книги из ГПНТБ / Дегтяренко, В. Н. Транспортные узлы промышленных районов учебник

Продолжение табл. 30

* — варианты, худшие по сравнению с лучшим вариантом предшествующей группы. ** — лучший вариант группы.

При повторном расчете из комбинации десяти элементов поочередно исключается только одно и рассматриваются все комбинации из девяти элементов. Мероприятие, исключение которого из комбинации уменьша­ ет общие затраты на величину, превышающую затраты на это меропри­ ятие, входит в комбинацию следующего этапа. Последовательность это­ го расчета в виде условного примера приведена в табл. 30.

В нашем примере повторный расчет привел к лучшему сочетанию ЗХ 4Х 5Х 6Х 9ХЮ мероприятий. По сравнению с первым расчетом при­ бавилось мероприятие 6, отброшенное в первом расчете на первом этапе.

Однако это сочетание хуже полученного при первом расчете. Оконча­ тельно выбираем сочетание мероприятий ЗХ4Х5Х9ХЮ .

Приведенный пример с рассмотрением десяти простейших мероприя­ тий показывает, что метод направленного отбора вариантов резко сокра­ щает расчеты. При общем числе возможных сочетаний 210=1О24 рас­ смотрено только 53. Но применение даже такого метода затруднено при большем числе мероприятий. Так, при 30 мероприятиях придется рас­ смотреть 300—400 комбинаций. В этом случае целесообразно использо­ вать ЭВМ.

Г л а в а 2

ПРОМЫШЛЕННЫЕ И ТРАНСПОРТНЫЕ УЗЛЫ УГЛЕДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

1. СОСТАВ УЗЛОВ УГЛЕДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ, ИХ ТРАНСПОРТНЫЕ СХЕМЫ

Разработка угольных месторождений производится открытым и за­ крытым способами. Первый связан ,со значительными объемами вскрыш­ ных работ и применяется при не слишком глубоком залегании угольных пластов достаточной мощности. Транспортные схемы предприятий от­ крытой добычи угля мало отличаются от карьеров добычи других по­ лезных ископаемых и рассмотрены в разделе открытых горных разра­ боток.

Закрытый способ добычи угля связан с постройкой шахт, располо­ жение которых на плане угольного района зависит от мощности и глуби­ ны залегания угольных пластов, качества угля, топографии местности, транспортной сети, условий застройки, наличия и характера грунтовых и поверхностных вод и т. д.

Уголь, поступающий из шахт на поверхность, засорен пустой поро­ дой, его гранулометрический состав разнороден. Для улучшения качест­ ва угля его обогащают и сортируют по фракциям. Обогащение не толь­ ко уменьшает зольность и повышает качество топлива, но и дает воз­ можность исключить из перевозок значительное количество пустой ло-

211

(роды, что сокращает транспортные расходы на 10—15%. В настоящее время весь коксующийся и значительное количество энергетического уг­ ля проходят обогащение. Бурый уголь брикетируется в целях превраще­ ния его из пылеватого в кусковое топливо.

Ряд шахт различной производительности, углеобогатительные и бри­ кетные фабрики, предприятия, потребляющие уголь (коксохимические заводы, тепловые электростанции), предприятия строительной индуст­ рии, легкой и пищевой промышленности, объединенные территориально и единой транспортной сетью, представляют собой промышленный узел.

В ряде случаев в промышленных узлах угледобывающей промыш­ ленности строятся трикотажные, обувные и иные фабрики, продукция ко­ торых идет не только для местных нужд, но и вывозится в другие райо­ ны. Это связано с необходимостью трудоустройства женщин, так как они не могут быть заняты на подземных работах как особо тяжелых.

Обслуживание рассматриваемых промышленных узлов в основном осуществляется железнодорожным транспортом. В последние годы на до­ ставке угля от шахт на обогатительные фабрики стал все шире приме­ няться автомобильный транспорт, а на транспортировании пустой поро­ ды — конвейерный и канатные подвесные дороги. В небольших объемах применяется гидротранспорт. Его применение связано с разработкой и строительством в последние годы нескольких шахт, добыча угля в кото­ рых осуществляется гидроспособом.

Наряду с промышленным транспортом в узлах угледобывающей промышленности развит городской транспорт. Создание централизован­ ных благоустроенных шахтерских поселков требует доставки большого числа рабочих на расположенные вокруг поселка шахты. В основном та­ кие перевозки осуществляются автобусами.

На рис. 105 приведена схема промышленного узла угледобывающей промышленности. На схеме указаны только основные железные и авто­ мобильные дороги.

Центром узла является группа шахтерских поселков М, Я, О, Я и расположенных вблизи от них шахт, промышленных предприятий, строи­ тельных организаций. Вся эта группа обслуживается промышленными железными дорогами, имеющими основной выход на сортировочную станцию Д и примыкание к промежуточной станции Е.

Рассматривать эту группу как самостоятельный узел было бы непра­ вильным, так как она тесно связана технологией работы угольных шахт, транспорта с группами шахт и предприятий, расположенных в районе городов и поселков Р, С, Т, У. Кроме того, все эти шахты и предприятия объединяются административно управлением комбината (кроме пред­ приятий местной промышленности).

Центр узла обслуживается грузовой станцией Я.

Магистральный ход АБ со станциями В, Д, Е подведомствен МПС. Основное количество порожних вагонов поступает с направления А. Станция В кроме функций станции примыкания выполняет работу по распределению порожних вагонов по станциям примыкания и обогати­ тельным фабрикам. Станция Д сортировочная. Здесь производятся рас-

212

железная дорога автомобильная дорога населенный пункт

обогатительная фабрика

промышленные

предприятия

строительные

организации

совхозы

ремонтны е м астерен ие

Рис. 105. Схема промышленного узла угледобываю­ щей промышленно­ сти

Рис. 106. Схема путевого .развития узла угледобыва­ ющей промышлен­ ности

формирование поездов .с грузами для предприятий промышленного рай­ она и формирование угольных маршрутов.

Железнодорожная сеть узлов угледобывающей промышленности развивается по линейной тупиковой схеме, реже кольцевой. Ряд шахт примыкает к станциям усовыми подъездными путями.

213

Необходимость подачи большей части угля на обогатительные фаб­ рики, объединения в поезда или подачи угля определенных марок ведут к устройству многочисленных пересечений линии общего пользования промышленными железными дорогами.

■Приведенная схема сложна: промышленные пути примыкают к трем станциям общей сети и расположены по обе стороны от линии МПС. В узле нет центральной углесборочной станции, частично ее функции вы­ полняют станции Ж для западной группы шахт, примыкающих к станции МПС В, н грузовая станция Н.

На рис. 106 приведена схема промышленного железнодорожного уз­ ла угледобывающего района с центральной углесборочной станцией Я, оборудованной полуторкой. Узел имеет несколько примыканий, углепо­ грузочных станций, но центром всей распределительной работы является станция. Я.

Большое значение для развития узла, его схемы, работы имеет не­ обходимость обогащения угля.

Обогащение угля может осуществляться или на центральной обога­ тительной фабрике (ЦОФ), обслуживающей ряд шахт, или на шахтных обогатительных фабриках (ОФ). ЦОФ обычно располагают около круп­ ной шахты на выходе из угольного района. Индивидуальные ОФ строят только на крупных шахтах.

Схемы путевого развития ОФ и ЦОФ принципиально не отличаются друг от друга, но работа станций и организация движения различны.

При обогащении угля на ОФ или отправлении с шахт рядового угля порожние вагоны с путей МПС подаются непосредственно на углепогру­ зочные станции. Распределение порожних вагонов производится на угле­ сборочной станции, здесь же формируются отправляемые поезда. Эта станция может быть и сортировочной, на которой формируются маршру­ ты с углем заданных сортов и фракций. Подъездной путь от станции при­ мыкания до углесборочной станции, на которой производятся приемосдаточные операции, обслуживается локомотивом МПС. Подача вагонов под погрузку на шахты осуществляются локомотивами угольного треста.

В связи со строительством очень крупных шахт (производительно­ стью 3 млн. т угля в год и более) строительство ОФ экономически оправ­ дано, и рассматриваемые узлы, очевидно, будут развиваться и в буду­ щем.

При обогащении угля на ЦОФ схема обслуживания узла иная. До ЦОФ уголь подается с шахт в собственном подвижном составе или без­ рельсовым транспортом (автомобили, конвейеры, канатные дороги). С ЦОФ объединяется углесборочная станция. Здесь производится погруз­ ка угля в подвижной состав МПС. Вагоны МПС, кроме вагонов с кре­ пежным лесом, на шахты не подаются. При строительстве в районе угле­ сборочной станции центрального лесного склада (ЦЛС) вагоны МПС дальше углесборочной станции вообще не поступают. Централизация обогащения угля и устройство ЦЛС имеют определенные преимущества. Большие объемы переработки угля позволяют применить на ЦОФ высо­ копродуктивные и экономичные агрегаты.

214

Очень крупные ОФ (производительностью 6 млн. т угля в год и бо­ лее) требуют большой сырьевой базы, в которую входят до 30—35 шахт. В этом случае подача угля на ЦОФ производится по смешанным схемам: часть— собственным железнодорожным подвижным составом и конвей­ ерами, автомобилями; часть — подвижным составом МП'С с использо­ ванием для транспортирования угля путей общего пользования. Под по­ грузку обогащенного угля используются вагоны из-под выгрузки. Избы­ ток порожних вагонов передается МПС. При небольшом расстоянии от шахт до станции примыкания последняя может выполнять функции углесборочной станции, что потребует, конечно, дополнительного путевого развития.

2. УГЛЕПОГРУЗОЧНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ШАХТ

Выдача угля из шахты на поверхность очень неравномерна и зависит от большого числа факторов, не поддающихся прогнозированию. При большом числе забоев эта неравномерность несколько сглаживается.

Анализ работы группы шахт комбината Донбассантрацит показал, что объем суточной добычи шахты подчиняется нормальному закону рас­ пределения. Зависимость между математическим ожиданием суточной добычи П (практически оно равно среднесуточной добыче) и средним квадратическим отклонениям а, по данным инж. Н. В. Клавдиенко, мо­ жет быть выражена формулой

—0,000413/7 + 4,339

Пользуясь выражением максимальной суточной добычи

можно определить возможные отклонения этой величины.

Внутри суток распределение добычи по сменам также неравномерно и достаточно точно характеризуется нормальным законом распределе­ ния. В табл. 31 приведены данные анализа работы ряда шахт комбината Донб аосантр ацит.

Т А Б Л И Ц А 31. СМЕННАЯ НЕРАВНОМЕРНОСТЬ ДОБЫЧИ УГЛЯ

Смены

Поток угля, поступающего на поверхность, характеризуется внутрисменной часовой неравномерностью добычи. Средние объемы часовой добычи в процентах от сменной, установленные в результате анализа ра­ боты ряда шахт того же комбината, приведены в табл. 32.

215

выгрузки грузов и организации движения на участках железной дороги. Анализ статистических данных о поступлении порожних вагонов на угле­ погрузочные станции комбината Донбассантрацит показал, что длитель­ ность интервалов между подачами групп порожних вагонов может быть описана законом гамма-распределения, а количество вагонов в подаче — рас пределением Пуасоона.

Зависимость между параметрами распределения интервалов по дан­ ным инж. Н. В. Кдавдиенко имеет вид

о = 0,76 г , (113)

где Т — математическое ожидание интервала прибытия подач (практи­ чески среднее значение интервала за достаточно длительное время);

о — среднее квадратическое отклонение интервала.

Исследования показали, что число вагонов в подаче не зависит от производительности шахты и колеблется в широких пределах, очень ус­ ложняя работу погрузочно-транспортного комплекса.

Неравномерность работы шахты и транспорта должна сглаживаться резервным запасом угля или порожнего подвижного состава в месте по­ грузки. С этой целью могут применяться бункера, склады, аккумулято­ ры, неонижаемый запас порожних вагонов, являющихся своего рода бун­ керами на колесах.

До 1957 г. у нас проектировались шахты с погрузочными бункерами

иаварийными складами; суммарная емкость бункеров и полубункеров составляла около 70% суточной добычи шахт. При заполнении бункеров

изадержке подачи порожних вагонов уголь подавался на аварийные склады.

Такая система погрузки позволяет сгладить неравномерность рабо­ ты шахт, обогатительных фабрик и транспорта, но удорожает стоимость угля, ухудшает его сортность в результате дробления при перегрузках.

Применение бункеров и угольных складов ведет к увеличению выхо­ да мелкой фракции (0—(6 мм) при бункерах на 5—7%, на складах до 10%, а при работе бульдозеров до 20%. Убытки от измельчения угля воз­

216

никают из-за разницы в прейскурантной цене и за счет потерь угля при транспортировании и сжигании его в не приспособленных для мелочи топках. При подаче на ОФ угля с повышенным содержанием мелочи стоимость обогащения увеличивается, уменьшается выход сортового угля.

С 1958 г. стали проектироваться шахты с безбункерной погрузкой. Сущность последней заключается в том, что уголь непосредственно из подъемника шахты поступает на погрузочные устройства, представляю­ щие собой расположенные под транспортером воронки с направляющи­ ми рукавами, предохраняющими уголь от размельчения при погрузке. Применяется также устройство в виде подвижной, опускающейся в вагон конвейерной стрелы. Погрузка ведется непрерывно, в течение всей до­ бычной смены шахты или рабочей смены ЦОФ.

Для обеспечения бесперебойной работы на случай несвоевременной подачи порожних вагонов на погрузочной станции должен находиться их неснижаемый запас. Это обстоятельство является основным недостатком безбункерной погрузки угля. Уменьшение, а в ряде случаев ликвидация запаса порожних вагонов, потребовало бы устройства угольных складов, что свело бы на нет основное достоинство безбункерной погрузки — со­ хранение угля от излишнего измельчения. В последнее время безбункерная погрузка сохраняется только для антрацитов и сортового угля после его обогащения и сортировки.

Для рядовых углей разработаны специальные аккумуляторы без складов или со складами. Они представляют собой заглубленные в зем­ лю полбункера, в которые уголь из скипового приемника поступает по спиральным спускам, уменьшающим его дробление. Емкость таких акку­ муляторов достигает 20 тыс. т, а вместе со складами 300 тыс. т. Погрузка ведется конвейерной стрелой, на которую уголь поступает через затвор аккумулятора. Производительность такого погрузочного комплекса со­ ставляет 1—2 тыс. т1ч. Дробление угля колеблется от 5 до 10%, однако для рядового угля это не особенно важно. 'Стоимость таких комплексов в пять-шесть раз дешевле бункерных эстакад такой же емкости.

Методы погрузки угля оказывают существенное влияние на схемы углепогрузочных станций.

3.РАЗМЕЩЕНИЕ ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАБРИК

ИСОЗДАНИЕ ОБЩЕЙ ТРАНСПОРТНОЙ СЕТИ УЗЛА‘

Решение задачи наиболее экономичного расположения центральной обогатительной фабрики (ЦОФ) в узле, .при котором суммарные затраты на доставку угля от шахт, обогащение и доставку обогащенного угля на станцию примыкания будут минимальными, тесно связано с созданием общей транспортной сети узла. Это отличает рассматриваемую задачу от приведенных в предыдущей главе.

(При отсутствии центральной обогатительной фабрики уголь грузит­ ся в вагоны на шахтах и отправляется потребителям на большое рассто-1

1 Использованы материалы канд. техн. наук Д. К. Белова.

217

руб/т

Рис. 107. Зависимость приведенной стоимости обогащенного угля от мощности обогатительной

фабрики

яние. Применение любого другого вида транспорта для отгрузки угля на шахтах приведет к необходимости устройства перегрузочного пункта, где уголь можно было бы погрузить в железнодорожные вагоны. Ника­ кой другой вид транспорта для доставки угля на далекие расстояния в настоящее время не применяется. Доля водного транспорта при перевоз­ ке угля невелика.

Центральная обогатительная фабрика является пунктом, где транс­ портный поток прерывается процессом обогащения. Перевозка угля для обогащения .на далекое расстояние нецелесообразна, так как не-обога- щенный уголь содержит около 10—15% пустой породы. ЦОФ размеща­ ется возле места добычи угля и позволяет усреднять угли разных шахт.

Таким образом, наличие пункта перегрузки значительно изменяет постановку задачи. Выделяется в самостоятельную задача транспортиро­ вания угля от шахт до ЦОФ, которая может решаться по-разному.

Центральные обогатительные фабрики обычно размещаются на вы­ ходе .из обслуживающего шахты транспортного узла во избежание встречных перевозок угля в узле. Необходимо обеспечить удобный выход со станции ЦОФ на станцию примыкания. Обычно таким весьма общим рекомендациям отвечают несколько площадок. Точное решение обычны­ ми методами сравнения вариантов чрезвычайно затруднено, так как за­ дача имеет несколько переменных.

Место положения ЦОФ зависит от видов транспорта между ЦОФ и углепогрузочными пунктами, расстояния перевозки угля, числа перегру­ зок (потеря сортности антрацитов), расстояния до станции примыкания.. Наконец, возможны варианты с несколькими ЦОФ в узле. В этом случаевозникает вопрос об оптимальной производительности каждой из них.. Решение подобных задач целесообразно производить экономико-матема­ тическими методами.

Место размещения ЦОФ определяется минимальными транспортны­ ми и производственными расходами. Себестоимость обогащения угля снижается при увеличении производительности ЦОФ (рис. 107), но одно­ временно повышаются расходы на транспортирование угля от шахт да ЦОФ. Оптимальное решение соответствует минимальным транспортнопроизводственным расходам. Если обозначить п — количество шахт в уз­ ле (t= il, 2 п), qi — мощность г-й шахты, т — возможные места рас­ положения ЦОФ ( /= 1, 2 ,..., т), г — количество-станций примы-кания

218