство карьера и меньшие сроки ввода в эксплуатацию.

3. Небольшие радиусу поворотов (15 - 25 м), подъемы и уклоны до 80 - 100 %).

4. отсутствие рельсовых путей и контактной сети (при электровозной откатке) упрощает организацию работ, производительность экскаваторов возрастает на 20 - 25 % по сравнению с их производительностью при ж/д транспорте.

5. Увеличивается возможный темп углубления горных работ и скорость продвигания забоев.

Недостатки автотранспорта

1. Высокая стоимость и большие эксплуатационные расходы.

2. Жесткая зависимость от климатических условий и состояния автодорог.

3. Загазованность атмосферного воздуха при большой интенсивности перевозок.

Конвейерный транспорт используется обычно для перемещения мягких вскрышных пород. Но может использоваться практически для перемещения любой горной породы, при одном непременном условии. Порода должна быть в мелкораздробленном состоянии (доведена до определенной кусковатости). Сейчас созданы конвейеры для транспортирования породы с размером куска 400 мм. Внедряются с возможностью транспортирования породы размерами 1000 мм.

Наиболее эффективен конвейерный транспорт при грузообороте 20 - 30 млн. т в год и более на карьерах с мощной толщей покрывающих мягких пород, а при выемке взорванных пород - на карьерах глубиной более 150 м при расстоянии транспортирования горной массы до 2,5 - 3 км и мощных грузопотоках. Известны случаи транспортирования по пересеченной местности 10 - 20 км и более.

Достоинства конвейерного транспорта

1 Непрерывность и ритмичность перемещения перемещения грузов.

2. Возможность повышения производительности выемочно-погрузочного и отвального оборудования.

3. Улучшение условий и повышение безопасности труда.

4. Благоприятные условия для автоматизации и централизованного управления.

5. Высокая производительность конвейерной установки, возможность использования при пересеченной местности.

Недостатки конвейерного транспорта.

1. Зависимость от климатических условий.

2. При транспортировании скальных пород необходимо предварительное дробление до заданных размеров куска.

3. Экономическая нецелесообразность при выемке разносортных руд и раздельного транспортирования.

4. Ограниченность создания мощных однородных грузопотоков.

При комбинированном транспорте последовательно используются для перемещения одного и того же груза (в одном грузопотоке) различные виды транспорта, каждый в наилучших условиях. Комбинированный транспорт может использоваться в любом сочетании. В глубоких карьерах наиболее эффективен автомобильный транспорт в сочетании с конвейерным.

Комбинированный транспорт, как правило, используется с перегрузочными пунктами.

Железнодорожный транспорт

Железнодорожные пути.

Делятся на стационарные (пути на поверхности, транспортных бермах и в капитальных траншеях) и временные, периодически перемещаемые (на уступах и отвалах).

Основные параметры.

Основными параметрами, характеризующими путь, являются ширина рельсовой колеи, габариты и тип рельс.

За ширину рельсовой колеи принимают кратчайшее расстояние между внутренними гранями головки рельсов.

На открытых горных разработках в странах бывшего СССР применяют четыре ширины колеи: 1524, 1000, 900 и 750 мм. Стандартная ширина 1524 мм. Для большинства стран нормальной является колея 1435 мм. Минимальный радиус кривых при ширине колеи должен быть не менее 200 м на постоянных путях и 100 - 120 м на временных путях.

Габариты обеспечивают безопасность движения. Существуют габарит приближения строений и габарит подвижного состава. (Рисунок на доске).

Габаритом приближения строений называется предельное поперечное очертание, внутрь которого не должны заходить никакие части сооружений и станционных устройств. Габарит приближения строений устанавливается по ГОСТУ и является единым.

Габаритом подвижного состава называется предельное поперечное очертание, в котором, не выходя наружу, должен помещаться подвижной состав.

Между габаритом подвижного состава и габаритом приближения строений предусмотрено свободное пространство, предназначенное для смещений подвижного состава и создания зоны безопасности для обслуживающего персонала. На кривых участках пути габариты приближения строений увеличиваются.

Тип рельсов определяется массой 1 м рельса. Для нормальной колеи применяются рельсы Р75, Р65. Р50 и Р43, для узкой - Р24. Р18 (цифры 75 и т. д. - масса 1 погонного метра рельса)

Строение ж/д пути.

Строение ж/д пути является сложным инженерным сооружением и состоит из верхнего и нижнего строения.

К нижнему строению относятся земляное полотно и искусственные сооружения (мосты, путеводы, эстакады, тоннели,трубы), которые являются основанием железнодорожного пути и от его качества зависит состояние всего пути в целом

Для обеспечения устойчивости полотна и быстрого отвода поверхностных вод земляное полотно выполняется на горизонтальных участках в виде насыпей (рис II. 4 а из кн. Андреева), выемок (рис б), нулевых мест (рис в), а на наклонных - в виде полунасыпей (рис. г) полувыемок (рис д) и полунасыпей - полувыемок (рис. е).

Место размещения верхнего строения пути называется основной транспортной площадкой полотна. Пересечения основной площадки с откосами насыпи называются бровками земляного полотна. По ним отчисляются отметки продольного профиля пути. На продольном профиле даются черные (земля) и красные (железнодорожный путь) отметки, уклоны, ситуационный план, пикеты и план трассы (рис. II. 5 из кн. Андреева). Продольные и поперечные профили дают возможность определить объем земляных работ для сооружения железнодорожного пути.

Для карьерных путей характерными являются выездные траншеи, при отвалообразовании сооружаются насыпи. При отработке уступов транспортные площадки выполняются в виде полунасыпей.

На карьере используются одноколейные, двухколейные и реже многоколейные пути. Для однопутной и двухпутной линий минимальная ширина транспортной площадки составляет 5,5 и 9,6 м соответственно. При двухпутной линии расстояние между продольными осями путей принимается равным: нормальное - 5,3 м и наименьшее допустимое - 4,8 м.

Крутизна откосов измеряется отношением высоты откоса к заложению, т.е. тангенсом угла наклона откоса к горизонту.

Крутизна откосов насыпей высотой до 10 м принимается равной 1 : 1,5, а при большей высоте уменьшается до 1 : 1, 75 и 1: 2, в зависимости от рода грунта и места нахождения насыпи (например, на болоте). Откосы сухих сыпучих грунтов имеют свойства сползать. Сползание происходит по правильным плоскостям (рис. на доске). По этому для обеспечения безопасности выполняют расчеты угла наклона линии сползания. Кроме этого определяется коэффициент устойчивости k. Для земляного полотна откоса коэффициент устойчивости не должен быть меньше 1,25. Практические расчеты откосов обычно производят графическим методом, основанным на физических предпосылках: сил сцепления, сил трения, сил давления, угла внутреннего трения и др.

Верхнее строение ж/д пути состоит из рельсов, шпал и балластного слоя (рис. 7. 1из Хохр.). Конструкция верхнего строения зависит от грузооборота, давления на ось подвижного состава и скорости движения. Скорость движения на стационарных и временных путях составляет соответственно 30 - 40 и 15 - 20 км/ч.

Рельсы являются направляющими для колес подвижного состава, воспринимающими и передающими давление от них на шпалы.

На карьерных путях применяются широкоподошвенные рельсы, так как рельс с такой подошвой обладает большей устойчивостью. Ширина подошвы составляет 0,8 - 0,9 высоты рельсы. Длина рельса принята для нормальной колеи 12,5 и 25 м, для узкой колеи 7 и 8 м. При длине рельсов 25 м число стыков уменьшается, что улучшает взаимодействие пути и состава.

Шпалы необходимы для соединения рельсовых ниток в жесткую единую конструкцию (колею) и передачи давления подвижного состава на балласт. Для скрепления рельсов со шпалами применяют подкладки и крепящие элементы (костыли, болты, шурупы). Подкладки передают давление от рельсов к шпалам (рис.II.8 из Андр.).

Для самоцентрирования с помощью клиновых подкладок рельсам придается уклон до 1 : 20 внутрь колеи, что совпадает с конусностью колес. Самоцентрирование обеспечивается тем, что при заносе вагона в сторону одно колесо полуската набегает на больший диаметр, а другое на меньший и вагон занимает нормальное положение. Крепление рельсов наиболее надежное - болтовое и обеспечивает более плотное прижатие рельсов к шпалам. При переукладки забойных и отвальных путей рельсов, костыли выдергиваются.

Стыки в настоящее время, взамен плоских, стыки соединяются двухголовными накладками. На стыках оставляют температурный зазор. При применении электротяги рельсы выполняют функцию обратного провода. В этом случае концы рельсов соединяют медным тросом, зажатым в манжетах, приваренных к рельсам или присоединенных с помощью болтов (для передвижных путей).

Для предотвращения продольного смещения рельсов, возникающих под действием касательных сил, особенно заметного на спусках при торможении составов, применяют противоугоны.

Прочность и устойчивость пути определяется числом шпал на 1 км. Обычно на 1 км расход шпал составляет до 2000. Деревянные шпалы по ГОСТу выпускают трех типов, отличающихся толщиной (18, 16, 15 см). Длина шпал для всех типов 270 см. В последнее время выпускаю струнобетонные шпалы, с предварительно-напряженной арматурой из стальных проволок диаметром 2,6 или 3 мм.

Балласт представляет собой упругую подушку из щебня или гравия, на которую укладываются пути и которая равномерно распределяет давление и смягчает удары от подвижного состава. Для нормальной колеи толщина балластного слоя колеблется от 25 до 40 см. на постоянных путях и от 15 до 25 см на передвижных путях. Щебень представляет дробленую горную породу фракциями от 20 до 80 мм с хорошей водоотдачей. Например, гранита.

Верхнее строение пути рассчитывают на прочность. Методики расчетов приведены в справочных материалах.

Закругления железнодорожного пути

Основными параметрами закруглений ж/д пути являются угол поворота альфа, радиус R и тангенс угла альфа на два (рис. II.10 из андр.). Путь от прямолинейного участка переходит к закруглению постепенно через переходные кривые. На кривых участках пути под действием центробежной силы появляется опрокидывающий момент, вызывающий неравномерное давление колес подвижного состава на рельсы (перегрузка наружного рельса). Поэтому, для уменьшения нагрузки наружный рельс устанавливается с возвышением относительно внутреннего. Это также облегчает прохождение состава криволинейного участка. Возвышение не должно превышать 150 мм для нормальной колеи и 40 мм для узкой колеи. Возвышение определяется расчетным путем по специальной методике, которая приводится в справочниках. Кроме того, для возможности прохождения составов на кривых участках пути производится уширение колеи от 6 до 29 мм, в зависимости от радиуса закруглений.

Минимальная величина радиуса кривых зависит от жесткой базы подвижного состава и от скорости движения составов. Минимальный радиус кривых на стационарных путях 200 м, на передвижных - 100 м.

Уклоны ж/д пути

Величина уклона рельсового пути i есть тангенс угла наклона пути, т.е. отношение разности отметок h к горизонтальной проекции участка пути. Так например, при h = 35 м и l = 1000 м

i = tga = h/l = 35/1000 = 0,035.

Так как обозначение уклонов десятичными дробями неудобно, то их обозначают числом тысячных (умножают на 1000). Так уклон i = 0,035 обозначают i = 35 %о .

Для тяговых расчетов решающее значение имеет руководящий уклон iР, который является наиболее затяжным уклоном пути (обычно подъемом пути из выездной траншеи). По правилам технической эксплуатации величина руководящего уклона не должна превышать при электровозной и тепловозной тяге 40 %о.

Соединение рельсовых путей

Соединение рельсовых путей осуществляется в карьерах на раздельных пунктах (постах, разъездах и станциях) и на съездах. Съезды обычно устраиваются в карьерах для того, чтобы составы при необходимости могли переходить с одного пути на другой (рис II.12 из андр.). Съезды бывают правые и левые по отношению к направлению движения. Комбинация нескольких съездов образует путевой треугольник и стрелочную улицу, которая применяется на ж/д карьерных станциях и обычно располагается под углом б крестовины стрелочного перевода (рис.II 12 в).

Основным элементом, посредством которого осуществляется соединение ж/д путей, является стрелочный перевод.

Стрелочный перевод приведен на рис. II. 13 и состоит:

1 - крестовина с сердечником (на рис. закрашен);

2 - рамные рельсы;

3 - переводная кривая;

4 - остряки (перья), посредством которых переводят стрелку;

5 - контррельсы для удерживания реборд колес заданном направлении;

6 - мертвое пространство;

7 - предельный столбик для контроля остановки локомотива, при разъезде с встречным составом;

8 - электропривод.

Основной параметр стрелочного перевода - угол, под которым пересекаются грани сердечника крестовины. Маркой крестовины называется отношение основания сердечника к его высоте:

М = 2 tga/2 ? tga.

На карьерном пути применяют крестовины марки 1 : 9,и 1 : 11.

При М = 1 : 9 получается выигрыш в сокращении длины стрелочного перевода (LП = 28 м) и проигрыш в условиях прохождения составом стрелочного перевода (увеличивается возможность схода состава с рельсов), а при М = 1 : 11 длина стрелочного перевода увеличивается (LП = 32 м), но безопасность прохождения состава возрастает.

Подвижной состав

Основной характеристикой ж/д транспорта является грузооборот, то есть количество груза в тоннах или кубических метрах, перевозимого в единицу времени. Грузооборот карьера складывается из грузооборота пустых пород, полезного ископаемого и материалов.

Как вид ж/д транспорт представляет собой поезда, перемещающиеся по рельсовому пути. Принцип его работы заключается в перемещении горной породы в гондолах, хопперах и думпкарах из забоев к месту разгрузки электровозами или тепловозами. Гондолы обычно используются для перевозки мягких полезных ископаемых. В последнее время гондолы выпускаются как цельнометаллические из стальных штампованных листов. Раньше выпускались с деревянной обшивкой на металлическом каркасе.

Хопперы предназначены для транспортирования главным образом балласта или угля. Они представляют собой полувагоны с наклонными торцевыми стенками, напоминающими по внешнему виду бункеры. Разгрузка хоппера производится через механизированные люки, расположенные в седлообразном дне. Для вспомогательных целей используются платформы, которые состоят из ходовой рамы с настилом. Для доставки особо крупного оборудования используются мощные специальные многоосные платформы - транспортеры. Для перевозки рабочих используются крытые пассажирские вагоны.

Наиболее распространенным типом вагона является думпкар грузоподъемностью 80 - 180 и больше т. Думпкар представляет собой полувагон с высотой бортов 1300 мм. От обычных полувагонов отличается наличием усиленных кузовов, рамы и механизма опрокидывания.

При погрузке объем перевозимого насыпного груза может превышать емкость вагона на 10 - 15 % (погрузка "с шапкой").

Степень использования грузоподъемности п/вагона и его емкости зависит от плотности перевозимой породы.

Масса перевозимого груза в п/вагоне, т определяется из выражения

QВ = ЕВгНkЗ,

где ЕВ - емкость п/вагона, м3; гН - плотность насыпной породы в п/вагоне, т/м3 ; kЗ - коэффициент загрузки вагона.

Экономичность перевозок зависит от коэффициента тары, определяемого отношением массы вагона к его грузоподъемности. Чем меньше коэффициент тары, тем экономичней перевозки.

Часть общей массы вагона (тара и полезная масса), приходящаяся на каждую ось, характеризует нагрузку на ось, которая составляет от 220 до 300 кН и определяет требования к строению верхнего пути.

В качестве локомотивов на карьерах применяют в основном электровозы, реже тепловозы. Тепловозы используются промышленного назначения.

Электровоз, в отличии от обычных имеет специальную конструкцию, способную обеспечить эффективную работу ж/д транспорта на карьерах с большой интенсивностью движения, сложностью трасс с малыми радиусами закруглений, большими подъемами, большой грузоподъемностью составов и неблагоприятными климатическими условиями.

Основной характеристикой является сцепной вес - это вес, отнесенный к приводным осям. Для увеличения сцепного веса локомотивов, а следовательно, и грузоподъемности поезда специально для карьеров сконструированы тяговые агрегаты, состоящие из электровоза и одного или двух моторных думпкаров, которые включаются в состав поезда.

Питание электровозов осуществляется от контактной сети (троллеи) через токоприемники (пантографы), В местах погрузки горной массы в забоях троллея располагается сбоку от ж/д пути, поэтому электровозы оборудуются дополнительными боковыми токоприемниками. Напряжение постоянного ока 1500 - 3000 В обеспечивается карьерной преобразовательной подстанцией, располагаемой на поверхности.

Чтобы исключить трудности эксплуатации контактной сети на рабочей площадке и на отвале, тяговый агрегат имеет небольшую дизель-генераторную установку, которой достаточно, чтобы перемещать состав по забойным горизонтальным путям с небольшой скоростью. Технические характеристики подвижного состава приведены в справочной литературе.

Локомотивы характеризуются сцепным весом, силой тяги, мощностью, давлением на ось и проходимостью по кривым.

Сцепным весом РСЦ, локомотива называется часть его расчетного веса РР, приходящаяся на ведущие оси.

У электровозов и тепловозов обычно все оси ведущие, т. е. РСЦ = РР.

Сила тяги F ( в Кн) и мощность локомотива NЛ (в кВТ) находится в прямо пропорциональной зависимости

NЛ = Fv/367,

где v - скорость движения. км/ч.

Максимальная сила тяги (в кН) по условиям сцепления колес с рельсами ограничивается условием

FСЦ = 10 РСЦц,

где РСЦ - сцепной вес локомотива, кН; ц - коэффициент сцепления движущихся колес с рельсами (обычно равен 0,18 - 0,34).

Схемы развития железнодорожных путей на карьерах

На карьерах протяженность железнодорожных путей достигает многих десятков, а иногда и сотен километров.

Карьерные ж/д пути подразделяются на

1, 7 - забойные и отвальные временные пути, периодически перемещаемые по мере продвигания фронта работ;

2 - соединительные пути, связывающие забойные и отвальные пути с постоянными путями в капитальных траншеях и на поверхности;

3 - пути капитальных траншей и съездов, связывающие рабочие горизонты в карьере с путями на поверхности;

4 - откаточные, главные цеховые и хозяйственные пути на поверхности;

5 - магистральные пути, соединяющие карьер с путями МПС;

6 - раздельные пункты (железнодорожный путь по длине делится на участки, которые называют перегонами, а пункты, ограничивающие перегоны, называются раздельными).

К раздельным пунктам относятся станции, разъезды и посты.

Пост - это раздельный пункт, не имеющий путевого развития и предназначенный для регулирования на прилегающем перегоне движение поездов путем их остановки или пропуска. Согласно правилам на одном перегоне может находиться только один состав (поезд). Разделение больших перегонов постами на более короткие перегоны обеспечивает возможность одновременного движения большего числа поездов, что ведет ук увеличению пропускной способности пути. Обычно посты располагают на подходах к карьеру или отвалу, а также в пунктах примыкания забойных дорог к стационарным. При автоблокировке посты заменяют проходными автоматическими светофорами.

Разъезд (см. схему) предназначен для скрещивания (встречи), обгона и обмена поездов. Располагается он в непосредственной близости от карьера или отвала. При значительной длине перегона разъезды устраиваются и для увеличения пропускной способности пути. В простейшем случае разъезд, кроме главного пути, имеет один приемно-отправочный путь. Длина разъезда (в м) определяется из выражения lP = lП + 2lО + 15, где, lП - длина поезда, lО - расстояние о начала стрелочного перевода до предельного столбика, м; 15 - расстояние, учитывающее неточность установки поезда, м.

Станция - это раздельный пункт, имеющий сложное путевое развитие и предназначенное для обгона, скрещивания, приема и отправления поездов, маневровой работы, технического осмотра и мелкого ремонта, экипировки локомотивов, формирования и расформирования поездов. На станциях обычно располагаются диспетчерские посты, где осуществляется управление движением поездов от забоев до мест разгрузки.

Эффективное использование горного и транспортного оборудования в определенной степени зависит от схемы развития путей и организации обменных операций на уступах. Эксплуатационная производительность экскаватора в значительной степени зависит от их использования во времени, которое характеризуется коэффициентом обеспечения забоя порожними составами

з = tП/tП + tО ,

где tП - время погрузки состава, мин; tО - время обмена составами, мин.

Путевая схема должна быть простой, иметь минимальное число путей и стрелочных переводов и учитывать специфику ведения буровых работ.

В зависимости от числа транспортных выходов с уступа движение поездов в его пределах может быть организовано по маятниковой - тупиковой (один выход) и поточной - сквозной (два выхода) схемам. Сквозные схемы увеличивают производительность как погрузочного, так и транспортного оборудовании, однако их применение требует дополнительного строительства транспортных коммуникаций и затруднено на нижних горизонтах глубоких карьерах.

Производительность ж/д транспорта

Техническая производительность локомотивосостава (т/ч) определяется из выражения

Qt = nGN,

где n - число вагонов в составе, G - грузоподъемность вагона, т; N - число рейсов в час.

Эксплуатационная производительность

QСМ = QtТkИ,

где - Т - длительность смены, ч; kИ - коэффициент использования локомотивосостава в течение смены (kИ = 1).

Количество рейсов в час зависит от продолжительности рейса. Продолжительность рейса (ч)

tP = (tґД + tґґД) + tП+ tО + tP,

где tґД - время движения груженого поезда, ч; tґґД - время движения порожнего поезда, ч; tП - время погрузки состава, ч; tО - продолжительность обмена поездов, ч; tP, - время разгрузки поезда, ч.

Число рейсов всех локомотивсоставов в сутки определяется из выражения

NР = kН.Р.QГ.О./(nG),

где kН.Р. = 1,1 - 1,2 - коэффициент неравномерности работы транспорта; QГ.О. - грузооборот карьера в сутки, т

Число рейсов одного локомотива в сутки NґР = ТС/tР, где ТС - продолжительность работы ж/д транспорта в сутки, ч; tР - продолжительность одного рейса, ч.

Необходимое число в работе локомсоставов определяется из выражения

NС = kґР. NР/NґР,

вагонов

nNС = kґґP (kН.Р. QГ.О tP/GTC),

где k - коэффициенты резерва соответственно локомотива и вагона (1,1 - 1,2).

При длине грузопотока на карьере 6 - 10 км каждый экскаватор обычно обслуживает 2 локомотивсостава при грузоподъемности поезда 300 - 500 т и производительности локомотивсостава 1300 - 3000 м3 в сутки.

Пропускная способность карьерных путей, сигнализация и блокировка

Производительность ж/д транспорта зависит от пропускной способности карьерных путей, под которой понимается наибольшее число поездов, пропущенных по ограничивающему перегону в единицу времени.

Ограничивающим называется перегон, требующий наибольшего времени прохождения поезда из-за наиболее тяжелого профиля пути, плана или имеющий наибольшую длину. В большинстве случаев ограничивающим перегоном является путь в капитальной траншее.

Пропускная способность ограничивающего перегона зависит от количеств путей на перегоне, времени занятия перегона и способа связи между раздельными пунктами.

Для однопутной линии пропускная способность ограничивающего перегона составляет

N = TC/(LП/VП + LП/VГ +2ф),

где TC - ТС - продолжительность работы ж/д транспорта в сутки, ч; LП - длина перегона, км; VП ,VГ скорость порожнего и груженого состава, км/ч; ф - время затрачиваемое на связь между обменными пунктами. Из формулы видно, что пропускная способность перегона повышается при уменьшении его длины, увеличении скорости движения в грузовом и пороженем направлениях, а также сокращения времени, затрачиваемого на связь между обменными пунктами.

До недавнего времени существовали три вида связи между различными пунктами: телефонная, жезловая и автоматическая. Сейчас развивается радиосвязь. На богатых карьерах используют корпоративную, например сотовые телефоны внутри предприятия. При телефонной связи на следующий перегон путь открывается после получения телефонного сообщения, что идущий впереди состав прошел следующий раздельный пункт и освободил перегон. На эту связь при однопутном перегоне затрачивается 4 - 6 мин, при двухпутном 3 - 4 мин.

При жезловой связи машинист передает жезл (ключ) дежурному раздельного поста, который вставляет его в автомат, открывающий перегон. А машинисту вручается ключ (жезл) от следующего перегона. Операция передачи занимает 3 - 4 мин при однопутном и 2 - 3 мин при двухпутном.

Полная автоматическая связь и блокировка перегонов предусматривает автоматическую передачу сигналов от обменного пункта к предыдущему для открытия перегона и экстренное автоматическое торможение поезда, если он проедет запрещающий красный сигнал светофора. Автоматическая сигнализация и блокировка в настоящее время осуществляется централизованно и сокращенно называется СЦБ. Система СЦБ выводится на пульт железнодорожного диспетчера. При автоматической СЦБ на карьерах применяется двух и трехзначная система сигнализации. Двухзначная система с применением красного и зеленого огня обеспечивает большую частоту движения поездов, т.е. большую производительность ж/д транспорта. Участок пути разбивается на блоки, в конце которого устанавливается красно-зеленый светофор. Длина блока принимается не менее тормозного пути ? 300 м.

При трехзначной системе сигнализации расстояние между движущимися поездами равно двум или трем блок-участкам, т.е машинист, проезжая зеленый сигнал, видит впереди зеленый или желтый сигнал. Помимо СЦБ каждый локомотив имеет радиосвязь с центральным пунктом транспортного диспетчера и дежурным раздельных пунктов, для чего используют радиостанции, позволяющие иметь надежную связь в радиусе 10 км.

Путевые работы на карьере при ж/д транспорте

К путевым работам относятся: возведение и планировка земляного полотна; сборка рельсо-шпальной решетки; укладка и перемещение путей; балластировка путей и очистка шпальных ящиков; выравнивание, рихтовка, текущее содержание и ремонт пути; вспомогательные работы, связанные с монтажом, переносом и текущим содержанием контактной сети.

Возведение и планировка земляного полотна путей на уступах осуществляется в процессе основной работы выемочными и отвальными машинами по маркшейдерским пикетам. При подготовке трассы путей экскаваторы подсыпают земляное полотно, выравнивают его. Нарезают кюветы и т. д. окончательную планировку осуществляют бульдозерами.

Сборка и ремонт рельсо-шпальных решеток на карьерах часто выполняется непосредственно на трассе пути. На крупных карьерах создаются централизованные звеносборочные площадки и базы, где производится разборка звеньев, ремонт путевых материалов, сборка звеньев и стрелочных переводов с использованием механизации трудоемких работ.

Перемещение путей большой и трудоемкий процесс. В среднем на 100 тыс. м3 породы, разрабатываемой в карьере и разгружаемых в отвалах, перемещается соответственно 0,8 -1 км и 0,4 - 0,6 км путей.

Различают два способа перемещения временных путей на новую трассу.

1. Передвижку без разборки.

2. Переукладку (пернос) пути отдельными звенями.

В первом случае используют Турнодозер. Это колесный или гусеничный трактор, оснащенный крановой стрелой со специальным устройством для захвата рельсы. Рельсозахват накладывают на головку рельса и турнодозер поднимает участок пути, затем смещается на разовый шаг передвижки и двигаясь вдоль пути по челноковой схеме перемещает путь на новое место. Затем производится ремонт полотна и рихтовка путей.

Укладка рельсо-шпальных решеток на карьерах чаще всего производится краном с платформы. Используются рельсоукладчики для укладки отдельных элементов звеньев, а также путеукладочные поезда.

Балластировка ж/д путей включает: доставку и разгрузку балласта, разравнивание балластного слоя, подбивку и подштопку шпал, рихтовку и выправку пути (см. сх.).

Перевозка горной массы автомобильным транспортом

Автодороги в карьере и их эксплуатация. По характеру перевозимого груза автодороги в карьере разделяются на производственные и хозяйственные.

Производственные предназначены для перевозки вскрышных пород и полезного ископаемого, хозяйственные для перевозки хозяйственных и вспомогательных грузов.

Производственные автомобильные дороги карьера существенно отличаются от дорог общего пользования большими нагрузками, постоянным грузопотоком, высокой интенсивностью движения.

Производственные дороги карьера делятся на стационарные и временные.

Стационарные автодороги сооружаются в капитальных траншеях, на поверхности и на соединительных транспортных бермах на длительный срок, имеют дорожное покрытие и двухполосное движение.

Временные дороги, сооружаются на уступах и на отвалах, периодически перемещаются вслед за продвиганием фронта работ и, как правило, не имеют дорожного покрытия.

Автомобильные дороги состоят из земляного полотна с искусственными сооружениями и проезжей части, расположенной на его верхней площадке (Рис. III.6 из Андр.).

Проезжей частью дороги называют часть верхней площадки земляного полотна, по которой в нормальных условиях происходит движение. Две боковые полосы, расположенные между проезжей частью и бровками земляного полотна, называют обочинами. Обочины служат для упора проезжей части дороги, для предохранения ее краев от разрушения, а также для складирования строительных материалов при ремонте дороги. В некоторых случаях обочину используют для обгона и разъезда автомобилей, для временной стоянки и ремонта.

По сторонам земляного полотна устраиваются канавы или кюветы, имеющие треугольное или трапециевидное сечение и служащее для отвода воды. Если кюветы отодвинуты от земляного полотна, то полосу земли между кюветами и откосами называется бермой.

Ширина проезжей части автодорог зависит от габарита подвижного состава, скорости и числа полос движения (рис III.7).

Для однополосного движения : П1 = с + 2у,

Для встречного движения двухполосного движения: П1 = с + а + 2у + 2х, где х = у = 0,5 + 0,005 V, м.

На кривых участках пути проезжая часть дороги выполняется с уширением равным

b = l2/R + 0,1V/R-2, где l - колесная база автомобиля, м; R - радиус кривой по осям дороги, м; V - скорость движения, км/ч.

Дорожная одежда (рис. III. 8) выполняется в один или несколько конструктивных слоев из различных материалов. Для нормальной эксплуатации подвижного состава дорожная одежда должна иметь следующие качества:

- прочность, выражающуюся в отсутствии просадок и высоком сопротивлении износу;

- ровность, необходимую для обеспечения движения без ударов и колебаний автомобиля и с минимальным сопротивлением движению;

- шероховатость поверхности, обеспечивающую необходимое сцепление колеса с поверхностью качения.

Многослойная дорожная одежда устраивается, как правило, на стационарных (постоянных) дорогах и состоит из трех конструктивных слоев, располагающихся по принципу убывания их прочности в соответствии с уменьшением напряжений по глубине.

1. Покрытие - верхний слой, который может в свою очередь состоять из слоя износа, периодически возобновляемого по мере истирания, и основного слоя, определяющего эксплуатационные свойства покрытия. Верхний слой обычно состоит из асфальтобетона или щебня и гравия, обработанный черными вяжущими материалами. Например, битумом.

2. Основание - несущая часть дорожной одежды, обеспечивающая совместно с покрытием передачу нагрузок на подстилающий слой или непосредственно на грунт земляного полотна. Основание может состоять из нескольких слоев, прочность которых книзу уменьшается, а водопроницаемость повышается. Материалами служат щебень, грунтощебень, гравий, обработанный вяжущими материалами.

3. Дополнительный слой основания - конструктивный нижний слой дорожной одежды, выполняющий наряду с передачей нагрузок на земляное полотно также функции морозозащитного, дренирующего, выравнивающего и других слоев. Материалами служит крупнозернистый песок, гравелистые грунты, раздробленная горная порода и другие местные материалы.

На временных забойных и отвальных дорогах устраивается обычно однослойная дорожная одежда из выровненной горной массы с подсыпкой щебеночного или гравийного материала.

В течение всего периода эксплуатации, на дорогах, по мере износа, выполняются ремонтные работы, регулярная подсыпка, особенно в зимний период на скользких съездах. Для чего на карьерах используется специальная техника: бульдозеры, посыпочные машины, автогрейдеры и другая техника. В летний период дороги в обязательном порядке поливаются водой из поливочной машины.

Существуют следующие виды ремонтов: содержание дороги (сезонные работы по поддержанию их в рабочем состоянии); текущий ремонт (неотложные исправления и виде планово-предупредительных ремонтов); средний ремонт (производится один или два раза в год) и капитальный ремонт (работы по полному возмещению износа всех элементов и сооружений дороги, и доведение их до соответствующих СНиП).

Контролирует состояние дорог инженер по безопасности движения.

Подвижной состав

В качестве автомобильного транспорта на карьерах в основном используются тяжелые автосамосвалы, выпускаемые в Белоруссии и в других странах мира. Такие автосамосвалы рассчитаны на эксплуатацию в условиях карьера. Наиболее распространены автомобили Белорусского производства - БелАзы.

По конструктивному исполнению подвижной состав карьерного автотранспорта подразделяется на две основные группы - автосамосвалы и автопоезда, с применением двух типов трансмиссий: гидро- и электромеханическая.

Гидромеханическая трансмиссия применяется на автомобилях грузоподъемностью 27 - 80 т. Реже, на отдельных образцах 100 - 160 т.

Электромеханическая трансмиссия с использованием мотор-колесо применяется на автомобилях особо большой грузоподъемности.

С использованием электромеханической трансмиссии средства карьерного автотранспорта создаются в двух исполнениях.

1. В виде автономного автомобиля с дизельной установкой, вращающей генератор, который подает электроэнергию тяговым двигателям, приводящим автомобиль в движение.

2. В виде дизель-троллейвоза, тяговые двигатели которого на стационарных участках дороги получают энергопитание от контактной сети, на временных дорогах (в забоях, на отвалах) от дизель-генератора.

Автомобили изготовляются преимущественно двухосными с колесной формулой 4 х 2. Удельная мощность (т.е. мощность отнесенная к единице полной массы автомобиля) составляет 5 - 6 кВт/т. Удельный геометрический объем кузова составляет 2 - 2,5 м3 на 1 т грузоподъемности. При этом предусматривается возможность использования различной вместимости.

Дизель электровозы целесообразно использовать в карьерах (разрезах) с автомобильным транспортом глубиной от 100 до 300 м при трассах со значительной длиной стационарного участка, где монтируется контактная сеть. Доля стационарного участка трассы должна составлять не менее 50 - 60 % общей длины трассы.

Расчет карьерного автотранспорта и организация его работы

Число а/самосвалов, которое может эффективно использоваться в комплексе с одним экскаватором, определяется по формуле:

NP = TP/tП,

где TP - время рейса. Мин; tП - время погрузки автосамосвала, мин.

TP = tП + tДВ + tР + tМ,

tДВ , tР, tМ - время соответственно движения, разгрузки и маневров, мин.

tП = nKtЦ, где nK - число ковшей в, разгружаемых экскаватором в кузов автосамосвала; tЦ - продолжительность рабочего цикла экскаватора, мин.

Число ковшей определяется из выражения

nK = Vа/ЕkHkP,

где Vа - емкость кузова ав/самосвала, м3; Е - емкость ковша экскаватора, м3; - коэффициент наполнения ковша экскаватора, м3; kP - коэффициент разрыхления породы в экскаваторе.

Общее число рабочих а/самосвалов определяется по формуле

NP.а = kHWC/Па. см.nсм,

где - kH - коэффициент неравномерности работы (1, 1 - 1,5); WC - суточный грузооборот карьера, т; Па. см. - сменная производительность а\самосвала, т; nсм - число смен в сутки;

Па. см = qa kqTСМ.kB/TP, где kq - коэффициент использования грузоподъемности автосамосвала; TСМ - продолжительность смены, ч; TР - время рейса, ч; kB - коэффициент использования автосамосвала во времени (0.7 - 0,8).

Так как часть а/самосвалов постоянно находится в ремонте и проходит техническое обслуживание, то инвентарное число а/самосвалов принимают всегда больше, для чего в формулу в знаменатель вводится коэффициент технической готовности kТ.Г.. Обычно он равен 0,7 - 0,8. Техническая готовность а/самосвалов уменьшается по мере увеличения срока их эксплуатации.

Пропускная и провозная способности автодороги

При движении а/самосвалов в одном направлении часовая пропускная способность автодороги определяется по формуле

N = 60/tM = 1000V/kґHL,

где tM - интервал времени между машинами, мин; V - скорость движения, км/ч; kґH = 0,5 - 0,8 - коэффициент неравномерности движения; L - безопасное расстояние между следующими друг за другом а/самосвалами, м (не менее 50 м).

Организация работы а/транспорта. Дорожные условия эксплуатации автосамосвалов грузоподъемностью 27 - 40 т на большинстве рудных карьеров характеризуются следующими данными:

- средневзвешенным расстоянием транспортирования 1,8 - 2.3 км;

- средневзвешенным уклоном 3, - 4,5 %о;

- шириной проезжей части дорог 10 - 14 м;

- количеством поворотов на трассе 4 - 7,;

- среднетехнической скоростью движения 18 - 22 км/ч.

Эффективность использования а/транспорта на карьерах в значительной степени зависят от схемы подъезда автосамосвала к забою (см. схему) и установки его у экскаватора. В зависимости от способа вскрытия рабочих горизонтов, размеров рабочих площадок и условий работы экскаватора на схеме приведены возможные подъездов автотранспорта под погрузку: сквозной подъезд, подъезд с петлевым и тупиковым разворотом.

Автосамосвалы устанавливаются так, чтобы обеспечить минимальный угол поворота экскаватора (см. схему), что позволяет повысить его производительность.

Подъезд с тупиковым разворотом используют в стесненных условиях, когда невозможно осуществить петлевой разворот. При подъезде с тупиковым разворотом производительность автосамосвалов снижается на 10 - 15 %.

В зависимости от числа а/самосвалов, находящихся одновременно в забое, применяют одиночную или спаренную установку их под погрузку (см.сх). Спаренная установка автосамосвала обеспечивает более высокую производительность экскаваторов.

Рациональное отношение емкости кузова а/самосвала Vа к емкости ковша экскаватора Е находится в пределах 4 - 10.

Срок службы шин 25 - 40 тыс. км. Расход топлива на 100 км пробега а/самосвалом БелАЗ 540А составляет летом 155 - 175 л, зимой - 170 - 210 л.

Срок службы а/самосвалов до списания 5 - 6 лет, их пробег за это время составляет 180 - 220 тыс. км.

Средние показатели работы автосамосвалов БелАЗ 540А (на одну работающую машину): годовая выработка на 1 т грузоподъемности 10 - 16 тыс. т, среднесуточный пробег 180 - 240 км, коэффициент использования грузоподъемности 0,94 - 0,99.

Конвейерный транспорт

На карьерах наибольшее применение получили ленточные конвейеры.

Ленточный конвейер состоит из ленты, роликоопор, смонтированных на металлической конструкции, приводных барабанов и устройств для натяжения ленты. Натяжные устройства в свою очередь выпускаются двух видов: грузовые и автоматические натяжные устройства.

Параметры конвейера зависят от физико-механических свойств транспортируемых пород. Обычно размер кусков не превышает 500 мм. Скорость движения конвейерной ленты может составлять 1,5 - 6,0 м/сек. Допустимый угол подъема конвейера может достигать 20о. Длина става конвейера с одним приводом может достигать 1500 м.

В настоящее время выпускают специальные конвейеры, способные транспортировать скальные породы с размером куска до 1000 мм. Скорость движения ленты таких конвейеров 1,5 м/сек, угол установки 18о, производительность 1500 т/ч.

Производительность конвейеров

Обычно в расчетах используют часовую техническую производительность, которая определяется по следующей формуле:

ПК.ТЕХ. = 3600FVkЗ,

где - F - площадь поперечного сечения навала породы, размещенной на ленте, м2; V - скорость движения конвейерной ленты, м/с; kЗ - коэффициент загрузки ленты (0,8 - 1,0).

Площадь поперечного сечения (в м2) размещенного на ленте навала породы определяются по формуле

F = BkНkПР.(0,9В - 0,05)2,

где B - ширина конвейерной ленты, м; kН - коэффициент учитывающий угол наклона ленты; kПР - коэффициент учитывающий конструкцию роликоопоры (для однороликовой опоры 0,13 - 0, 17). Значения коэффициента kН характеризуются углом наклона и имеют значения от 0,85 до 1.

Схемы размещения конвейерного транспорта могут принимать различные варианты. По назначению и месту расположения в карьере конвейерный транспорт различают на забойный, сборочный, подъемный, магистральный и отвальный. Забойный размещают в забое в сочетании с выемочной машиной. (рисую схему на доске). Сборный собирает груза из забоев. Подъемный - поднимает груз на поверхность и магистральный транспортирует потребителю. Отвальный транспортирует на отвалообразователь. Для перегрузки используются перегрузочные пункты или перегружатели.

Размещено на Allbest.ru

...