Транспорт глубоких карьеров
..pdfвесовых норм и реализуемых коэффициентов сцепления фтах:
=Р (у о»*р)
*° |
1000i//max ( ^ о + ‘р) ’ |
|
где W'Q — основное удельное сопротивление движению вагонов, |
||
Н/кН; |
— основное удельное сопротивление движению локомо |
|
тива, Н/кН; |
/р — руководящий уклон, %0. |
|
|
Однако эта формула не может быть применена для расчета сцепно |
го веса карьерного локомотива из-за специфических условий, харак теризующихся частыми троганиями поезда с места на руководящих подъемах. Поэтому применяется формула
+1 °2 *(И -7 д )]
10001//т р - [й£ + И/тр+/р + 102.J (1 + уэ и ’ Т> |
(123) |
|
|
||
где Q — вес состава, кН; W |
— основное удельное сопротивление |
|
движению вагонов и локомотивов (тягового агрегата), Н/кН; |
— |
дополнительное сопротивление движению при трогании с места, Н/кН; а — ускорение движения карьерного подвижного состава, м/с (а = 0,05 м /с ); 7Д, Уэ — коэффициенты, учитывающие влияние инер
ции вращающихся масс двигателя и электровоза; |
— коэффициент |
тяги при трогании с места. |
|
Создание новых средств подвижного состава предусматривает со хранение, а в ряде случаев увеличение полезных весовых норм поез дов, особенно имея в виду значительные резервы по реализации силы тяги.
Наиболее существенным сдерживающим фактором широкого применения уклонов железнодорожных трасс до 60 %о является обес печение безопасности эксплуатации подвижного состава и различного вспомогательного оборудования, перемещающегося по путям. Разре шение этой задачи связано с созданием быстродействующего тормоз ного оборудования, разработкой надежной конструкции верхнего строения путей и исключения явлений их угона. В последние годы проводились большие исследовательские работы для создания быст родействующего тормозного оборудования, новых типов подрельсового основания, специальных устройств для стабильного положения путевых машин на уклоне и др. Практическим результатом проводи мого комплекса работ явилось создание быстродействующих возду хораспределителей, обеспечивающих высокие тормозные качества пневматических тормозов. Тормоза с такими воздухораспределителя ми являются высоконадежными, позволяющими останавливать поез да его работы на уклонах 60 %о. Разработаны также новые типы тор мозных колодок из чугуна с повышенным содержанием фосфора, срок службы которых в два раза выше, а износ колесных пар на 35— 38 % ниже при одновременном повышении фрикционных свойств по сравнению с обычными чугунными колодками.
В перспективе при освоении уклонов 70—80 %<поезда будут осна щаться комплексом тормозных средств: пневматическим, реостат-
|
ным, |
|
рекуперативным, |
||||
|
магнито-рельсовым и др. |
||||||
|
Для |
обеспечения |
безопас |
||||
|
ности движения |
|
будут до |
||||
|
полнительно |
|
устанавли |
||||
|
ваться |
напольные |
тор |
||||
|
мозные |
средства |
со |
спе |
|||
|
циальными |
замедлителя |
|||||
|
ми и т.д. |
достижения высо |
|||||
|
Для |
||||||
|
кой |
надежности |
|
при |
дви |
||
|
жении на больших уклонах |
||||||
|
необходимо |
повышение |
|||||
|
коэффициента |
|
сцепления |
||||
|
колес с рельсами, что воз |
||||||
|
можно |
при |
применении |
||||
|
группового привода в |
тя |
|||||
|
говых агрегатах. |
|
Для соз |
||||
Рис. 102. Зависимость скорости движения ав |
дания силы тяги независи |
||||||
тосамосвала БелАЗ-548А от уклона трассы: |
мо от коэффициента сцеп |
||||||
а — под уклон; б — на подъем; 1 — с грузом; |
ления возможно использо |
||||||
2 — порожняком |
вание |
линейных |
|
двигате |
лей, реактивной тяги и др. Интенсивное внедрение подвижного состава с осевыми нагрузка ми 250—320 кН, при укладке путей на уклонах 60 %о и более услож няет условия эксплуатации и предъявляет ряд повышенных требова
ний к верхнему строению пути.
Эксплуатация на таких уклонах тяговых агрегатов сцепным ве сом 3600 кН при существующей интенсивности грузопотоков на крупных горнорудных карьерах и скоростях движения 25—30 км/ч требует применения рельсов Р-65 и Р-75, железобетонных шпал и же лезобетонных плит. Наряду с этим необходимо применение разрабо танных специально для крутых уклонов противоугона, подкладок замкового типа и др. Вспомогательная техника также должна быть оборудована для возможности ее эксплуатации на крутых уклонах. Шпалоподбивочные, путеремонтные машины, путепереукладчики, дрезины,, переносчики опор контактной сети и другое путевое обору дование должно иметь специальные типы^тормозных и стопорных устройств.
Тяговыми расчетами установлено, что наиболее распространенные тяговые агрегаты ПЭ-2М при работе на уклонах 60 %о должны иметь оптимальные весовые нормы поездов, составляющие 8600 кН. Допус тимые скорости движения поездов на передвижных путях должны составлять 15—20 км/ч, на долговременных — до 25 км/ч и на посто янных —до 35 км/ч. Предельно допустимая скорость движения оди ночных локомотивов должна достигать 25 км/ч.
Повышенные уклоны иногда целесообразно применять при ис пользовании автотранспорта при временных съездах, при заездах на
перегрузочные склады и особенно при доработке месторождений или их отдельных участков. Необходимость ускоренного понижения гор ных работ также часто служит причиной введения повышенных ук лонов.
Зависимости скоростей движения от величины уклонов показа ны на рис. 102.
В карьерах наиболее распространены уклоны, обусловливаемые тяговыми, динамическими и скоростными параметрами применяю щихся двухосных автосамосвалов. Они обычно составляют 6—8 % и лишь в отдельных случаях достигают 9 %. Намеченная модерниза ция автосамосвалов БелАЗ-540 и БелАЗ-548 предусматривает уста новку на них двигателей повышенной мощности, что позволит увели чить их мощность на 1 т полной массы автомобиля, а это будет спо собствовать движению автосамосвалов с повышенной скоростью или преодолению более крутых уклонов. Автосамосвал БелАЗ-540 (БелАЗ-7540) будет иметь грузоподъемность 30 т и удельную мощ ность 6,04 кВт/т вместо 5,52 кВт/т в настоящее время, а автосамо свал БелАЗ-548А (БелАЗ-7548) — грузоподъемность 42—45 т и удельную мощность 6,4 кВт/т вместо 5,74 кВт/т. Преодолеваемые ру ководящие уклоны благодаря этому смогут составить 10—12 %.
Величина удельного уклона по тяговым условиям при автомо бильном транспорте (в %) может быть определена по следующей фор муле:
27 0 " э .Вт?т Т7к .е |
(124) |
|
ще N3 B — эффективная мощность двигателя, кВт; т?т, т?к в — к. п. д. трансмиссии и ведущих колес; gn — полный вес автомобиля с нагруз кой, кН; v — скорость движения автомобиля, км/ч; w0 —■удельное сопротивление качению автомобиля.
Величина удельно допустимого уклона автодороги должна удов летворять двум основным условиям:
Fc > FK — т. е. сила тяги по условию сцепления колес с дорогой должна быть не меньше касательной силы тяги, развиваемой автомо билем на подъеме; SQ < SB — т. е. по условию безопасности движения остановочный путь автомобиля должен быть меньше расстояния ви димости автодороги или равен ему.
Возможности Повышения уклонов при конвейерном транспорте пока весьма ограничены. Как известно, допустимые углы подъема конвейерами от характера и физико-химических свойств транспорти руемой горной массы. Для большинства пород и руд, угля и других твердых видов минерального сырья углы подъема ленточных и лен точно-канатных конвейеров принимаются близкими к предельным, обеспечивающим необходимую степень материала о ленту и сохране ние его в устойчивом состоянии при движении ленты. Эти углы, как правило, составляют 16^-18° Увеличение их с помощью различных конструкций—карманов, выступов, перегородок на лентах, не оправ
дало себя на подъемных конвейерах большой длины. По-видимому, с созданием и внедрением новых типов конвейеров увеличение углов подъема станет возможным.
§ 3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТРАНСПОРТНЫХ КОММУНИКАЦИЙ, УВЕЛИЧЕНИЕ СКОРОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ И ОБОРАЧИВАЕМОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
С возрастанием глубины карьеров не только увеличивается расстояние транспортирования, снижается производительность и рас тет трудоемкость железнодорожного транспорта, но и резко возрас тают энергозатраты. Увеличение высоты подъема 1 т горной массы железнодорожным транспортом на каждые 100 м повышает энергоза траты на 2,5 кВт. Этот же показатель для остального имеющегося в карьере оборудования, занятого в других технологических процессах (экскавация, бурение, водоотлив, освещение и т. д .), составляет все го 1,03—1,05 кВт. Возрастание с глубиной энергозатрат отрицательно влияет на эффективность железнодорожного транспорта. Для сниже ния трудовых затрат, уменьшения себестоимости транспортирования большое значение имеет, в частности, совершенствование схем путе вого развития.
Наибольшее влияние на глубину отработки оказывают принятые начальные контуры карьера, имеющие непосредственное отношение к выбранной схеме путевого развития и последовательности отработки месторождения. Специфика эксплуатации карьерного железнодорож ного транспорта, заключающаяся, прежде всего, в замкнутости и "ма ятниковом” характере перевозок, наличии пересечений маршрутов рудных и породных грузопотоков, в разветвленной сети путей, в не значительной длине перегонов между раздельными пунктами, в при менении кривых малого радиуса и крутых уклонов, при вскрытии глубоких горизонтов определяет долговременность транспортных коммуникаций, время существования которых зависит от очереднос ти отработки месторождения, периодов реконструкции и происходя щих перестроек в карьере. В свою очередь, постоянство транспортных коммуникаций во многом зависит от принятой схемы путевого раз вития, при которой обеспечивается расположение долговременных элементов путевого развития в контурном положении нерабочего борта (или временно законсервированного).
Исходя из практики, наиболее предпочтительным является срок службы долговременных элементов путевого развития, равный 15— 20 годам. В течение всего периода эксплуатации путевое развитие должно быть в рабочем состоянии, обеспечивая вскрытие последую щих, более глубоких горизонтов, удовлетворять текущему измене нию функций строящихся станций до полного их развития к установ ленному сроку.
При вскрытии глубоко залегающих месторождений значительных размеров в плане капитальными траншеями с уклонами 50—60 %о
Телескопические схемы станций, при прочих равных условиях, таких, как принятая организация движения локомотивосоставов, мощность подвижного состава и наличие имеющихся постоянных устройств, позволяют повысить пропускную способность в 2,0—2,5 раза. Телескопические схемы путевого развития раздельных пунктов позволяют распределить основные рудно-породные грузопотоки по направлению и в результате сократить общее число взаимных пересе чений маршрутов следования локомотивосоставов, а также в значи тельной степени упростить организацию движения.
Телескопические схемы путевого развития просты по исполне нию, имеют минимальное число стрелочных переводов и удобны с точки зрения оснащения и эксплуатации СЦБ. При существующих типах тяговых средств и технологических условиях эксплуатации железнодорожного транспорта минимальные размеры раздельных пунктов телескопического типа изменяются от 250 до 600 м, при ширине порядка 16 м.
Основными недостатками телескопических схем являются зна чительная протяженность путей, определяемая длиной локомотивосостава, и потери времени, связанные с переменой направления дви жения поезда. Непосредственное влияние на полезную весовую норму локомотивосостава и, таким образом, на его длину оказывает приня тый руководящий уклон железнодорожных выездов, который воз действует на общую схему транспортных коммуникаций карьеров. Увеличение руководящего уклона при эксплуатируемых и перспек тивных типах тяговых средств ведет к некоторому сокращению по лезной длины главных приемо-отправочных путей раздельных пунк тов. Кроме того, увеличение руководящих уклонов позволяет значи тельно уменьшить длину основных выездных путей без дополнитель ного разноса бортов карьера под рабочие площадки.
В результате, для достижения конечной глубины карьера потребу ется организация меньшего числа внутрикарьерных раздельных пунк тов, что является несомненным наряду с упрощением и усовершенст вованием общей схемы транспортных коммуникаций. При сокраще нии же протяженности основных выездов и соединительных путей уменьшаются объемы путепереукладочных работ.
Динамика геометрических параметров карьеров в течение всего периода эксплуатации и понижение центра тяжести объемов перево зок горной массы железнодорожным транспортом позволяют сделать вывод о зональном размещении внутрикарьерных раздельных пунк тов по глубине и специализации их функций в зависимости от предъ являемых требований. Внутрикарьерные станции верхних горизонтов несут основную нагрузку по обеспечению пропускной и провозной способности, формированию грузопотоков, выполнению накопитель ных функций всех горизонтов карьера, находящихся в эксплуатации. Станциям этого типа характерны сложность путевого развития, ста
ционарность, размещение на значительной части площадок (в зависи мости от конкретных условий).
Станции средней зоны находятся в пределах центра тяжести объе-
Л!С _!!?сточная
Рис. 104. Схема транспортных коммуникаций Коркинского угольного разреза
ма перевозок горной массы. Их функции — пропуск необходимого числа локомотивосоставов и формирование грузопотоков. В средней и нижней зонах предпочтительно применение телескопических схем путевого развития внутрикарьерных станций. Кроме того, для отра ботки нижних горизонтов характерно использование тупиковых станций (типа обменных постов). Как правило, для перевозки горной массы с нижних горизонтов требуются раздельные пункты с прос тейшим путевым развитием, обеспечивающим обменные операции. В качестве примера рассмотрена общая схема транспортных комму никаций Коркинского угольного разреза (рис. 104). В табл. 64 приведено распределение объемов горной массы по глубине Кор кинского разреза.
С ростом глубины карьеров снижается также эффективность сбо рочного автомобильного транспорта. Более сложные горнотехничес кие условия эксплуатации, характеризующиеся: небольшим расстоя нием транспортирования, значительными величинами средств движе ния, уклонов трасс, большим удельным весом временных автодорог в общем расстоянии транспортирования (до 50—60 % и более), час тыми кривыми малых радиусов, минимальными размерами маневро вых площадок, приводят к увеличению продолжительности рейса, снижению среднетехнических и эксплуатационных скоростей движе ния, а вследствие этого и к снижению производительности автосамо свалов.
Интенсификация работы конвейерных лент при комбинирован ном транспорте возможна за счет увеличения скорости ее движения. Обычно транспортирование крупнодробленых пород и руд на кон вейерах с жесткими роликоопорами по условиям динамических на грузок и поведению отдельных крупных кусков на линейном ставе ограничивается скоростями движения 2,2 м/с (при лентах 1000 м м ), 3,25 м/с (при лентах 1200 мм) и 3,5—4 м/с (при лентах 1500— 2000 м м ).
Повышение скоростей движения ленточных конвейеров возмож но за счет увеличения ширины лент на 15—20 % по сравнению с рассчетными величинами. При этом достигается большая устойчивость транспортируемого материала на ленте, уменьшается возможность его просыпания на перегрузках и более равномерное распределение по ширине ленты в процессе движения. Все это позволяет в свою оче редь увеличить скорюсть движения лент, сократить их износ, повы сил» прюизводительность конвейер» и тем самым компенсирювать затраты, связанные с увеличением ширины ленты.
Еще одним существенным мерюприятием, способствующим уве личению скорюсти движения ленты в 1,3—1,5 раза, является оснаще ние конвейерюв шарнирными (гирляндными) и податливыми роликоопорюми.
Установлено, что дальнейшее совершенствование пунктов питания и перегрузки конвейерюв, полная автоматизация их управлением, включая запуск, остановку и выключение при возникающих полом ках, перегрузках и неисправностях, а также сигнализацию о других нарушениях режима работы конвейер», позволяет иметь еще более высокие скорюсти движения лент, достигающие 8—10 м/с.
§ 4. ОСОБЕННОСТИ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ И ПУТИ ЕГО УЛУЧШЕНИЯ
Прж достижении картьерами глубины 150—200 м и более система электрюснабжения технологического электрооборудования должна утатывать: сокр»щение площади и прютяженности фрюнта ра бот и забоев в карьере и, как следствие, увеличение концентрации технологического оборудования на единицу площади. Это усложняет конфигурацию воздушных линий электропередач и увеличивает ве роятность их повреждения прж ведении взрывных работ.
Структур» системы электрюснабжения определяется видами тех нологического оборудования и в первую очередь видом транспорта, его технико-экономическими показателями, от которых зависит це лесообразность освоения глубинных горизонтов открытым способом.
Основным потребителем электрюэнерэгии на горнорудных пред приятиях является электровозный железнодорожный транспорт. Он потребляет до 85 % общего р»схода электрюэнергии по предприятию.
Непрерывный рост сцепного веса и единичной мощности электрово зов и тяговых агрегатов ведет к увеличению электрических нагрузок в контактной сети и мощности тяговых подстанций. Установлено, что для каждого уровня напряжения в тяговых сетях карьеров существу ют предельные значения основных параметров электровоза, превыше ние которых ухудшает тяговые и эксплуатационные показатели рабо ты транспорта в целом.
Уровень напряжения тяговых сетей карьеров должен определять ся на основе экономических расчетов путем сопоставления стоимост ных параметров системы тягового электроснабжения с учетом конк ретных горно-геологических и горнотехнических условий горнодобы вающего предприятия.
Значительные преимущества по капитальным и эксплуатацион ным затратам имеет система тягового электроснабжения, работающая на переменном токе при напряжении 25 кВ. Если суммарные годовые потери электроэнергии в тяговой сети (без учета потерь в электрово зах) при работе на постоянном токе и при напряжении 3,3 кВ принять за 100 %, то при работе на переменном токе при напряжении 10 кВ потери снизятся на 30 %, а при напряжении 25 кВ —на 85 %. При нап ряжении 25 кВ мощность локомотива может быть увеличена до 10 15 тыс. кВт, а радиус питания сетей от одной тяговой подстанции до веден до 20—25 км. Существенное значение имеет экономия дорого стоящих цветных металлов. При применении напряжения 25 кВ толь ко по Качканарскому ГОКу экономится 7 т алюминия и 8 т меди.
Одним из вариантов внедрения в карьерных тяговых сетях напря жения 25 кВ является предложенная институтом ВНИПИтяжпромэлектропроект схема питания локомотивов на двух уровнях напря жения 25 и 10 кВ при применении тяговых агрегатов ОПЭ-2 и на од ном уровне напряжения 25 кВ при использовании тяговых агрегатов ОПЭ-1А и ОПЭ-1Б, оборудованных автономным источником пи тания.
При работе на переменном токе и напряжении 25 кВ значительно снижаются нагрузочные токи в контактных сетях, что в свою очередь в 2,0—2,5 раза уменьшает их магнитное влияние на инженерные со оружения и линии электропередачи, расположенные вблизи контакт ной сети. Надежной защитой от наведенных потенциалов являются временные и постоянные защитные заземления.
Кроме железнодорожного транспорта потребителями электро энергии высокого напряжения в карьерах являются экскаваторы, бу ровые станки, конвейеры, дробилки и другое горнотранспортное обо рудование. С увеличением глубины карьеров возникает необходи мость в сооружении на горизонтах передвижных подстанций напряже нием 35/6 кВ для питания электроэнергией экскаваторов и буровых станков (табл. 65). Эго позволяет максимально приблизить высокое напряжение к потребителю и уменьшить потери элекроэнергии, а так же сократить протяженность распределительной сети в карьере. Даль нейшее улучшение электроснабжения возможно при освоении пере-