Электровозный транспорт

Транспортировку горной массы по откаточным выработкам от блоковых рудоспусков до опрокидывателей производят контактными или аккумуляторными электровозами в шахтных вагонах.

Вагон (от французского wagon, от английского waggon - повозка) железнодорожный - устройство, предназначенное для перевозки грузов.

Вагонетка - вагон малой вместимости (0,5-6 м3) для перевозки грузов по узкоколейным железнодорожным путям (600, 750, 900 мм). Ширина колесной пары - расстояние между наружными кантами реборд колеса (мм). Жесткая база - расстояние между центрами осей колесных пар вагонеток.

По назначению рудничные вагонетки разделяют на грузовые, пассажирские и специальные.

Грузовые вагонетки предназначены для транспортирования насыпных грузов.

По вместимости их классифицируют: малой (до 1,1 м3), средней (от 1,1 до 2,2 м3) и большой вместимости (более 2,2 м3), а по способу разгрузки - саморазгружающиеся и разгружаемые с помощью вагоноопрокидывателей. Кроме того, они бывают: с глухим (типа ВГ) опрокидным (типа ВО) кузовом; с откидным бортом (типа ВБ); с кузовом, снабженным откидным днищем (типа ВД); с жестко закрепленным кузовом и донным конвейером (типа ВК).

Пассажирские вагонетки предназначены для доставки людей по горизонтальным и наклонным выработкам.

Специальные - служат для доставки материалов и оборудования, крепи, взрывчатых материалов и др.

На горнорудных предприятиях наибольшее распространение получили вагонетки типа ВГ с глухим кузовом.

Разгрузка вагонеток типа ВГ осуществляется в круговых опрокидывателях при нерасцепленных вращающихся сцепках.

Вагонетки типа ВБ и ВО используются на промежуточных горизонтах действующих рудников и при строительстве новых. При их разгрузке не требуется наличие специальных опрокидывателей.

Выпускаются две разновидности вагонеток типа ВБ: с разгрузкой при наезде разгрузочного ролика на разгрузочную кривую; с разгрузкой при помощи штокового опрокидывателя.

В вагонетках типа ВО кузов опирается на раму секторами, на которых закреплены шипы. При разгрузке происходит перекатывание секторов по полкам с фиксацией шипов в отверстиях.

Вагонетки типа ВД с откидными днищами выпускаются двух видов: с шарнирно закрепленным на кузове днищем с защелками, применяющихся, в основном, на угольных шахтах; с шарнирно закрепленным на кузове днищем, на котором расположены колесные пары.

При разгрузке вагонеток второго типа днище вагона открывается вместе с колесными парами, а кузов в этот момент опирается на батареи стационарных роликов.

Выпускаются вагонетки для перевозки: людей (ВПГ); воды (ВДВ); оборудования (ПОЗ); инструмента и огнетушителей (ВДИ); леса (ВЛ) и взрывчатых веществ (ВВ).

Проходческие вагоны (типа ВПК) предназначены для уборки и транспортирования горной массы при проходке горизонтальных выработок в комплексе с погрузочными машинами. Вагон такого типа состоит из ходовых тележек, кузова, скребкового конвейера, гидросистемы и пневмосистемы.

«Казцинкмаш» в городе Риддер освоил выпуск шахтных вагонеток, технические характеристики которых приведены в таблице 4.

Западно-Уральским машиностроительным концерном (г. Пермь) выпускается широкий типоряд шахтных вагонеток.

Вагонетки с разгрузкой через донные люки ВДЛ (рисунок 41) предназначены для транспор­тирования угля и горной массы насыпной плотностью до 2,5 т/м3 по горизонтальным горным выработкам и на промышленных площадках шахт и рудников по рельсово­му пути с радиусом закругления не менее 20 м.

Максимальный размер загружаемых кусков должен быть не более 350 мм (0,5 ширины разгрузочного окна), масса - не более 60 кг.

Вагонетка состоит из корпуса, затвора, днища, колесных пар, автосцепок и амор­тизаторов.

Рисунок 41 - Вагонетка ВДЛ 2,5

Таблица 4 - Технические характеристики шахтных вагонеток производства «Казцинкмаш»

Корпус вагонетки сварной конструк­ции, состоит из рамы, колесных балок, бо­ковин, лобовин и пояса бокового. К раме приварены кронштейны для подвески днищ и установки затворов и колесные балки, к которым через резинометаллические амортизаторы присоединены ко­лесные пары. В средней части рамы на кронштейны установлены два водила для закрывания и открывания днищ при помо­щи запорного механизма. Днища открыва­ются вдоль продольной оси вагонетки. Ни­жняя кромка днищ в открытом состоянии находится выше головок рельсов.

Разгрузка горной массы из вагонеток в бункер осуществляется при помощи электрофицированного разгрузочного устрой­ства с дистанционным управлением. Когда электровоз протягивает состав над бунке­ром, ролики затвора накатываются на лы­жи механизма открывающего устройства, рычаги затворов освобождают кронштей­ны днищ, которые под действием массы груза в вагонетке открываются, и горная масса высыпается в бункер. При дальней­шем движении вагонетки ролики затворов упираются в лыжу закрывающего устрой­ства, расположенную наклонно над роли­ками, и через рычаги затвора закрывают створки днищ, фиксируя их от открыва­ния. Конструкция затворов днищ позволя­ет подавать состав к разгрузочной яме с любой стороны.

Техническая характеристика вагонетки ВДЛ 2,5 приведена в таблице 5.

Таблица 5 - Техническая характеристика вагонетки ВДЛ 2,5

Вагонетки с откидным бортом (рисунок 42) предназначены для транс­портирования горной массы насыпной плотностью до 3 т/м³ по горизонтальным горным выработкам и на промышленных площадках шахт и рудников по рельсово­му пути с радиусом закругления не менее 15 м и колеей 750 или 900 мм.

Рисунок 42 - Вагонетка с откидным бортом

Максимальный размер загружаемых кусков должен быть не более 500 мм. Мас­са куска не должна превышать 750 кг.

Вагонетки состоят из рамы, кузова с откидным бортом, механизма открывания борта, колесных пар и автоматических сцепок.

По требованию заказчика вместо авто­сцепок вагонетки могут быть оборудованы буферными устройствами со звеньевой сцепкой. Для разгрузки вагонетки к днищу кузова приварены кронштейны под штоковые опрокидыватели.

Откидная стенка кузова верхней час­тью крепится к рычажной системе ваго­нетки, а нижней удерживается замыкаю­щими роликами, установленными на кузо­ве.

Рама опирается на оси колесных пар через резиновые амортизаторы.

Механизм открывания борта состоит из рычажной системы, образованной стойками и рычагами. При опрокидывании кузова рычажная система поднимает от­кидной борт, а при опускании - возвраща­ет в исходное положение.

Разгрузка производится поворотом ку­зова относительно рамы на 450 штоковыми толкателями. При этом откидной борт открывается.

Вагонетка ВБ 5,0А отличается от ваго­нетки 5,0 тем, что днище ее кузова расши­рено в сторону откидного борта, за счет чего исключается просыпь транспортиру­емой массы на рельсовый путь при раз­грузке.

Техническая характеристика вагонеток с откидным бортом приведена в таблице 6.

Таблица 6 - Техническая характеристика вагонеток с откидным бортом

Вагонетки шахтные грузовые с глу­хим неопрокидным кузовом типа ВГ мо­гут применяться для транспортирования полезных ископаемых с насыпной плот­ностью не более 2 т/м3 по горизонталь­ным подземным выработкам и на промплощадках всех предприятий горнодо­бывающей промышленности. Радиус закругления рельсовых путей должен быть не менее 12 м. Разгрузка вагоне­ток осуществляется круговыми опроки­дывателями без расцепления состава.

Вагонетки типа ВГ (рисунок 43) состоят из прива­ренного к раме кузова с полукруглым днищем, рамы из продольных балок с кронштейнами, связанных по концам бу­ферами с закрепленными в них крюковы­ми вращающимися сцепками и колесных пар с независимым вращением колес, ус­тановленных в кронштейнах рамы.

Рисунок 43 - Вагонетка ВГ 1, 3Т

У всех типоразмеров вагонеток уве­личен срок эксплуатации колесных пар за счет того, что расточка отверстий под роликоподшипники выполняется с одной установки (отклонения от соосно­сти не превышают 0,02 мм), что исклю­чает биение колес, а глубина прокали­вания обода колес достигает 8 мм.

Срок службы всех типоразмеров ва­гонеток - 6,5 лет.

Техническая характеристика вагонеток с глухим кузовом приведена в таблице 7.

Таблица 7 - Техническая характеристика вагонеток с глухим кузовом

Вагонетки ВГ 5,5 (2,2) и ВГ 4,5А (рисунок 44) состоят из кузова, рамы, колесных пар и буферных устройств со звеньевой сцепкой. По требованию заказчика вагонетки могут оборудо­ваться автосцепками.

Рисунок 44 - Вагонетка ВГ 4,5А

Прямоугольный кузов вагонеток сварен из низколегированной листовой стали и об­вязочных угольников. Рама вагонеток служит для крепления на ней кузова, резиновых амортизаторов, колесных пар и буферно-сцепных устройств.

Подземные локомотивы - это тяговая машина для передвижения поездов по рельсам.

Применяемые в подземных условиях локомотивы классифицируют по основным признакам:

- по назначению: магистральные - для транспортирования грузов по основным откаточнымI выработкам; вспомогательные - для выполнения маневровых работ;

- по роду потребляемой энергии: контактные и аккумуляторные электровозы постоянноготока; электровозы постоянного тока; электровозы повышенной частоты переменного тока с бесконтактным съемом энергии с питающей линии (высокочастотные); дизелевозы, работающие от двигателя внутреннего сгорания; гировозы;

- по массе: легкие (3-5т), средние (7-10 т), тяжелые (14 и более т);

- по исполнению с точки зрения взрывозащиты: на рудничное нормальное (РН), рудничное повышенной надежности (РП) и рудничное взрывобезопасное (РВ).

На шахтах горнорудной промышленности, не опасных по газу и пыли, наибольшее распространение получили контактные электровозы, при небольшой производительности рудных шахт до 100 тыс.т в год и при разработке жильных месторождений в технически обоснованных случаях допускается применение аккумуляторных электровозов. Технические характеристики контактных электровозов, выпускаемых странами СНГ, приведены в таблице 8, а аккумуляторных - в таблице 9.

В обозначениях типов применяемых контактных электровозов (4КР, 7KPMI, К10, К14М - цифры показывают массу локомотива в тоннах, а буквы КР, К, MI – соответственно контактные, рудничные, контактные, модернизированные, порядковый номер модернизации.

Цифры аккумуляторных электровозов (АК-2У, 4,5АРП, АРП7, АМ8Д, АРП-10, АРП-14, АПР-28) означают массу, а буквы АК, АРП, AM - соответственно, аккумуляторный, аккумуляторный рудничный повышенной надежности, аккумуляторный модернизированный.

Таблица 8 - Техническая характеристика шахтных контактных электровозов

Тяговая сеть - совокупность устройств, содержащая контактную сеть, рельсовую сеть, питающие и отсасывающие линии (фидеры), оборудование для защиты и коммута­ции, вспомогательная арматура и др.

Контактная сеть - часть тяговой сети, представляющая собой комплекс устройств для передачи электрического тока от тяговой подстанции к электроподвижному составу посредством скользящего контакта.

Рельсовая сеть - часть тяговой сети, представляющая собой совокупность электротяговых (т.е. используемых для протекания тяговых токов) нитей ходовых рельсов.

Питание контактных электровозов осуществляется по III категории бесперебойности электроснабжения (резервное питание не требуется).

Для каждого горизонта (участка) шахты должна разрабатываться схема контактной сети, нанесенная на план горных выработок.

В настоящее время используются две системы электроснабжения тяговых сетей: централизованная, при которой тяговая сеть питается от одной центральной тяговой подстанции, установленной в околоствольном дворе; децентрализованная, при которой протяженная тяговая сеть разбита на участки.

Таблица 9 - Техническая характеристика аккумуляторных электровозов

Согласно правил безопасности контактный провод в горных выработках крепят в специальных эластичныхподвесках, обеспечивающих лучшие условия токосъема.

Жесткую подвеску применяют только в местах, где требуется постоянная высота подвески провода (вентиляционные и противопожарные двери, на пересечениях с трубами и т.д.).

Расстояние между точками подвески провода должно быть не более 5 м на прямолинейных участках и 3 м - на криволинейных. Относительно оси рельсового пути контактный провод следует подвешивать зигзагообразно, чтобы рабочая часть дуги токоприемника электровоза была по возможности длиннее и равномерно изнашивалась.

Высота подвески контактного провода от головки рельсов в выработках, по которым передвигаются люди, и в околоствольных дворах должна быть не менее 2,2 м; в выработках с механизированной перевозкой людей допускается высота подвески 1,8 м. Подвеска контактного провода должна производиться при помощи стальной оцинкованной проволоки диаметром 5 мм. Оттяжки контактного провода с обоих сторон изолируются от держателя (подвеса), при этом расстояние от держателя до каждого изолятора должно быть не более 0,3 м, а расстояние от контактного провода до кровли выработки (крепи) должно быть не более 0,2 м.

Питание электроэнергией шахтных контактных тяговых сетей осуществляется от автоматизированных тяговых подстанций, преобразующих переменный ток в постоянный.

Электровоз контактный ЗКРА-600 производства ОАО «Кыштымское машиностроительное объединение» (рисунок 45) предназначен для транспортирования составов по подземным выработкам шахт и рудников с радиусом закругления рельсовых путей не менее 7 м.

Рисунок 45 - Электровоз контактный ЗКРА-600

Электровоз контактный ЗКРА-600 состоит из следующих составных частей: привод, рама, кабина, система тормозная, система песочная, электрооборудование постоянного тока.

Электровоз выполнен с одной кабиной. В кабине установлен контроллер, штурвал ручного привода тормозной системы, шкафы управления автоматического выключателя и контактора, сидение машиниста, ручка управления песочной системой, переключатель освещения. В раме электровоза расположены приводы хода, пусковые сопротивления, тормозная и песочная системы. Пуск электровоза, регулирование скорости движения осуществляется с помощью контроллера и пусковых сопротивлений. Питание цепей освещения осуществляется через защитные элементы непосредственно от силовой цепи.

Рельсовый путь состоит из нижнего (почва выработки, водоотводная канавка) и верхнего строения (балластный слой и шпально-рельсовая решетка).

Нижним строением пути в подземных условиях служит почва выработки, которой придают уклон в продольном и поперечном направлениях. Уклон в продольном направлении необходим не только для стока воды, но и для уменьшения сопротивления движению при перемещении груженых составов. Уклон почвы выработки в поперечном направлении (в сторону водоотводной канавки) служит для стока воды; его принимают равным 0,01-0,02. Для интенсивного стока воды сбоку выработки устраивают водоотводную канавку, пропускная способность которой зависит от ее уклона, шероховатости стенок и площади живого сечения.

Рельсовые пути в шахте разделяют на постоянные и временные, подлежащие демонтажу или замене постоянными. Временные пути, к числу которых относятся переносные, укладывают без балластного слоя.

В качестве материала для балласта применяют щебень твердых пород крупностью 20-60 мм и гравий крупностью 20-40 мм. Толщина балласта под шпалами должна быть не менее 100 мм. При этом шпала должна опускаться на глубину не более 2/3 своей высоты, а просвет между подошвой рельса и балластом должен быть не менее 30 мм.

Шпально-рельсовая решетка состоит из рельсов, шпал и элементов крепления рельсов к шпалам, подкладок и костылей.

Рельсы - направляющие для вагонеток и локомотивов, воспринимают нагрузку подвижного состава. В зависимости от назначения применяют различные типы рельсов. При откатке в вагонетках с кузовом вместимостью до 2 м3 укладываются рельсы Р24, при большей вместимости - Р33, Р43 и Р50. Для вспомогательных или временных путей допускается применение рельсов Р18 (Р-рельс, 18 - масса 1 п.м рельса).

Для сохранения ширины колеи на закруглениях рекомендуется через каждые 2-3 м соединять обе нити пути поперечными стяжками, изготовленными из полосовой или круглой стали.

Для укладки рельсового пути в любой выработке должна быть составлена техническая документация с указанием размещения рельсового пути в пространстве, потребного количества материалов и необходимого инвентаря. Маркшейдерская служба определяет ось рельсового пути и производит нивелировку почвы по пикетам.

На закруглениях рельсовый путь укладывают по радиусу, регламентированному правилами безопасности, для колеи 600 мм не менее 12 м, а для колеи 750 и 900 мм - не менее 20 м.

Машина для зачистки выработок с электрогидроприводом МЗВ (рисунок 46), выпускаемая Западноуральским машиностроительным концерном, предназна­чена для зачистки меж- и околорельсо­вых пространств подземных горизон­тальных выработок, оборудованных кон­тактной сетью, от рудной мелочи и закладочного материала, с целью под­держания рельсовых путей в рабочем состоянии в макроклиматических райо­нах с умеренным и холодным климатом.

Рисунок 46 - Машина для зачистки выработок с электрогидроприводом МЗВ

МЗВ состоит из сборной рамы, уста­новленной на двух колесных парах с пружинными подвесками и гидроамор­тизаторами, на которой смонтированы привод хода, рабочий орган, ленточный конвейер, кабина управления, электро­оборудование (в исполнении РН), гидро­оборудование и тормозная система ма­шины.

Электрооборудование МЗВ запитывается от шахтной контактной сети че­рез пантограф.

МЗВ перемещается своим ходом или транспортируется любым локомотивом.

Работает машина следующим обра­зом: при движении вперед ковш рабоче­го органа опускается на 120 мм ниже уровня головки рельса и происходит за­черпывание просыпной массы, затем ковш опрокидывается в приемный бун­кер ленточного конвейера, который пе­регружает собранную массу в прицеп­ленную к машине вагонетку. Далее цикл повторяется.

Техническая характеристика машины для зачистки выработок приведена в таблице 10.

Машина для зачистки канавок МЗК являет­ся универсальной машиной, предназначенной для выполнения широкого спектра зачистных работ в подземных горизонтальных вырабо­ток, оборудованных контактной сетью, напри­мер:

- для очистки водоотливных канавок от шлама (осадок измельченных горных пород), упавших кусков руды и породы;

- для очистки зумпфов;

- для зачистки меж- и околорельсовых пространств и т.д.

МЗК является, по сути, подземным экска­ватором с широким фронтом зачистки (до 4 м вверх и до 2 м вниз от уровня головки рельса; до ± 4,5 по ширине выработки).

МЗК состоит из сборной рамы (рисунок 47), установ­ленной на двух колесных парах с пружинными подвесками и гидроамортизаторами, на кото­рой смонтированы поворотная кабина с рабо­чим органом, привод хода, электрооборудова­ние (в исполнении РН), гидрооборудование и тормозная система машины.

Таблица 10 - Техническая характеристика машины для зачистки выработок МЗВ

Рисунок 47 - Машина для зачистки канавок МЗК

Рабочий орган МЗК состоит из стрелы, ру­кояти, кронштейна перелома рукояти и рабо­чего инструмента: основного - ковша типа «обратная лопата» для очистки канавок или сменного, например, лопаты для зачистки рельсовых путей. Он может оснащаться и дру­гим навесным оборудованием, применяемым при ремонте и эксплуатации рельсовых путей. Все элементы рабочего органа соединены между собой шарнирно и могут поворачивать­ся относительно друг друга с помощью гидро­цилиндров, обеспечивая рабочему инструмен­ту три степени свободы. За счет поворота ка­бины с рабочим органом в обе стороны ковш может очищать канавки с любой стороны рельсового пути, при этом машинисту обеспе­чивается хороший обзор рабочей зоны. Для удобства и безопасности работы кабина имеет выход на обе боковые стороны машины.

Гидрооборудование МЗК состоит из насос­ной станции с приводным электродвигателем постоянного тока, распределительной аппара­туры, находящейся в кабине машиниста, при­водных гидромоторов и рабочих гидроцилинд­ров. Для унификации все гидроцилиндры име­ют одинаковые типоразмеры.

Электрооборудование МЗК запитывается от шахтной контактной сети через пантограф и обеспечивает контроль скорости движения машины, защиту электродвигателя, управле­ние освещением и сигнализацией.

Конструктивно МЗК максимально унифици­рована с машиной для зачистки выработок МЗВ.

МЗК перемещается своим ходом или транспортируется любым локомотивом.

Работы по зачистке канавок могут выпол­няться в одну или две стадии. В первом случае жидкий шлам, зачерпнутый ковшом, выгружа­ется непосредственно в вагонетку с глухим ку­зовом, прицепленную через дышло к переду машины, а во втором - он выгружается между рельсами для обезвоживания, а затем собира­ется лопатой (сменным органом), или машиной для зачистки выработок МЗВ с последующей погрузкой в вагонетку.

Техническая характеристика машины для зачистки выработок МЗВ приведена в таблице 11.

Таблица 11 - Техническая характеристика машины для зачистки выработок МЗВ

Транспортировка горной массы на Малеевском руднике ЗГОК АО «Казцинк» производится по штольне Малеевская, 2,13,14 горизонтам. Участок внутришахтного транспорта осуществляет погрузку горной массы из рудоспусков в вагоны транспортировку горной массы электровозами, разгрузку вагонов.

Перечень и краткое описание основного оборудования процесса выдачи руды и породы приведены в таблице 12-15.

Таблица 12 - Основные технические характеристики электровозов К-14 и К-10

Таблица 13 - Основные технические данные и характеристики вагонов ВГ-2,2, ВГ-4,5

Таблица 14 - Основные технические данные и характеристики опрокидывателей ОКЭ 1-4

Таблица 15 - Основные технические данные и характеристики ПКУ-А