7. Организация лесосплава

Разнообразие видов водного транспортирования лесоматериалов требует применения различных форм организации процесса лесосплава. Выделены основные виды водного лесотранспортирования: молевой, сплоточными единицами, плотовой и судами. За исключением последнего вида транспортирования, все другие виды основаны на способности лесоматериалов плавать в заданном положении относительно водной поверхности в течение определенного времени. Такую способность лесоматериалов называют плавучестью.

Поэтому успех лесотранспортирования по воде прямо связан с возможностью обеспечения лесоматериалам требуемой плавучести. Плавучесть лесоматериалов не остается постоянной, т.к. в период нахождения древесины в воде идет процесс водопоглощения, а значит и постепенная потеря плавучести. Лесоматериал, впитав определенное количество влаги, должен сохранить положение держаться на плаву, т.е. иметь определенный запас плавучести.

Необходимо учитывать, что древесина лиственных пород, лиственницы и хвойных тонкомерных сортиментов обладает высокой плотностью, поэтому в партии бревен, приготовленных к лесосплаву, будет содержаться определенное количество бревен, которые могут утонуть при спуске, да к тому же в процессе плавания доля таких бревен еще увеличится. Поэтому при молевом сплаве их надо отсортировывать, а при плотовом сплаве и сплаве плоточ-ными единицами вести расчет запаса плавучести с учетом количества таких бревен.

Для повышения плавучести перед лесосплавом применяют атмосферную сушку бревен или хлыстов на береговых складах, транспирационное обезвоживание деревьев на лесосеке; механическое обезвоживание; отсортировку бревен с необеспеченной плавучестью.

Атмосферная сушка бревен, как в коре, так и окоренных пятнами проводится в течение 60 суток теплого периода года. Атмосферной сушкой готовят к сплаву около 80 % лиственной древесины, 90 % хвойных тонкомерных сортиментов и 62 % лиственничной древесины.

Транспирационное обезвоживание – удаление влаги за счет ее испарения кроной дерева в период транспирации при перерезанных путях подачи влаги от корневой системы. Этим способом обезвоживания достигается существенное снижение плотности древесины и обеспечивается лесосплав с минимальными потерями.

Из механических способов обезвоживания наибольшее распространение получил центробежный, при котором пачке круглых лесоматериалов придается вращение вокруг оси, совпадающей с осью пачки. Время вращения составляет от 5 до 20 мин. Плотность древесины за этот период снижается на 100…300 кг/м³.

Для отсортировки бревен с необеспеченной плавучестью определяют в каждом бревне процентное содержание ядровой (спелой) древесины – чем оно больше, тем дольше это бревно будет плавать. Расчетным путем устанавливают минимальный диаметр ядровой древесины, обеспечивающий нахождение бревна на плаву.

Повышает плавучесть древесины обработка ее торцов с получением гидроизоляционного покрытия. В качестве гидроизоляционного покрытия используют нефтебитум и раствор петралатума в уайт-спирите.

Первоначальный лесосплав занимает важное место в общем объеме лесотранспортных работ. Он начинается от береговых складов лесовозных дорог и заканчивается при выходе на магистральные водные пути.

Подготовка к проведению первоначального лесосплава включает в себя: проведение капитальных и ремонтно-строительных работ, обеспечивающих эксплуатационное состояние лесосплавных путей, береговых складов, плотбищ, наплавных сооружений и т.д.; приемку вывезенного на береговые склады леса и контроль за соблюдением правил подготовки к сплаву древесины; обеспечение защиты от ледохода и паводка береговых складов, плотбищ, мостов и т.д.; завоз на сплавные участки продуктов питания, топливно-смазочных и прочих материалов, средств техники безопасности и т.д.

Важное значение приобретает эффективная организация технологии и механизации сброски круглых лесоматериалов на молевом лесосплаве. Здесь широко применяются неоднократно рассмотренные ранее погрузочно-разгрузочные средства.

Производительность на механизированной сброске леса существенно зависит от расстояния перемещения древесины, состояния лесоматериалов (в пучках или россыпью), характера грунтов и т.д. Для определения сменной производительности используют формулу

, (132)

где обозначения затрат времени неоднократно приводились в аналогичных формулах ранее (например,(114)), а – объем пучка или рейсовая нагрузка. Время цикласкладывается из затрат времени на зацепку пачки бревен из штабеля или захват пачки, грузовой ход, холостой ход, отцепку и роспуск пачки, сброс бревен в воду.

При длине штабелей на берегу более 100 м целесообразно применять многобарабанные лебедки, располагая их сбоку или сзади штабеля, а при ширине реки менее 40 м – впереди штабеля, на противоположном берегу или на плавучем основании. При работе лебедками для сброски бревен используют специальные стропные комплекты. Производительность лебедок в смену составляет не штабелевке 150 м³, а на сброске – 200 м³.

На складах, растянутых вдоль реки, при годовом объеме работ до 50 тыс. м³применяют тракторные агрегаты ТА-1, ЛТ-34 и ЛТ-35 – на сброске и ЛТ-32 и ЛТ-33 – на штабелевке. Применяют на таких складах также краны-манипуляторы и штабелеры ЛТ-72. Производительность их в смену на сброске лесоматериалов в воду составляет 200…250 м³. Тракторы с толкателями используют на сброске в воду катучих штабелей, при этом их производительность достигает 300 м³в смену. Указанные агрегаты созданы на базе тракторов ТДТ-55 и ТТ-4.

При ширине склада 60 м, грузообороте 80…100 тыс. м³и длительности стояния сплавных горизонтов более 60 дней на штабелевке и сброске применяют башенные краны. Производительность крана за смену на штабелевке с грейфером составляет 240 м³, со стропным комплектом – 190 м³, а на сброске на воду с грейфером – 320 м³.

Первоначальный сплав выполняют в сложных условиях сплавных путей и короткого времени проплава. В соответствии с суточной пропускной способностью реки устанавливают суточные объемы сброски лесоматериалов в воду. Сброску начинают сразу после схода льда сначала с самых отдаленных складов, а затем последовательно со складов, расположенных вниз по реке. В зависимости от гидрологических, гидрографических, производственных и других условий применяют один из тех способов лесосплава, которые были рассмотрены ранее (молевой, в сплоточных единицах и т.д.). При этом важное значение приобретает организация того или иного способа сплава.

При дистанционно-патрульном способе лесосплава в зависимости от условий сплава река делится на участки определенной длины. Каждый участок обслуживается бригадой рабочих, в распоряжении которых имеются наплавные сооружения и патрульный катер. Применяют такую форму организации лесосплава на равнинных и полугорных реках Ш…У категорий (средних, больших и крупных) при скоростях течения до 2 м/с и глубинах, позволяющих использовать патрульное судно.

Длину дистанции реки (от 10 до 40 км) устанавливают в зависимости от степени трудности проплава леса на данной дистанции. Классифицируют дистанционные участки по степени трудоемкости проплава по трем степеням: I – прямолинейное или с плавными поворотами русло, берега с чистыми откосами, имеется обоновка пониженных берегов;II – русло с резкими поворотами, небольшими перекатами и отмелями, берега частично затоплены, требуется перестановка отдельных бонов на затопляемых берегах;III – русло извилистое, с многочисленными островами, староречьями, перекатами, берега низкие с широкой затопляемой поймой, необходима обоновка большей части сплавного хода.

Длину дистанции устанавливают с учетом степени трудоемкости проплыва, типа и скорости патрульного судна, а также необходимости возврата в базовый пункт бригады в течение одной смены.

При патрулировании дистанции бригада патрульного судна может совершать следующие виды работ: выполнять разборку наплавной бревенной косы толкателем или лебедкой катера; устанавливать и при необходимости регулировать боны и т.д.

Длину дистанции можно определить по формуле

, (133)

где – средняя скорость патрульного судна на спокойной воде;

– время, затраченное судном на один рейс.

Учитывая указанное выше требование о необходимости возврата судна в течение одной смены , значениеограничивается по выражению

, (134)

где – количество рейсов за смену.

На обслуживание патрульным судном проплава леса в зависимости от типа судна, его скоростной характеристики и степени трудности установлены удельные затраты времени (нормированные) в часах на 1 км дистанции. Во внимание приняты следующие типы патрульных судов: моторные лодки (км/ч); патрульное судно без технологического оборудования (и более км/ч); патрульное судно с технологическим оборудованием (км/ч). В указанных пределах скоростейсоставляем:– для дистанцииIстепени (по трудоемкости);для дистанцииIIстепени;для дистанцииIIIстепени.

Затраты времени на обслуживание всех участков длинойдистанции должны укладываться в интервалы времени смены

, (135)

при этом составит

, (136)

Приравняв равенства (133) и (136) с учетом выражения (134), можно определить необходимое количество рейсов, которое должно совершить патрульное судно при обслуживании дистанции в течение смены

, (137)

Затраты труда при обслуживании проплава можно определить по нормативным удельным показателям в чел/смен., на 1 км, установленным также по степеням трудоемкости проплава:– дляIстепени;– дляIIстепени;– дляIIIстепени;– для порогов.

На обслуживание дистанции проплава трудозатраты составят

, (138)

где – затрата труда на обслуживание проплава на каждом-ом участке дистанции, которые определяются через нормативные удельные затраты по формуле

, (139)

где –– коэффициент, учитывающий влияние коэффициента заполнения зеркала реки лесоматериалом

При колебанияхот 0,03 до 0,3, значениеколеблется от 1 до 1,6.

С учетом формулы (139) выражение для определения трудозатрат на обеспечение проплава на дистанции будет иметь вид

, (140)

Определив затраты труда на обслуживание дистанции проплава, можно определить число рабочих в смену с учетом команды патрульного судна.

, (141)

где – число смен в сутки.

Основной характеристикой молевого сплава является сплавопропускная способность реки, которая определяется по формуле

, (142)

где – сплавопропускная способность реки в смену или сутки;

– время смены;

– ширина сплавного хода;

– средняя поверхностная скорость реки;

– коэффициент снижения средней поверхностной скорости реки, равный– прим/с и– прим/с;

– отношение объема бревен к площади зеркала реки, занимаемой бревном, определяемое по формуле

, (143)

где – средний диаметр сплавляемого бревна.

Сплавопропускную способность реки за лесосплавной сезон (тыс. м³) при известнойопределяют по формуле

, (144)

где – сезонная продолжительность лесосплава, сут.

Сменную норму выработки при молевом сплаве (м³км) при найденном значенииможно определить как

, (145)

где – затраты труда чел-смен/км, которые определяют, как средневзвешенные нормативные затрата на отдельных участках дистанции лесосплава, обслуживаемой в течение сменного времени.

, (146)

Обслуживание лесосплавной дистанции осуществляют на патрульных судах ПС-5 и КС-100А, которые имеют специальное технологическое оборудование в виде лебедок с канатно-блочными системами и бревнотолкателей.

В тех случаях, когда применение патрульных судов невозможно из-за недостаточной ширины и глубины сплавных рек или из-за больших скоростей течения (более 2 м/с), при молевом сплаве используют форму организации, получившую название «пакетно-конвейерная». При применении этой формы организации река делится на участки (пикеты) определенной длины, обслуживаемые бригадой рабочих, которая обеспечивает беспрепятственный проплав древесины. Длина участка (пикета) колеблется от нескольких сот метров (на особотрудных для проплава участках) до 15 км (на плесах). Бригада в количестве от 5 до 20 человек снабжается разъездными лодками, лебедками, тракторами и бульдозерами для предотвращения образования кос и заломов, предохраняя тем самым лесоматериалы от обсушки и обеспечивая их непрерывное движение по воде. Река, перемещающая древесину, представляется в этом случае как конвейер, обслуживаемый на пикетах бригадами рабочих.

На крупных реках при сплаве древесины большими партиями с целью исключения разноса лесоматериалов используют форму организации молевого сплава, называемую дистанционно-групповым способом, или лесосплавом с передержками. Такое название этот способ получил из-за того, что на реке через интервалы 50…100 км устанавливают лесозадерживающие сооружения (запани), которые задерживают голову каравана до прихода всей массы древесины, после чего караван следует дальше. Обычно за каждой партией сплавляемых лесоматериалов на судах-общежитиях следует бригада рабочих, имеющая средства, необходимые для обеспечения продвижения обслуживаемой ими партии леса.

При самосплаве сплоточными единицами, применяемом, как указывалось ранее, на реках IIIиIVкатегории, рекомендуется применять дистанционно-патрульный способ, используя наиболее мощные катера с лебедками. Возможно применение этой формы организации лесосплава при скоростях течения реки не менее 0,15 м/с и не более 1,5 м/с.

При применении котельного лесосплава используют два способа перемещения кошелей: буксировкой и варпованием.

Буксировку кошелей целесообразно проводить на большие расстояния – по рекам до 100 км, водохранилищам – до 40 км.

Для варпования используют катер с лебедкой, имеющей канат длинной до 1200 м. Для варпования выбрасывается е катера якорь, к которому на длину каната лебедки подтягивается кошель (или кошель вместе с катером – при другом способе варпования).

Производительность судна в смену при варповании определяют по формуле

, (147)

где – плотность древесины;

– объем лесоматериалов в кошеле;

– расстояние проводки;

– количество рейсов в смену.

Объем лесоматериалов в кошелезависит от формы кошеля (круговой, сигарообразной, эллиптической) и его размеров. При эллиптической и сигарообразной формах кошеля для определенияиспользуют формулу

, (148)

где ,– соответственно ширина и длина кошеля;

– коэффициент заполнения площади кошеля, равный– при беспорядочном расположении бревен;– при расположении бревен рядами;

– объем бревен, размещающихся в один ряд на 1 м²поверхности воды.

Организация плотового лесосплава была подробно изложена при характеристике работы береговых нижних складов и рейдов.

Суть организации первоначального лесосплава можно хорошо понять из рассмотрения графика лесосплава применительно к какой-нибудь конкретной реке. Изображается он следующим образом (рис. 16).

По оси абсцисс откладывают расстояние по длине реки в километрах от пункта приплава (коренной запани) до самого удаленного пункта сброски лесоматериалов в реку (верхнего склада), который и является точкой начала графика. Нуль графика совмещается с точкой пункта приплава. По оси ординат откладывают время (в сутках) продолжительности сплава по всем участкам реки.

Под графиком в его масштабе изображается схема реки с обозначением характерных участков и мест (склады, мосты, места впадения притоков, лесонаправляющих сооружений и т.д.).

Еще ниже (на графике не показано) помещается таблица с характеристикой водно-пропускного режима реки и способов организации лесосплава.

На графике выделены расчетные (лимитирующие) створы I…IV, для которых при изысканиях устанавливают гидравлические характеристики: расходы вода, сплавные уровни, скорости течения, возможные продолжительности сплава. Граница продолжительности стояния сплавных горизонтов для характерных участков обозначена на графике в виде ломаной линии с горизонтальными участками. Начало и окончание лесосплава на графике обозначено рядом прямых наклонных линий, которые не должны пересекать линию продолжительного стояния сплавных горизонтов.

Наклонные линии графика выражают зависимости времени перемещения лесоматериалов от протяженности участков, т.е. они характеризуют скорости движения головной и хвостовой частей сплава. Численные значения этих скоростей могут быть определены через тангенсы углов наклона линий относительно горизонтали.

В створах местонахождения береговых складов или устьев сплавных притоков утолщенными вертикальными линиями показаны проектные сброски лесоматериалов с берега на воду или их выпуск из притока. Продолжительность сброски лесоматериалов увязывается со временем стояния сплавных глубин в этих створах.

На графике показаны также места реки, в которых происходит изменение вида лесосплава, например, как на данном графике, молевого лесосплава на пучковый.

График первоначального лесосплава позволяет отыскать лучший вариант водного транспортирования лесоматериалов, дает возможность установить взаимосвязь между сплавопропускными способностями участков реки, продолжительностями стояния сплавных глубин и наибольшими объемами суточной сброски лесоматериалов в воду со складов. Таким образом, график позволяет обеспечить гарантированный проплав первоначального лесосплава, как на отдельных участках, так и в целом по всей длине реки.