Транспорт глубоких карьеров

кой, а также подкладкой и верхней постелью шпалы. В последнее вре­ мя в качестве материала для них используется кордрезина и различ­ ные синтетические материалы. Число шпал на 1 км пути в тоннелях больше, чем на поверхности, и достигает 2000.

Для обеспечения высокой надежности пути особые требования предъявляются к балласту. В качестве балласта применяют щебень из твердых пород с пределом прочности не менее 8 кН/см2. Круп­ ность зерен составляет 25—70 мм. Загрязненность балласта глинис­ тыми примесями не должна превышать 1 %. Для защиты балласта от загрязнения и лучшей подбивки под шпалы в верхней части бал­ ластной призмы укладывается щебень мелких фракций, обычно от 10 до 25 мм. Толщина щебеночного балласта под шпалой в тоннелях и на подходах к ним принимается не менее 25 см. Общая толщина балластного слоя, как правило, составляет 45 см.

В последнее время в железнодорожных тоннелях и штольнях при­ меняется устройство пути на жестком бетонном основании с водоот­ водным лотком посредине или с обеих сторон у стен тоннеля. При этом типе верхнего строения пути основанием рельсо-шпальной ре­ шетки служит бетон М-100 и М-150 толщиной слоя не менее 40 см, укладываемый на подготовку из тощего бетона. Общая толщина бе­ тонного слоя, включая подготовку, составляет 80—90 см. Поверх­ ность бетонного слоя выполняется ровной с общим уклоном в сторо­ ну водоотливных лотков не менее 2 %. Внутренние размеры водоот­ ливных лотков рассчитаны на максимально возможный приток воды, но не менее 30x30 см.

Для установки противоугонов вдоль шпал со стороны ожидае­ мого угона устраиваются приямки. Во избежание утечки тяговых и сигнальных токов металлические части верхнего строения пути не должны соприкасаться с путевым бетоном, кроме того, при примене­ нии деревянных шпал необходимо, чтобы верх балластной призмы был на 3 см ниже их поверхности.

В действующих штольнях производственного объединения "Апа­ тит” применяются две конструкции пути. Одна на деревянных полушпалах, уложенных в бетон, другая — на деревянных шпалах, уложен­ ных на балласт. В результате многолетней эксплуатации железнодо­ рожных путей на комбинате установлено, что железнодорожный путь на балласте позволяет легко проводить текущий ремонт.

Для обеспечения бо'льшей надежности и долговечности рельсо­ шпальной решетки и обеспечения безаварийности движения составов в тоннелях применяется путевой бетон с железобетонными элемента­ ми: шпалами, полушпалами и плитами.

Из различных существующих конструкций железобетонных шпал рекомендуются шпалы С-56-2М с промежуточными скреплениями КБ65, с упругими прокладками и подкладками. Еще более надеж­ ным может быть признан путь на железобетонных плитах. Особенно целесообразно применение такой конструкции в однопутных выра­ ботках с длительным сроком существования, где большое значение приобретает прочность и надежность пути. В качестве железобетонных

шпал могут использоваться плиты ПДЖК-72. Основными преиму­ ществами пути на жестком бетонном основании являются: сокраще­ ние времени, необходимого для текущего содержания пути по сравне­ нию с укладкой пути на балласт и при деревянных шпалах, отсутствие загрязнений, неизбежных при наличии балласта, возможность очистки пути промывкой и его устойчивость. К недостаткам пути на жестком основании относятся большая жесткость, а также сложность замены шпал, втопленных в бетон.

Скорость движения поездов при. жесткой бетонной подготовке пути принимается не более 25 км/ч.

Особое внимание при эксплуатации железнодорожных путей в штольнях должно уделяться его содержанию, регулярному осмотру перед каждой сменой, проверке качественного его состояния. Основ­ ными дефектами пути обычно являются просадка шпал и нарушение бетонного основания, различные дефекты рельсов, подверженность их коррозии. Из-за последней причины рельсы на производственном объединении "Апатит” работают не более 2,5—3 лет.

Наиболее радикальным средством улучшения условий содержа­ ния пути в штольнях являются хорошая вентиляция и полный водо­ отвод. От химической коррозии, помимо рельсосмазываний, приме­ няются предохранительные покрытия из краски, асфальтового лака, смолы, известкового молока, смеси мазута и отработанных масел или специальных антикоррозионных паст. Используются также металлизованные антикоррозионные покрытия (цинковые). Для борь­ бы с электрохимической коррозией металлических частей верхнего строения путей существует ряд мероприятий, направленных, с одной стороны, на улучшение проводимости рельсовых цепей и, с другой, на повышение электрической сопротивляемости переходных скрепле­ ний и балластной призмы. Для текущего ремонта пути в штольнях служат электрошпалоподбойки, электрорезные и электросверлиль-

ные станки, гидравлические домкраты и другое путевое оборудова­ ние и инструмент.

Глава VII

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ТРАНСПОРТА НА БОЛЬШИХ ГЛУБИНАХ

§ 1. ИЗМЕНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ТЕХНИКО­ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТРАНСПОРТА С ГЛУБИНОЙ РАЗРАБОТКИ

На большинстве глубоких карьеров с понижением горных работ горно-геологические, организационные и технико-экономичес­ кие условия разработки ухудшаются.

Наибольшее влияние на изменение технико-экономических пока­ зателей транспорта оказывают объем перевозок, расстояния транс­ портирования и глубина разработки. В зависимости от этого изменя­ ются производительность транспортных средств, трудоемкость транс­ портных операций и затраты на перевозку. В большинстве случаев, чем глубже становится карьер, тем ниже производительность транс­ портных средств.

В этих случаях производительность транспортных средств циклич­ ного действия подчиняется следующей зависимости и определяется на глубине Я :

где Л0 — производительность на глубине 0 м; КиН — коэффициент использования транспортных средств в течение смены по организаци­ онному фактору на глубине Я; КтН — коэффициент усложнения гор­ но-геологических условий.

Производительность транспортных машин цикличного действия снижается с глубиной из-за увеличения расстояния транспортирова­ ния, уменьшения скоростей движения, изменяясь в соответствии со следующей закономерностью

где L0 — расстояние транспортирования при Я0 = 0 м; / — уклон транспортных коммуникаций; Яр т — коэффициент развития трас­ сы; п,тп — эмпирические коэффициенты.

Для машин и подъездов коэффициент влияния глубины на их производительность

Зависимости изменения технико-экономических показателей практически учитывают дальность транспортирования и не в полной

.карьеров до 200 м и более происхо­ дит непропорциональное увеличение удельной работы (рис. 96) по сравнению с ростом дальности транспортирования.

В качестве комплексного показателя сложности и трудоемкости транспортирования горной массы различными видами транспорта, который бы учитывал одновременно дальность транспортирования и высоту подъема горной массы, предлагается приведенный тонно-ки­ лометр, определенный с учетом приведенной избыточной высоты

где 1И — приведенное расстояние транспортирования, м; /0 — факти­ ческое расстояние транспортирования, м; Н — высота подъема (раз­ ность отметок между точками погрузки и разгрузки), м; КП— коэф­ фициент пропорциональности, зависящий от вида транспорта.

Коэффициент пропорциональности для приведения к эквивалент­ ному значению рекомендуется принимать при:

автомобильном транспорте — 0,03; железнодорожном транспорте — 0,22; конвейерном транспорте — 0,015.

С понижением горных работ длина активного фронта в карьере снижается, что ведет к уменьшению длины экскаваторных блоков и, как следствие, усложнению транспортной схемы автомобильных до­ рог и железнодорожных путей. Эго приводит к снижению скорости

движения автосамосвалов, весовой нормы поезда и влияет на произ­ водительность транспортных средств. С увеличением глубины горных работ уменьшается ширина рабочих площадок, что также вызывает снижение производительности оборудования. По данным исследова­ ний, выполненных для карьеров Кривбасса, градиент снижения про­ изводительности автосамосвалов и локомотивосоставов на каждые 100 м глубины в диапазоне глубин 50—259 м составит до 10—15 % и в диапазоне глубин 250—400 м — до 20—25 %.

Усложнение транспортных операций с ростом глубины карьеров ведет к увеличению затрат на перевозку. В среднем затраты на разра­ ботку 1 м3 горной массы на каждые 100 м увеличения глубины карьера возрастают на 40—80 коп. Причем увеличение затрат на 70— 80 % происходит за счет удорожания транспортирования горной мас­ сы, так как этот процесс становится наиболее трудоемким, а его доля в затратах на разработку горной массы составляет 50—60 %. Увеличе­ ние затрат на транспортирование наблюдается главным образом с уве­ личением высоты подъема (свыше 200 м ), когда затраты на доставку горной массы на поверхность достигают 18—20 коп/т-км (табл. 63).

Для определения и сопоставления затрат на транспортирование горной массы из глубоких карьеров предлагаются следующие зависи­ мости.

При доставке из глубокого карьера горной массы каждым из ви­ дов транспорта

2,о2

Когда доставка горной массы производится комбинированным транспортом, включающим два звена и больше, зависимость пред­ ставляется в следующем виде:

где С — себестоимость подъема горной массы на поверхность с опре­ деленной глубины, руб.; C j, С2 — затраты на 1 т-км при рассматри­ ваемых видах транспорта, руб.; Н, Н х — границы по высоте для рас­ сматриваемых видов транспорта, м ; 50 — площадь карьера на поверх­ ности, м2; Ктр1, К,р2 коэффициенты развития трассы при рассмат­ риваемых видах транспорта; Сп — затраты на перегрузку горной мас-

сы с одного вида транспорта на другой, руб/т; К л, К 2 — коэффициен­ ты уменьшения площади поперечного сечения карьера с уходом гор­ ных работ на глубину; у — плотность горных пород, т/м3; /р — ру­ ководящий уклон при использовании данного вида транспорта.

На рис. 97 показана зависимость затрат С на доставку полезного ископаемого от вида применяемого транспорта и от глубины карьера, предельная величина которого составляет 600 м. Как видно из рисун­ ка, увеличение затрат происходит неравномерно для основных видов транспорта и их комбинаций. При изменении глубины карьера от 100 до 600 м затраты на транспортирование полезного ископаемого на по­ верхность увеличиваются в 2—3 раза почти пропорционально глубине разработки. Эго увеличение вызвано в основном увеличением рас­ стояний транспортирования. В меньшей степени затраты растут при автомобильно-железнодорожном транспорте, что обусловливается сокращением длины откатки автотранспортом до перегрузочных пунктов. При комбинированном автомобильно-скиповом и автомо­ бильно-конвейерном транспорте затраты на доставку горной массы на поверхность при больших допустимых уклонах трассы с ростом глубины карьера увеличиваются незначительно. В общем виде ухуд­ шение экономических показателей с ростом глубины разработки по­ казано на рис. 98. Не менее важным показателем, изменяющимся с увеличением глубины карьеров, является трудоемкость (рис. 99).

Удельный вес трудоемкости карьерного транспорта на современ­ ных карьерах, использующих автомобильный и железнодорожный транспорт, достигает 40—50 % общих трудовых затрат. С увеличением глубины разработки он значительно возрастает и при достижении карьером глубины 300—400 м составляет не менее 65—70 %. Наи­ меньшей трудоемкостью характеризуется комбинированный транс­ порт, особенно автомобильный с ленточными конвейерами, что объ­ ясняется главным образом незначительным числом обслуживающего персонала и возможностью автоматизации доставки горной массы на поверхность при конвейерном подъеме. Наибольшие трудовые затра­ ты имеют место при железнодорожном транспорте, трудоемкость ко­ торого резко возрастает с увеличением глубины разработки. Если при глубине карьера 50 м на транспортирование 1000 т руды затрачено

С,руВ1т С,РуВ1т

О,В

0,5

0,0

0,3

0,2

0,1

О too ZOO 300 ООО 500Н,» О too 200 300 ООО мон,*

Рис. 97. Зависимость затрат С на транспортирование 1 т полезного ископаемого от глубины карьера Я ( д) , то же с учетом процессов, зависящих от применения видов транспорта {б) :

112 , 3 — автотранспорт; 4 — железнодорожный транспорт; 5 — автомобильно-же­ лезнодорожный транспорт; 6 — автомобильно-конвейерный; 7 — автомобильно­ скиповой

7,6 чел.-смен, то при глубине карьера 250—300 м будет затрачено 13,6—15,5 чел.-смен. С глубиной карьера резко возрастают трудовые затраты на обслуживание и эксплуатацию сети железнодорожных пу­ тей, управление транспортом и др.

Основным путем уменьшения отрицательного воздействия глуби­ ны карьера на технико-экономические показатели транспорта являют­ ся его реконструкция, применение рациональных схем вскрытия глу­ боких горизонтов, замена другим более эффективным видом транс­ порта, частичное или полное его перевооружение более современными и производительными транспортными средствами. Например, замена электровозов тяговыми агрегатами, автосамосвалов малой грузо­ подъемности автосамосвалами особо большой грузоподъемности, введение непрерывного транспорта вместо цикличного и т. д.

Резервом улучшения технико-экономических показателей транс­ порта является усовершенствование действующих видов транспорта: перестройка транспортных коммуникаций, увеличение скоростей движения и обмена транспортных средств в карьере, механизация вспомогательных работ, организация и управление транспортом и др.

§ 2. УВЕЛИЧЕНИЕ УКЛОНОВ ТРАНСПОРТНЫХ КОММУНИКАЦИЙ

При развитии горных работ в глубоких карьерах стремятся к минимальному разносу бортов и интенсивному понижению в глуби­ ну. Однако при этом встречается ряд трудностей, особенно сказываю­ щихся на возможностях эксплуатации железнодорожного транспорта. Установлено, что увеличение глубины карьеров в 1,5—2 раза значи­ тельно осложняет работу железнодорожного транспорта. На 35—45 % увеличиваются расстояния транспортирования, до 50—60 % повышает­ ся удельный вес участков путей с руководящими подъемами, возни­ кает проблема провозной и пропускной способности транспортных коммуникаций, их размещения, а также устройства пунктов обмена и формирования составов на нижних горизонтах и т. д.

Одной из кардинальных мер наиболее интенсивного понижения горных работ и создания условий для применения этого транспорта на большой глубине разработок при отработанной, в основном верх­ ней, зоне является строительство в карьерах железнодорожных путей с большими уклонами.

Пути с повышенными уклонами строят только с определенной глубины карьера, что вызвано ограниченными размерами карьера по глубине и необходимостью сокращения расстояния откатки авто­ мобилями при комбинированном автомобильно-железнодорожном транспорте. Однако это приводит к снижению весовой нормы поезда и необходимости сооружения станции для формирования поездов (с полным сцепным весом), что бывает затруднительно на нижних гори­ зонтах.

Пониженная весовая норма поездов является основным недостат­

ком применения крутых уклонов. Снижение производительности ло­ комотив осоставов по этой причине компенсируется сокращением длины транспортных коммуникаций (главных и приемо-отправочных путей раздельных пунктов) и возможным сокращением времени оборота поезда.

Повышенный уклон позволяет сократить объемьцгорно-капиталь- ных работ по строительству внешних траншей и увеличить глубину их заложения, обеспечивая непосредственные (без тупиков; заезды с по­ верхности на большее число горизонтов.

Для достижения конечной глубины карьера при больших величи­ нах руководящих уклонов, в сопоставлении с применяемыми в прак­ тике проектирования и эксплуатации, требуется организация меньше­ го числа внутрикарьерных раздельных пунктов, что несомненно упро­ щает общую схему транспортных коммуникаций. При сокращении же протяженности основных выездов и соединительных путей умень­ шаются объемы путепереукладочных работ.

В настоящее время в большинстве случаев применение крутых уклонов является или вынужденным явлением, или обусловливается технико-экономическим эффектом, получаемым при ведении горных работ. Целесообразность перехода на глубине к устройству железно­ дорожных съездов с уклонами более 40 %свызвана следующими при­ чинами:

ограниченные параметры карьера в плане (или отдельных его участков) при использовании уклонов 40 %о не позволяют вписать транспортные коммуникации для отработки нижних горизонтов карьера без большого разноса бортов;

применение крутых уклонов позволяет резко сократить объемы вскрышных работ, интенсифицировать ввод нижележащих горизон­ тов в эксплуатацию с использованием железнодорожного транспорта, перераспределить объемы извлечения вскрышных пород во времени.

Кроме того, уменьшается расстояние транспортирования за счет преодоления необходимой высоты подъема с большей величиной ук­ лона, а это в свою очередь приводит к сокращению транспортных средств, затрат на устройство транспортных коммуникаций и т. д.

Все это в целом не только перекрывает указанный недостаток, вызываемый снижением весовой нормы поезда, но и дает определен­ ный экономический эффект.

Чтобы увеличение уклонов не столь существенно отражалось на весовой норме поезда, сцепной вес и мощность электровозов и тяго­ вых агрегатов должны выбираться с учетом сохранения полезного ве­ са поезда при изменении уклона (рис. 100,101).

Полезная мощность тяговых двигателей локомотивов (в кВт)