3.2. Железнодорожный транспорт

t„ - время погрузки автосамосвала, ч;

Железнодорожный транспорт получил преобладающее распространение на мощных карьерах СМ Г с большой площадью и расстоянием перевозки горной массы более 7-10 км. Подвижной состав поезда состоит из локомотива и при­цепных вагонов-самосвалов (думпкаров) грузоподъемностью 60 - 180 т (рис. 1.42). Для транспортирования полезных ископаемых по железнодорожным путям си­стемы МПС на расстояние более 20 - 25 км используют вагоны типа гондола и хоппер грузоподъемностью 63, 94 и 125 т. (прил. 35). Ширина колеи на дорогах стран СНГ составляет 1520 мм, на зарубежных - в основном 1435 мм. Расстояние между осями смежных рельсовых путей колеблется в пределах 4,1 - 5,1 м.

Рис. I. 42. Подвижной состав железнодорожного транспорта: а - думпкар 2ВС-105; б - электровоз EL-1; в - тяговый агрегат ПЭ-2М; г - тяговый агрегат ОПЭ-1; д - тяговый агрегат ОПЭ-1А

Ныне на железнодорожном транспорте в карьерах применяется тепловоз­ная и электрическая тяга. Тепловозы, используемые для работы в карьерах, предназначены для эксплуатации в системе МПС и не-совсем соответствуют тяжелым условиям работы на открытых разработках. Максимальный уклон же­лезных дорог в выездных траншеях, по которым они могут вывозить 5 думпка­ров типа 2ВС-105, составляет 25 - 30 %о. Применение тепловозной тяги целесо­образно в условиях разработки месторождений с большими размерами в плане на глубину до 100 м при величине грузопотоков до 25 млн т/год и списочном парке до 25 - 30 машин (прил. 36).

Электровозная тяга больше распространена на открытых разработках. Электровозы специально изготовляют для эксплуатации в тяжелых условиях движения по уклонам карьерных траншей до 40%о (прил. 37). Для повышения усилий по перемещению поездов по уклонам до 50 - 60%о, практически с тем же количеством прицепных думпкаров, используют тяговые агрегаты (прил. 38). Они состоят из электровоза управления и одного - двух думпкаров с мото­ризованными осями. Могут иметь тепловозную секцию для передвижения по колеям безконтактной электросети, которая характерна для забоев в карьерах и на отвалах.

Карьерные железнодорожные коммуникации состоят из постоянных и временных (передвижных), которые имеют следующее назначение:

• постоянные, которые расположены на поверхности в зоне действия промышленных площадок, обогатительных фабрик, в капитальных траншеях вскрытия и на транспортных площадках в карьере и предназначены для соеди­нения с временными железнодорожными путями в забоях рабочих уступов и на отвалах; эксплуатируются на протяжении всего периода существования горного предприятия на одном и том же месте;

• временные, которые расположены на рабочих уступах в карьере и на отвалах и периодически передвигаются соответственно перемещению фронта горных работ; эксплуатируются до полного износа верхнего строения колеи.

Железнодорожная сеть разделяется на отдельные перегоны путем строи­тельства раздельных пунктов: постов, разъездов и станций, соединенных между собой преимущественно одно- или двухколейными железнодорожными путями. Для стандартной колеи минимальный радиус кривых равен не меньше 200 м, для временных - 100 - 120 м. Значение подъема (уклона) і (%о) в про­дольном направлении принято выражать в промилях, что равно тысячным еди­ницам тангенса угла подъема, т.е. і = 1000/ga. Поскольку при малом угле подъ­ема (1 - 2°) sina = tga , то при известных значениях / возможно определять дли­ну участка подъема на поверхность уступа t_тр (км) по формуле

Железнодорожный путь состоит из нижнего и верхнего строений (рис.1.43).

Рис. 1.43. Схема строения железнодорожного пу­ти: 1 - земляное основание; 2 - балласт; 3 - шпа­ла; 4 - подкладка; 5 - рельс; 6 - водоотводная канава; 7 - ширина колеи

Нижнее строение представляет собой земляное основание с водоотвод­ными и искусственными сооружениями, верхнее - состоит из балласта, шпал, рельсов со скреплениями и противоугонами. Земляное основание может быть с твердой основой (скальные породы на уступах в карьере) и податливой (мягкие и разрыхленные породы в карьере и на отвалах). Балласт нужен для равномер­ного распределения давления и смягчения ударов от подвижного состава на земляное основание, защиты его от промерзания и отвода поверхностных вод. В качестве балласта на карьерах преимущественно используют местные мате­риалы из скальных пород вскрыши крупностью 20 - 70 мм. Как правило, на постоянных путях используют железобетонные шпалы, на временных - дере­вянные и металлические. Вследствие большой нагрузки от колесных пар по­движного состава в карьерах применяют рельсы тяжелого типа Р65 и Р75. Стандартная длина рельса 12,5 и 25 м. На постоянных путях рельсы сваривают в плети длиной 400 - 800 м.

Практики горных работ показывает, что на карьерах и отвалах рельсо- шпальную решетку кладут или на весьма твердое и неподатливое основание, или же на чрезмерно податливое и увлажненное без достаточной мощности балласта. Отсутствие необходимой мощности балласта в первом случае приво­дит к преждевременному расколу шпал и нарушению конструкционных разме­ров колеи. Во втором случае рельсо-шпальная решетка даст значительную про­садку, которая приводит к выдавливанию балласта из-под шпал, самовыдерги­ванию костылей, нарушению продольного и поперечного профилей пути. Для предотвращения этих действий мощность балласта должна составлять 25 - 20 и 25 - 40 см соответственно на временных и постоянных путях. При эксплуата­ции тяговых агрегатов мощность балластного слоя увеличивается до 50 - 60 см. Количество шпал на 1 км пути изменяется в пределах 1840 - 1920. На колес с радиусом кривизны меньше 300 м количество шпал на 1 км должно быть уве­личено до 1920 - 2000 ед.

Поскольку забой и отвальные пути выполняют обычно одноколейными с оборудованием обменного поста в начале фронта работ, сложность путевого развития карьерных железных дорог зависит, главным образом, от способа вскрытия месторождения и производственной мощности предприятия. В зави­симости от условий залегания месторождения, его конфигурации и глубины отработки железнодорожные съезды могут быть прямыми, тупиковыми, петле­выми и комбинированными. Наиболее универсальными являются тупиковые, в свою очередь подразделяющиеся на одноступенчатые, которые изменяют направление движения поездов на каждом горизонте, и многоступенчатые - при которых изменение направления движения осуществляется через несколько горизонтов. На каждом рабочем горизонте устраивают одно- или двухсторон­ние пункты примыкания для ответвления железнодорожных путей к месту по­грузки в забоях карьера или разгрузки на отвалах. На горизонте обычно эксплу­атируют один - два экскаватора (рис. 1.44).

Рис. 1.44. Схемы развития передвижных железнодорожных путей на блоке выемочной панели: а, 6 - при работе одного экскаватора с тупиковым и сквозным движением поез­дов; в, г - при работе двух экскаваторов с тупиковым и сквозным движением поездов; 1 - экскаватор; 2 - пункт примыкания; 3 - передвижной разъезд

Для обгона, скрещивания, приема и отправки поездов, маневровой рабо­ты, технического осмотра и мелкого ремонта, экипировки локомотивов, форми­рования и расформирования поездов служат станции. На них оборудуют дис- иетчерские посты, откуда производится управление движением поездов от за­боев к местам разгрузки. Станции специализируются или по характеру грузов (порода или полезные ископаемые), или по назначению (для приема и отправки груженых поездов и порожняка). На поверхности станции более сложные по конструкции. В карьерах и на отвалах - более простые (рис. 1.45).

Рис. 1.45. Схема тупиковых распределительных станций в карьере (а) и на поверхности (б): А, В, С - показатели уклона участка пути %о (числитель) и их длины между смежными по­ложениями (знаменатель); 1 - 8 - количество станционных путей; I V - направление движения поездов на поверхности

Полезная грузовая норма поезда q_n (т) устанавливается для условий дви­жения на выезд по капитальной траншее, которая имеет максимальный (руко­водящий) подъем i_p (%о), и определяется по формуле

где G_cll - сцепная масса локомотива, т; G_CII - G„—\ G, - общая масса локомоти-

п₀

ва, т; п, п„ - количество осей локомотива и приводных; q,, q_e - масса груза в думпкаре и масса порожнего вагона, т; К_а1 = 0,18 - 0,34 - коэффициент сцепле­ния колес с рельсами.

Интенсивность движения железнодорожного транспорта определяется по условиям нахождения на одной колее перегона только одного поезда. В этом случае пропускная способность перегона определяется количеством поездов, которое может быть пропущено по нему за единицу времени. Провозная же способность перегона показывает количество груза, которое может быть пере­везено за этот же период. Ограничивающим перегоном, характеризующим транспортную сеть в целом, является минимальная провозная способность, ко­торая соответствует его максимальной длине, наибольшим значениям кривых и подъемов пути. Ограничивающий перегон, как правило, характерен для выезд­

ной траншеи с первого от поверхности уступа п примыкающего к ней раздель­ного пункта.

- для двухпутного перегона в грузовом направлении

Провозная способность перегона М„ (т) определяется по формулам - для однопутного перегона

где Т_аут = 22 - время работы железнодорожного транспорта в сутки, ч; п,,, q„ - количество думпкаров в поезде и их грузоподъемность, т; {„ - длина перегона, км; (_с - станционный интервал для пропуска поездов, ч; К_р„ = 1,2 — 1,25 - коэф­фициент резерва провозной способности.

Возможное количество рейсов одного поезда п_рг1 (ед./сут)

Количество рейсов всех поездов в сутки, обеспечивающих грузооборот карьера

где 9_в = 10 - 15;5„= 25 - 30 - скорость движения соответственно по времен­ным и постоянным колеям, км; t_p - время разгрузки поезда, ч,

t_ra = 0,025 - 0,08 - время разгрузки одного думпкара, ч.

Рабочий парк локомотивов, как и поездов в целом, определяется по фор­муле

Рабочий парк думпкаров составляет

Эксплуатационная производительность поезда Q„ (т/сут) составляет

Эффективность применения железнодорожного транспорта определяется путем комплексного учета затрат на строительство и эксплуатацию путевого хо­зяйства, локомотивного и вагонного парка, которые обеспечивают высокую про­

изводительность выемочно-погрузочно-отвального оборудования в карьерах. При этом должна выдерживаться нужная скорость подвигания фронта горных работ, графики выемки горной массы и складирования пород вскрыши в отвалы.