Карьерный транспорт

Карьерный транспорт - это комплекс средств перемеще­ния горной массы (вскрыши и полезного ископаемого) от за­боев до пунктов разгрузки. Он является связывающим звеном в общем технологическом процессе и одним из наиболее трудоемких и дорогих. Затраты на транспортирование и связанные с ним вспомогательные работы составляют 45-50 %, а в отдель­ных случаях 65-70 % общих затрат на добычу полезного иско­паемого. Существуют понятия грузооборот и грузопоток.

Грузооборотом называется количество полезного ископае­мого (в тоннах или в м³), перемещаемого в единицу времени.

Под грузопотоком понимается поток грузов, характеризуе­мый направлением относительно контуров карьера.

На открытых горных работах используются почти все из­вестные виды и технические средства перемещения грузов. Наи­большее распространение получил железнодорожный, автомо­бильный и конвейерный транспорт, а также комбинированный. В ограниченных условиях эффективно применение скиповых подъемников, канатно-подвесных дорог, гидравлического тру­бопроводного транспорта, конвейерных поездов, вертолетов и других.

Железнодорожныйтранспорт рекомендуется применять на карьерах с большим годовым грузооборотом (25 млн. т и более) при длине транспортирования 4 км и более. Для железнодорож­ного транспорта необходимы большая протяженность фронта работ на уступах (не менее 300-500 м), кривые большого ради­уса (не менее 100-120 м), небольшие подъемы и уклоны путей (до 20-30, реже 40-60 %). При использовании новейших тяго­вых агрегатов и уклонах путей до 60 % глубина применения железнодорожного транспорта увеличивается до 300-350 м.

Средствами железнодорожного транспорта являются рель­совые пути и подвижной состав. Рельсовые пути на карьерах бывают стационарными и временными, периодически переме­щаемыми вслед за подвиганием фронта работ на уступах. Ши­рина колеи равна 1524 мм. Стандартная длина шпалы 2700 мм, рельса 12,5 и 25 м. Основным типом рельсов являются Р-50 и Р-65, а также Р-75. Скорость движения на стационарных и времен­ных путях составляет соответственно 30-40 и 15-20 км/ч.

Технологический подвижной состав состоит из локомоти­вов и вагонов (рисунок 59). В качестве локомотивов применяются электровозы, тепловозы, тяговые агрегаты. Контактные элек­тровозы Д-94, Д-ЮОМ, ЕЛ-1, 13Е-1 работают на постоянном токе, напряжением 1500-3000 В. Тепловозы исключают нали­чие контактной сети, обладают высоким КПД, равным 24-26 %. Тяговые агрегаты ОПЭ-1, ОПЭ-2 - это сочетание электровоза управления, секции автономного питания (дизельной секции) и нескольких моторных думпкаров. Устраняется потребность в контактной сети на передвижных путях.

Рисунок 59 - Подвижной состав же­лезнодорожного транспорта

Для перевозки горной массы применяются думпкары ВС-60, ВС-105, ВС-180 - саморазгружающиеся вагоны с двухсто­ронней разгрузкой грузоподъемностью 60-105 и 180 т. Автомо­бильный транспорт применяется на карьерах малой и средней производственной мощности с грузооборотом до 15 млн. т в год. В последние годы область применения значительно расширена (до 70 млн. т в год и более). Достоинства: гибкость, маневренность, не­зависимость работы автосамосвалов, радиусы поворота 15-25 м, подъем и уклоны до 80-120 %. Недостатки: более высокие затра­ты на транспортирование 1 т горной массы по сравнению с же­лезнодорожным транспортом, зависимость от погодных условий.

Подвижной состав карьерного автотранспорта представлен автосамосвалами и полуприцепами. Наибольшее применение при транспортировании вскрыши получили автосамосвалы типа БелАЗ грузоподъемностью 40, 75, 110 и 180 т (рисунок 60).

Рисунок - 60 Автосамосвал БелАЗ-75211 грузоподъемно­стью 180 т

Для транс­портирования угля применяются углевозы — самосвалы типа БелАЗ грузоподъемностью 40 и 105 т и полуприцепы углевозы БелАЗ грузоподъемностью 120 т с донной разгрузкой.

Эффективность использования автотранспорта на карьерах в значительной степени зависит от схемы подъезда автосамосвала к забою и установки его у экскаватора. В зависимости от способа вскрытия рабо­чих горизонтов, размеров ра­бочих площадок, условий ра­боты экскаваторов и числа автосамосвалов, находящихся одновременно в забое, применяют одиночную или спаренную установку их под погрузку (рисунок 61).

Рисунок 61 - Схемы установки автосамосвала под погрузку:

а - одиночная; б - спаренная

Автосамосвалы следует ус­танавливать так, чтобы обеспечить минимальный угол поворота экскаватора при погрузке. Спаренная установка автосамосвалов обеспечивает более высокую производительность экскаваторов. Рациональное отношение емкости кузова автосамосвала V_а к ем­кости ковша экскаватора Е должно находиться в пределах 4-10.

Основными параметрами карьерных автосамосвалов явля­ются грузоподъемность, мощность двигателя, емкость кузова, колесная формула, минимальный радиус поворота. Колесная формула (например, 4-2) показывает, что всего колес 4, из них 2 ведущих. Срок службы шин 25-40 тыс. км. Срок службы ав­тосамосвала 5-6 лет, их пробег за это время составляет 220-300 тыс. км. При увеличении грузоподъемности автосамосвалов показатели их работы улучшаются.

Для передвижения автосамосвалов в карьер сооружаются стационарные и временные автодороги. Стационарные автодо­роги строятся в капитальных траншеях, на поверхности и со­единительных транспортных бермах на длительный срок, име­ют дорожное покрытие и двухполосное движение. Временные автодороги, сооружаемые на уступах и отвалах, периодически перемещаются вслед за подвиганием фронта работ и, как пра­вило, не имеют дорожного покрытия. Ширина проезжей части двухполосных дорог для автосамосвалов грузоподъемностью 75-120 т составляет 14-15 м.

Конвейерный транспортприменяется преимущественно для перемещения мягких пород и угля, а также мелкораздроблен­ных скальных пород. Достоинства: непрерывность и ритмич­ность перемещения грузов, использование на пересеченной мест­ности, возможность полной автоматизации. Наиболее эффек­тивен конвейерный транспорт при грузообороте 20-30 млн. т в год на карьерах глубиной более 150 м и расстоянии транспор­тирования 10-20 км.

Наибольшее применение получили ленточные конвейеры типа КЛШ-500, КЛШ-800, С-160 сшириной ленты от 1000 до 3600 мм и скоростью движения от 2 до 6 м/с.

Ленточный конвейер (рисунок 62). состоит из ленты 1, роли­ковых опор 2, приводных барабанов 3, устройства для натяже­ния ленты 4, загрузочного устройства 5. Конвейерная лента яв­ляется одновременно и грузонесущим, и тяговым органом. На открытых горных работах наибольшее применение получили резинотканевые многопрокладные ленты.

Рисунок 62 - Схема ленточного кон­вейера

Допустимый угол наклона конвейера зависит от физико-ме­ханических свойств транспортируемых пород и составляет 20-22, 16-18 и 13-15° соответственно для разрыхленных, скаль­ных пород и гравия. Размеры кусков не должны превышать

500 мм. Длина става конвей­ера с одним приводом со­ставляет 400-1500 м.

Комбинированный транспорт - при нем последовательно используются для перемещения одного и того же груза различ­ные виды транспорта, каждый в наилучших для него условиях (рисунок 63).

Наибольшее распространение получила комбинация авто­мобильного и железнодорожного транспорта, при которой гор­ная масса доставляется из забоев автотранспортом до перегру­зочных пунктов, а затем железнодорожным на поверхность до отвалов. Этот вид комбинации эффективен на нижних уступах при глубине 120-150 м.

Комбинация автомобильного транспорта с конвейерным или скиповыми подъемниками применяется для глубоких гори­зонтов карьера, расположенных ниже 120-150 м от поверхно­сти. Здесь горная масса выдается на поверхность по кратчайше­му пути.

На высокогорных карьерах, где спуск горной массы при пе­репаде высот 200-800 м другими средствами затруднен, небе­зопасен и требует больших затрат, применяется комбинация ав­томобильного транспорта с рудоспусками или подвесными ка­натными дорогами.

Рисунок 63 - Схемы комбинированного карьерного транспорта:

а,б - автомобильного и железнодорожного; в - автомобильного и конвейерного; г - автомобильного и канатного подъемника; 1 - автосъезды; 2 - перегрузочные пункты; 3 - железнодорожные съезды; 4 - дробильная установка; 5 - конвейеры; 6 - пере­грузочный бункер; 7 - скиповой подъемник.

Отвальные работы

Технологический процесс размещения пустых пород, уда­ляемых при разработке месторождений открытым способом, называется отвалообразованием. Отвалообразование вскрыш­ных пород производится на специально отведенных для этих целей площадках, называемых отвалами. Отвалы в комплексе с техническими устройствами, средствами механизации состав­ляют отвальное хозяйство карьеров.

Отвалы бывают внутренние и внешние. Внутренние отвалы располагаются в выработанном пространстве карьера, внешние - за его пределами. Внутренние отвалы возможны при разра­ботке месторождения с углом падения не более 12°. Для пере­мещения породы во внутренние отвалы применяют мощные драглайны с вместимостью ковша 25-80 м³ и длиной стрелы до 100 м ЭШ-25/100, ЭШ-80/100), механические лопаты с вме­стимостью ковша 35 м³ и длиной стрелы до 65 м (ЭВГ-35/65, ЭВГ-100/70).

Внешнее отвалообразование применяется при разработке наклонных и крутонаклонных месторождений. Для складиро­вания пород при транспортировании их на внешние отвалы ис­пользуются механические лопаты, драглайны, отвальные плуги, абзетцеры и бульдозеры. При транспортировании пород желез­нодорожным транспортом наиболее распространено отвалооб­разование экскаваторами ЭКГ-8и и ЭКГ-12,5 (рисунок 64).

Технология отвалообразования следующая. Отвальный ус­туп Н₀ высотой от 10-15 до 20-40 м разделен на два подуступа (h₁ и h₂). Экскаватор располагается на кровле нижнего подуступа на 4-7 м ниже кровли верхнего подуступа, на которой расположен железнодорожный путь. Порода разгружается из думпкаров в приемную яму длиной l_б = 20-25 м, глубиной hз = 0,8-1,0 м и вместимостью 200-300 м³. Экскаватор переваливает эту породу в трех направлениях: вперед по ходу экскаватора, в сторону под откос отвала и назад, создавая при этом заходку Ао, высота которой должна быть выше уровня железнодоро­жных путей на 0,5-1,0 м (h₃). При использовании на отвалах экскаваторов ЭКГ-8и ширина отвальной заходки (или шаг пе­редвижных путей) практически составляет 30 м, а высота верх­него подуступа - 7 м.

Отвалообразование с помощью плугов заключается в сбра­сывании вниз с отвального откоса породы, разгруженной из думпкаров, и последующей планировке поверхности отвала.

Отвалообразование с помощью абзетцеров включает раз­грузку думпкаров в приемную траншею, копание породы из траншеи и перемещение ее в отвал, планировку отвала и пере­движку путей. Отсыпка отвала осуществляется при движении абзетцера вдоль траншеи.

В качестве отвалообразующего механизма при доставке по­роды на отвалы автомобильным транспортом применяются бульдозеры на базе тракторов ДЭТ-250, Т-330 и Т-500, а в бла­гоприятных рельефных условиях (глубокие овраги, балки) приме­няют драглайны ЭШ-10/70 и ЭШ-13/50.

Отвалообразование при кон­вейерном транспорте осуществ­ляется консольными ленточными отвалообразователями, которые ведут прием, транспортирование и укладку породы в отвал.

Рисунок 64 - Схема отвалообразования с применением мехлопаты: R_ч, R_р - радиусы соответственно черпания и разгрузки экскаватора, м

Рабочие параметры отвалообразователей обеспечивают вы­сокую производительность. Так, отвалообразователь ОШР-225/11200 имеет длину отвальной консоли 225 м, максималь­ную высоту отсыпки 83 м и производительность по разрыхлен­ной породе 11 200 м³/ч.