книги / Транспорт глубоких карьеров

Разрабатываемая институтом Гипроруда АСУТП-ЖД для Соко­ ловско-Сарбайского горно-обогатительного комбината предназначе­ на для управления движением локомотивосоставов и учета работы экскаваторно-железнодорожного комплекса.

Задача управления движением сводится к определению адреса по­ грузки путем двухэтапного распределения составов и реализации выбранного маршрута с помощью устройства автоматического зада­ ния маршрутов (АЗМ). На первом этапе решения задачи определя­ ется пункт распределения (круг, пост, обменный пункт), для кото­ рого выполняется по приоритету одно из условий: минимальный за­ пас порожних составов, максимальное число работающих экскавато­ ров, наибольшее отклонение по времени от момента отправления предыдущего состава. На втором этапе решения отыскивается экс­ каватор, для которого максимально плановое задание до конца сме­ ны или максимально время в ожидании порожнего состава.

Поэтапная процедура поиска пункта назначения ”зона карьера — узел (станция или пост) — забой” требует незначительной вычисли­ тельной работы и эффективна для крупных карьеров со сложными транспортными коммуникациями.

Материальная часть системы является трехступенчатой: местная электрическая централизация, устройство АЗМ и управляющий вы­ числительный комплекс (УВК). УВК предназначен для планирования работы локомотивосоставов и выбора маршрута их следования. Ад­ рес назначения определенному локомотивосоставу передается в уст­ ройство АЗМ, которое определяет вариант пропуска состава через станцию и выдает команды в устройство электрической централиза­ ции для реализации маршрута.

Наибольшая трудоемкость при внедрении системы даже с упро­ щенной структурно-алгоритмической частью связана с получением информации с локомотивосоставов, экскаваторов и элементов путе­ вого развития.

Институтом кибернетики АН УзССР совместно с Северо-Кавказ­ ским филиалом ВНИКИЦМА на Кальмакырском карьере Алмалыкского горно-металлургического комбината внедрена система управ­ ления горнотранспортными работами, в которую входят задачи управления подачей руды на фабрику и вывозом вскрышных работ на отвалы, управления средним содержанием металла в отгружаемой руде, загрузкой погрузочных экскаваторов, регулирования движени­ ем транспорта и управления отстоем составов.

Управление подачей руды на фабрику заключается в адресовании порожнего состава в один из забоев, либо груженого — на разгрузку или в отстой. Цель управления — минимальное отклонение от темпа выполнения плана по подаче руды на фабрику. Исходная информация для принятия решения: наличие свободных забоев, качество руды в забоях, число составов в отстое, объем руды, принятой фабрикой.

Управление добычей вскрышных пород производится для обеспе­ чения минимального рассогласования между плановым и фактичес­ ким объемами отгрузки к концу смены.

Управление загрузкой забойных экскаваторов предназначено для обеспечения равномерного хода выполнения сменного плана по всем экскаваторам.

Регулирование движением транспорта заключается в выборе адре­ са зоны, ближайшей к местонахождению состава в данный момент. Цель — минимизация простоев локомотивосоставов. При выборе ад­ реса учитывается враждебность маршрутов, время хода между конт­ рольными пунктами, состояние забоев, отвалов, приемных бункеров фабрик, путевого развития, профилактические работы на подвижном составе.

Материальная часть системы включает в себя устройства передачи кода станции, передачи информации с электровозов, приема инфор­ мации от электровозов, определения состояния экскаваторов, авто­ матической печати графика горнотранспортных работ, специализиро­ ванное вычислительное устройство, пульт транспортного диспетчера и ЭВМ.

Информация преимущественно формируется ручным способом, полуавтоматизирована только ее передача или автоматизированы ее отдельные фрагменты (местоположение локомотивосостава).

Для Лебединского ГОКа институтом ПромтрансНИИпроект разра­ батывается система управления экскаваторно-железнодорожным комплексом. Однако разработки, насыщенные развитой многофунк­ циональной структурно-алгоритмической частью, надежной матери­ альной частью, еще не вышли из стадии проектирования, а поэтому использовать их в качестве образца без промышленной апробации, опыта эксплуатации пока не представляется возможным.

Кроме рассмотренных комплексов автоматизация управления осуществляется и на других видах транспорта, применяемого в глу­ боких карьерах (конвейерном, скиповом и др .). Системы управле­ ния ими обычно представляют самостоятельное звено автоматиза­ ции, включаемое в общую систему АСУ карьера.

В заключение необходимо отметить, что методологические аспек­ ты проблемы управления карьерным транспортом еще не несут в себе обобщенности, законченности и завершенности. Каждая из систем в большей степени имеет частный, индивидуальный характер, привя­ зана к конкретной технологической схеме и не является универсаль-

Глава VIII

ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТА ГЛУБОКИХ КАРЬЕРОВ НА БЛИЖАЙШЕЕ БУДУЩЕЕ

Существенная особенность технической революции на транспорте заключается не только в значительных преимуществах современных силовых установок, но и в пока практически неограни­ ченных возможностях дальнейшего увеличения тягово-мощностных параметров применяемой и проектируемой транспортной техники, что создает предпосылки для полноценного и эффективного ее ис­ пользования в обозримой перспективе, в том числе и в глубоких карьерах.

Однако к концу столетия выявятся различия в технологических транспортных схемах между давно действующими и новыми пред­ приятиями. Во-первых, будут в основном продолжать использоваться действующие виды транспорта с внедрением на отдельных участках работ, главным образом на глубинных горизонтах, новых транспорт­ ных систем, во-вторых, получат более современное к тому времени оборудование. Поэтому прогресс будет происходить как по пути со­ вершенствования существующих транспортных средств, так и по ли­ нии создания новых типов оборудования с внедрением в обоих слу­ чаях достижений в области организации управления, механизации и автоматизации основных и вспомогательных транспортных процес­ сов.

Как было сказано выше, большинство крупных рудных карьеров к тому времени достигнут глубины 300—350 м и более. Около 10 % из них будут близки к 400 м. На глубоких карьерах в основном бу­ дут применяться известные менее традиционные виды транспорта. Предполагается, что в ведущих отраслях горнодобывающей промыш­ ленности доля автомобильного транспорта возрастет за счет большего применения в транспортных комбинациях. Удельный вес железнодо­ рожного транспорта несколько снизится за счет увеличения глубины карьеров. Значительно возрастет доля комбинированных видов транспорта. Автомобильно-конвейерный транспорт будет иметь удельный вес порядка 15 %, а вместе с собственно конвейерным транспортом — свыше 20 %.

Стремление к переводу транспортного процесса на поток будет проявляться во все возрастающей степени.

С достижением больших глубин и применением поточных видов транспорта будут разрабатываться Ингулецкий, Сарбайский, Качарский, Северный, Южный и Ново-Криворожский карьеры черной ме­ таллургии, Каджаранский, Жайренский, Кальмакырский, Печенганикель и другие карьеры цветной металлургии, ряд карьеров горной химии и нерудного сырья (Каратау, Ураласбест) и другие, угольные: им. 50-летия Октября, Сибиргинский и др.

Основные пути развития отдельных видов транспорта представля­ ются в следующем виде.

Ж елезнодорожный транспорт будет по-прежнему использо­ ваться в крупных карьерах, главным образом при разработке верх­ них горизонтов и транспортировании вскрышных пород в отвалы. Глубина ввода железнодорожного транспорта в карьерах достигнет 350—400 м, где он преимущественно будет применяться в комбина­ циях с автомобильным и конвейерным транспортом. Этому в боль­ шей степени будет способствовать внедрение на железнодорожных путях уклонов 60—80 %о, а также вскрытие глубинных горизонтов карьеров наклонными железнодорожными штольнями. В глубоких карьерах в качестве тяговых средств железнодорожного транспорта доминирующее положение займут тяговые агрегаты "второго поко­ ления” , которые почти полностью вытеснят применяющиеся в настоя­ щее время на некоторых карьерах электровозы. Это оудут агрегаты постоянного тока напряжением 1,5/30 кВ и переменного тока напря­

тов: ОПЭ-1 переменного тока и ПЭ-ЗТ постоянного тока с тиристор­ но-импульсной системой управления. Введение тиристорно-импульс­ ного управления позволит увеличить тяговые и тормозные возмож­ ности локомотивов на 10—12 %.

Последующее развитие электрической тяги пойдет по пути сохра­ нения основных конструктивных особенностей при условии дальней­ шей модернизации тяговых средств, заключающейся в увеличении на 20—30 % устойчиво реализуемой силы тяги и до 7000—9000 кВт мощ­ ности локомотивов, а также в дальнейшем совершенствовании авто­ номных источников питания. Напряжение в контактной сети постоян­ ного тока будет увеличено с 3000 до 6000 В, переменного — с 10000 до 25 000 В. Повышение напряжения в контактной сети приведет к не­ которому удорожанию ее конструкции й в некоторой степни услож­ нит условие ее эксплуатации. Для этого на нижних горизонтах карье­ ров необходимо будет исключить участки передвижной контактной сети, а локомотивы оснастить автономными источниками питания мощностью 1104—2208 кВт.

Для более отдаленного времени ставится задача применения на глубоких горизонтах железнодорожного транспорта при уклонах 150—200 %о. Это потребует создания специальных карьерных элект­ ропоездов, оборудованных вращающимися короткозамкнутыми асин­ хронными двигателями (на каждом вагоне по четыре двигателя) и особыми тормозными средствами.

Следует заметить, что для движения на крутых уклонах будет це­ лесообразно применять моторвагонную тягу и специальные средства, способствующие повышению коэффициента сцепления колес с рель­ сами.

Кроме указанных систем, для железнодорожного транспорта в глубоких карьерах предусматривается освоение автоматизирован­ ных систем управления движением поездов на замкнутых маршрутах

(например, на участках перегрузочный склад — фабрика), дистанци­ онного управления стрелочными переводами с локомотива, создание комплекса вспомогательных машин автономного действия для резкого сокращения трудоемкости путевых работ.

Путевые машины будут в основном самоходные, многоопераци­ онные, составляющие комплексы для выполнения укладки, выправ­ ки, постановки на балласт, текущего содержания и ремонта пути, пол­ ностью высвобождающие ручной труд. Для работ на крутых уклонах они будут оснащены усиленными тормозными средствами.

Необходимое развитие получит также карьерное вагоностроение. В основу создания карьерного парка будут положены два принципи­ альных требования: специализация для доставки различных грузов и соответствие типу применяемых экскаваторов. В связи с этим наи­ большее внимание будет уделено созданию ряда модификаций вось­ миосных думпкаров, приспособленных для транспортирования мяг­ ких пород и руд. Последние должны будут выпускаться усиленной конструкции с особо прочным, амортизирующим днищем кузова.

Пневматическая система управления разгрузкой будет заменяться дистанционно управляемой электрогидравлической системой, обеспе­ чивающей более быструю индивидуальную или групповую разгрузку и дающую снижение массы думпкаров.

Для увеличения грузоподъемности думпкаров свыше 220—240 т и рационализации их погрузки ставится вопрос о введении для зам­ кнутых карьерных маршрутов внегабаритной ширины, а также при­ менения четырехниточной колеи, позволяющей снизить предельное давление на колеса.

Среди многих предложений дальнейшего развития карьерного железнодорожного транспорта могут рассматриваться принципы при­ менения воздушной подушки высокого давления между опорными скользунами подвижного состава и рельсами, магнитной подвески за счет мощного электромагнитного поля, взаимодействующего с рель­ сами, и др. Однако возможности применения новых принципов для движения железнодорожных составов, особенно в глубоких карье­ рах, оценить пока еще очень трудно.

Автомобильный транспорт. С ростом глубины значение авто­ транспорта будет непрерывно возрастать. Наряду с самостоятельным использованием автотранспорт будет непременным звеном всех транспортных комбинаций.

При использовании автотранспорта с увеличением его грузоподъ­ емности будут снижаться общие затраты на транспортирование. Гру­ зоподъемность автосамосвалов будет значительно увеличена. Кроме серийно выпускаемых автосамосвалов грузоподъемностью 180 т на­ мечается создание и производство автосамосвалов грузоподъемнос­ тью 220—240 т и более. Такие машины получат преимущественное применение на вскрышных работах в верхней зоне карьеров. Для ра­ боты на глубоких горизонтах с целью уменьшения ширины рабочих площадок, автодорог и радиусов закруглений и, как следствие, для уменьшения угла откоса бортов карьера, а также для большей потен-

циальной надежности всей транспортной системы будут применяться автосамосвалы грузоподъемностью 110—150 т.

Рациональное расстояние транспортирования автосамосвалами особо большой грузоподъемности увеличится примерно до 5 км.

Автосамосвалы грузоподъемностью 75 т и более будут снабжены электрической трансмиссией, эффективной электродинамической системой торможения, гидропневматической подвеской передних и задних колес, кузовами из специальных сталей и алюминия. Автоса­ мосвалы будут оснащены быстроходными дизельными двигателями мощностью 956,8—1690 кВт. Машины грузоподъемностью свыше 180 т будут выпускаться в трехосном исполнении.

Ориентация на специализацию карьерных автомобилей позволит выпускать на базе создаваемых машин полуприцепы или самосвалы для транспортирования мягких пород, в том числе с донной разгруз­ кой для транспортирования угля. На базе автосамосвалов грузоподъ­ емностью 70 т будут выпускаться автопоезда грузоподъемностью 120 т.

Особое внимание при производстве и эксплуатации автосамосва­ лов большой грузоподъемности будет уделено повышению их надеж­ ности и уровня их использования. Автосамосвалы грузоподъемнос­ тью 110—180 т и более будут эффективны при сроке их службы не менее 10—12 лет (при круглосуточной работе). Для облегчения их нормальной эксплуатации должны быть построены хорошо оснащен­ ные ремонтные базы, созданы оборудование для технического обслу­ живания и ремонта, заправки топливом и смазкой, приборы для диаг­ ностического обследования состояния машин, а также приспособле­ ния для контроля и учета их работы.

Немалое значение будет иметь обеспечение карьеров типовыми комплектами дорожной техники для строительства, содержания и ремонта дорог с улучшенными покрытиями (щебеночных, обрабо­ танных битумными эмульсиями, бетонных и асфальто-бетонных с до­ бавками крошеной резины и д р .).

Одним из существенных недостатков применения автотранспорта в его современном виде на глубоких горизонтах является загазован­ ность атмосферы.

Проблема эта в связи с углублением карьеров будет усугублять­ ся и к исходу столетия приобретет первостепенное значение. Поэтому одной из основных задач дальнейшего развития автомобильного карь­ ерного транспорта следует считать создание принципиально новых, ’’бездымных” типов двигателей и видов топлива.

Эта проблема будет решаться путем создания контактно-аккуму­ ляторных автомобилей, движение которых в глубинной части карье­ ров и в забоях должно осуществляться с помощью аккумуляторных батарей, а при выезде из карьера по траншеям с помощью контактной сети. Для карьеров более отдаленного будущего наряду с аккумуля­ торными автономными источниками питания перспективно примене­ ние топливных элементов, в которых газообразное или жидкое топ­

Конвейерный транспорт наиболее соответствует требованиям современных глубоких карьеров, обеспечивая непрерывность, высо­ кую производительность и крутизну подъема из карьера транспорти­ руемой горной массы. С помощью конвейерного транспорта будет осуществляться частичная или полная конвейеризация карьеров. При частичной конвейеризации конвейерный транспорт, как правило, бу­ дет использоваться только при подъеме и выдаче горной массы на по­ верхность. При полной конвейеризации весь транспортный процесс от погрузки в забоях до пунктов приема горной массы на поверхнос­ ти будет выполняться конвейерами. Наряду с ленточными конвейе­ рами большой длины в рабочей зоне карьера будут широко приме­ няться мобильные короткозвенные конвейеры, отличающиеся лег­ костью перемещения и служащие связующими элементами между более длинными и реже перемещаемыми конвейерами. Однако основ­ ными функциями конвейерного транспорта будет бесперегрузочный подъем горной массы из карьера независимо от его глубины. Это потребует применения вспомогательных промежуточных приводов, передающих тяговую силу трения на одну расположенную по всей длине подъема грузонесухцую ленту. Расширится применение двух­ барабанных приводов блочного типа, оснащенных усовершенство­ ванной пуско-регулировочной аппаратурой. На конвейерах малой мощности будут использоваться преимущественно мотобарабаны.

В качестве новых средств повышения фрикционного взаимодей­ ствия ленты и барабана будет испытываться вакуум, избыточное дав­ ление воздуха, магнитные силы и др. Наряду с вакуумбарабанами бу­ дут применяться различные присасывающие элементы, устанавливае­ мые на обечайке барабана.

Особое значение в передаче больших тяговых усилий будут иметь высокопрочные резиновые ленты. Возрастет использование лент из синтетических волокон. В основном будут распространены ленты с многоосновными и многослойными прокладками. Но на подъемных конвейерах будут преимущественно использоваться резинотросовые ленты, предельная прочность которых будет достигать 60 кН на 1 см ширины, а упругая вытяжка не будет превышать 0,25 % длины. Шири­ на резинотросовых лент будет достигать 3000 мм; длина подъем­ ных ставов — 1000—1200 м.

Широко распространенные роликоопоры жесткого типа будут заменены более податливыми шарнирно-подвесными роликоопорами, допускающими более глубокий лоток роликоопор, укрепляемых на жестких или канатных секциях. Такие роликоопоры будут иметь противокоррозионные покрытия или будут выполняться из пластмас­ совых материалов с долговременной закладной смазкой, обеспечи­ вающей длительный безремонтный срок службы.

В глубоких карьерах значительно расширится область применения ленточных конвейеров для транспортирования крупнокусковых руд и вмещающих скальных пород. При этом для транспортирования дробленой горной массы будут применяться особо податливые роли­ коопоры с роликами, подвешенными в шахматном порядке на до-

полнотельных продольных канатах с автоматической регулировкой их натяжения, а для транспортирования недробленой взорванной мас­ сы ленточно-тележечные конвейеры. Дальнейшая задача будет зак­ лючаться в создании изгибающихся ленточных конвейеров с углом наклона до 40—45°, а также приспособленных для работы в условиях низких температур Крайнего Севера. Возможно промышленное ос­ воение конвейеров на воздушной подушке, где поддержание ленты осуществляется слоем воздуха повышенного давления.

Большое внимание будет уделяться конструкциям перегрузочных устройств для снижения износа лент и роликов. Амортизирующие свойства роликоопорам будут сообщать: упругая подвеска, футеров­ ка эластичными материалами и др. Предполагается использование авиационных и автомобильных шин, насаженных на вращающиеся оси, применение лотков криволинейного профиля на упругих опорах

идругих устройств, обеспечивающих плавную перегрузку материала, транспортируемого конвейерами. В более редких случаях возможно применение на перегрузочных конвейерах вибрационных питателей

ипитателей-грохотов с лотковыми и колосниковыми грузонесущими органами.

При транспортировании налипающих материалов наиболее ради­ кальным средством, по-видимому, будет зарекомендовавшее себя переворачивание холостой ветви конвейерных лент. Кроме ленточных конвейеров при большой дальности транспортирования на поверхнос­

ти возможно применение ленточно-канатных конвейеров. Для успеш­ ного осуществления Полной конвейеризации глубоких карьеров осо­ бое значение приобретает комплексная механизация технического обслуживания и ремонта мощных конвейерных установок. Значи­ тельно должны быть усовершенствованы средства автоматики кон­ вейерных весов и способы автоматического регулирования скорости ленты в зависимости от величины грузопотока.

Комбинированный транспорт. Комбинированные виды транс­ порта будут наиболее распространенными в глубоких карьерах. В комбинациях будут участвовать несколько видов транспорта и вспомогательных средств, ибо чем глубже карьер, тем сложнее его разработка, тем больше требуется гибкости и приспособленности транспорта к возникающим трудностям эксплуатации.

Наибольшее развитие получит автомобильно-железнодорожный транспорт. С увеличением глубины карьера применение крупных внутрикарьерных перегрузочных складов, а также бункерной пере­ грузки будет все боЛее затруднительно ввиду ограниченности разме­ ров рабочих площадок и транспортных берм. В связи с этим наиболь­ шее распространение должны получить временные склады, создавае­ мые путем отсыпкИ с верхней бровки уступа перегружаемой горной массы объемом на одну-две заходки стоящего у подошвы погрузоч­ ного механизма. ТаКие склады можно быстро создать по мере опус­ кания железнодорожных путей на ниже расположенные горизонты; на их устройство потребуется мало времени и небольшие затраты средств. Погрузку горной массы с такого склада наряду с экскавато­

рами будут выполнять мощные колесные и гусеничные погрузчики. Получат также распространение перегрузочные пункты устраи­ ваемые в теле уступа, снабженные вибропитателями для подачи раз­ гружаемой горной массы из автосамосвалов в думпкар. Основным требованием для организации таких перегрузочных пунктов будет

несложность их создания и возможность быстрого переноса.

С ростом глубины разработок автомобильно-железнодорожный транспорт на многих карьерах будет вытесняться автомобильно-кон­ вейерным. В некоторых случаях автомобильно-конвейерный транс­ порт, а иногда и железнодорожно-конвейерный будут вводиться на вновь осваиваемых участках месторождения.

Во всех комбинациях конвейерный транспорт будет преимущест­ венно использоваться в виде конвейерных подъемников. Если расши­ рение области применения конвейерных подъемников для руды и других твердых полезных ископаемых не подлежит сомнению, то эф­ фективность перемещения конвейерами пустых пород зависит от эко­ номичности их дробления и, в частности, от создания специальных отвалообразователей для скальных пород. Процесс дробления скаль­ ных пород только для их дальнейшего транспортирования, в принци­ пе, не рационален. Кроме того, значительные трудности с переносом дробильных установок в карьере и монтажом их в зоне взрывных работ приводят к неизбежному отставанию их размещения во вре­ мени и пространстве от мест добычных работ и периодическому ухуд­ шению показателей работы сборочного (как правило, автомобильно­ го) транспорта. Поэтому основное внимание в глубоких карьерах будет уделено совершенствованию способов разрушения горных по­ род в карьерах, а также применению эффективных грохотильных устройств на перегрузочных пунктах для отделения негабарита.

Для дробления руды и, в исключительных случаях, пустых пород на перегрузочных пунктах будут преимущественно использоваться конусные дробилки, работающие ’’под землей” . Применение грохо­ тов-питателей будет, по-видимому, зависеть от усовершенствования их конструкции и повышения надежности в работе.

Комбинированный автомобильно-скиповой транспорт в связи с углублением карьеров и возможностью подъема недробленого материала под углом до 40—45° к исходу столетия возможно будет эксплуатироваться на трех-пяти рудных карьерах. Его применение бу­ дет перспективно на глубине, не превышающей 350—400 м; грузо­ подъемность скипов будет достигать 75 т и более.

Большие возможности совершенствования этого вида оборудова­ ния заключаются в применении для тяги транспортных сосудов спе­ циального индивидуального привода (В.С. Берсенева). В этом случае на трассе крутонаклонного подъема одновременно сможет находить­ ся несколько скипов, что позволит резко повысить производитель­

ность установки, при этом отпадет необходимость в приводных стан­ циях и т. д.

При доработке рудных месторождений открытым способом не исключается возможность применения вертикалных подъемных ство­