Карьерный автомобильный транспорт Исполнитель

Карьерный автомобильный транспорт.

План:

1. Технологическая характеристика подвижного состава
2. Технологическая характеристика карьерных дорог
3. Обмен автомашин в забоях и на отвалах

Цель занятия – формирование знаний, навыков о карьерном автомобильном транспорте, его эксплуатация и условия применения.

{spoiler=Продолжать Читать}

Технологическая характеристика подвижного состава

Из средств автомобильного транспорта на карьерах преиму­щественное распространение получили автосамосвалы с задней разгрузкой кузова.

Выбор типов двигателя, трансмиссии, ходовой части, механиз­мов управления и разгрузки кузова определяется грузо­подъемностьюавтомашин. Автосамосвалы с карбюратор­ными двигателями грузоподъемностью до 5 т используются для перемещения мягких пород (при погрузке экскаваторами с ем­костью ковша до 1м³), штучного камня, на хозяйственных перевоз­ках. Для обслуживания аналогичных экскаваторов предназначены также дизельные автосамосвалы грузоподъемностью 5-7 т. Ши­роко используются на карьерах дизельные автосамосвалы средней (10-20 т) и большой грузоподъемности (более 20 т). Последние имеют гидромеханическую трансмиссию, пневмогидравлическую подвеску, мощные пневматические тормоза, повышенную проч­ность шасси, рамы и кузова. Автосамосвалы грузоподъемностью 75 т и более имеют электрическую трансмиссию с мотор-колесами, что упрощает и повышает ее надежность, а также улучшает тягово-динамические качества машины.

Кузов у автосамосвалов - ковшового типа. Геометри­ческая емкостьего обеспечивает максимальное исполь­зование грузоподъемности при насыпной плотности разрушенных пород 1-1,2т/м³(машины малой и средней грузоподъемности) и 1,75-2 т/м³ (большегрузные автомобили). Коэффициент тарыбольшегрузных автосамосвалов равен 0,6-0,8. Тяговые качества, оцениваемые способностью преодолевать сопротивление движению в различных дорожных условиях, определяются удель­ной мощностьюавтосамосвалов, достигающей 7-8 л. с./т.

Скорость движенияопределяется как конструктив­ными качествами машин, так и величиной продольных уклонов дорог, качеством их покрытий, сложностью трассы, соотношением участков постоянных и временных дорог, интенсивностью движе­ния (табл. 9.2, 9.4).

Паспортный тормозной путьпри скорости движения 30 км/ч не превышает 16 м. Фактический тор­мозной путьбольше (табл. 9.4).

Расход горючегозависит от режима движения ма­шин, дорожных условий, степени износа двигателя. С увеличе­нием преодолеваемого уклона с 2 до 10% расход дизельного топлива возрастает на 70—80%, составляя для автосамосвалов БелАЗ-540 250-260 кг на 100 км пробега. Наиболее велик рас­ход горючего при маневровых операциях, особенно при движении задним ходом (в 2,2-2,5 раза выше, чем при нормальном устано­вившемся движении).

Современные большегрузные автосамосвалы -короткобазовыемашины (база 3,5-4,3 м); длина их 7,2-9,6 м, а ширина 3,5-4,9 м. Минимальный радиус поворота 8,4-9,5 м.

Колесные тягачи с полуприцепами(прицепами) создаются на основе специальных седельных (одноосных) тягачей или базо­вых автосамосвалов. Полуприцепы имеют заднюю, боковую или донную разгрузку (последнюю — при перевозках мягких полез­ных ископаемых, обычно угля). Основные недостатки колесных тягачей с полуприцепами: низкая маневренность и затруднен­ность подачи под погрузку и разгрузку, повышенные требования к дорожным условиям, небольшая удельная мощность (до 5-6 л.с./т), обусловливающая ухудшение тягово-динамических ка­честв и снижение преодолеваемых уклонов до 4-5%.

Дизель-троллейвозыявляются автосамосвалами двойного пита­ния: на постоянной трассе (поверхность, капитальные траншеи) - от контактной сети, на передвижной трассе (рабочие уступы и от­валы) - от дизеля. Дизель-троллейвозы характеризуются: высо­кой скоростью движения при питании от контактной сетикак на горизонтальных дорогах (до 40 и 60 км/ч), так и на подъеме; возможностью рекуперации энергии при движении под уклон; плавным торможением и пуском, в результате чего пробег шин достигает 35—40 тыс. км; в 1,5-1,8 раза большим, чем у автосамо­свалов, межремонтным пробегом машин (до 190 тыс. км); лучшими условиями эксплуатации в зимний период, особенно при безга­ражных стоянках.

Вместе с тем скорость движения этих машин по горизонталь­ным дорогам с неровным покрытием, на спусках с уклоном менее 4% и на кривых радиусом менее 200 м ниже, чем у автосамосва­лов. Масса и стоимость дизель-троллейвозов на 15-20% выше, чем дизельных автомобилей.

На базе дизель-электрических автосамосвалов большой гру­зоподъемности создается ряд тягачей с прицепами или полупри­цепами грузоподъемностью 120-200 т и более (рис. 9.1, а). Однако такие автопоезда имеют низкую маневренность, большой радиус поворота (20 м и более), требуют сохранения широких рабочих площадок на уступах.

Указанных недостатков лишены дизель-электрические карьер­ные автопоезда специальной конструкции (предложение автора) с боковой разгрузкой, состоящие из двух головных машин (тяга­чей), между которыми расположено несколько прицепов (рис. 7.1, б). Общая грузоподъемность автопоезда составляет несколько сотен тонн. Двустороннее (челночное) движение позволяет избе­гать разворота автопоезда в пунктах погрузки и разгрузки. Скорость движения до 50 км/ч, преодолеваемый уклон до 10%. На поворотах трассы траншейных дорог радиусом менее 20—35 м вместо петлевого соединения могут устраиваться тупики, что уменьшает объем горноподготовительных работ. Карьерные авто­поезда

Рис.9.1. Перспективные автопоезда:

а – грузоподъемностью 220 т (предположение БелАЗ-ИГД МЧМ); б – грузоподъемностью 500 т (предложение МГИ).

Объединяют преимущества автомобильного и железнодо­рожного транспорта; область их применения - карьеры большой производственной мощности.

К специализированным машинам относятся думпторы, име­ющие четырехколесные шасси и широкий воронкообразный кузов, опрокидывающийся вперед (под силой тяжести или с помощью гидравлических устройств). Емкость кузова 1,5-10 м³, скорость до 40 км/ч. Применение думпторов рационально на карьерах не­большой производственной мощности, разрабатывающих строи­тельные горные породы, при коротких расстояниях откатки пород и отвал и для доставки полезного ископаемого к первичной дробилке в карьере. Иногда на карьерах с тяжелыми дорожными условиями при расстояниях перевозки 300—500 м применяют тракторные тягачи мощностью 60-250 л.с.с прицепами грузо­подъемностью 10-40 т с донной разгрузкой.

Технологическая характеристика карьерных дорог

На карьерах различаются дороги общего типа (хозяйственные) и карьерные дороги (производственные) для перевозки вскрышных пород и полезного ископаемого. По сроку службы карьерные дороги подразделяются на постоянные (срок службы не менее 1-2 лет) и временные. Все они обычно двухполосные с обеспече­нием встречного движения машин, иногда, при кольцевом дви­жении, однополосные.

Технологические качества автодорог характеризуются: рас­четнойскоростью движения- скоростью, на ко­торую рассчитываются элементы трассы и конструкции автодо­рожных сооружений; расчетноймассой и габари­тамиподвижного состава, пропускаемого дорожными одеж­дами и сооружениями; проезжаемостью, определяемой возможностью движения подвижного состава с заданной ско­ростью в различные периоды года; грузонапряженностью- количеством груза (в тоннах), перевозимого по участку дороги в единицу времени;интенсивностьюдвижения- количеством транспортных средств, проходящих через данное сечение дороги в единицу времени; транспортной работой- произведением массы перевозимого груза на дальность перевозок.

В соответствии с показателями грузонапряженности или интенсивности движения устанавливается техническая категория дороги(табл. 7.1). Временные дороги отно­сятся к III категории.

Таблица 9.1.

Техническая классификация карьерных постоянных автодорог.

(по данным института Гипроруда)

Расчетные скорости движения на карьерных автодорогах (15-50 км/ч) намного меньше, чем на дорогах общего пользования (60-100 км/ч). В то же время полная масса карьерных автомоби­лей достигает 100 т и более, а ширина и высота -4 м, грузо­напряженность измеряется десятками миллионов тонн в год.

В плане трасса дороги,обеспечивающей скорость движения не менее расчетной для принятой категории, состоит из отрезков прямых, соединенных кривыми. Различаются следу­ющие элементы кривой (рис. 9.2):

тангенс

биссектриса

(9.2)

минимальный радиус закругления

(9.3)

где v-скорость движения, км/ч;ψ_ск- коэффициент бокового скольжения (сцепления) колес с дорогой (ψ_ск = 0,16 для влаж­ного покрытия); i_П- поперечный уклон проезжей части дороги, % (i_п= 0-6%).

Рис. 9.2. Элементы закругления трассы автодороги:

α и R – угол и радиус поворота.

Рис. 7.3. Серпантина и ее элементы.

Так как наличие кривых ухудшает условия движения (умень­шается   скорость,   устойчивость,   видимость   и т. д.), необходимо по возможности избегать их или принимать наибольшие радиусы кривых (табл. 9.2). Для плавного перехода машин с прямого участка постоянной дороги на кривую устраиваются переходные кривые длиной 20-50 м. На временных дорогах переходные кри­вые не устраивают.

Таблица 9.2

Радиусы горизонтальных кривых автодорог

Трассу дорог на крутых косогорах (нагорные карьеры) для создания допустимых уклонов развивают в плане в виде зигзагов, вокруг углов которых описывают снаружи дорожные закругле­ния, называемые серпантинами(рис. 9.3).

Длина   серпантины

         (9.4)

где R₁, R_{2 -} радиусы сопрягающих кривых и основной кривой
серпантины, м;α, β-углы поворота основной и сопрягающих
кривых, градус; т-длина горизонтальных вставок
серпантины, м.

Пересечения и примыкания автодорогдля обеспечения видимости в обе стороны необходимо выполнять под углом, близким к 90°. При этом боковая видимость пересека­емой дороги должна быть не менее 50 м, а в стесненных условиях-не менее 20 м. При пересечении на одном уровне автомобильной и железной дорог расстояние видимости железнодорожного пути (с автодороги в 50 м от переезда) должно быть не менее 400 м.

Продольный профиль дороги,являющийся вертикальным разрезом по оси трассы, должен обеспечить плав­ность движения с расчетной скоростью. Для этого переломы про­филя сопрягают вертикальными кривыми длиной не менее 10 м. Минимальные радиусы выпуклых кривых должны обеспечить расчетное расстояние видимости, а вогнутых кривых - макси­мально допустимую нагрузку рессор под действием центростреми­тельных сил (табл. 9.3).

Таблица 9.3

Радиусы вертикальных кривых и расчетные расстояния видимости автодорог.

Продольный уклон дорогустанавливают в ре­зультате технико-экономического анализа. При увеличении укло­нов (до 7-8% для тягачей с полуприцепами и 10-12% для авто­самосвалов) уменьшаются объемы горно-подготовительных работ и время рейса машин. В то же время увеличивается износ двига­телей, трансмиссий и шин, возрастает длина тормозного пути, уменьшаются скорость движения машин и провозная способность дороги.

По расчетам минимальные затраты на транспортирование достигаются при продольном уклоне дорог для автосамосвалов не более 10%, а по условиям безопасности движения он должен быть еще ниже. Фактически на карьерах продольные уклоны постоянных дорог не превышают 7-8%, иногда при односторон­нем движении порожних машин достигают 10-12%. Уклон дорог для тягачей с прицепами и полуприцепами с одной ведущей осью не должен превышать 4-6%, а для дизель-троллейвозов может быть увеличен до 10, 12 и 14%  соответственно при одной,  несколь­ких и всех ведущих осях машин.

По условиям безопасности движения необходимо предусматри­вать вставки с уклоном не более 2% и длиной не менее 50 л через каждые 500 м длины затяжного уклона в траншеях. На кривых малых радиусов величина продольного уклона дороги умень­шается:

Радиус кривой, м.......15       20       30       40       50

Снижение максимального

продоль­ного уклона, %      ....5          4      3    2      1   

Проезжая часть дороги характеризуется шириной, типом и конструкцией дорожной одежды, очертанием поперечного профиля.

Ширина проезжей части дорогиШ_пч (рис. 9.4) зависит от ширины машин по скатам колес с (примерно равна ширине кузова а), ширины предохранительной полосы умежду наружным колесом машины и кромкой проезжей части и безопасного зазора х между кузовами встречных машин:

при однополосном движении

Ш_п.ч1 = а+2у,м;                                                                                  (9.5)

при двухполосном движении

Ш_п.ч2 = 2(а + у) + х, м,                                                                        (9.6)

где у = 0,5; х = 0,5 + 0,005 , м; - скорость движения машин, км/ч. 

Рис. 9.4. Схемы к определению ширины проезжей части автодороги при одно- и двухполосном движении.

При увеличении интенсивности движения машин и соответственно категории дороги ширину ее проезжей части следует уве­личивать с тем, чтобы избежать снижения скорости движения и повышенного износа покрытия (табл. 7.4). Полосу движения на кривой уширяют. Для современных короткобазовых карьерных автосамосвалов при двухиолосном движении величина уширения составляет;

Радиус кривой, м............15       20       30       50      100     250     500

        Уширение проезжай части, м     .  .   2,1       1,7      1,4      1,1      0,8     0,5      0,3

Ширина обочин дорог при­нимается 2 и 2,5     м      соответ­ственно для машин шириной до 2,75 м и более.

Таблица 9.4

Ширина двухполосных автодорог

Типы дорожных покрытийразличаются    работоспособ­ностью, сроком  службы и ров­ностью (табл. 7.5). Работо­способность дорож­ного покрытия    измеряется суммарной массой(в тон­нах) подвижного состава (брут­то), пропускаемого по дорогеот момента сдачи ее в эксплуатацию довозникновения по­требности в ремонте или между двумя ремонтами.Срок службы дорожных покрытий (в годах) определяется частнымот деления работоспособности покрытий на грузонапряжен­ность дороги (брутто). Ровность покрытияможет быть определена суммарной деформацией рессор машины на единицу длины пути (см/км).

Таблица 9.5.

Основные показатели дорожных покрытий

G_а– грузоподъемность автомашины.

Тип и состояние дорожного покрытия существенно влияют на основные технико-экономические показатели работы автомоби­лей (табл. 7.6). В то же время с улучшением дорожного покрытия растут затраты на него (см. табл. 7.5), составляющие 60—90% общих затрат на строительство постоянных дорог. Выбор типа дорожного покрытия производится путем детального сравнения сроков окупаемости капитальных затрат и экономии эксплуата­ционных расходов с учетом объемов перевозок, срока службы дороги, типа подвижного состава, наличия местных строитель­ных материалов. Ориентировочно могут быть приняты следующие типы покрытий в зависимости от общих объемов перевозок,  млн. т/год:

Более 10   — цементобетонные и асфальтобетонные

2—10        —  чернощебеночные и черногравийные

0,5—2      — щебеночные и гравийные

Менее 0,5  — простейшие грунтовые улучшенные, а также покрытия из мелко­

раздробленных скальных вскрышных пород

Таблица 9.6

Зависимость технико-экономических показателей эксплуатации машин

 от типа дорожных покрытий.

На постоянных карьерных дорогах применяются цементобетонные и щебеночные покрытия, а на временных — сборные железобетонные и покрытия из несцементированных щебенистых и дресвяно-гравийных материалов. Асфальтобетонные покрытия целесообразно применять при движении машин грузоподъем­ностью до 7—10 т, так как при более тяжелых машинах обра­зуются колеи, волны,  и покрытие быстро изнашивается.

Очертание проезжей частипрямых участков дорог в поперечном сечении — криволинейное или с прямолиней­ным двухскатным профилем, крутизна которого принимается от 2% (для цементо- и асфальтобетонных покрытий) до 5% (для гравийных   покрытий   серповидного   профиля).    Уклон    обочин обычно   на  2%   больше   поперечного  уклона  покрытия.

На кривых малого радиуса для предотвращения бокового скольжения и опрокидывания автомобилей должны устраиваться виражи, имеющие односкатный поперечный профиль с укло­ном 2-6% к центру кривой. На прямых и кривых с центром в сторону обрыва - профиль односкатный с уклоном проезжей части и обочин 1% в нагорную сторону.

Обмен автомашин в забоях и на отвалах

В связи с различными типами забоев и заходок, шириной заходок, характером движения машин на уступе (односторонним или встречным), соотношением направлений движения машин и экскаватора, высокой маневренностью автотранспорта возможно большое число схем подачи машин под погрузку (рис. 9.5).

Рис.9.5. Схемы подачи автомашин под погрузку:

- минимальный радиус поворота автомашин; - зазор между  автомашиной и бортом траншей.

По отношению к направлению перемещения экскаватора по мере отработки заходки движение машин на уступе может быть попутным и непопутным. По способу подъезда машин к экскава­тору (характеру маневров) все схемы подачи разделяются на три группы: сквозные, с петлевым разворотом, с тупиковым раз­воротом. Погрузка горной массы в кузов машины должна произ­водиться сбоку или сзади, перенос ковша над кабиной не раз­решается. В ожидании погрузки машина должна находиться вне радиуса действия ковша.

Сквозные схемы могут применяться при одностороннем непо­путном движении машин на уступе (исключение возможно при продольном забое). При встречном и одностороннем попутном движении используются петлевые, а в стесненных условиях -тупиковые схемы подачи машин.

При торцовом забое в сквозной заходке и одностороннем движении машин (два транспортных выхода на уступе) распро­странены в случае непопутного перемещения сквозные схемы 1, 3, 9 (см. рис. 9.5), а при попутном — петлевые 2, 10 или тупико­вые 12, 14 (при забойной сортировке или большом выходе нега­барита). При встречном движении машин используются петлевые схемы 19, 20 (широкие рабочие площадки) и 23, 24 (узкие пло­щадки); предпочтителен разворот порожних автосамосвалов при попутном перемещении (схемы 20, 24). При широких сквозных заходках применяются принципиально аналогичные предыду­щим петлевые схемы 27, 28, а также тупиковая схема 30

В тупиковых эксплуатационных заходках обычно применяется схема 24, реже 26; в широких тупиковых траншейных заходках- петлевая схема 33 и тупиковая 34.

При фронтальных забоях (обычно по условиям раздельной выемки) чаще применяются тупиковые схемы подачи 17", 18, 38, а также петлевая36.

По числу машин, одновременно находящихся под погрузкой, различают одиночную и групповую (спаренную) их установку;

при сквозных и петлевых схемах по­дачи практически возможна только одиночная установка машин.

Рис. 9.6. Схема спаренной двусторонней установки автомашин под погрузку.

Спарен­ная двусторонняя установка машин под погрузку целесообразна при торцо­вом забое для сквозных широких заходок (особенно при раздельной выемке, рис. 7.6, а), а также для тупиковых эксплуатационных и траншейных заходок (рис. 7.6, б, в) и фронтальных забоев (рис. 7.6, г) с целью обеспечения непрерывной погрузки и уменьшения угла поворота экскаватора.

По возможному времени обмена все схемы подачи машин под погрузку раз­деляются на три группы:

         IВсе сквозные схемы и схемы с петлевым разворотом машин в забое, при которых машина за время обмена проходит путь, равный расстоянию Ь_н, м между загружаемой и порожней маши­нами. Время обмена для этой группы схем 

    (9.7)

где- средняя скорость движения автомашин при обмене с  учетом  времени трогания,   м/с  (км/ч).

Время  простоя  экскаватора  при   обмене

      (9.8)

где — продолжительность рабочего цикла экскаватора (без учета времени разгрузки ковша), с.

Как правило, и простои экскаватора при обмене отсутствуют.

1. Схемы с тупиковым разворотом машин за время погрузки предыдущей машины, при которых машина за время обмена про­ходит расстояние 2L_н. В этом случае

(9.9)

Здесь и  экскаватор во время обмена простаивает. Ликвидация простоев возможна только посредством спаренной установки автосамосвалов, при которой время подачи под по­грузку совмещается с временем погрузки предыдущей машины.

1. III. Схемы, при которых каждый автосамосвал за период обмена проходит расстояние 2L_н, м и совершает дополнительные маневры при тупиковом развороте за время 1_и, типичны для узких траншейных заходок. При этом

                                                                                          (7.10)

Схемы этой группы характеризуются наибольшими простоями экскаватора (25 — 35% рабочего времени). Несмотря на увеличе­ние угла поворота экскаватора при сквозных и петлевых схемах подачи машин, они более рациональны ввиду сокращения вре­мени обмена машин. При этом целесообразны непопутное движе­ние экскаватора и порожних машин и установка последних с пра­вой стороны экскаватора.

Обмен карьерных автопоездов в забое производится челноковымспособом подобно обмену железнодорожных поездов. При встреч­ном движении в пределах уступа маневры с изменением направле­ний движения совершает порожний (рис. 7.7, а) или груженый автопоезд (рис. 7.7, б) в зависимости от расположения забойного экскаватора относительно основной дороги на уступе. Рациональ­нее первая схема.На отвалах применяется кольцевое и возвратное (при веерном расположении отвальных дорог) движение машин (рис. 9.8).

На отвалах применяется кольцевое и возвратное (при веерном расположении отвальных дорог) движение машин (рис. 7.8).

Временные отвальные дороги расширяются в площадки для тупикового разворота машин и подъезда их задним ходом к раз­грузочному пункту. Длительность тупикового разворота и выезда машин на отвальную дорогу определяется расстоянием от нее до разгрузочного пункта и схемой разворота; в среднем она равна 0,5—1 мин.

Рис. 9.7. Схемы подачи карьерных автопоездов под погрузку и разгрузку.

Рис. 9.8. Кольцевое (а) и веерное (б) расположение автодорог на отвале.

Подъезд карьерных автопоездов к пункту разгрузки на отвале в зависимости от размеров площадки, развития отвальных дорог и их расстояния от верхней бровки отвала может производиться с петлевым и тупиковым разворотом или челноковым способом (см. рис. 9.7, в, г, д).

Ключевые термины:

грузо­подъемность                                               геометри­ческая емкость

коэффициент тары                                              паспортный тормозной путь

дизель-троллейвозы                                  дороги общего типа

карьерные дороги                                               постоянные дороги

временные дороги                                               трасса дороги

технологические качества автодорог              серпантина

проезжая часть                                          типы дорожных покрытий 

сквозной разворот                                              петлевой разворот                тупиковый раз­ворот                                  скорость дви­жения

длина тормозного пути                             провозная способность дороги

Контрольные вопросы

1. Технологическая характеристика подвижного состава.
2. Технологическая характеристика карьерных дорог
3. Технологические качества автодорог.
4. Основные показатели дорожных покрытий
5. Обмен автомашин в забоях и на отвалах.
6. Что определяет пропускная способность дорог?
7. Как определяется провозная способность дорог?

Рекомендуемая литература по разделу:

1. Анистратов Ю. И. Технология открытой добычи руд редких и радиоактивных металлов. – М., Недра, 1988.
2. Горная энциклопедия в 5-ти томах. М., Советская энциклопедия, 1986.
3. Ржевский В. В. Открытые горные работы. Часть 1. – М., Недра, 1985.
4. Ржевский В. В. Процессы открытых горных работ. М., «Недра», 1978. 542 с.
5. Симкин Б. А. Технология и процессы открытых горных работ. М., «Недра», 1970. 215 с.
6. Технология открытой разработки месторождений полезных ископаемых, ч. I. Под общей ред. М. Г. Новожилова. М., «Недра», 1971. 635 с.
7. Теория и практика открытых разработок. Под общей ред. Н. В. Мельникова. М., «Недра», 1979. 512 с.

1. Шешко Е. Ф. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых. М., Углетехиздат, 1957. 495 с.

{/spoilers}