Наибольшее
распространение в мире по количеству карьеров и объему перевозок занимает
автомобильный транспорт. Особенно широкое распространение автотранспорт получил
в карьерах по добыче цветных и железных руд, горно-химического сырья, строительных
материалов. Причем автомобильный транспорт используется и, как основной вид
транспорта, и в комбинации с конвейерным и железнодорожным.
В
качестве основного вида автомобильный транспорт получил распространение: при
строительстве карьеров, при разработке месторождений, имеющих включения пустых
пород; при разработке месторождений малой и средней мощности; при сравнительно
небольших расстояниях транспортирования (до 3-4 км); при разработке месторождения,
расположенного вдали от магистральных дорог и мощных энергетических ресурсов.
Схемы
движения автотранспорта определяются горнотехническими условиями разработки
месторождения и направлением транспортирования полезных ископаемых и вскрышных
пород. Связь рабочих горизонтов с поверхностью может осуществляться прямыми,
спиральными, петлевыми съездами и их комбинацией.
При
разработке месторождений с горизонтальным и слабонаклонным залеганием полезного
ископаемого при небольшой глубине, а также на нагорных карьерах применяются
прямые съезды. В глубоких карьерах с ограниченными размерами в плане получили
распространение спиральные съезды. При значительной глубине и при разработке
месторождений на склоне горы, когда достигнуть заданных отметок прямым съездом
не удается, используются петлевые съезды. В большинстве карьеров
распространение получили комбинированные съезды, причем чаще комбинация спиральных
и петлевых.
Автодороги
в карьерах разделяют:
-
по характеру перевозимого груза – на производственные (технологические, служащие
для транспортирования полезного ископаемого к пунктам разгрузки и вскрыши в
отвалы) и служебные (хозяйственные – для перевозки хозяйственных и
вспомогательных грузов и оборудования);
-
по условиям эксплуатации – на постоянные (стационарные), рассчитанные на
длительный срок эксплуатации, и временные со сроком службы до трех лет,
перемещаемые вслед за продвижением фронта работ.
Главным
признаком, характеризующим конструкцию и параметры автодороги является
грузонапряженность (количество груза с учетом всех видов перевозки в тоннах,
переводимое по данному участку дороги в единицу времени), в зависимости от
которой дороги подразделяются на три категории:
Грузонапряженность
(млн.т брутто в год) при использовании автосамосвалов грузоподъемностью
Категория
дороги
до
75 т
более
75 т
свыше
15
свыше
25
I
5
+ 15
8
+ 25
II
до
5
до
8
III
Основные
параметры и конструкция дорог разных категорий должна соответствовать
требованиям действующих СНиП 2.05.07-91 «Промышленный транспорт».
Примерное
распределение карьерных автодорог по категориям и средней скорости движения
приведено в таблице:
Характеристики
и назначение дороги
Время
существования
Средняя
скорость движения км/ч
Категория
дороги
Постоянные
дороги
Главные
дороги, связывающие карьер с обогатительной фабрикой, складом, перегрузочным
пунктом и т.д.
Срок
разработки месторождения
до 50-60
I
Главные
съезды и заезды в карьер
То
же, но с изменением длины по мере разработки
до
20-25
I
Магистральные
от главных съездов в карьер до отвалов
Срок
существования отвала (8-10 лет)
до
30-40
I
Заезды
на отвалы
То
же
до
15-20
II
Дороги
на поверхности отвала, связывающие ряд участков
Срок
отработки группы горизонтов (3-5 лет)
до
20-25
II
Временные
дороги
Проезды
по уступам и заезды к экскаваторам
Срок
эксплуатации горизонта (1-2 года)
до
10-15
III
Проезды
на отвалах и дорогах на отсыпаемых участках
Срок
эксплуатации отсыпаемого участка
до
10-15
III
Автомобильные
дороги состоят из земляного полотна с искусственными сооружениями, проезжей
части и обочин. Устойчивость земляного полотна достигается укладкой его из
прочных грунтов и устройствами для отвода поверхностных и грунтовых вод.
Ширина
земляного полотна складывается из ширины проезжей части и ее двух обочин.
Ширина проезжей части карьерных автомобильных дорог определяется в зависимости
от скорости движения, габаритов автомобилей и схемы движения.
В
карьерах могут быть следующие схемы движения: встречное по одной полосе
автодороги, встречное по двум полосам и кольцевое.
При
двухполосном движении ширина проезжей части Ш постоянных автодорог определяется
по формуле:
Ш
= 2 ЕКν + ∆Ш
где
Е – ширина автомобиля, м;
Кν
коэффициент, учитывающий суммарную скорость встречных автомобилей
(при
V = 20-30 км/ч, Кν =
1,6 – 1,9);
∆Ш
величина, учитывающая габариты автомобиля.
Для
достижения высоких технико-экономических показателей работы карьерных
самосвалов рекомендуются следующие значения ширины дороги (Ш, м) для встречного
двухполосного движения:
Грузоподъемность
автосамосвала, т
Ширина
автодороги, м
Минимальная
ширина, м
цементно-бетонное
покрытие
щебеночное
покрытие
грунтовое
покрытие
27-30
10,5-14,00
10,2-13,8
10,0-13,3
9,5
40-42
11,4-15,3
11,1-15,1
10,8-15,0
10,0
75
14,4-20,2
14,4-20,1
14,0-19,4
14,0
110-120
18,3-24,5
18,0-24,2
17,3-24,0
15,5
170-180
22,8-30,1
22,5-29,7
21,9-29,4
18,5
Рекомендуемая
ширина проезжей части представлена ее граничными значениями. Минимальная ширина
определяется условиями безопасности движения, максимальная – требованиями
наиболее полного использования тяговых качеств автосамосвалов.
При
однополосном движении ширина полотна – БелАЗ-7540 – 5,5-6,0 м; БелАЗ-7548
5,8-6,6 м; БелАЗ-549 – 8-9,8 м; БелАЗ-7519 – 8,3-10,6 м; БелАЗ-7521 – 10,4-12,8
м.
На
криволинейных участках трассы проезжая часть выполняется с уширением (ш, м),
размер которого определяется выражением:
ш
= l2R-1 + 0,1VR-0,5
где
V – скорость движения км/ч;
R – радиус кривой по оси дороги, м;
l – колесная база автомобиля, м.
Уширение
производится постепенным (по длине не менее 20 м) уменьшением ширины обочины
(при этом ширина обочины должна оставаться не менее 1 м).
Продольные
уклоны главных откаточных дорог устраиваются с подъемом в грузовом направлении
до 80‰, реже до 100‰, а в порожняковом направлении до 120‰, реже до 150‰.
Для
обеспечения благоприятного режима движения самосвалов в тех случаях, когда это
технически допустимо, длину участков с большими подъемами следует ограничивать:
Величина
уклона, ‰
60
80
100
Максимальная
длина подъема, м
300
160
100
При
криволинейных траншеях и радиусах менее 200 м необходимо производить смягчение
продольного уклона на величину ∆I
(‰).
Величина
поперечного уклона автодороги зависит от типа дорожного покрытия, ширины,
водопроницаемости, скорости движения и составляет 20-40‰. Дороги на уступах
выполняются с поперечным уклоном в 20‰ в сторону вышележащего уступа. Величина
продольного уклона временных дорог принимается в пределах 60-80‰.
Величина
радиуса горизонтальных кривых автодорог в значительной степени влияет на
скорость движения и устойчивость автомобиля при движении. Минимальные радиусы
кривых автодорог (м) для автосамосвалов различной грузоподъемности приведены в
таблице:
Дорожные
условия
Грузоподъемность
автосамосвала, т
10-20
25-30
40-45
70-80
110-120
170-180
Постоянные
дороги в карьере
30
50-60
50-60
50-60
50-60
50-60
Серпантинные
и круговые кривые
15-20
20-30
30-35
35-40
35-40
40-45
Временные
автодороги в карьере
10-12
12-15
12-15
15-20
17-20
20-25
Петлевые
заезды под погрузку
7-10
10-11
12-13
12-14
14-15
18-20
Поверхность
проезжей части выполняют двух- и односкатной. Двухскатные дороги устраивают на
прямолинейных участках капитальных траншей и на поверхности. На закруглениях
принимают односкатный профиль с уклоном к центру кривой, что увеличивает
устойчивость автомобиля против бокового опрокидывания и скольжения под
действием центробежной силы. Уклон виража зависит от радиуса поворота.
Проезжая
часть дороги покрывается дорожной одеждой. Дорожная одежда выполняется в один
или несколько конструктивных слоев. Многослойная дорожная одежда устраивается,
как правило, на постоянных дорогах и имеет следующие основные конструктивные
слои:
Покрытие
верхний слой дорожной одежды, который в свою очередь состоит из слоя износа, периодически
возобновляемого по мере его истирания, и основного слоя, определяющего эксплуатационные
свойства покрытия.
Основание
несущая часть дорожной одежды, обеспечивающая совместно с покрытием передачу
нагрузок на подстилающий слой или непосредственно на грунт земляного полотна.
Дополнительный
слой основания – нижний конструктивный слой дорожной одежды, выполняющий наряду
с передачей нагрузок на земляное полотно также функции морозо-защитного,
дренирующего, выравнивающего и других слоев.
Слои
одежды располагаются по принципу снижения их прочности в соответствии с
уменьшением напряжений по глубине.
Основные
типы дорожных покрытий или дорог разных категорий:
Категория
дорог
Типы
покрытий
Материалы
покрытий
I
Усовершенствованные
А.
капитальные
Б.
облегченные
Цементобетонные
(монолитные и сборные), асфальтобетонные, укладываемые в горячем и теплом
состоянии, из прочных щебеночных материалов, обработанных вяжущими битумами.
Из
щебеночных и гравийных материалов, обработанных жидкими органическими,
вяжущими веществами, из холодного асфальтобетона, из грунта, обработанного
вяжущими битумами
II
Переходные
Щебеночные
из каменных материалов и шлака, грунтов и местных слабых минералов,
обработанных жидкими, вяжущими органическими веществами, мостовые из булыжного
и колотого камня
III
Низшие
Грунтовые,
укрепленные различными местными материалами
Материалами
для основания служат щебень, грунтощебень, гравий, грунт, обработанный вяжущими
веществами, а для дополнительного слоя – крупнозернистый песок, гравелистые
грунты, раздробленная горная порода и другие местные материалы.
На
временных забойных и отвальных дорогах устраивается обычно однослойная дорожная
одежда из выровненной горной массы с подсыпкой щебеночного или гравийного
материала. Для скользящих съездов соединительных и хозяйственных дорог устраивается
однослойное покрытие из гравия или взорванной скальной вскрыши слоем в несколько
десятков сантиметров, которое разравнивается бульдозерами и автогрейдерами и укатывается
движущими автомобилями. Из капитальных покрытий распространение нашли
железобетонные и цементообразные покрытия, которые обладают высокой износостойкостью
и удовлетворительными характеристиками по сцеплению. Толщина таких покрытий
принимается в зависимости от осевой нагрузки: 100-120 кН (машины типа КрАЗ)
22 см; до 340 кН (БелАЗ-7522, БелАЗ-75401, БелАЗ-7526) – 29-39 см; до 480 кН
(БелАЗ-7548, БелАЗ-7523, БелАЗ-7527) – 40-45 см; до 760 кН (БелАЗ-7509) – 48-58
см.
Нижний
слой таких дорог делают из песка, ракушечника, щебня, металлургического шлака,
песчанно-гравийной массы, а также из породы, обработанной битумом или цементоми.
Толщина подстилающего слоя должна быть не менее 15 см.
Для
уменьшения температурных напряжений цементобетонные покрытия устраивают из
отдельных плит (длиной 6-9 м), разделенных между собой швами сжатия (с упругими
прокладками) и расширения, заливаемые битумными мастиками. Получили распространение
в карьерах и монолитные цементобетонные покрытия.
Для
автосамосвалов грузоподъемностью 110-180 т с высокими нагрузками на ось
целесообразно устройство покрытий нового типа – цементобетонных из
струно-бетона. При этом толщина их составляет для машин грузоподъемностью
110-180 т – 60-70 см.
Асфальтобетонные
покрытия из-за быстрого износа удовлетворительно работают при движении
автомобилей грузоподъемностью менее 25 т.
Получили
распространение в карьерах одно- и двухслойные покрытия из каменных материалов:
щебеночные, грунтощебеночные и гравийные, обработанные черными вяжущими
веществами. В двухслойной одежде верхний слой устанавливается из: дробленого
щебня, гравия хорошего качества, отходов обогащения. Толщина таких одежд при эксплуатации
автомобилей грузоподъемностью 110-180 т превышает 1 м.
Исследования
позволяют рекомендовать конструкции дорожных покрытий для самосвалов
грузоподъемностью 27-180 т:
Породы
земляного полотна
Грузоподъемность
автосамосвала, т
27
40
75
110
180
Рыхлые
Толщина
покрытия, см
10-15
10-15
15-20
15-20
15-20
Крупность
щебня, мм
40-20
40-20
40-20
40-20
40-20
Толщина
основания, см
40-50
50-60
60-70
80-85
100-105
Крупность
щебня, мм
70-40
70-40
70-40
150-120
150-120
Скальные
и полускальные
Толщина
покрытия, см
10-15
10-15
10-15
15-20
15-20
Крупность
щебня, мм
40-20
40-20
40-20
40-20
40-20
Толщина
основания, см
20
25-30
30-35
30-40
30-40
Крупность
щебня, мм
70-40
70-40
70-40
70-40
70-40
На
временных дорогах (а также при устройстве дорог в холодное время года и на
неустойчивых грунтах) целесообразно устройство железобетонных покрытий
(сплошных и колейных).
Пропускная
способность полосы П (автомобиль/ч) автодороги в одном направлении
П
= 60(К∂tм)-1
= 1000ν(К∂S)-1
где
К∂ - коэффициент неравномерности движения К∂
= 1,25÷1,75;
tм
интервал времени между автомобилями, мин;
S – расстояние между
автосамосвалами, м
Расстояние
между самосвалами должно быть не менее тормозного пути.
S ≥ 0,278 V tp + 3,9 ·δV2/(1000ψm
+ ω0± i) + lм
где
tp
время реакции водителя и время приведения тормозов в действие (tp
=
1÷2 с);
lм
длина машины, м
δ
коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся масс автомобиля (для автомобилей
с гидромеханической трансмиссией при движении с грузом δ =
1,03÷1,01; при движении порожняком δ = 1,085÷1,07; для
автомобилей с электромеханической трансмиссией δ = 1,1÷1,15);
ψm – коэффициент
сцепления колеса с дорогой при торможении;
i – уклон автодороги в ‰.
ω0
удельное основное сопротивление движению автомобиля, Н/кН:
Провозная
способность дороги Ма (т/сутки) определяется:
Ма
= Пуq/fp
где
Пу – пропускная способность ограничивающего участка дороги (автомобилей/сутки);
fp – коэффициент резерва пропускной
способности (fp
= 1,75÷2);
q
грузоподъемность автомобиля, т
СОДЕРЖАНИЕ И РЕМОНТ ДОРОГ В КАРЬЕРАХ
Содержание
и ремонт дорог в карьерах находится в ведении дорожной службы, в задачу которой
входит обеспечение запланированных прочности и ровности покрытий дорог,
сцепления колес автомобиля с покрытием и пылеподавление при эксплуатации покрытий
переходного и низшего типов.
Прочность
дорожной одежды достигается восстановлением слоя износа, ровность – ликвидацией
неровностей, сцепление колес с покрытием – удалением снега и грязи, посыпка
песком, мелким щебнем и т.д. Обеспыливание производится обработкой покрытий
черными вяжущими веществами (битум, дорожный деготь) и пылесвязывающими материалами
(универсин, растворы хлористых солей и т.д.). Ровность покрытия определяет
скорость движения автомобилей и является важным условием обеспечения требуемой производительности
автосамосвала.
Содержание
дорог включает работы по уходу за дорогой и дорожными сооружениями.
В
весеннее-осенний период важным является поддержание поперечного профиля
земляного полотна, обеспечивающего сток воды по водоотливным сооружениям,
очистка дорог от грязи, просыпавшейся горной породы и т.д. С этой целью в этот
период осуществляется периодическое профилирование карьерных дорог (1-4 раза в
месяц). В летний период асфальтобетонные, черные щебеночные и черные гравийные
покрытия размягчаются и становятся пластичными, в зимний – появляются трещины.
Переменные нагрузки от колес с различной интенсивностью движения вызывают волны
и сдвиги на покрытии. В летний период важное значение имеет предотвращение пыли
на дорогах, т.к. пыль ухудшает условия работы водителей и повышает износ автомобилей.
В
целях обеспыливания рекомендуется обработка разливом пылесвязывающего вещества
(хлористого кальция, универсина и др.) на предварительно выровненную сухую
поверхность покрытия поливочными машинами. Расход пылесвязывающих веществ составляет
0,5-1,5 л на 1 м2 покрытия, а продолжительность обеспыливания 15-100
суток в зависимости от типа материала.
В
зимний период особое значение имеют работы по очистке дорог от снега и борьба с
гололедицей. Причем необходимо обеспечить коэффициент сцепления колес с дорогой
не менее 0,3. Уборка выпавшего снега осуществляется бульдозерами, грейдерами,
снегоочистителями, из которых роторные и фрезерно-роторные наиболее эффективны,
т.к. способны разрабатывать слежавшиеся массы снега. Борьба с оледенением
осуществляется рассыпкой сыпучих материалов (песка, золы, котельного шлака,
гравия и т.д.) с примерным расходом материалов – 0,1-0,4 м3 на 1000
м2 покрытия или обработкой химическими веществами, разрушающими
кристаллическую структуру льда (поваренная соль, хлористый кальций и т.д. в
составе 50 г/л) с расходом раствора – 120-200 л/м2 (для предупреждения
коррозии машин и механизмов в растворы вводятся до 7% антикоррозийных добавок).
К
текущему ремонту относятся работы по предупреждению и устранению мелких
повреждений дороги и дорожных сооружений: заделка трещин и выбоин, исправления
просадок, засыпка выбоин, профилирование дороги, исправление повреждений
земляного полотна.
Средний
ремонт проводится 1-2 раза в год и включает в себя работы по ликвидации износа
дороги: поверхностная обработка асфальтобетонных, черных, щебеночных и
гравийных покрытий, замена отдельных плит, выравнивание покрытий с добавлением
щебня или гравия, поверхностная обработка дороги.
Капитальный
ремонт производится 1 раз в 10-12 лет и заключается в устранении износа всех
элементов и сооружений дороги, доведении всех параметров дороги до норм,
соответствующих определенной категории.
При
обслуживании и ремонте дорог обычно применяются те же машины, что и на основных
работах в карьере. Это экскаваторы, бульдозеры и т.д., используемые на крупных
ремонтных работах. Применяются также и специальные машины: грейдеры, катки, поливочные
машины, снегоочистители и т.д.
Список
использованной литературы и источников:
1.
Потапов
М.Г. Карьерный трансорт. Учебник для техникумов. - М.: Недра, 1990.
2.
СНиП
2.05.07-91 «Промышленный транспорт». Строительные нормы и правила
3.
Шешко
Е.Е. Эксплуатация и ремонт оборудования транспрортных комплексов карьеров.
М.: Изд-во Московского государственного горного университета, 1996.
4.
Васильев
М.В. Транспортные процессы и оборудование на карьерах. – М.: Недра, 1996.
5.
Транспорт
на горных предприятиях. Под общ.ред.проф. Б.А.Кузнецова. – М.: Недра, 1986.
