§ 3. Автомобильный транспорт

Автомобильный транспорт находит все более широкое примене­ние на карьерах. Удельный вес его по объему перевозок в перспек­тиве составит 70÷75% на добычных и 35÷40% на вскрышных работах.

К достоинствам автомобильного транспорта относятся: высокая маневренность, большие преодолеваемые уклоны и малые радиусы поворота, высокая проходимость, автономность питания, отсутствие рельсовых путей. Эти качества автотранспорта позволяют значи­тельно уменьшить расстояния транспортирования и объемы горно­капитальных работ, ускорить строительство карьеров и улучшить режим горных работ в период их эксплуатации, повысить произ­водительность экскаваторов и снизить стоимость путевых и от­вальных работ, упростить организацию горных работ.

Недостатки автотранспорта: высокая стоимость автомашин, их эксплуатации и ремонта, значительный рост стоимости с увеличе­нием расстояния транспортирования, жесткая зависимость работы от климатических условий и состояния автодорог.

Автомобильный транспорт наиболее эффективно применять в период строительства карьеров, а также в период эксплуатации и доработки глубоких карьеров при расстоянии транспортирования до 4÷6 км.

Подвижной состав

Автотранспортные средства на карьерах в настоящее время представлены автосамосвалами грузоподъемностью от 12 до 180 т отечественного производства и 110÷250 т производства фирм США, Канады, Великобритании, Японии, Швеции и Германии. Автосамосвалы оборудованы гидроподъемниками для наклона кузова назад при разгрузке. Радиусы разворота от 8,3 до 14 м, скорость движения до 60 км/ч.

Белорусский автомобильный завод выпускает модификации самосвалов с гидромеханической и электоромеханической передачами (табл. 4.11).

В последнее время самосвалы большой грузоподъемности оборудуются чаще гидромеханической передачей для обеспечения доставки горной массы в карьерах с большой глубины по трассе с затяжными подъемами.

В настоящее время в связи с увеличением загазованности от эксплуа¬ации автотранспорта на глубоких горизонтах карьеров и ограничением в расходах дизельного топлива возрос интерес к использованию на карьерах троллейвозов. Современные автосамосвалы большой грузоподъемности с мотор-колесами вполне способны использовать питание от контактных приводов на стационарных участках трассы. В США фирмами «Юнит Риг» и «Вабко» дизель-троллейвозы выпускаются на базе серийных автосамосвалов, работающих на постоянном токе. В Японии фирма «Комацу» выпускает дизель-троллейвозы на базе 120-тонного самосвала, питаемого переменным током. Применение дизель-троллейвозов увеличивает производительность автотранспорта на 30%, повышает скорость на уклонах на 70%, при этом экономия топлива до 60%. Канадская фирма «Квебек карьер майниг» за год эксплуатации 22 дизель-троллейвозов большой грузоподъемности при средней длине транспортирования 2,5 м снизила расход дизельного топлива на 87% и увеличила производительность транспортных единиц на 20%.

БелАЗом разработаны типовые дизель-троллейвозы-полуприцепы грузоподъемностью от 60 до 125 т. Скорость движения дизель-троллейвозов на горизонтальном участке пути составляет при питании от контактной сети 60 км/ч, от дизель-генераторной установки - 15 км/ч.

В связи с ростом выемочно-погрузочной техники увеличивается грузоподъемность карьерных автосамосвалов. Фирмой «Винкл-Констракторс» в США создан самосвал грузоподъемностью 240 т с двигателем мощностью 2207 кВт.

По данным зарубежных стран производительность 150-тонных автосамосвалов на 30÷50% больше, чем 100-тонных, и себестоимость транспортирования горной массы снижается на 20÷25%.

В 1960 г. профессором Ю.И. Анистратовым был впервые выполнен проект специального карьерного поезда большой грузоподъемности, обладающего преимуществами перед автомобильным и железнодорожным транспортом. Конструктивно он представляет собой поезд из емкостей большой грузоподъемности с мотор- колесами, получающими питание от дизель-генераторной станции. На постоянных участках дороги предусматривается питание от троллейной лишни. Основным преимуществом, помимо большой грузоподъемности (до 500т), является возможность движения в прямом и обратном направлении тез разворота на рабочих площадках в забоях и на отвалах (рис. IV. 8).

Полуприцепы используются обычно в качестве рудовозов и поэтому оборудуются кузовами с разгрузкой через дно или приспособленными для разгрузки наклоном набок с помощью специального стационарного или передвижного механизма.

Рис. IV. 8. Специальный карьерный автопоезд

большой грузоподъёмности

Карьерные автодороги

Карьерные автодороги отличаются сравнительно небольшой длиной (до 5÷10 км), крутыми уклонами (до 100÷150‰), малыми (15÷40 м) радиусами кривых, высокой интенсивностью (до 80÷120 машин в час) и односторонностью движения груженых и порожних автомашин.

По сроку службы карьерные автодороги подразделяются на постоянные, рассчитанные на длительный (5÷10 лет и более) период эксплуатации, и временные, перемещаемые вслед за продвиганием фронта горных работ. Постоянные дороги прокладываются на поверхности карьера, в капитальных траншеях и на постоянных съездах, временные – на рабочем борту карьера и на отвалах.

Постоянные автодороги состоят из проезжей части, обочин и кюветов. Проезжая часть покрывается дорожной одеждой, состоящей из покрытия, несущего слоя, воспринимающего нагрузку от покрытия, и подстилающего слоя, уложенного на земляное полотно и предназначенного для дренирования воды.

Наиболее эффективно дорожное покрытие из сборно-разборных решетчатых железобетонных плит, которые обычно применяют при сроке службы дороги более 5 лет и грузообороте более 10 млн. т в год. При меньшем сроке службы и грузообороте чаще применяют щебеночное покрытие, обработанное вязкими битумами. Оно отличается достаточной прочностью, относительно низкой стоимостью и сравнительно небольшим сопротивлением движению машин.

Временные автодороги дорожного покрытия обычно не имеют. Их планируют бульдозерами или грейдерами и укатывают дорожными катками. При низкой несущей способности грунтов на временных трассах устраивают щебеночные или сборно-разборные бетонные дороги.

Таблица IV.4

Модели	П А Р А М Е Т Р Ы
	грузо- подъ- емно- сть, т	Емкость кузова, м3	Мощность двигателя, кВт	Эксплу-атационная мощность	Тип транс-миссии	Макс. транс-портная скорость, км/ч	Размер шин	Макс. радиус поворота, м	Габариты: длина, высота, ширина, мм	Предпр-е изготовитель
КАРЬЕРНЫЕ САМОСВАЛЫ
75051	23	15,5	320;260	19,6	ГМТ*	50	26,5×25	Н.д	7520×3250×3400	Могилевский завод
75404	30	15	309	22,5	ГМТ	50	18,00×25	8,7	7110×4360×3930	Белорусский автомобильный завод
7540А	30	15	309	22,5	ГМТ	50	18,00×25	8,7	7110×4360×3930
7540В	30	15	265	22,5	ГМТ	50	18,00×25	8,7	7110×4360×3930
75406	30	15	309	22,5	ГМТ	50	18,00×25	8,7	7110×4360×3930
7540Д	30	15	290	22,5	ГМТ	50	18,00×25	8,7	7110×4360×3930	Могилевский завод
7540Е	30	23,5	265	22,5	ГМТ	50	18,00×25	8,7	7160×4620×3900	Белорусский автомобильный завод
7506 (4×4)	32	20,5	312	25,4	ГМТ	56	29,5×29	Шарнирная рама с углом поворота 42°	8970×3395×2950
7547	45	19	368	33	ГМТ	60	21,00×35	10,2	8090×4620×4390	Могилевский завод
75471	45	19	405	33	ГМТ	60	21,00×35	10,2	8090×4620×4390	Белорусский автомобильный завод
75473	45	19	448	33	ГМТ	60	21,00×35	10,2	8090×4620×4390
7547Д	45	19	400	32,3	ГМТ	60	21,00×35	10,2	8090×4620×4390
7555А	55	25/49	537	40,5	ГМТ	55	21,00×35	9,0	8890×5240×4610
7555В	55	35/60	515	40,2	ГМТ	55	24,00×35	9,0	8090×5240×4610	Могилевский завод
75491	80	35/60	750	72,5	ГМТ	50	27,00×49	11,0	10300×5420×5350	Белорусский автомобильный завод
75492	80	47/90	808	73,6	ГМТ	50	27,00×49	11,0	10300×5420×5350
7514	110	47/90	956	95	ГМТ	48	33,00×51	13,0	11380×6150×5580
75141	120	47/90	882	95	ГМТ	48	33,00×51	13,0	11380×6150×5580
75145	120	47/90	882	95	ЭМТ*	48	33,00×51	13,0	11380×6150×5580	Белорусский автомобильный завод
75131	130	51	1176	105	ЭМТ	48-58	33,00×R51	13,0	11500×6900×5720
75132	130	51	1103	105	ЭМТ	48-55	33,00×R51	13,0	11500×6900×5720
7513	130	51	1176	107	ЭМТ	48-58	33,00×R51	13,0	11500×6900×5720
75215	180	92	1691	163	ЭМТ	40	40,00×57	15,0	13400×7780×6460
75216	190	84	1691	162	ЭМТ	40	40,00×57	15,0	13580×7780×6460
75303	200	80	1691	152,7	ЭМТ	40	40,00×57	15,0	13360×7780×6520
75306	220	80	1690 и 2300	150-155	ЭМТ	40	40,00×57	15,0	13360×7780×6520
Примечание: ГМТ –гидромеханическая трансмиссия; ЭМТ – электромеханическая трансмиссия

Текущее содержание и ремонт карьерных автодорог включают очистку их от грязи, снега, льда, поливку для подавления пыли, посыпку песком при гололеде, заделку мелких трещин и выбоин, профилировку грунтовых и щебеночных дорог. Эти работы прово­дятся ежедневно дорожной службой карьера.

Основные параметры автодорог: ширина проезжей части, ра­диусы закруглений, поперечные и продольные уклоны, пропускная и провозная способность.

Ширина проезжей части

, (IV.15)

гдеп — число полос движения; В_а — ширина автомобиля по зад­ним колесам (примерно равна ширине кузова), м; т – зазор меж­ду встречными автомашинами (0,7÷1,7), м;b — ширина полосы наката (0,4÷1), м.

В зависимости от категории дороги и грузоподъёмности самосвалов ширина двухполосной дороги в карьере составляет:

Грузоподъемность автомобиля, т	20	25-30	40-45	70-80	110-120	170-180
Покрытие: -щебеночное (I-II категории - грунтовое на скальном основании (III категории	Ширина дороги, м
	9/8 9/8	14/12 13/12	15/13 15/13	20/18 19/17	25/22 21/19	30/27 23/21

При однополосном движении ширина дороги составляет: для БелАЗ-540 - 5,5-6,0м; БелАЗ-548 - 5,8-6,6м; БелАЗ-549 – 8,0 – 9,8м; БелАЗ-7519 – 8,3 - 10,6м; БелАЗ-7521 – 10,4 – 12,8м;

На кривых участках для безопасности движения ширину доро­ги увеличивают на 1÷2 м.

Радиусы закруглений на постоянных дорогах принима­ют не менее 30 м, на временных— 10÷15 м. При этом закругления должны быть ограждены со стороны выработанного пространства карьера надолбами или валом высотой 0,75–0,8 м.

Поперечный профиль автодороги обычно двухскатный с поперечным углом проезжей части 1,5÷4‰. На закруглениях принимают односкатный профиль проезжей части с уклоном 2÷6‰к центру кривой.

Продольный уклон автодорог в зависимости от ус­ловий движения составляет 60÷140‰ (чаще 70÷90‰). На кру­тых закруглениях уклон уменьшают на 4÷5‰. На затяжных подъемах для исключения перегрева двигателя через каждые 500 м устраивают разгрузочные участки длиной 50÷70 м с уклоном не более 2‰.

Пропускной способностью карьерной автодороги на­зывается максимально допустимое число автомашин, проходящих через определенный пункт в одном направлении в единицу вре­мени:

,(IV.16)

гдеυ — скорость движения, км/ч; п — число полос движения в од­ном направлении; l_д — допустимый интервал между машинами (50÷80), м;k_н– коэффициент неравномерности. В зависимости от числа машин k_и = 0,6÷1.

Провозная способность карьерной автодороги — мас­са груза, которую можно перевезти по ней в единицу времени:

,т/ч, (IV.17)

где Q– грузоподъемность автомашины, т

Пропускная способность карьерных автодорог составляет 200 ÷ 300 машин в час, провозная достигает 8000 т/ч.

Схемы движения и маневров автотранспорта в карьере

Движение автотранспорта в карьере осуществляется по встреч­ной или кольцевой схеме. В первом случае карьер вскрывают оди­нарными траншеями, в которых прокладывают двухполосные доро­ги, служащие для спуска порожних и подъема груженых автома­шин. Во втором – вскрытие производится парными траншеями, по одной из которых подают порожняк, по другой вывозят груз из карьера.

Встречная схема движения требует меньшего объема работ по вскрытию карьера и обеспечивает минимальное расстояние транспортирования. Поэтому она наиболее распространена. Однако при кольцевой схеме повышаются безопасность и скорость движения, требуются меньшие размеры рабочих площадок, упрощаются подъезды машин к экскаваторам, установка их под погрузку и обмен. Наиболее часто эту схему применяют при строительстве карьеров

Производительность погрузочно-транспортного оборудования в значительной мере зависит от применяемых схем подъездов и установки автомашин под погрузку, которые должны обеспечить безопасность работ, максимальное использование экскаватора, ми­нимальные затраты времени на маневрирование, загрузку и обмен машин, маневрирование по возможности порожних, а не груженых машин, минимальную ширину рабочей площадки. При всех схемах погрузка горной массы в машину должна производиться сбоку или сзади и груженый ковш экскаватора не должен проходить над кабиной водителя; в ожидании погрузки машина должна находиться вне радиуса действия экскаватора.

В связи с многообразием условий применения и высокой маневренностью автотранспорта существует большое количество различных схем подачи самосвалов под погрузку. В зависимости от ви­да маневров самосвалов в забое всех их разделяют на три группы сквозные, петлевые и тупиковые. Выбор схемы определяется усло­виями погрузки и движения автомашин в карьере, шириной рабо­чей площадки и экскаваторной заходки, а также способом подъез­да автомашин под погрузку, который в зависимости от взаимного направления движения машин и экскаватора может быть встречным и попутным. Встречный подъезд более безопасен и в большин­стве случаев позволяет более рационально установить машины под погрузку.

Наиболее распространенные схемы подачи автомашин под по­грузку показаны на рис. IV.9. При кольцевом движении машин в карьере и встречном подъезде применяют сквозные схемы 1 и 2, при попутном –петлевые 3 или тупиковые 4.При встречном дви­жении автомашин в карьере используют петлевые 5÷8, а в стес­ненных условиях – тупиковые 9÷11 схемы подачи машин.

Для лучшей установки машин под погрузку иногда при попут­ном подъезде применяют комби­нированную схему 12, сочетаю­щую петлевой и тупиковый подъезд.

Сквозные схемы подачи ма­шин под погрузку наиболее эф­фективны. Однако область приме­нения их ограничена условиями движения автотранспорта в карь­ере. Наиболее распространены петлевые схемы, при которых осу­ществляется поточный обмен ма­шин. Время маневрирования при этих схемах составляет 10—25 с, а время обмена—15÷20 с, что меньше производительности цик­ла экскаватора, и поэтому про­стои его в

Рис.IV.9. Схемы подачи автомашинпод погрузку а — при кольцевом движении; б — при встречном движении экскаватора.

ожидании порожняка практически отсутствуют. Тупико­вые схемы требуют минимальные по длине и ширине (35÷40×25÷30м) площадки для маневров автомашин, но время маневров и обмена при этих схемах возраста­ет соответственно до 50÷60 и 40÷45 с.

Установка автомашин под погрузку должна обеспечить макси­мальную производительность экскаватора. Целесообразно распо­лагать машину справа от экскаватора со стороны пульта его уп­равления так, чтобы ось машины и ось стрелы экскаватора в мо­мент разгрузки ковша составляли угол 90°. Это улучшает маши­нисту обзор места погрузки, повышает безопасность работ и на 5÷10% сокращает цикл экскавации, а также обеспечивает лучшие условия разгрузки ковша, более равномерное распределение поро­ды в кузове машины и минимальные ее просыпания. Угол поворо­та экскаватора для погрузки машин должен быть минимальным. Снижение угла поворота от 100÷110° до 60÷65° повышает производительность экскаватора на 20÷30%.

По числу машин, одновременно находящихся под погрузкой, различают одиночную и спаренную их установку. В основном при­меняют одиночную установку. Спаренная двусторонняя установка Целесообразна в траншейном и фронтальном забоях, что позволяет обеспечить непрерывность погрузки и уменьшить угол поворота экскаватора.

Организация работы и производительность автотранспорта

Работа автомашин в течение смены может осуществляться по закрытому или открытому циклу. В первом случае за каждым экскаватором закрепляется определенное количество автомашин, работающих с ним всю смену, во втором – машины при каждом рейсе направляются диспетчером к тому забою, где они могут быть загружены с наименьшими потерями времени. При открытом цик­ле снижаются простои экскаваторов и автомашин, однако примене­ние его требует организации на карьере четкой диспетчерской службы с непрерывно поступающей информацией о местонахожде­нии всех машин и условиях погрузки в каждом забое.

Режим работы автомашин в течение суток принимают двух­сменный. При круглосуточной работе карьера график выхода ма­шин на линию строят так, чтобы одна смена отводилась для осмот­ра и ремонта машин.

Сменная производительность автомашины

, т/смену, (IV. 18)

где Т– продолжительность смены, ч; Т_р– время рейса, мин; р — грузоподъемность машины, т; —коэффициент использования сменного времени, равный отношению времени работы к продол­жительности смены (0,7÷0,9).

Время рейса автомашины

, мин,(IV. 19)

где – время погрузки; – время движения груженой и порож­ней автомашины; – время разгрузки (1÷1,2 мин); – время маневров при погрузке и разгрузке (1,5÷3 мин); –время про­стоев в ожидании погрузки и разгрузки, принимаемое равным0,5( .

Время погрузки

= , мин,(IV. 20)

где –продолжительность рабочего цикла экскаватора, с; п_к– число ковшей, загружаемых в кузов автомашины.

Число загружаемых ковшей рассчитывают по грузоподъемности машины и по емкости ее кузова:

; (IV. 21)

,; (IV. 22)

где Е– емкость ковша экскаватора, м³; k_р и k_н— коэффициенты разрыхления породы и наполнения ковша экскаватора; – плот­ность породы, т/м³; V– емкость кузова автомашины, м³.

Рассчитанныепо выражениям (IV.21)и (IV.22) значения n_к округляют до целых чисел и принимают меньшее из них. Время движения автомашины

, мин, (IV. 23)

где L_г и L_п– расстояние транспортирования соответственно в гру­зовом и порожнем направлениях, км; и – среднетехни­ческие скорости движения соответственно груженых и порожних машин, км/ч.

Среднетехническая скорость движения определяется в зависи­мости от количества и длины участков дороги с разным дорожным покрытием и скорости движения по ним:

, км/час, (IV. 24)

где , –длина участков дороги с одинаковыми условия­ми движения, км; , , , –скорости движения на этих участках дороги, км/ч.

Для упрощениярасчетовтрасса карьерной автодороги может быть разделена на четыре характерных участка, в пределах кото­рых скорость движения автомашин принимается постоянной: по рабочим уступам, по капитальным съездам и траншеям, по поверх­ности карьера и по отвалам.

Годоваяпроизводительность автомашины

, т, (IV. 25)

где n_см– число смен работы машин в сутки;n_сут—число дней работы машин в год (240÷260).

Число автомашин в работе в связи с неодинаковыми расстоя­ниями перевозок от отдельных экскаваторов и условиями погруз­ки определяют как сумму машин, необходимых для обслуживания всех экскаваторов:

,(IV. 26)

где , , , …, – число машин, необходимых для обслужива­ния первого, второго, третьего, ..., n-го экскаваторов, определяе­мое по выражению

, (IV. 27)

гдеQ_э.с– сменная производительность экскаватора, т; Q_К–производительность карьера, т/смену; N_в – число рабочих экскава­торов; k_н–коэффициент неравномерности работы карьера (1.15÷1.2).

Рабочий парк машин определяют с учетом числа смен работы их и карьера в сутки:

, (IV. 28)

где n_{см. к} – число смен работы карьера в сутки.

Инвентарный парк автомашин

,(IV. 29)

где k_т._г – коэффициент технической готовности автопарка, рав­ный отношению числа технически исправных автомашин к их об­щему числу в автопарке (k_т._г = 0,7÷0,9).