книги / Транспорт глубоких карьеров

весовых норм и реализуемых коэффициентов сцепления фтах:

=Р (у о»*р)

го веса карьерного локомотива из-за специфических условий, харак­ теризующихся частыми троганиями поезда с места на руководящих подъемах. Поэтому применяется формула

+1 °2 *(И -7 д )]

дополнительное сопротивление движению при трогании с места, Н/кН; а — ускорение движения карьерного подвижного состава, м/с (а = 0,05 м /с ); 7Д, Уэ — коэффициенты, учитывающие влияние инер­

Создание новых средств подвижного состава предусматривает со­ хранение, а в ряде случаев увеличение полезных весовых норм поез­ дов, особенно имея в виду значительные резервы по реализации силы тяги.

Наиболее существенным сдерживающим фактором широкого применения уклонов железнодорожных трасс до 60 %о является обес­ печение безопасности эксплуатации подвижного состава и различного вспомогательного оборудования, перемещающегося по путям. Разре­ шение этой задачи связано с созданием быстродействующего тормоз­ ного оборудования, разработкой надежной конструкции верхнего строения путей и исключения явлений их угона. В последние годы проводились большие исследовательские работы для создания быст­ родействующего тормозного оборудования, новых типов подрельсового основания, специальных устройств для стабильного положения путевых машин на уклоне и др. Практическим результатом проводи­ мого комплекса работ явилось создание быстродействующих возду­ хораспределителей, обеспечивающих высокие тормозные качества пневматических тормозов. Тормоза с такими воздухораспределителя­ ми являются высоконадежными, позволяющими останавливать поез­ да его работы на уклонах 60 %о. Разработаны также новые типы тор­ мозных колодок из чугуна с повышенным содержанием фосфора, срок службы которых в два раза выше, а износ колесных пар на 35— 38 % ниже при одновременном повышении фрикционных свойств по сравнению с обычными чугунными колодками.

В перспективе при освоении уклонов 70—80 %<поезда будут осна­ щаться комплексом тормозных средств: пневматическим, реостат-

лей, реактивной тяги и др. Интенсивное внедрение подвижного состава с осевыми нагрузка­ ми 250—320 кН, при укладке путей на уклонах 60 %о и более услож­ няет условия эксплуатации и предъявляет ряд повышенных требова­

ний к верхнему строению пути.

Эксплуатация на таких уклонах тяговых агрегатов сцепным ве­ сом 3600 кН при существующей интенсивности грузопотоков на крупных горнорудных карьерах и скоростях движения 25—30 км/ч требует применения рельсов Р-65 и Р-75, железобетонных шпал и же­ лезобетонных плит. Наряду с этим необходимо применение разрабо­ танных специально для крутых уклонов противоугона, подкладок замкового типа и др. Вспомогательная техника также должна быть оборудована для возможности ее эксплуатации на крутых уклонах. Шпалоподбивочные, путеремонтные машины, путепереукладчики, дрезины,, переносчики опор контактной сети и другое путевое обору­ дование должно иметь специальные типы^тормозных и стопорных устройств.

Тяговыми расчетами установлено, что наиболее распространенные тяговые агрегаты ПЭ-2М при работе на уклонах 60 %о должны иметь оптимальные весовые нормы поездов, составляющие 8600 кН. Допус­ тимые скорости движения поездов на передвижных путях должны составлять 15—20 км/ч, на долговременных — до 25 км/ч и на посто­ янных —до 35 км/ч. Предельно допустимая скорость движения оди­ ночных локомотивов должна достигать 25 км/ч.

Повышенные уклоны иногда целесообразно применять при ис­ пользовании автотранспорта при временных съездах, при заездах на

перегрузочные склады и особенно при доработке месторождений или их отдельных участков. Необходимость ускоренного понижения гор­ ных работ также часто служит причиной введения повышенных ук­ лонов.

Зависимости скоростей движения от величины уклонов показа­ ны на рис. 102.

В карьерах наиболее распространены уклоны, обусловливаемые тяговыми, динамическими и скоростными параметрами применяю­ щихся двухосных автосамосвалов. Они обычно составляют 6—8 % и лишь в отдельных случаях достигают 9 %. Намеченная модерниза­ ция автосамосвалов БелАЗ-540 и БелАЗ-548 предусматривает уста­ новку на них двигателей повышенной мощности, что позволит увели­ чить их мощность на 1 т полной массы автомобиля, а это будет спо­ собствовать движению автосамосвалов с повышенной скоростью или преодолению более крутых уклонов. Автосамосвал БелАЗ-540 (БелАЗ-7540) будет иметь грузоподъемность 30 т и удельную мощ­ ность 6,04 кВт/т вместо 5,52 кВт/т в настоящее время, а автосамо­ свал БелАЗ-548А (БелАЗ-7548) — грузоподъемность 42—45 т и удельную мощность 6,4 кВт/т вместо 5,74 кВт/т. Преодолеваемые ру­ ководящие уклоны благодаря этому смогут составить 10—12 %.

Величина удельного уклона по тяговым условиям при автомо­ бильном транспорте (в %) может быть определена по следующей фор­ муле:

ще N3 B — эффективная мощность двигателя, кВт; т?т, т?к в — к. п. д. трансмиссии и ведущих колес; gn — полный вес автомобиля с нагруз­ кой, кН; v — скорость движения автомобиля, км/ч; w0 —■удельное сопротивление качению автомобиля.

Величина удельно допустимого уклона автодороги должна удов­ летворять двум основным условиям:

Fc > FK — т. е. сила тяги по условию сцепления колес с дорогой должна быть не меньше касательной силы тяги, развиваемой автомо­ билем на подъеме; SQ < SB — т. е. по условию безопасности движения остановочный путь автомобиля должен быть меньше расстояния ви­ димости автодороги или равен ему.

Возможности Повышения уклонов при конвейерном транспорте пока весьма ограничены. Как известно, допустимые углы подъема конвейерами от характера и физико-химических свойств транспорти­ руемой горной массы. Для большинства пород и руд, угля и других твердых видов минерального сырья углы подъема ленточных и лен­ точно-канатных конвейеров принимаются близкими к предельным, обеспечивающим необходимую степень материала о ленту и сохране­ ние его в устойчивом состоянии при движении ленты. Эти углы, как правило, составляют 16^-18° Увеличение их с помощью различных конструкций—карманов, выступов, перегородок на лентах, не оправ­

дало себя на подъемных конвейерах большой длины. По-видимому, с созданием и внедрением новых типов конвейеров увеличение углов подъема станет возможным.

§ 3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТРАНСПОРТНЫХ КОММУНИКАЦИЙ, УВЕЛИЧЕНИЕ СКОРОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ И ОБОРАЧИВАЕМОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

С возрастанием глубины карьеров не только увеличивается расстояние транспортирования, снижается производительность и рас­ тет трудоемкость железнодорожного транспорта, но и резко возрас­ тают энергозатраты. Увеличение высоты подъема 1 т горной массы железнодорожным транспортом на каждые 100 м повышает энергоза­ траты на 2,5 кВт. Этот же показатель для остального имеющегося в карьере оборудования, занятого в других технологических процессах (экскавация, бурение, водоотлив, освещение и т. д .), составляет все­ го 1,03—1,05 кВт. Возрастание с глубиной энергозатрат отрицательно влияет на эффективность железнодорожного транспорта. Для сниже­ ния трудовых затрат, уменьшения себестоимости транспортирования большое значение имеет, в частности, совершенствование схем путе­ вого развития.

Наибольшее влияние на глубину отработки оказывают принятые начальные контуры карьера, имеющие непосредственное отношение к выбранной схеме путевого развития и последовательности отработки месторождения. Специфика эксплуатации карьерного железнодорож­ ного транспорта, заключающаяся, прежде всего, в замкнутости и "ма­ ятниковом” характере перевозок, наличии пересечений маршрутов рудных и породных грузопотоков, в разветвленной сети путей, в не­ значительной длине перегонов между раздельными пунктами, в при­ менении кривых малого радиуса и крутых уклонов, при вскрытии глубоких горизонтов определяет долговременность транспортных коммуникаций, время существования которых зависит от очереднос­ ти отработки месторождения, периодов реконструкции и происходя­ щих перестроек в карьере. В свою очередь, постоянство транспортных коммуникаций во многом зависит от принятой схемы путевого раз­ вития, при которой обеспечивается расположение долговременных элементов путевого развития в контурном положении нерабочего борта (или временно законсервированного).

Исходя из практики, наиболее предпочтительным является срок службы долговременных элементов путевого развития, равный 15— 20 годам. В течение всего периода эксплуатации путевое развитие должно быть в рабочем состоянии, обеспечивая вскрытие последую­ щих, более глубоких горизонтов, удовлетворять текущему измене­ нию функций строящихся станций до полного их развития к установ­ ленному сроку.

При вскрытии глубоко залегающих месторождений значительных размеров в плане капитальными траншеями с уклонами 50—60 %о

Телескопические схемы станций, при прочих равных условиях, таких, как принятая организация движения локомотивосоставов, мощность подвижного состава и наличие имеющихся постоянных устройств, позволяют повысить пропускную способность в 2,0—2,5 раза. Телескопические схемы путевого развития раздельных пунктов позволяют распределить основные рудно-породные грузопотоки по направлению и в результате сократить общее число взаимных пересе­ чений маршрутов следования локомотивосоставов, а также в значи­ тельной степени упростить организацию движения.

Телескопические схемы путевого развития просты по исполне­ нию, имеют минимальное число стрелочных переводов и удобны с точки зрения оснащения и эксплуатации СЦБ. При существующих типах тяговых средств и технологических условиях эксплуатации железнодорожного транспорта минимальные размеры раздельных пунктов телескопического типа изменяются от 250 до 600 м, при ширине порядка 16 м.

Основными недостатками телескопических схем являются зна­ чительная протяженность путей, определяемая длиной локомотивосостава, и потери времени, связанные с переменой направления дви­ жения поезда. Непосредственное влияние на полезную весовую норму локомотивосостава и, таким образом, на его длину оказывает приня­ тый руководящий уклон железнодорожных выездов, который воз­ действует на общую схему транспортных коммуникаций карьеров. Увеличение руководящего уклона при эксплуатируемых и перспек­ тивных типах тяговых средств ведет к некоторому сокращению по­ лезной длины главных приемо-отправочных путей раздельных пунк­ тов. Кроме того, увеличение руководящих уклонов позволяет значи­ тельно уменьшить длину основных выездных путей без дополнитель­ ного разноса бортов карьера под рабочие площадки.

В результате, для достижения конечной глубины карьера потребу­ ется организация меньшего числа внутрикарьерных раздельных пунк­ тов, что является несомненным наряду с упрощением и усовершенст­ вованием общей схемы транспортных коммуникаций. При сокраще­ нии же протяженности основных выездов и соединительных путей уменьшаются объемы путепереукладочных работ.

Динамика геометрических параметров карьеров в течение всего периода эксплуатации и понижение центра тяжести объемов перево­ зок горной массы железнодорожным транспортом позволяют сделать вывод о зональном размещении внутрикарьерных раздельных пунк­ тов по глубине и специализации их функций в зависимости от предъ­ являемых требований. Внутрикарьерные станции верхних горизонтов несут основную нагрузку по обеспечению пропускной и провозной способности, формированию грузопотоков, выполнению накопитель­ ных функций всех горизонтов карьера, находящихся в эксплуатации. Станциям этого типа характерны сложность путевого развития, ста­

ционарность, размещение на значительной части площадок (в зависи­ мости от конкретных условий).

Станции средней зоны находятся в пределах центра тяжести объе-

Л!С _!!?сточная

Рис. 104. Схема транспортных коммуникаций Коркинского угольного разреза

ма перевозок горной массы. Их функции — пропуск необходимого числа локомотивосоставов и формирование грузопотоков. В средней и нижней зонах предпочтительно применение телескопических схем путевого развития внутрикарьерных станций. Кроме того, для отра­ ботки нижних горизонтов характерно использование тупиковых станций (типа обменных постов). Как правило, для перевозки горной массы с нижних горизонтов требуются раздельные пункты с прос­ тейшим путевым развитием, обеспечивающим обменные операции. В качестве примера рассмотрена общая схема транспортных комму­ никаций Коркинского угольного разреза (рис. 104). В табл. 64 приведено распределение объемов горной массы по глубине Кор­ кинского разреза.

С ростом глубины карьеров снижается также эффективность сбо­ рочного автомобильного транспорта. Более сложные горнотехничес­ кие условия эксплуатации, характеризующиеся: небольшим расстоя­ нием транспортирования, значительными величинами средств движе­ ния, уклонов трасс, большим удельным весом временных автодорог в общем расстоянии транспортирования (до 50—60 % и более), час­ тыми кривыми малых радиусов, минимальными размерами маневро­ вых площадок, приводят к увеличению продолжительности рейса, снижению среднетехнических и эксплуатационных скоростей движе­ ния, а вследствие этого и к снижению производительности автосамо­ свалов.

Интенсификация работы конвейерных лент при комбинирован­ ном транспорте возможна за счет увеличения скорости ее движения. Обычно транспортирование крупнодробленых пород и руд на кон­ вейерах с жесткими роликоопорами по условиям динамических на­ грузок и поведению отдельных крупных кусков на линейном ставе ограничивается скоростями движения 2,2 м/с (при лентах 1000 м м ), 3,25 м/с (при лентах 1200 мм) и 3,5—4 м/с (при лентах 1500— 2000 м м ).

Повышение скоростей движения ленточных конвейеров возмож­ но за счет увеличения ширины лент на 15—20 % по сравнению с рассчетными величинами. При этом достигается большая устойчивость транспортируемого материала на ленте, уменьшается возможность его просыпания на перегрузках и более равномерное распределение по ширине ленты в процессе движения. Все это позволяет в свою оче­ редь увеличить скорюсть движения лент, сократить их износ, повы­ сил» прюизводительность конвейер» и тем самым компенсирювать затраты, связанные с увеличением ширины ленты.

Еще одним существенным мерюприятием, способствующим уве­ личению скорюсти движения ленты в 1,3—1,5 раза, является оснаще­ ние конвейерюв шарнирными (гирляндными) и податливыми роликоопорюми.

Установлено, что дальнейшее совершенствование пунктов питания и перегрузки конвейерюв, полная автоматизация их управлением, включая запуск, остановку и выключение при возникающих полом­ ках, перегрузках и неисправностях, а также сигнализацию о других нарушениях режима работы конвейер», позволяет иметь еще более высокие скорюсти движения лент, достигающие 8—10 м/с.

§ 4. ОСОБЕННОСТИ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ И ПУТИ ЕГО УЛУЧШЕНИЯ

Прж достижении картьерами глубины 150—200 м и более система электрюснабжения технологического электрооборудования должна утатывать: сокр»щение площади и прютяженности фрюнта ра­ бот и забоев в карьере и, как следствие, увеличение концентрации технологического оборудования на единицу площади. Это усложняет конфигурацию воздушных линий электропередач и увеличивает ве­ роятность их повреждения прж ведении взрывных работ.

Структур» системы электрюснабжения определяется видами тех­ нологического оборудования и в первую очередь видом транспорта, его технико-экономическими показателями, от которых зависит це­ лесообразность освоения глубинных горизонтов открытым способом.

Основным потребителем электрюэнерэгии на горнорудных пред­ приятиях является электровозный железнодорожный транспорт. Он потребляет до 85 % общего р»схода электрюэнергии по предприятию.

Непрерывный рост сцепного веса и единичной мощности электрово­ зов и тяговых агрегатов ведет к увеличению электрических нагрузок в контактной сети и мощности тяговых подстанций. Установлено, что для каждого уровня напряжения в тяговых сетях карьеров существу­ ют предельные значения основных параметров электровоза, превыше­ ние которых ухудшает тяговые и эксплуатационные показатели рабо­ ты транспорта в целом.

Уровень напряжения тяговых сетей карьеров должен определять­ ся на основе экономических расчетов путем сопоставления стоимост­ ных параметров системы тягового электроснабжения с учетом конк­ ретных горно-геологических и горнотехнических условий горнодобы­ вающего предприятия.

Значительные преимущества по капитальным и эксплуатацион­ ным затратам имеет система тягового электроснабжения, работающая на переменном токе при напряжении 25 кВ. Если суммарные годовые потери электроэнергии в тяговой сети (без учета потерь в электрово­ зах) при работе на постоянном токе и при напряжении 3,3 кВ принять за 100 %, то при работе на переменном токе при напряжении 10 кВ потери снизятся на 30 %, а при напряжении 25 кВ —на 85 %. При нап­ ряжении 25 кВ мощность локомотива может быть увеличена до 10 15 тыс. кВт, а радиус питания сетей от одной тяговой подстанции до­ веден до 20—25 км. Существенное значение имеет экономия дорого­ стоящих цветных металлов. При применении напряжения 25 кВ толь­ ко по Качканарскому ГОКу экономится 7 т алюминия и 8 т меди.

Одним из вариантов внедрения в карьерных тяговых сетях напря­ жения 25 кВ является предложенная институтом ВНИПИтяжпромэлектропроект схема питания локомотивов на двух уровнях напря­ жения 25 и 10 кВ при применении тяговых агрегатов ОПЭ-2 и на од­ ном уровне напряжения 25 кВ при использовании тяговых агрегатов ОПЭ-1А и ОПЭ-1Б, оборудованных автономным источником пи­ тания.

При работе на переменном токе и напряжении 25 кВ значительно снижаются нагрузочные токи в контактных сетях, что в свою очередь в 2,0—2,5 раза уменьшает их магнитное влияние на инженерные со­ оружения и линии электропередачи, расположенные вблизи контакт­ ной сети. Надежной защитой от наведенных потенциалов являются временные и постоянные защитные заземления.

Кроме железнодорожного транспорта потребителями электро­ энергии высокого напряжения в карьерах являются экскаваторы, бу­ ровые станки, конвейеры, дробилки и другое горнотранспортное обо­ рудование. С увеличением глубины карьеров возникает необходи­ мость в сооружении на горизонтах передвижных подстанций напряже­ нием 35/6 кВ для питания электроэнергией экскаваторов и буровых станков (табл. 65). Эго позволяет максимально приблизить высокое напряжение к потребителю и уменьшить потери элекроэнергии, а так­ же сократить протяженность распределительной сети в карьере. Даль­ нейшее улучшение электроснабжения возможно при освоении пере-