Розробка заходів по зменшенню витрат палива кар’єрним автосамоскидам в умовах ПРАТ "Інгулецький ГЗК"

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Умови експлуатації кар'єрних самоскидів ПРАТ «Інгулецький ГЗК»

Транспортування гірничорудної маси в кар'єрах є найважливішою ланкою єдиного технологічного процесу видобутку корисних копалин. Основним видом технологічного транспорту, що застосовується в процесі транспортування гірської руди при видобутку корисних копалин відкритим способом, є автомобільний кар'єрний самоскидний транспорт. Автомобільний кар'єрний транспорт отримав широке поширення на відкритих розробках гірничодобувних галузей у всьому світі. Застосування автотранспорту в гірничій справі підтверджує його високі техніко-економічні показники при використанні в складних умовах: глибоке або складне залягання корисних копалин, розробка родовищ з обмеженими запасами (при обмеженні розмірів в плані до 2,5 км) або малим терміном експлуатації. За оцінками фахівців, автотранспорт раціонально використовувати в кар'єрах з невеликими обсягами виробництва (приблизно 50...90 млн. т/рік) при відстані транспортування вантажів 3...5 км. Основу автомобільного кар'єрного транспорту складають самоскиди. Самоскиди мають безсумнівні переваги перед конвеєрним транспортом в умовах транспортування гірських порід з різними фізико-механічними властивостями. Використання автосамоскидів, на відміну, наприклад, від залізничного транспорту, що забезпечує спрощення процесу отвалообразования, є можливість пересуватися щодо крутим (4...5° або 8...10°) підйомам автомобільних доріг, що дозволяє скорочувати довжину транспортних комунікацій.

Основні недоліки автотранспорту - це циклічність (як наслідок наявність порожніх пробігів), залежність від стану доріг, зниження продуктивності в сезон дощів, в ожеледицю, снігопад, забруднення атмосфери відпрацьованими газами, високі енергоємність та експлуатаційні витрати. В сучасних ринкових умовах діяльність будь-якого підприємства націлена приносити прибуток, яка визначається співвідношенням доходів, одержуваних при виконанні заданих обсягів перевезень гірської маси, і витрат на її транспортування. Тому однією з головних задач є задача підвищення ефективності транспортного процесу, яка дозволяє насамперед скоротити витрати підприємства і, як наслідок, підвищити його прибуток.

Підвищення ефективності транспортного процесу на автомобільному кар'єрному транспорті можна здійснювати такими шляхами:

- впровадженням нових моделей кар'єрних самоскидів особливо великої вантажопідйомності і вдосконаленням їх конструкції за рахунок усунення недоліків, виявлених в процесі експлуатації; - дослідженням зміни показників роботи кар'єрних самоскидів протягом строку їх експлуатації в певних умовах і раціоналізацією системи діагностування, технічного обслуговування і ремонту;

- вивченням режимів роботи і руху автосамоскидів з метою їх оптимізації та інтенсифікації в різних умовах експлуатації на основі ефективного визначення потреби в рухомому складі та раціонального розподілу його за маршрутами.

Підвищення інтенсивності експлуатації кар'єрних автосамоскидів і оптимізація потреби в їх кількості з урахуванням впливу багатьох експлуатаційних факторів дозволять отримати економічний ефект при мінімальних капітальних вкладеннях. Фактори, що впливають на формування умов експлуатації кар'єрного транспорту, діляться на дві групи:

1) фактори, які впливають на транспортний процес; 2) фактори, практично не впливають на процес перевезення вантажів.

До факторів, що робить істотний вплив на транспортний процес, належать гірничотехнічні, технологічні, дорожньо-транспортні, кліматичні.

Кліматичні умови району: температурні характеристики по сезонах року, величина опадів у рідкій і твердій фазах, максимальна швидкість вітру, кількість днів з швидкістю вітру більше 15 м/с, кількість днів з туманами, хуртовинами та ожеледицею. Кліматичні умови впливають на ресурси автосамоскидів, швидкісні режими руху та режими роботи.

Гірничотехнічні умови: прийнята у проекті схема транспортних комунікацій, середня відстань транспортування по кожному горизонту, робочій зоні та в цілому за кар'єру (за умови застосування автотранспорту до кінця відпрацювання родовища), висота підйому і спуску вантажу в межах робочої зони між навантажувальними та приймальними пунктами; фізико-механічні властивості перевозяться корисних копалин і розкривних порід - щільність в цілику і в розпушеному стані, коефіцієнт розпушення в забої, в ковші екскаватора і в кузові автосамоскида, кут природного укосу, вологість, схильність до злежування і прилипання до днища та стінок кузова транспортних засобів, гранулометричний склад, міцність, освіченість.

Дорожні умови: тип дорожніх покриттів на різних дорожніх ділянках, що визначає величину опору коченню коліс автосамоскидів, величина поздовжніх і поперечних ухилів на кожному елементі траси, радіуси поворотів, число поворотів, що припадають на 1 км траси, умови формування вантажопотоку (однополосное зустрічний рух, однополосное кільцевий рух, двох (трьох) смугове зустрічний рух). Схеми руху автотранспорту визначаються горнотехническими умов розробки родовища та напрямком транспортування корисних копалин і розкривних порід. Зв'язок робочих горизонтів з поверхнею може здійснюватися прямими, спіральними, петльовими з'їздами та їх комбінацією.

Режим роботи кар'єру і транспорту: число робочих днів (змін) у році, число змін у добу, тривалість зміни в годинах, перерви між змінами, кількість днів простоїв транспорту за кліматичними умовами. Ці дані дозволяють визначити робочий річний фонд часу екскаваторів, автосамоскидів та інших машин, розрахувати величину часового, змінного, добового вантажопотоку корисних копалин і розкривних порід. Економічні дані: вартість обладнання, транспортних комунікацій, гаражного господарства, вартість їх утримання та обслуговування, трудомісткість вантажно-транспортного і допоміжних процесів, зарплата основного та обслуговуючого персоналу, вартість паливно-мастильних матеріалів, шин тощо.

Всі перераховані фактори залежно від можливості управління ними з боку підприємства можна розділити на дві групи:

1. Не залежать від організації роботи кар'єра: кліматичні та географічні умови, фізико-механічні властивості розроблюваних порід, висота кар'єра над рівнем моря, напрямок руху з вантажем.

2. Змінні шляхом проведення різних організаційних заходів видобувними і транспортними організаціями: стан і якість доріг, оснащеність і потужність виробничо-технічної бази кар'єра і автотранспортного підприємства, режим роботи екскаваторів і автосамоскидів, організація навантаження і розвантаження машин, співвідношення екскаваторів і автосамоскидів, ступінь зносу навантажувальних і транспортних машин.

Проблема надійності складних технічних систем продовжує залишатися проблемою номер один у сфері техногенної діяльності людини і, незважаючи на значне просування вперед у теорії і практиці в цій сфері в останні десятиліття, актуальність її залишається надзвичайно високою через значного ускладнення технічних систем і що пред'являються до них вимог як по ефективності функціонування, так і безпеки експлуатації, з імовірністю виникнення техногенних катастрофа можуть спричинити за собою істотні порушення екології навколишнього середовища.

Система кар'єрного автотранспорту - це одна з найбільш складних і динамічних технічних систем гірничого виробництва, від надійного функціонування якої залежить не тільки робота самого гірничого підприємства, але й суміжних виробництв - збагачувальних фабрик, перевантажувальних пунктів та ін.

Враховуючи суттєву складову в економіці народного господарства країни гірничодобувної промисловості і те, що значна частка її зосереджена у віддалених регіонах, при інтенсивному залученні в відпрацювання родовищ корисних копалин кар'єрний автотранспорт буде на найближчі 20-30 років залишатися одним з найбільш перспективних.

Ці особливості полягають у наступному:

- безперервний (дво -, тризмінний) режим роботи автосамоскидів; складний профіль автомобільних доріг (спуски та підйоми з великими поздовжніми ухилами - величина середньозваженого ухилу досягає 6%, наявність серпантинів, затяжних поворотів тощо);

- переважний напрямок руху з вантажем на підйом; велика кількість тимчасових автомобільних доріг з щебеневим покриттям (до 85-90%), неякісний стан дорожнього полотна;

- постійне погіршення умов експлуатації, пов'язане з пониженням гірничих робіт до 18-20 м в рік, а у зоні реконструкції кар'єрів до 50-60м в рік;

- робота автосамоскидів в комплексі з потужними екскаваторами з ковшем місткістю до 20-25 м3 (навантажувачами), що призводить до многоцикловим динамічних навантажень на вузли автосамоскидів в процесі навантаження.

Наприклад, при терміні служби 450-500 тис. км і відстані транспортування близько 5 км в автосамоскид вантажопідйомністю 110-140 т за весь період експлуатації екскаватором ЕКГ-12,5 завантажується 150-180 тис. ковшів; великі габаритні розміри машин (до 11,6x5,5), що ускладнює формування виробничо-технічної бази та організацію технічного обслуговування і ремонту.

Для забезпечення конкурентоспроможності та підвищення ефективності експлуатації кар'єрних автосамоскидів порівняно з іншими горнотранспортними машинами, повної реалізації їх потенційних можливостей необхідно постійно оптимізувати транспортну систему «водій - автосамоскид - дорога - середовище». В даній роботі пропонується ряд конкретних організаційних, нормативних та проектних рішень, реалізація яких дозволить не менше ніж в 1,5-2,0 рази збільшити ефективність використання кар'єрних автосамоскидів. У гірничорудній промисловості отримав широке поширення відкритий (безшахтний) спосіб розробки родовищ, найбільш економічний, продуктивний і безпечний при видобутку корисних копалин. Для вивезення руди, розкривних порід з кар'єрів поряд із залізничним транспортом широко застосовується автомобільний, що обумовлено наступними його перевагами: високою мобільністю і маневреністю; меншими витратами на улаштування під'їзних шляхів; можливістю організації руху з великою інтенсивністю, вищою продуктивністю навантажувальних механізмів (екскаваторів).

Кар'єрні самоскиди призначені для транспортування розкривних порід і корисних копалин на відкритих гірничих розробках, а також ґрунту на будівництві, поза автомобільних доріг загального користування.

Відкритими гірничими роботами називається комплекс робіт, при якому усі виробничі процеси, необхідні для вилучення корисних копалин з надр землі, відбуваються на поверхні.

В результаті виробництва відкритих гірничих робіт в земній корі утворюються відкриті гірські виробітки, які, на відміну від підземних, примикають безпосередньо до земної поверхні і тому мають незамкнутий контур поперечного перерізу. Сукупність відкритих гірничих виробок, службовців для розробки родовища корисної копалини, називають кар'єром. Також кар'єром називають гірниче підприємство, що здійснює розробку родовища відкритим способом. Таким чином, поняття «кар'єр» має два значення - технічне та адміністративно-господарське. У вугільній промисловості кар'єри зазвичай називають розрізами, а на розсипних родовищах - копальнями.

Родовище або його частина, що розробляються одним кар'єром, називають кар'єрним полем. В процесі гірничих робіт поверхню кар'єрного поля повністю порушується і в земній корі утворюється поверхня виробленого простору. Глибина виробленого простору при розробці потужних родовищ може досягати декількох сотень метрів.

При виробництві відкритих гірничих робіт розрізняють розкривні і добувні роботи. Під розкривними роботами розуміють сукупність виробничих процесів по виїмці і видалення порожніх порід, що покривають і вміщуючих корисна копалина. Добувними роботами називають сукупність виробничих процесів з вилучення корисних копалин з надр землі. Зазвичай обсяг розкривних робіт на сучасних кар'єрах, значно перевищує обсяг здобичі. Річні обсяги видаляється на кар'єрах породи іноді перевершують обсяги видобутку в 10 - 20 разів і більше. Необхідність видалення значних мас вміщуючих і покриваючих порід є основною технологічною та економічною особливістю відкритих гірничих розробок.

При сучасній техніці відкритим способом можна розробляти родовища твердих корисних копалин будь-якої форми, розташовані нижче або вище панівного рівня земної поверхні, при будь-якої міцності порід. Основною умовою при виборі відкритого способу розробки є можливість отримання найкращих техніко-економічних показників, ніж при підземних роботах.

Ефективність використання автомобіля залежить від його якості.

Якість - це сукупність властивостей, що визначають ступінь придатності автомобіля (агрегату, вузла, механізму) до виконання функцій при використанні, а змінюється в часі і просторі.

У зв'язку зі складністю автомобіля, різноманіттям деяких його властивостей і особливостей конструкцій, а також різних їх поєднань, різною залежно від умов експлуатації і виду перевезень оцінити автомобіль яким-небудь одним узагальнюючим показником, однозначно виражає його якість, досить важко. В даний час якість автомобіля визначається комплексом найбільш показових його експлуатаційних властивостей: місткістю, використанням маси, швидкістю руху, прохідності, безпекою (гальмівними властивостями, стійкістю, керованістю, оглядовістю, ефективністю сигналізації, забрудненням навколишнього середовища, безшумністю), паливною економічністю, надійністю, зручністю використання (плавністю ходу, комфортабельністю, просте управління і колійного обслуговування, маневреністю), простотою.

Комплекс цих якостей дозволяє повно і всебічно дати загальну оцінку автомобіля як транспортного засобу. Технічно справний автомобіль повинен володіти певним рівнем експлуатаційних якостей. Однак автомобіль з різних причин (втома, корозія, зношування, некваліфіковане водіння) втрачає деякі експлуатаційні якості (швидкість руху, безпеку, паливну економічність та ін) Це знижує його продуктивність, збільшує витрати на перевезення, призводить до збільшення трудомісткість і енергоємність перевезень, і в кінцевому рахунку, до зниження безпеки для навколишнього середовища і водія.

2. Аналіз стану питання

Транспортування гірничорудної маси в кар'єрах є найважливішою ланкою єдиного технологічного процесу видобутку корисних копалин. Основним видом технологічного транспорту, що застосовується в процесі транспортування гірської руди при видобутку корисних копалин відкритим способом, є автомобільний кар'єрний самоскидний транспорт. Автомобільний кар'єрний транспорт отримав широке поширення на відкритих розробках гірничодобувних галузей у всьому світі. Застосування автотранспорту в гірничій справі підтверджує його високі техніко-економічні показники при використанні в складних умовах: глибоке або складне залягання корисних копалин, розробка родовищ з обмеженими запасами (при обмеженні розмірів в плані до 2,5 км) або малим терміном експлуатації. За оцінками фахівців, автотранспорт раціонально використовувати в кар'єрах з невеликими обсягами виробництва (приблизно 50...90 млн. т/рік) при відстані транспортування вантажів 3...5 км. Основу автомобільного кар'єрного транспорту складають самоскиди. Самоскиди мають безсумнівні переваги перед конвеєрним транспортом в умовах транспортування гірських порід з різними фізико-механічними властивостями. Використання автосамоскидів, на відміну, наприклад, від залізничного транспорту, що забезпечує спрощення процесу отвалообразования, є можливість пересуватися щодо крутим (4...5° або 8...10°) підйомам автомобільних доріг, що дозволяє скорочувати довжину транспортних комунікацій.

Часом запаси нафти виснажуються і, як наслідок, зменшується виробництво нафтопродуктів при збільшенні їх вартості і потреби в них. При цьому сучасна техніка вдосконалюється в напрямку підвищення паливної економічності, а відкриті гірничі роботи знижуються. Теоретично питома витрата палива дизельного двигуна можна знизити до 156 г/(кВт·год) при досягнутому до теперішнього часу значенні 190 г/(кВт·год) [1]. При прагненні створити економічний і недорогий дизельний двигун існує ряд інших способів зниження питомої витрати палива на транспортну роботу, серед яких можна виділити наступні: технологічні використання автотранспорту в раціональних гірничотехнічних умовах; застосування оптимальних нахилів кар'єрних автодоріг; вдосконалення покриттів кар'єрних автодоріг; конструктивні застосування двигунів з відключати циліндрами; використання перспективних видів палива; застосування комбінованих енергосилових установок; використання рекуперируемой енергії гальмування; організаційні удосконалення нормування витрати палива; проведення систематичної діагностики двигуна; впровадження автоматизованих систем керування автотранспортом. Для раціонального використання дизельного палива необхідно розробити заходи, зокрема науково-обґрунтовані норми витрати палива кар'єрними автосамоскидами, прилади для діагностики двигуна і електроприводу, що дозволяють оперативно зняти необхідні характеристики і усунути несправності, а також пристрої, що запобігають розкрадання палива. Методики визначення та нормування витрат палива розробляли багато інститути, наукові організації і підприємства, серед яких слід виділити Санкт-Петербурзький гірничий інститут (Технічний університет), Уральський гірський університет, ІГД ім. Д.А. Кунаева (Казахстан, р. Алмати), Інститут гірничої справи УрО РАН, ПО «БелАЗ», Навоїйський ГМК, ВАТ « "Якутуголь"». Принципова оцінка методів нормування витрат палива кар'єрним автотранспортом дається виходячи з того, наскільки повно і об'єктивно ці методи відображають у нормах основні умови транспортного процесу: економічність роботи двигуна і трансмісії; вага гірської маси і ступінь використання вантажопідйомності; швидкість руху на всіх ділянках транспортного циклу; фактори, що визначають опір руху автосамоскида; витрата палива на допоміжних операціях транспортного циклу і додаткові внутрішньогаражні витрати. Для розробки норм витрати палива кар'єрним автотранспортом застосовуються різні відомі методи. Статистичний метод дозволяє визначати норми витрати палива на підставі звітно-статистичних даних за фактичною витратою матеріалів в цілому за значний період часу і при великій кількості автотранспортних засобів. Звітні дані відображають минулий етап, і тому норма, визначена за цими даними, не може орієнтувати виконавців на більш ефективне використання матеріалів, а також не дозволяє вишукувати шляхи зниження його витрат. Цим методом користується ряд гірничовидобувних підприємств (Навоїйський ГМК, ВАТ « "Якутуголь"») [3]. Статистичні норми не дозволяють аналізувати витрати палива, в яких відображаються умови експлуатації автотранспорту, його стан та умови технічного обслуговування, а також організацію транспортного процесу. Аналітичний метод дозволяє встановити залежність і ступінь впливу на витрату палива основних конструктивних параметрів автосамоскида і гірничотехнічних умов експлуатації. Точність розрахунку залежить, в основному, від того, наскільки умови, прийняті в розрахунках, відповідають фактичним. Однак різноманітність і складність обліку гірничотехнічних і дорожніх умов експлуатації кар'єрних автосамоскидів не дозволяє достовірно аналітичним шляхом визначити витрату палива на транспортування гірської маси.

У зв'язку з цим аналітичний метод раціонально використовувати для виявлення тенденцій у зміні витрати палива від різних факторів. Зазначене дозволяє теоретично визначити діапазон зміни витрати палива на виконання транспортної роботи залежно від гірничотехнічних та інших умов експлуатації. На аналітичному методі засновані методики СПГГИ (ТУ), УГГУ і ПО «БелАЗ». За методикою проф. А.А. Кулешова (СПГГИ) [1] витрата палива на транспортну роботу визначається при здійсненні роботи навантаженим автосамосвалом по горизонталі і вертикалі. Але при цьому не враховується ступінь використання потужності двигуна і залежність питомої витрати палива двигуна від частоти обертання, тобто від режиму роботи двигуна. В методиці визначення витрати палива, розробленої фахівцями ПО «БелАЗ», застосовуються формули класичної теорії автомобіля з урахуванням особливостей експлуатації [4]. Але при цьому не враховані такі важливі фактори, як відстань транспортування, витрата палива на допоміжних операціях, складність трас та ін. Нормування витрат палива за методикою УГГУ, заснованої на використанні сучасних інформаційних технологій [5], неможливо через відсутність топливоизмерительной та іншої апаратури, що дозволяє отримати вихідні дані для подальших розрахунків, необхідних для розробки науково-обґрунтованих норм витрат палива. Дана методика в цілому корисна тільки для планування і обліку витрат палива, оскільки використання системи глобального позиціонування GPS дозволяє відстежувати положення в просторі кар'єрного автосамоскида, а не вимірювання його витрати палива.

Експериментальний метод дозволяє визначити витрата палива при його безпосередньому вимірюванні за допомогою спеціальної апаратури. До складу експериментальних досліджень можуть входити експерименти в умовах, максимально наближених до реальних, а також стендові випробування, що проводяться в стандартних умовах. Але в цьому випадку, навіть при поєднанні і стендових експериментальних вимірювань, не завжди представляється можливим охопити весь діапазон гірничотехнічних, сезонно-кліматичні, організаційних та інших умов роботи автомобіля. Основні принципові недоліки розглянутих методів обмежують застосування кожного з них окремо і не дозволяють об'єктивно встановлювати науково-обґрунтовані і прогресивні норми витрат палива для кар'єрного автотранспорту, а також вишукувати резерви зниження витрат палива на транспортування гірської маси. В ІДД УрО РАН були проведені дослідження автосамоскидів вантажопідйомністю 27-180 т на ряді кар'єрів АК «Алроса», на кар'єрах Башкирського, Качарского, Соколівській-Сарбайського, Печенганикель, Полтавського, Північного, Ковдорського та інших гірничозбагачувальних комбінатах Росії і країн СНД, які показали, що витрата палива відносно ряду факторів порівняно просто і достатньо точно визначається експериментальним методом, але значно складніше аналітичним способом. І, навпаки, низка факторів не піддається експериментальному визначенню або вимагає складних і трудомістких робіт. На основі досліджень була розроблена спеціальна експериментально-аналітична методика. Вона являє собою поєднання розглянутих вище методів, які при спільному використанні дозволяють аналітичні розрахунки уточнити досвідченими даними, а експериментальні дані обґрунтувати теоретично. Остаточні результати досліджень перевіряються і коректуються на основі статистичного аналізу витрат палива на гірничодобувних підприємствах за тривалий період часу. Облік фактичної витрати палива транспортними засобами в даний час залишається великою проблемою. Гірничотехнічні, кліматичні та організаційні умови експлуатації кар'єрних автосамоскидів зумовлюють значні коливання режимів роботи двигуна. Конструктивні особливості двигунів автосамоскидів забезпечують подачу палива до насоса високого тиску в обсязі, значно більшому, ніж необхідний, при цьому надлишок зливається в бак, що підвищує діапазон зміни витрати палива. Співвідношення мінімального та максимального витрати палива в трубопроводах для двигунів автосамоскидів БелАЗ досягає 1:40 - 1:60. Облік фактичної витрати палива кар'єрними автосамоскидами пов'язаний з низкою вимог, що пред'являються до топливоизмерительной апаратурі: 1. Необхідність визначення кількості палива, що знаходиться в паливному баку. 2. Необхідність у витратомірі, який дозволяє визначити витрата палива в будь-який проміжок часу, при будь-яких гірничотехнічних умовах, в яких експлуатується кар'єрний автосамоскид. 3. Наявність на автосамосвалі апаратури, яка дозволила б реєструвати гірничотехнічні і сезонно кліматичні умови експлуатації, визначають витрата палива кар'єрними автосамоскидами, без яких застосування витратомірів не має сенсу. 4. Застосовуються витратоміри повинні мати термін служби, що дорівнює терміну служби автомобіля і його двигуна. 5. Витрати на застосування витратомірів повинні бути менше, ніж заощаджений паливо. При проведенні випробувань на паливну економічність кар'єрних автосамоскидів різної вантажопідйомності Інститутом гірничої справи УрО РАН було випробувано понад 20 конструкцій витратомірів різних приладобудівних заводів. Випробування показали, що існуючі витратоміри забезпечують високу точність виміру у вузькому діапазоні витрат (співвідношення мінімального і максимального витрат складає 1:10 - 1:15). Для дослідження паливної економічності автосамоскидів у вантажному напрямку, в основному, використовувалися тахометричні витратоміри, які найбільш підходять для експлуатації на кар'єрних автосамоскидах. До тахометричним відносяться витратоміри, мають рухомий елемент, швидкість руху якого пропорційна об'ємній витраті палива. По виду рухомого елемента тахометричні витратоміри поділяються на турбінні, кулькові, роторношаровые і камерні. В паливних системах автосамоскидів можуть бути застосовані турбінні перетворювачі витрати з аксіальної і тангенціальною турбинкой. Їх істотні переваги - швидкодія, висока точність і великий діапазон вимірювання. Похибка турбінного витратоміра становить 0,5-1,5 % в залежності від точності застосованого первинного перетворювача. Основний недолік турбінних витратомірів - зношування опор внаслідок впливу механічних домішок, що містяться в дизельному паливі. Крім того, із збільшенням в'язкості речовини діапазон лінійної характеристики зменшується [6], що особливо важливо в зимовий період. Для планування, обліку й аналізу роботи автомобільного транспорту існує система техніко-експлуатаційних показників.

Тривалість роботи автомобіля включає час перебування на лінії і час в наряді.

Час перебування на лінії - це час з моменту виходу автомобіля з гаража до його повернення без урахування часу на обідню перерву і відпочинок шофера.

Час в наряді включає час на рух (з вантажем чи без нього) і передбачених час простоїв (навантаження, вивантаження і т. д.).

Високої ефективності використання автомобілів можна досягти шляхом:

- зменшення часу на вантажно-розвантажувальні операції;

- підвищення рівня механізації вантажно-розвантажувальних робіт;

- своєчасної підготовки товарів до перевезення;

- застосування раціональних графіків з приймання та відпуску товарів;

- застосування прогресивних методів транспортування. Коефіцієнт використання вантажопідйомності автомобіля - це відношення фактично перевезеного вантажу до вантажопідйомності автомобіля (статичний коефіцієнт). Можна застосовувати коефіцієнт динамічного використання автомобіля, коли кількість перевезеного вантажу враховується не в тоннах, а в тонно-кілометрах, тобто враховуються вага і відстань.

Коефіцієнт використання вантажопідйомності автомобіля залежить від виду вантажу, його об'ємної ваги, форми, виду упаковки і т. д. В залежності від цього всі вантажі діляться на чотири класи: I - 1,0; II - 0,71-0,99; III - 0,51-0,70; IV 0,40-0,50.

Шляхи підвищення використання вантажопідйомності автомобіля:

- застосування більш раціональних способів укладання;

- удосконалення кузова автомобіля;

- використання причепів і напівпричепів;

- встановлення відповідності між формами та розмірами кузова і транспортної тари і т. д.

Коефіцієнт використання пробігу це відношення продуктивного або корисного пробігу (пробіг з вантажем) до загального пробігу (з вантажем і без нього). Складовою частиною пробігу є непродуктивний пробіг без вантажу, який включає нульовий пробіг (від гаража до пункту нерпою навантаження і від пункту останнього розвантаження до гаража) та порожній пробіг (від пункту розвантаження до наступного пункту навантаження).

Шляхи підвищення коефіцієнта:

- зниження холостих пробігів за рахунок зворотного вивезення тари з магазинів або товарів при міжміських перевезеннях;

- раціональний вибір автотранспортних підприємств (ближче до місць вантаження і обслуговується торговельної мережі);

- вибір раціональних маршрутів руху і графіків завезення товарів;

- диспетчеризація руху транспорту і т. д.

Швидкість руху автотранспорту впливає на його продуктивність і собівартість перевезень. Розрізняють технічну та експлуатаційну швидкість.

Технічна швидкість встановлюється в залежності від типу машин, стану доріг, умов перевезень, необхідних зупинок (світлофорів) і т. д.

Експлуатаційна швидкість розраховується виходячи з пробігу автомобіля і загального часу його роботи на лінії, тобто з урахуванням простоїв.

Підвищення експлуатаційної швидкості сприяють:

- збільшення технічної швидкості;

- усунення непродуктивних простоїв;

- скорочення часу на вантажно-розвантажувальні роботи;

- скорочення часу на технічне обслуговування та ін.

Ставлення експлуатаційної швидкості до технічної являє собою коефіцієнт часу руху.

Час простою під навантаженням і розвантаженням визначається за нормативами, виходячи з вантажопідйомності автомобіля, типа кузова (фургон, самоскид, цистерна), ступеня механізації вантажно-розвантажувальних робіт (ручні і механізовані). За простій автомобілів понад норми передбачені штрафні санкції.

Шляхи скорочення простоїв автотранспорту:

- розробка чітких графіків завезення і відпустки товарів;

- підвищення рівня механізації вантажно-розвантажувальних робіт;

- розширення прогресивних технологій товаропостачання;

- раціоналізація організації праці працівників складу з приймання та відпуску товарів і інше.

Використання парку рухомого складу характеризується показниками технічної готовності і випуску.

Коефіцієнт технічної готовності визначається як відношення автомобіледнів парку в готовому для експлуатації стані до обліковому кількості автомобіле-днів перебування рухомого складу на підприємстві.

Коефіцієнт випуску рухомого складу - це відношення кількості автомобіледнів експлуатації автомобілів до обліковому кількості автомобіледнів перебування їх на підприємстві.

Використання габариту - це відношення площі кузова до площі, займаної автомобілем. Чим цей коефіцієнт вище, тим більше легковагих вантажів можна розмістити у кузові автомобіля.

Економічність автомобіля характеризується паливною економічністю, під якою розуміється витрата палива на 100 ткм або 100 км пробігу.

Продуктивність автомобіля вимірюється кількістю виконаних тонно-кілометрів (вантажообіг) або перевезених тонн товарів (обсяг перевезень) за певний час.

Під час роботи на дипломною роботою були розглянуто різні способи та методи зниження питомої витрати дизельного палива.

Ця стаття - друга із серії статей (перша см. Журнал «Гірська Промисловість» №6 (76) / 2007), підготовлених фахівцями ИГД УрО РАН, присвячених новим конструктивним і технологічним рішенням в області кар'єрного транспорту та інших видів гірської техніки. Редакція журналу вважає, що актуальність теми становить практичний інтерес для наших читачів, а також розраховує отримати відгуки з оцінкою перспективності застосування рішень, пропонованих авторами статей, в конкретних гірничо-технічних умовах. В даний час 70-80% дизельного палива, споживаного на гірничо-збагачувальних комбінатах, доводиться на кар'єрний автотранспорт. Традиційні методи зниження витрат дизельного палива (нормування, діагностика та ін.), Які не потребують технічного забезпечення і капітальних вкладень, не забезпечують належного ефекту в цьому напрямку. Для вирішення цього питання потрібне проведення цілого комплексу заходів як технологічного, так і технічного характеру. Обсяги транспортування гірської маси, поздовжній ухил автодоріг, швидкість руху автосамоскидів і потужність двигуна характеризують енергоспоживання автомобільного транспорту. Разом з тим, ці фактори впливають на загазованість кар'єрів і визначають розвиток фронту робіт, що, в кінцевому рахунку, встановлює розміри розносу бортів і можливої глибини кар'єрів. В даний час все гостріше постає проблема значного скорочення споживаного палива кар'єрних технікою. Тому скорочення енергоспоживання на відкритих гірничих роботах може розглядатися за двома основними напрямками:

- Вдосконалення техніки і технології відкритих гірничих робіт, спрямований на економне витрачання нафтового палива;

- Переклад автотранспорту на споживання заповнюваних видів енергії, тобто, в кінцевому підсумку, на споживання електроенергії.

Основним способом вирішення цих завдань в найближчій перспективі, на наш погляд, стане створення нових (в тому числі комбінованих) енергосилових установок, які дозволять використовувати особливості експлуатації автосамоскидів на конкретних кар'єрах гірничодобувних підприємств. Передумови до розвитку нових транспортних технологій створюють сучасні проекти відпрацювання родовищ, в яких за рахунок більш високих вимог до техніки, збільшуються обсяги видобутку, знижуються обсяги гірничо капітальних робіт, продовжуються терміни служби кар'єрів. Вирішення проблем кар'єрного транспорту на основі технічного прогресу в значній мірі сприяли багаторічні дослідження, що виконувалися Інститутом гірничої справи УрО РАН. [1] Дослідження розвитку транспортних систем в останні десятиліття були спрямовані на вирішення наступних найбільш актуальних завдань:

- Пошук способів крутопохилого підйому гірничої маси з глибоких горизонтів кар'єрів, що забезпечують мінімальне заняття бортів кар'єрів транспортними бермами;

- Розробка способів і засобів перевантаження гірничої маси при комбінованому транспорті, що забезпечують ефективну експлуатацію складального і магістрального видів транспорту і мінімальні майданчика на уступах кар'єрів;

- Обґрунтування раціональної послідовності формування транспортних систем глибоких кар'єрів на основі оптимізації параметрів і сфер застосування основних і спеціалізованих видів кар'єрного транспорту.

У відповідності з перерахованими завданнями в даний час ведуться пошукові НДР зі створення нових транспортних схем відпрацювання глибоких кар'єрів із застосуванням автосамоскидів з комбінованими енергосилове установками, гусеничного і тролейвозного транспорту.

У певний період були виконані НДР, спрямовані на розробку і застосування на відкритих гірничих роботах дизель-тролейвози. Однак по ряду технічних, технологічних, організаційно-економічних і ін. Причин вони не знайшли практичного застосування на відкритих гірничих роботах. На наш погляд, основна ж причина криється в тому, що ця задача вирішувалася шляхом простої механічної заміни кар'єрного автосамоскида з дизельним двигуном на дизель-тролейвози. При цьому не вносилися кардинальні зміни в умови їх застосування, тобто змінювалася технологія ведення відкритих гірничих робіт. Проведені випробування показали, що в принципі дизель-тролейвози можуть використовуватися на відкритих гірничих роботах. При цьому підвищуються робочі швидкості руху і продуктивність транспортування гірничої маси, скорочується витрата дизельного палива, знижується загазованість робочої зони кар'єру. Однак для дизель-тролейвозів характерний ряд непереборних недоліків:

- збільшення в цілому маси дизель-тролейвоза в порівнянні з дизель-електричним автосамоскидом, за рахунок використання двох джерел живлення і силових агрегатів;

- складна розгалужена контактна мережа;

- підвищені вимоги до конструкції автодоріг.

Саме вони стали нездоланною перешкодою на шляху практичного поширення дизель-тролейвози на відкритих гірничих роботах. Одним з нових видів кар'єрного колісного транспорту може стати тролейвози. Ідея застосування на відкритих гірничих роботах тролейвози не нова. Вона вперше була реалізована на Богураевському кар'єрі в 1949 р Незважаючи на те, що промислові випробування показали позитивний результат, тролейвозний транспорт так і не був впроваджений ні в одному з кар'єрів країни. Це пояснюється рядом технологічних труднощів, а також існувала відносно сприятливою обстановкою на ринку цін на нафтове паливо. У період 1970-1990-х років велика увага в СРСР і за кордоном приділялася розробці та впровадженню на відкритих гірничих роботах дизель-тролейвози і його модифікацій: гіротроліввозів, контактно-акумуляторних тролейвози та інше. У технічній літературі дуже часто дизель-тролейвози називаються тролейвози. Тому необхідно підкреслити, що в цій статті розглядається «чистий » тролейвоз що не має в своїй конструкції дизельного двигуна. Нагадаємо, що до виготовлення дизель-тролейвозів в різний час починало працювати ВО «БелАЗ». Так в 1964 році був виготовлений дослідний зразок автопоїзда-тролейвоза БелАЗ-7524-792 вантажопідйомністю 65 т. В якості тягача використовувалося шасі 40-тонного самоскида з усіма основними комплектуючими вузлами і агрегатами. Напівпричіп із заднім розвантаженням і геометричній місткістю кузова 34 м3 призначався для перевезення розкривних скельних порід. У 1968 р були виготовлені шасі №2 і №3 для проведення міжвідомчих експлуатаційних випробувань. Це були перші дослідні зразки не тільки по відношенню до експлуатації їх в тролейних режимі, але і взагалі перші - з електромеханічної трансмісією.

Мал. 1. Пропонована схема транспортування фосфоритів тролейвозами від наземних складів (розташованих у 18 км) до об'єднаної ДФ

Слід зазначити, що одним із спонукальних мотивів початку розробки і застосування дизель-троллеойвози на відкритих гірничих роботах, стала відсутність на той час надійних і економічних дизелів, здатних працювати в номінальному режимі 80-90% часу руху в вантажному напрямку.

Мал. 2 Приблизна схема використання тролейвозного транспорту в умовах Карагайского кар'єра і ш. Магнезитова (ВАТ “Комбінат “Магнезит”): 1-внутрішньокар'єрний склад перевантаження руди (доставлений шахтним транспортом) екскаватором (2) в тролейвози (3); 4-наземний вузол перевантаження руди з тролейвозів в магістральний транспорт (5)

вантажопідйомність автосамоскид кар'єрний

Випробування дизель-тролейвозного транспорту по ряду причин закінчилися невдало. Але перший практичний результат був отриманий: виявлено технічні проблеми експлуатації контактних мереж, технологічні умови застосування тролейвозів та інше.

Мал. 3 Пропонована схема використання тролейвозів для наземного транспортування руди від стовбура ш. “Молодіжна” до ДФ, розташованої в 30 км

У 1986 р на ПО «БелАЗ» були виготовлені два дизель-тролейвози вантажопідйомністю 110 т на базі автосамоскидів БелАЗ-7519 з електромеханічної трансмісією. Випробування проводилися на Куржункульском руднику ССГОКа. В результаті було визначено паливно-енергетична ефективність їх використання та проведена оцінка експлуатаційних характеристик дизель-тролейвозного комплексу. Також були визначені технічні та технологічні умови ефективного використання дизель-тролейвози: напруга в контактній мережі - 900 В, керівний ухил 8-10%, відстань транспортування не менше 1.5-2.5 км при ступеня троллеезаціі 70-80% і ін. Відзначимо, що у фахівців-гірників склалося досить стійке негативне ставлення до перспективність застосування дизель-тролейвози на відкритих гірничих роботах. З огляду на це, підкреслимо, що нами в сучасних дослідженнях тролейвози відводиться дещо інша роль в транспортних схемах гірничодобувних підприємств. А саме: тролейвози призначаються для здійснення транспортування гірничої маси від підготовлених стаціонарних або пересувних перевантажувальних пунктів. Роль же складального ланки, але при значно менших відстанях транспортування і висоті підйому, залишається за автомобільним транспортом меншою вантажопідйомності або іншими транспортними засобами, які виконують цю роль: гусеничними самоскидами, відкочувальними вагонетками або шахтним скіповим підйомом. Аналіз гірничотехнічних умов розробки корисних копалин на різних гірничодобувних підприємствах Росії і СНД і принципів роботи тролейвози показує, що тролейвози вантажопідйомністю 40-45 т, 90-100 т і 130-150 т можуть знайти достатньо широке застосування на відкритих, а в деяких випадках, і підземних роботах. Варіанти їх можливого застосування розглянуті на прикладі ряду гірничодобувних підприємств. Слід зазначити, що в даній статті розглядаються вже сформовані умови для застосування троллейвози, тобто там, де є стаціонарні пункти завантаження троллейвози і стаціонарні пункти їх розвантаження при відстані транспортування від 5 до 30 км і ухилі автодоріг від 0 до 10%. Бажана вантажопідйомність троллейвози для розглянутих варіантів становить 42-45 т і 130-136 т. В одному з розглянутих прикладів їх вантажопідйомність обмежувала конструкція шляхопроводу через залізницю (мал. 1), у другому - ширина внутрішньокар'єрних технологічних автодоріг (мал. 2), в третьому - стан існуючих автодоріг на поверхні від шахти до ДОФ (мал. 3), в четвертому - прийнята рівної вантажопідйомності автосамоскидів, що експлуатуються на трасі «трубка« Зірниця »- ДОФ-12» (мал. 4). На практиці можуть бути і інші обмежують умови. В роботі [2], присвяченій аналізу досвіду та оцінці перспектив застосування дизель-троллейвози, зроблено висновок про техніко-економічної недоцільності використання на глибоких кар'єрах дизель-троллейвози. Повністю погоджуючись з такими висновками, ми в той же час вважаємо, що в умовах глибоких кар'єрів використання троллейвози доцільно в сукупності з іншими транспортними засобами, тобто в новій і єдиному технологічному ланцюжку. Прекрасно розуміємо, що погодитися з цією ідеєю досить важко, що не вникнувши в суть пропозиції. Тому розглянемо кілька аспектів реалізації такої ідеї. Так зазначимо, що на Куржункульском руднику застосовувалися дизель-тролейвози, створені на основі автосамоскидів, у яких всі внутрішні системи живляться від двигуна внутрішнього згоряння. Зрозуміло, що при цьому дизель-тролейвози витрачали пальне як при русі в автономному режимі, так і при русі під контактною мережею. Ми ж переконані, що сьогодні можливий новий підхід у вирішенні цих проблем, в першу чергу, завдяки виключенню з конструкції тролейвоза двигуна внутрішнього згорання і досягнення такого результату, як рекуперація електроенергії і скидання її в контактну мережу. Причому, застосування закільцьованої схеми руху, не має перетину транспортних комунікацій в одній площині, дасть ще більший і різке зростання продуктивності тролейвозів, що використовуються в якості зовнішнього транспорту кар'єрів. І особливо цього можна очікувати при комбінованій схемі: автомобільний транспорт всередині кар'єра або в базовій його частини, а тролейвозний - на поверхні і на верхніх горизонтах з облаштуванням перевантажувальних складів-накопичувачів.

Мал. 4 Структурно-технологічні схеми відпрацювання кар'єрів з використанням різних видів транспорту: а) внутрішньокар'єрний і наземний транспорт - автомобільний; перевантажувальний склад на поверхні, б) внутрішньокар'єрний транспорт - автомобільний, наземний транспорт - тролейвозний; перевантажувальний склад на поверхні, в) гусенічні внутрішньокар'єрні самоскиди - на нижніх горизонтах, внутрішньокар'єрний і наземний транспорт - тролейвозний; перевантажувальний склад всередині кар'єра

Така технологічна схема, безсумнівно, знайде застосування на кар'єрах, де використовується виключно автомобільний або спеціальний (на гусеничному ходу) види транспорту (мал. 4). Питання створення нових або модернізації вже наявних транспортних засобів, наприклад, тролейвозного типу - це справа часу. З урахуванням таких схем вважаємо, що тролейвозний транспорт для гірських підприємств стане, поряд з автомобільним, цілком звичним і самостійним видом транспорту.

На кар'єрі кімберлітової трубки «Зірниця» в Західній Якутії, на наш погляд, склалася ситуація, при якій застосування тролейвозів вантажопідйомністю 120-130 т найбільш раціонально, т. к. в технологічному ланцюгу транспортування руди з рудного складу до збагачувальної фабрики є вузол її перевантаження. «Зірниця» знаходиться на площі Долдинского кімберлі-тового поля в Західній Якутії, в 14 км на схід від міста Вдалого і в 18 км від збагачувальної фабрики №12, на якому переробляється руда трубки «Вдала». Родовище представлено вертикально залягає рудним тілом циліндричної форми, відпрацювання якого ведеться сезонно, у зимовий період часу. Транспортування руди здійснюється автомобільним транспортом. У перспективі передбачається будівництво лінії електропередачі, мостового переходу через річку Долдин під навантажені автосамоскиди вантажопідйомністю 120-136 т, розширення і зміцнення дорожнього полотна автодороги до параметрів, що забезпечують цілорічну роботу великовантажного транспорту. Основною перешкодою для інтенсивного відпрацювання запасів бідної товарної руди трубки «Зірниця» стали значні (близько 3 млрд. т-км) обсяги транспортної роботи, необхідні для доставки руди на збагачувальну фабрику. У зв'язку з цим актуальним завданням стало дослідження найбільш економічного виду транспорту руди при формуванні наземної транспортної системи, що включає технологічні вузли її перевантаження з одного виду транспорту на інший, проміжні склади і вузли завантаження у бункер збагачувальної фабрики при мінімальних витратах на перевезення гірничої маси. Аналіз транспортної ланцюга у технології видобутку, складування і доставки руди з кар'єру «Зірниця» на фабрику №12 показав, що недоліки, характерні дизель-тролейвозам при їх використанні в кар'єрах, виключаються при використанні для цього «чистих» тролейвозов. Так, для забезпечення безпеки експлуатації дизель-тролейвозов контактна мережа повинна розташовуватися на відстані не менше 300-600 м від фронту гірничих робіт, що гарантує її невразливість при проведенні масових вибухів. Це умова здійснимо при використанні тролейвозів для доставки руди зі складу, розташованого на борту кар'єра до збагачувальної фабрики №12 (див. мал. 4 в). Після перенесення рудного складу безпосереднього в кар'єр «Зірниця» це умова також дотримується. При цьому через відсутність дизельного двигуна в конструкції тролейвоза знижується загальна кількість забруднювачів атмосфери кар'єру. У нижній частині кар'єра для доставки руди із забоїв до внутрішньокар'єрних перевантажувальних складів можуть бути використані кар'єрні автосамоскиди або гусетехнічні самоскиди вантажопідйомністю 20-40 т. Далі на складах руда завантажується в тролейвози вантажопідйомністю 120-130 т, транспортують її до збагачувальної фабрики (див. технологічні схеми на мал. 4б, в).

Вартість тролейвозів буде значно нижче, ніж дизель-електричних автосамоскидів, в т. ч. дизель-тролейвозів дорівнює вантажопідйомності. Основна причина цього - відсутність у тролейвозів другого силового агрегату (дизельного двигуна), що забезпечує зниження на 10-15% загальної маси тролейвоза при збереженні вантажопідйомності, завдяки відсутності не тільки дизельного двигуна, але і паливного та мастильного баків, масляного і водяного радіаторів, систем відведення відпрацьованих газів та ряду інших.

Слід підкреслити, що перехід на тролейвози в умовах кар'єра «Зірниця» не викличе необхідності розширення автомобільної дороги, оскільки вони використовуються в середній і верхній частинах кар'єра, і через розташування опор контактної мережі за межами дороги, ні посилення вимог до міцності дорожньої конструкції.

Що стосується витрат на шини, то з-за меншою власної маси тролейвоза вони будуть нижче, ніж у дизель-електричних автосамоскидів і дизель-тролейвозов. Особливо, у випадках, коли тролейвози використовуються практично на горизонтальній дорозі, як на трубці «Зірниця», то економічно доцільним буде застосування тролейвозів на базі напівпричепів вантажністю 130-150 т.

Для тролейвозів питання встановлення робочої швидкості руху повинен вирішуватися спільно з замовником з урахуванням гірничотехнічних, сезонно-кліматичних та інших умов конкретного підприємства і його техніко-технологічних переваг. Наприклад, що для АК «Алроса» стане кращим: підвищення швидкості тролейвоза, отже, і продуктивності тролейвозів або досягнення мінімальних витрат на транспорт одиниці руди.

Перехід діючого кар'єру з автомобільного на троллейєвозний транспорт пов'язаний з принциповою зміною схеми його електропостачання, обумовленим необхідністю будівництва нової, більш потужної розподільної трансформаторної станції, а також контактних ліній, тягових підстанцій і т. д. Навіть з урахуванням цих факторів варіант тролейвозного транспорту стане, безумовно, дешевше, ніж варіант зі стандартними дизельними самоскидами, вимагають великих і постійних витрат на доставку дизельного палива у віддалений район Західної Якутії.

За попередніми розрахунками, економічний ефект від застосування тролейвозів за період експлуатації кар'єра «Зірниця» до глибини 200 м складе 7-8 млрд. руб. Ще більша ефективність буде досягнута при відпрацюванні кар'єра на глибину до 400 м. Ведення гірничих робіт у зоні кар'єра, розташованої нижче тролейвозної траси ускладнюється такими операціями, як транспортування гірської маси по ділянках доріг з підвищеним ухилом, зростання частки обсягу маневрових і погрузочно-розвантажувальних операцій тривалість транспортного циклу. Все це пред'являє до існуючого транспортного обладнання нові вимоги, часто перевищують їх можливості. Так як оновлення парку кар'єрних машин і підвищення ухилів трас веде до великих витрат і незручностей, характерним періоду реконструкції, то найменш витратним рішенням стає комбінування існуючих транспортних комунікацій і обладнання зі спеціалізованим транспортом для глибинної частини кар'єра.

З метою доопрацювання запасів в існуючих контурах, а можливо і за їх межами пропонується використовувати уг-лубочний комплекс, що включає гусеничний самоскид і спеціалізований екскаватор, тобто машини, здатні працювати на надкрутих (до 30-35%) ухилах.

Таким чином, обов'язкові умови забезпечення раціонального та ефективного застосування тролейвозів на відкритих гірничих роботах полягають у наступному:

- віддаленість тролейних ліній від місця виробництва вибухів - на 300-600 м;

- наявність стаціонарного перевантажувального пункту в технологічному циклі транспортування гірської маси;

- відстань транспортування гірської маси - 3-30 км;

- наявність стійкого постачання електроенергією;

- значна віддаленість гірничодобувного підприємства від місць видобутку нафти та нафтопереробних заводів;

- термін експлуатації контактної мережі - не менше 5-8 років.

Інститут гірничої справи УрО РАН готовий виступити координатором робіт і куратором творчого колективу фахівців, об'єднаних з метою підготовки, розробки і виготовлення тролейвозів вантажопідйомністю 45 т, 90 т та 136 т, включаючи контактну мережу і устаткування для монтажу. До теперішнього моменту в склад співвиконавців об'єднаного проекту увійшли організації, які мають досвід проектування і будівництва контактних мереж, заводи, що випускають спеціальні агрегати для установки до 16 опор контактної мережі на зміну в пухких, скельних і мерзлих ґрунтах, а також завод-виготовлювач тролейвозів.