Лекции открытые горные работы

Конвейерный транспорт (ленточные  конвейеры) применяется на карьерах для перемещения горной массы  в рыхлом и раздробленном (размер кусков до 400 мм) состоянии. Широкий диапазон изменения производительности конвейерных установок (до 15000 м³/ч) позволяет применять их в карьерах с различным грузооборотом. Достоинствами конвейерного транспорта являются возможность преодоления подъемов до 18^о и поточность перемещения грузов. Последнее обеспечивает возможность полной автоматизации процесса транспортирования и позволяет более эффективно использовать погрузочное оборудование. Широкое применение ленточных конвейеров ограничивается быстрым износом конвейерной ленты, жесткими требованиями к размерам транспортируемых кусков горной массы и способу погрузки. Эффективность конвейерного транспорта существенно снижается при низких температурах и большой влажности транспортируемой горной массы. Конвейерный транспорт целесообразно применять на карьерах с мягкими породами при годовом грузообороте 20 млн.т и более.

Комбинированный транспорт  для перемещения горной массы  в одном направлении включает разные виды транспорта. Как правило, он применяется при разработке глубоких и нагорных месторождений. Автомобильно-железнодорожный транспорт с внутрикарьерным перегрузочным пунктом целесообразно применять на нижних горизонтах (120-150 м и ниже) при использовании на верхних горизонтах железнодорожного транспорта. Автомобильно-скиповой транспорт наиболее эффективен в условиях крутых залежей с ограниченными размерами в плане при глубине разработки более 150 м и устойчивых вмещающих породах, обеспечивающих надежную и безаварийную работу подъемников.

 

 

ХАРАКТЕРИСТИКА  ПУТИ И ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

На карьерах в основном применяется стандартная железнодорожная  колея шириной 1524 мм. При небольшом  грузообороте может применяться  стандартная узкая колея шириной 750 мм. Минимальный радиус кривых определяется типом подвижного состава и шириной колеи. Для всех стационарных карьерных путей при ширине колеи 1524 мм нормальный радиус кривых равен не менее 200 м. Для временных путей он находится в пределах 100-200 м. Подъем i пути определяется тангенсом угла подъема a, т.е

                                                 ^о/_оо                                               

Максимальный подъем пути в грузовом направлении называется руководящим подъемом i_р . По величине руководящего подъема рассчитывается масса поезда с однократной тягой. Экономически эффективная величина руководящего подъема для железнодорожного электрифицированного транспорта составляет 40 и 60 ^о/_оо соответственно при однократной тяге с использованием электровозов и тяговых агрегатов.

Подвижной состав на карьерах состоит из вагонов и локомотивов.

Для перевозки полезного  ископаемого широко используются вагоны типа «гондола» грузоподъемностью 60 – 90 т и частично типа «хоппер» грузоподъемностью 60 т. У вагонов типа «гондола» дно составлено из отдельных щитов, вращающихся на шарнирах у хребтовой балки. Опущенные щиты образуют наклонные плоскости, по которым груз высыпается по обе стороны от оси пути. Вагон типа «хоппер» имеет наклонные торцовые стенки и разгружается через люки, расположенные ниже рамы вагона. Груз ссыпается между рельсами или на стороны.

Для перевозки породы используются саморазгружающиеся вагоны – думпкары с односторонней или двухсторонней разгрузкой. Конструкция думпкаров рассчитана на восприятие значительных динамических нагрузок от падения крупных кусков породы массой 2 – 3 т с высоты 1,5 – 3 м (при погрузке экскаваторами). Думпкары также широко применяются для транспортирования руды.

Локомотивы являются тяговыми установками, предназначенными для перемещения  составов по железнодорожным путям. Состав состоит из нескольких вагонов и одного (реже двух) локомотива, расположенного в голове или хвосте. В качестве локомотивов на карьерах применяются электровозы, тепловозы и тяговые агрегаты. Наибольшее применение на карьерах получили электровозы. Достоинствами электровозов являются относительно высокий к.п.д., равный 14-16%, высокая скорость движения на руководящем подъеме, способность преодолевать подъемы до 40 ^о/_оо, постоянная готовность  к работе, простое обслуживание и надежная работа в любых климатических условиях. наибольшее применение получили контактные электровозы, работающие на постоянном токе напряжением 1500 и 3000 В. Недостатками электровозов являются зависимость от источника энергии и значительные капитальные затраты на строительство контактной сети и тяговой подстанции. Для работы без контактной сети на электровозах устанавливают дизель-генераторный агрегат, который используется при движении по подъездным путям. Такие локомотивы называются дизель-электровозами.

Тепловозами называются локомотивы, оборудованные двигателями внутреннего сгорания (дизелями). Передача вращающего момента на колесные пары у тепловозов может осуществляться с помощью электрической, гидромеханической и гидроэлектрической систем. двигатель внутреннего сгорания, установленный на тепловозе, обеспечивает его автономность и исключает необходимость контактной сети, стоимость которой составляет 12-15% общей стоимости транспортирования. Тепловозы обладают высоким к.п.д., равным 24-26%, и способны преодолевать значительные подъемы. Большинство современных тепловозов имеет электрическую передачу. Дизель и главный генератор на таких тепловозах соединены общим валом. От главного генератора электроэнергия поступает к тяговым двигателям постоянного тока, установленным непосредственно на полуосях тепловоза.

Тяговые агрегаты представляют собой  сочетание электровоза управления, секции автономного питания (дизельная секция) и нескольких обмоторенных думпкаров. Наличие обмоторенных думпкаров в составе тягового агрегата значительно увеличивает сцепной вес, а, следовательно,  и полезную массу поезда (в 2 – 2,5 раза по сравнению с электровозами) или руководящий подъем (до 60 ^о/_оо). Наличие же дизельной секции в составе тягового агрегата устраняет потребность в контактной сети на подвижных путях. В некоторых тяговых агрегатах дизельная секция отсутствует.

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

СХЕМЫ РАЗВИТИЯ ПУТЕЙ И ОРГАНИЗАЦИЯ ОБМЕННЫХ

ОПЕРАЦИЙ НА УСТУПАХ

На карьерах протяженность железнодорожных путей может достигать многих десятков, а иногда и сотен километров. Так на железнодорожном карьере Южного ГОКа она составляет около 300 км. Выделяют следующие виды карьерных железнодорожных путей:

забойные и овальные временные пути, периодически перемещаемые по мере подвигания фронта очистных работ;

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

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

поверхностные пути (откаточные, хозяйственные, и т.д.);

магистральные пути. соединяющие карьер с путями МПС.

Разделительными пунктами железнодорожный  путь делится на отдельные участки (перегоны), что обеспечивает необходимую безопасность движения поездов и увеличивает пропускную способность пути. В зависимости от назначения и сложности путевого развития раздельные пункты подразделяются на посты, разъезды и станции.

Пост – это разделительный пункт, не имеющий путевого развития и предназначенный для регулирования на прилегающем полигоне движения поездов путем их остановки или пропуска. Согласно правилам безопасности на перегоне может находиться только один поезд. Разделение больших перегонов постами на более короткие перегоны обеспечивает возможность одновременного движения большого числа поездов, что ведет к увеличению пропускной способности пути. Обычно посты располагаются на подходах к карьеру или отвалу, а также в пунктах примыкания забойных путей к стационарным. При автоблокировке посты заменяются проходными автоматическими светофорами.

Разъезд – это разделительный пункт  на однопутной железнодорожной линии. Он имеет путевое развитие и предназначен для скрещения (встречи), обгона и обмена поездов. Располагается он в непосредственной близости от карьера или отвала с целью быстрейшего обмена поездов. При значительной длине перегона разъезды устраиваются с целью увеличения пропускной способности.

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

ХАРАКТЕРИСТИКА  ДОРОГ И ПОДВИЖНОГО СОСТАВА КАРЬЕРНОГО АВТОТРАНСПОРТА

Карьерные автодороги. Эффективность работы автотранспорта карьерах в значительной степени определяется состоянием и качеством автодорог (рис. 4.6). По условиям эксплуатации автодороги на карьерах делятся на стационарные и временные. Стационарные автодороги,  сооружаемые в капитальных траншеях, на поверхности и на соединительных транспортных бер-мах на длительный срок, имеют, как правило, дорожное покрытие и двухполосное движение. Временные дороги (на уступах и отвалах) периодически перемещаются вслед за подвиганием фронта работ и, как правило, не имеют дорожного покрытия.

Ширина проезжей части автодорог  зависит от габаритов подвижного состава, скорости движения, числа полос движения.

На мощных карьерах с большой  интенсивностью движения (2000-3000 автосамосвалов в сутки) на постоянных дорогах применяют цементобетонное или асфальтовое покрытие. При меньшей интенсивности движения (1000-1500 автосамосвалов в сутки) используют щебеночное покрытие с пропиткой и поверхностной обработкой или покрытие, обработанное по способу смешения. При рыхлом основании они имеют грунтовое покрытие, улучшенное щебеночными добавками.

Подвижной состав автотранспорта должен обладать повышенной прочностью, маневренностью и проходимостью, преодолевать значительные подъемы и уклоны и обеспечивать быструю механизированную разгрузку.

основными параметрами карьерных  самосвалов являются грузоподъемность, мощность двигателя, емкость кузова, колесная формула и минимальный радиус поворота.

Первая цифра колесной формулы  обозначает число колес, вторая цифра  – число ведущих колес.

На карьерах наибольшее распространение  получили автосамосвалы типа БелАЗ  грузоподъемностью 27 – 180 т. В качестве тягачей для полуприцепов как правило используются базовые самосвалы соответствующей мощности. Увеличение грузоподъемности полуприцепа при неизменной мощности привело к снижению удельной мощности до 5,9 – 6 л.с./т и некоторому снижению динамических характеристик.

Организация работы автотранспорта

В зависимости от способа вскрытия рабочих горизонтов, размеров рабочих  площадок и условий работы экскаваторов возможны:

сквозной проезд автосамосвалов к экскаватору;

подъезд автосамосвалов к экскаватору с петлевым разворотом;

подъезд автосамосвалов к экскаватору  с тупиковым разворотом.

Сквозной проезд используется при  наличии двух выездов с горизонта. Автосамосвалы в этом случае движутся поточно, съезжая с магистральных дорог на забойные.

Подъезд с петлевым разворотом используют при встречном движении автосамосвалов на горизонте. Он не требует сложных маневров. Обычно время обмена автосамосвалов не превышает продолжительности рабочего цикла экскаватора, что позволяет повысить его производительность. Автосамосвалы следует устанавливать так,  чтобы обеспечить минимальный угол поворота экскаватора, что позволяет достичь высокого использования экскаваторов во времени.

Подъезд с тупиковым разворотом используют в стесненных условиях, когда невозможно осуществить петлевой разворот. В основном эта схема применяется в тупиковых заходках при проведении траншей. При ширине рабочей площадки (основания траншеи) меньше радиуса разворота автосамосвала устраивают специальные ниши для обеспечения более свободного маневра при развороте. Подъезд с тупиковым разворотом снижает производительность  автосамосвалов на 10-15% по сравнению с другими схемами подъезда.  

В зависимости от числа автосамосвалов, находящихся в одновременной  работе, применяют одиночную или спаренную установку их под погрузку. Одиночная установка автосамосвалов может проводиться параллельно оси забоя (при заходках небольшой ширины) либо с разворотом (при более широких заходках). Установка с разворотом позволяет уменьшить угол поворота экскаватора. Спаренная установка автосамосвалов обеспечивает более высокую производительность экскаваторов. При спаренной односторонней установке несколько усложняется маневрирование автосамосвалов (особенно в ночное время). Спаренная двусторонняя установка в большей степени обеспечивает использование экскаватора во времени. Она применяется  в условиях широких заходок и тупиковых забоев. Однако спаренная установка требует некоторого  увеличения парка автосамосвалов.

Эффективность применения автотранспорта на карьерах зависит также и от правильного сочетания рабочих параметров экскаваторов и автосамосвалов. Рациональное соотношение емкости кузова автосамосвала и емкости ковша экскаватора находится в пределах 4 –10.

 

 

СХЕМЫ КОНВЕЙЕРНОГО ТРАНСПОРТА

На карьерах конвейерный транспорт применяется для транспортирования рыхлых и мягких вскрышных пород (преимущественно от многоковшовых экскаваторов) на внутренние или внешние отвалы, угля, щебня, гравия и др., а также для транспортирования раздробленных скальных и полускальных пород. Для транспортирования вскрыши к пород применяются следующие схемы конвейерного транспорта.